2014 Fiscal Year Annual Research Report
デジタルホログラフィによる粒子流速計測法の高精度化に関する研究
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24560213
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| Research Institution | Osaka Sangyo University |
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Principal Investigator |
近江 和生 大阪産業大学, デザイン工学部, 教授 (10144536)
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2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | デジタルホログラフィ / 粒子画像流速測定 / 位相シフト干渉計 / 流体可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度の研究では、前年度のシステムで課題であったホログラム撮影光学系の外乱に対する過敏性や、撮影光学系の光路中に置かれた試験流路の密度変化や屈折率変化による位相縞の時間的不安定性の解消を目標に、個々の光学コンポーネントの適否や設置の見直し、光学系全体への機械的振動や室内気流の影響遮断、流路実験条件が許す範囲での試験流体の高密化、以上の手順を慎重に繰り返し試みた。その結果、位相縞の時間的不安定を相当程度まで抑制させることができたが、それでもホログラム面上の位相縞は完全に時間安定とは言い難いものがあり、この状態で周波数変調方式の位相差ホログラムを撮影した際に、当初設定した位相差が撮影結果にどこまで厳密に反映しているかは正確に見積り得ない状況にある。しかし位相差ホログラムからの数値再生による深度画像の結果では定性的に定量的にも、位相シフトを用いない単純なインラインホログラフィによる復元結果より精度の改善が見られた。
一方、デジタルホログラフィによる計測信頼性や計測範囲をさらに改善するため、トモグラフィ数値再生法を併用する研究については、最終年度の研究において、トモグラフィ再生した粒子軌跡の画像解析で補助パルス光による露光開始タグ（流れ方向判別用）を必ずしも正確に認識できない現象を慎重に検討した。その結果、現状のトモグラフィ再構成における計算メッシュの分割数に技術的限界があり、再生像のきめ細かい解析に必要な解像度が不足していること、3～4台のカメラ撮影によるトモグラフィシステムでは再生像がカメラ光軸方向へいびつに伸びた形状で再生され易く、それも露光開始タグの正確に認識を阻害していること、よって現状での改善には高価かつ高負荷の処理系構築に依らざるを得ない状況であり、このアプローチの実用化にはカメラ撮影機器や計算機技術の更なる技術革新を待つ必要があるという結論に至った。
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