KR20120121990A - 형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법 - Google Patents

형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원이 입자를 조명하는 단일 파장(λ)의 빛을 방출하는 단계; 입자 주변의 물체 표면에 코팅된 형광물질이 상기 광원으로부터 방출된 단일 파장(λ)의 빛을 흡수하고 이보다 더 높은 파장(λ+α)의 빛을 방출하는 단계 및; 필터가 상기 형광물질로부터 방출된 높은 파장(λ+α)의 빛을 차단하는 단계;를 포함하는 형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 입자영상유속계를 이용하여 물체 주변의 유체 흐름을 계측할 경우 발생하는 물체 표면으로부터 반사되는 빛을 차단하여 정도 높은 속도장 정보를 얻을 수 있다.

Description

형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법{method for reducing reflective light from surface in flow measurement with particle image velocimetry by fluorescent material coating}
본 발명은 형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법에 관한 것이다.
입자영상유속계(particle image velocimetry)는 최근 각광받고 있는 정성적 유동가시화 방법으로, 점측정(point-wise measurement) 방식인 레이저도플러유속계(laser doppler velocimetry), 열선유속계(hot-wire anemometry), 피토튜브(pitot tube)와는 달리 장측정(whole-field measurement) 방식으로 한 번에 유동의 공간구조를 파악할 수 있는 장점이 있다.
입자영상유속계 시스템은 유동장에서 측정하고자 하는 특정 영역을 조명하기 위한 광원, 광원을 산란시키고 유동을 잘 추종하는 특성을 가진 입자, 입자 영상을 촬영하는 한 개 또는 다수 개의 카메라, 촬영된 입자 영상을 저장하고 이미지 프로세싱을 통해 속도장을 얻어내는 해석 프로그램 및 그 해석 프로그램이 구동되는 컴퓨터 등으로 구성된다.
입자영상유속계를 이용하여 물체 주변의 유체 흐름을 계측할 경우 물체 표면으로부터 반사되는 빛이 카메라에 촬영되어 계측되는 속도장 정보에 에러를 증가시킨다. 이미지 프로세싱을 통하여 물체 표면으로부터 반사되는 빛의 영향을 감소시킬 수는 있으나 이 경우 입자 신호가 왜곡될 가능성이 있어 문제가 된다. 따라서 물체 표면으로부터 반사되는 빛의 영향을 원천적으로 감소시킬 수 있는 방안을 개발할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 입자 주변의 물체 표면에 형광물질을 코팅하고 이러한 형광물질로부터 방출되는 특정 파장의 빛만 차단하는 필터를 구비함으로써 물체 표면으로부터 반사되는 빛의 영향을 원천적으로 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
광원이 입자를 조명하는 단일 파장(λ)의 빛을 방출하는 단계;
입자 주변의 물체 표면에 코팅된 형광물질이 상기 광원으로부터 방출된 단일 파장(λ)의 빛을 흡수하고 이보다 더 높은 파장(λ+α)의 빛을 방출하는 단계 및;
필터가 상기 형광물질로부터 방출된 높은 파장(λ+α)의 빛을 차단하는 단계;
를 포함하는 형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법을 제시한다.
본 발명에 따르면 입자영상유속계를 이용하여 물체 주변의 유체 흐름을 계측할 경우 발생하는 물체 표면으로부터 반사되는 빛을 차단하여 정도 높은 속도장 정보를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 물체 표면의 반사광이 감소되는 작용원리.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 한편, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 입자 주변의 물체 표면에 형광물질을 코팅하고 이러한 형광물질로부터 방출되는 특정 파장의 빛만 차단하는 필터를 구비함으로써 물체 표면으로부터 반사되는 빛의 영향을 원천적으로 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는바,
