Verbrennungsvorgänge

Die Verbrennungsforschung ist die Untersuchung der chemischen Reaktion zwischen Substanzen.  Sie wird meist von der Erzeugung von Wärme oder Flammen begleitet, die wiederum Licht erzeugen. Verbrennungsvorgänge findet man in einer Vielzahl von Anwendungen, vom einfachen Anzünden eines Streichholzes über das Anzünden eines Butangas-Feuerzeuges bis hin zu komplexeren Ereignissen, wie sie bei der Verbrennungsmotoranalyse in der Automobilindustrie auftreten.  Verbrennungsanwendungen finden man auch in Raketen- und Strahltriebwerken in der Luft- und Raumfahrtindustrie und beim Anzünden von Öfen. Wir müssen diese Ereignisse untersuchen, weil sie uns wichtige Informationen über chemische Reaktionen und Effizienzbelange liefern.

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Warum Hochgeschwindigkeitskameras für die Verbrennungsforschung?

Fortschritte bei Geschwindigkeit und Auflösung

Bei der Hochgeschwindigkeits-Bildgebung geht es darum, das Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Auflösung zu finden. Mit zunehmender Geschwindigkeit muss die Auflösung sinken, um die größeren Datenmengen auszugleichen, die durch die Kamerakomponenten transportiert werden. Verbrennungsereignisse erfordern typischerweise eine Geschwindigkeit von 10.000 bis 50.000 Bildern pro Sekunde (fps). Die Phantom v2512 ist die schnellste 1-Mpx-Kamera auf dem Markt und kann bis zu 25.000 fps bei voller Auflösung (1200 x 800) verarbeiten. 

Die Fortschritte in der Hochgeschwindigkeitssensorik haben die Entwicklung der Phantom v2640 ermöglicht.  Die neueste Kamera auf dem Markt ist gleichzeitig auch die schnellste 4-Mpx-Kamera. Das bedeutet, dass die Phantom v2640 bis zu 12.500 fps in Full HD (1920 x 1080) verarbeiten kann.  Dies ist wichtig bei Verbrennungsereignissen, bei denen Details wichtiger sind als die Geschwindigkeit.  Die größeren Auflösungsfähigkeiten bedeuten, dass ein schärferes Bild mit weniger Rauschen möglich ist, was den Forschern helfen kann, Aspekte eines Ereignisses zu sehen, die vorher nicht sichtbar waren.

Extreme treten häufig auf

In der Verbrennungsforschung stellen Betreiber oft fest, dass Umweltextreme auftreten. Das häufigste extreme Ereignis ist ein plötzliches Aufblitzen von hellem Licht.  Dies kann zu einer Überbelichtung von Pixeln und einer Weißausleuchtung führen. Kritische Daten, die während dieser Blitze auftreten, können verloren gehen. Phantom-Kameras verfügen über einen hohen Dynamikbereich, um wichtige Details zu erhalten, die sonst übersehen würden.

Eine weitere Möglichkeit, Datenverlust bei Verbrennungsereignissen zu vermeiden, besteht darin, die Belichtungseinstellungen der Kamera anzupassen.  Durch die Reduzierung der Belichtungszeit wird weniger Licht absorbiert und in Kombination mit dem hohen Dynamikbereich einer Phantom UHS-Kamera werden feine Details sichtbar.  Die Kameras der UHS-Serie bieten einige der kürzesten verfügbaren Belichtungszeiten und sind perfekt für intensive Lichtblitze.

Häufig werden während der Verbrennungsforschung mehrere Phantom-Kameras verwendet, um verschiedene Aspekte desselben Ereignisses aufzunehmen.  Eine Kamera, die zur Aufzeichnung der Ereignisse während und nach einem hellen Blitz eingestellt ist, kann mit einer anderen gekoppelt werden, bei welcher die Belichtungszeit verkürzt wurde, um zu erfassen, was während des hellen Blitzes passiert.

Kompatibilität mit bildgebenden Verfahren

Die Verbrennungsuntersuchungen können mit einem Standardobjektiv aufgezeichnet werden, wobei die Kamera direkt auf das Ereignis gerichtet ist. Manchmal sind jedoch alternative Techniken erforderlich.  Wenn Forscher unsichtbare Dinge wie Gase oder Druckwellen analysieren wollen, sind spezielle Untersuchungsmethoden notwendig.  Die Schlieren-Bildgebung ist eine der Methoden, die das Unsichtbare sichtbar macht. Die Phantom-Kamera der Ultrahigh-Serie findet man aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit und ihres Dynamikbereichs häufig in Situationen mit Schlieren-Bildgebung.