Particle Image Velocimetry

Unsere Der PIV-Kurs der Phantom Academy behandelt die Best Practices für die Bildgebung und Datenerfassung. 

Warum verwendet man High-Speed Imaging für PIV?

Sichtbare Details

Die Verwendung einer Hochgeschwindigkeitskamera in der PIV führt zu genauen und detaillierten Bildern für die Bewegungsanalyse. Phantom-Kameras verfügen über speziell entwickelte CMOS-Sensoren, die in der Lage sind, Bildraten, Auflösungen und Belichtungszeiten zu variieren. Die Möglichkeit, diese Einstellungen zu steuern, ermöglicht es einem Forscher, bei der Planung des Experiments sehr genau vorzugehen. Ausgewählte Phantom-Kameras verfügen über Datenspeicheroptionen in der Kamera, die längere Aufnahmezeiten ermöglichen. Diese Datenverwaltungsoptionen reduzieren die Stillstandszeiten zwischen den Experimenten, während die Daten übertragen werden, und maximieren die Nutzungsdauer des Labors.

Synchronisation

Mit den fortschreitenden PIV-Untersuchungen und der zunehmenden Verbreitung von Hochgeschwindigkeitskameras für die wissenschaftliche Bildgebung ist auch die Notwendigkeit gestiegen, so viele Details wie möglich über ein einzelnes Ereignis zu erfassen. Hochgeschwindigkeitskameras ermöglichen die vollständige Synchronisation mehrerer Bildwinkel und der Laser oder der Beleuchtung, die zur Beleuchtung des Experiments verwendet werden. Da all diese Variablen an einer Stelle ohne Einschränkungen kontrolliert werden können, werden die gesammelten Daten zu immer größeren Entdeckungen im Bereich der Strömungsforschung führen. Eine der interessantesten Möglichkeiten bei der Synchronisation von Hochgeschwindigkeitskameras ist, dass die erzeugten Bilder mit der richtigen Software in 3D-Simulationen modelliert werden können. Dies führt zu tomographischer PIV, die bereits für eine Vielzahl von Untersuchungsgebieten, wie Druckwellen, turbulente Grenzschichten und sogar auf die Untersuchung von Raubtier-Beute-Wechselwirkungen im Wasser angewendet wurde.

Verbesserte Lichtempfindlichkeit

Hochgeschwindigkeitskameras hatten in der Vergangenheit Schwierigkeiten, in nicht hellen Lichtverhältnissen zu arbeiten. Das lag damals in die Natur der Sache, als jede Sekunde Tausende von Bildern erstellt und verarbeitet wurden. Die Kürze der Lichteinwirkung auf den internen Sensor während der Aufzeichnung führte zu dunklen Bildern. Die heutigen Hochgeschwindigkeitskameras sind anders. CMOS-Sensoren, wie sie bei Vision Research verwendet werden, wurden derart weiterentwickelt, dass schwache Lichtverhältnisse immer unbedeutender werden. Die „Phantom-Bildqualität“ wird durch die Entwicklung von Sensoren erreicht, welche die Belichtung maximieren, ohne die Geschwindigkeit oder Bildqualität zu beeinträchtigen. Berücksichtigen Sie bei der Entscheidung, welche Kamera am besten für Ihre PIV-Forschung geeignet ist, auch die Frage, ob ein Farbbild notwendig ist. Ist dies nicht der Fall, ist ein monochromer Sensor am besten geeignet, da er noch höhere ISO-Werte aufweist als ein vergleichbarer Farbsensor.