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광원(1)이 입자(9)를 조명하는 단일 파장(λ)의 빛(6)을 방출하는 단계; 입자(9) 주변의 물체 표면(4)에 코팅된 형광물질(2)이 광원(1)으로부터 방출된 단일 파장(λ)의 빛(6)을 흡수하고 이보다 더 높은 파장(λ+α)의 빛(8)을 방출하는 단계 및; 필터(3)가 형광물질(2)로부터 방출된 높은 파장(λ+α)의 빛(8)을 차단하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 물체 표면의 반사광이 감소되는 작용원리를 보여준다.
광원(1)은 입자(9)를 조명하는 단일 파장(λ)의 빛(입사광)(6)을 방출한다.
한편, 입자(9) 주변의 물체 표면(4)에는 형광물질(2)이 코팅되어 있는데, 이러한 형광물질(2)은 광원(1)으로부터 방출된 단일 파장(λ)의 빛(6)을 흡수하고 이보다 더 높은 파장(λ+α)의 빛(8)을 외부로 방출한다.
이 경우 형광물질(2)에 의해 미처 흡수되지 못하고 물체 표면(4)에서 곧바로 반사되는 빛의 양을 최소화하고 형광물질(2)의 물체 표면(4)에 대한 접착성을 높이기 위하여 무광검정색페인트를 형광물질(2)과 혼합하여 물체 표면(4)에 코팅하는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 바와 같이 광원(1)으로부터 방출된 빛(6)은 입자(9)와 부딪혀 산란되기도 하고 형광물질(2)에 흡수된 후 다시 외부로 방출되기도 한다.
이때 입자(9)에서 산란된 빛(7)은 광원(1)으로부터 방출된 빛(6)과 동일한 파장(λ)을 가지지만, 형광물질(2)에서 방출된 빛(8)은 광원(1)으로부터 방출된 빛(6)보다 더 높은 파장(λ+α)을 가지게 된다.
따라서 이 상태에서만 본다면 입자영상유속계를 이용하여 물체 주변의 유체 흐름을 계측할 경우 실험자는 서로 다른 파장(λ, λ+α)을 갖는 두 개의 빛(7, 8)을 동시에 관측하게 될 것이다.
이때 필터(3)는 형광물질(2)로부터 방출된 높은 파장(λ+α)의 빛(8)을 차단하고 입자(9)에서 산란된 빛(7)만을 투과시킴으로써 실험자가 유동장 내 입자(9) 신호만을 명확히 관측할 수 있게 한다. 이러한 필터(3)는 관측 카메라(5)의 입구에 장착됨으로써 그 기능을 실현하게 된다.
따라서 본 발명에 따르면 입자영상유속계를 이용하여 물체 주변의 유체 흐름을 계측할 경우 발생하는 물체 표면(4)으로부터 반사되는 빛을 차단하여 정도 높은 속도장 정보를 얻을 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 광원
2 : 형광물질
3 : 필터
4 : 물체 표면
5 : 관측 카메라
6 : 광원으로부터 방출된 빛
7 : 입자에서 산란된 빛
8 : 형광물질로부터 방출된 빛
9 : 입자

Claims (2)

  1. 광원이 입자를 조명하는 단일 파장(λ)의 빛을 방출하는 단계;
    입자 주변의 물체 표면에 코팅된 형광물질이 상기 광원으로부터 방출된 단일 파장(λ)의 빛을 흡수하고 이보다 더 높은 파장(λ+α)의 빛을 방출하는 단계 및;
    필터가 상기 형광물질로부터 방출된 높은 파장(λ+α)의 빛을 차단하는 단계;
    를 포함하는 형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    무광검정색페인트가 형광물질과 혼합하여 물체 표면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법.
KR1020110039930A 2011-04-28 2011-04-28 형광물질 코팅을 이용하여 물체 표면의 반사광을 감소시켜 입자영상유속계를 통한 유동 측정의 정도를 높이는 방법 KR20120121990A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140094454A (ko) * 2013-01-21 2014-07-30 가부시키가이샤 호리바 어드밴스트 테크노 탁도계
CN115684642A (zh) * 2023-01-04 2023-02-03 河海大学 基于荧光示踪粒子的水槽试验表面流场测量方法及系统

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