طراحي سامانه سايه نگاري پرسرعت جهت محاسبات ابعادي و سرعت ذرات

Design of High-Speed Shadowgraphy System for Sizing and Velocimetry of Particles

در اين مقاله، طراحي و ساخت يك منبع نوري پرتوان پالسي جهت استفاده در تصويربرداري از ذرات به كمك روش سايه¬نگاري تشريح شده است. با توجه به كنتراست بالاي تصاوير در روش سايه‌نگاري و عدم نياز به منبع نور پرقدرت، از ديودهاي نوري (LED) متعارف به جاي ليزر در اين منبع نوري استفاده شده. بنابراين، سامانه ساخته شده در بسياري از مشخصات قابل مقايسه با نمونه‌هاي روش PIV مي‌باشد. منبع نور پالسي ساخته شده حداقل پهناي پالس ns 125، فركانس Hz 500 و حداكثر جريان عبوري A 15 را تامين مي‌كند. جهت همزماني پالس‌هاي نوري و زمان باز و بسته شدن شاتر دوربين، يك همزمان ساز نيز متناسب با مشخصات دوربين و منبع نور طراحي شده است. هم‌چنين، در اين كار با استفاده از تكنيك يك فريم-چند نور امكان جايگزيني دوربين‌هاي پرسرعت با نمونه‌هاي تجاري DSLR مورد مطالعه قرار گرفته است. تصاوير گرفته شده به كمك يك دوربين معمولي (DSLR) نشان مي‌دهد كه قطرات با سرعتي در حدود m/s 30-20 و اندازه‌‌اي در حدود um 200-100 قابل شناسايي هستند.

In this paper, design and production of a high power pulsating illuminator for particles imaging in shadowgraph technique is presented. Based on high contrast of shadowgraph images and no need for high power illuminator, commercial light emitted diode (LED) is used as an alternative for laser light. The designed pulsating high power light source works with minimum pulse width of 125 ns, frequency of 500 Hz, and maximum electrical current of about 15 A. A trigger compatible with camera and light source is designed for synchronizing light pulses and camera shutter. In addition, commercial DSLR camera was used for implementation of single frame-multi pulse technique with no need for high speed camera. The images recorded by a DSLR camera shows drops with velocity of about 20-30 m/s and size of about 100-200 um being captured.