DE19928698A1

DE19928698A1 - Particle image velocimetry (PIV) measurement device, has light source illuminating slit and camera for taking successive images of particles in motion

Info

Publication number: DE19928698A1
Application number: DE1999128698
Authority: DE
Inventors: Markus Raffel; Lutz Dieterle; Tim Dewhirst; Juergen Kompenhans
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2000-09-21

Abstract

A position alterable support (9,10) is provided and respective positions of the support are measured by measuring equipment relative to stationary reference system. Two cameras (8) are provided to image the particles moving in the light-slit (5) from different viewing directions. The shiftable support has transverse beam (10) shinning vertically on the main beam (9). The viewing directions in each case have same size viewpoint to head extension surface plane of the light-slit. The light source (2) includes pulse laser with two oscillators generating the pulse laser beam (3). An optics light slit (4) forms the light-slit from the laser beam which illuminates particles carried along by flow moving mainly in direction of arrows (6) or (7). The light-slit extends again vertically to the transverse beam, and in a parallel to thew main beam. The camera is aligned with its image direction vertically to light-slit. Ultrasound transmitter and receiver sensors (11) are used to determine position of support or components (2,4,8).

Description

Die Erfindung bezieht; sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung von Particle-Image-Velocimetry-(PIV)-Messungen, mit einer Licht quelle, mit einer der Lichtquelle nachgeschalteten Lichtschnitt optik zur Ausleuchtung eines Lichtschnitts mit von der Licht quelle kommendem Licht und mit mindestens einer Kamera zur mehrfachen Abbildung hintereinander von sich in dem Lichtschnitt bewegenden Teilchen.The invention relates; on a device for carrying out of particle image velocimetry (PIV) measurements, with one light source, with a light section downstream of the light source optics for illuminating a light section with von der Licht source of incoming light and with at least one camera multiple images in succession in the light section moving particles.

Die Durchführung von PIV-Messungen ist in allen auch hier wesentlichen grundsätzlichen Aspekten bekannt und beispielsweise in Raffel, M. et al.: "Particle-Image-Velocimetry"; Springer Verlag; ISBN: 3-540-63683-8 beschrieben.The implementation of PIV measurements is also here in all essential fundamental aspects known and for example in Raffel, M. et al .: "Particle Image Velocimetry"; Springer Publishing company; ISBN: 3-540-63683-8.

Die Installation der einzelnen Komponenten einer Vorrichtung zur Durchführung von PIV-Messungen ist sehr aufwendig. Hierzu gehört auch eine Kalibrierung der Vorrichtung, die die genaue Relativ lage der einzelnen Komponenten berücksichtigt. Dadurch fallen in den aerodynamischen Versuchseinrichtungen, wie insbesondere Windkanälen, in denen PIV-Messungen typischerweise durchgeführt werden, relativ lange Belegungszeiten an. Die Belegungszeiten bestimmen damit wesentlich den Kostenaufwand für PIV-Messungen, der beispielsweise in großen industriell genutzten Windkanälen wie dem DNW (Deutsch-Niederländischen-Windkanal) ca. 70.000,00 DM pro Messung beträgt.The installation of the individual components of a device for Carrying out PIV measurements is very complex. Which also includes also a calibration of the device that shows the exact relative location of the individual components taken into account. As a result, fall in the aerodynamic test facilities, such as in particular Wind tunnels where PIV measurements are typically carried out relatively long occupancy times. The occupancy times thus essentially determine the cost of PIV measurements, for example in large industrial wind tunnels like the DNW (German-Dutch wind tunnel) approx. 70,000.00 DM per measurement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, mit deren Hilfe PIV- Messungen binnen kürzerer Belegungszeiten von aerodynamischen Versuchseinrichtungen durchgeführt werden können.The invention has for its object a device to demonstrate the type described at the beginning, with the help of which PIV Measurements within shorter occupancy times of aerodynamic Test facilities can be carried out.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein positionsveränderbarer Träger vorgesehen ist, an dem die Licht quelle, die Lichtschnittoptik und jede Kamera in definierter Relativanordnung gelagert sind, wobei die Relativanordnung bei Positionsveränderungen des Trägers erhalten bleibt. Das heißt, bei der Verwendung der neuen Vorrichtung ist nur der Träger in die Position zu bringen, in der der Lichtschnitt die interessie renden Teile einer Strömung erfaßt. Relative Ausrichtungen der einzelnen Komponenten der Vorrichtung zueinander sind nicht erforderlich. Ebenso entfällt die Notwendigkeit für eine Kalibrierung der Vorrichtung. Auf diese Weise können die Belegungszeiten von aerodynamischen Versuchseinrichtungen extrem verkürzt werden.According to the invention this object is achieved in that a position-adjustable carrier is provided on which the light source, the light section optics and each camera in a defined Relative arrangement are stored, the relative arrangement at Changes in position of the carrier are retained. This means, when using the new device only the wearer is in to bring the position in which the light section interests current parts of a flow detected. Relative orientations of the individual components of the device to each other are not required. The need for one is also eliminated Calibration of the device. That way they can Occupancy times of aerodynamic test facilities extremely be shortened.

Dies gilt ganz besonders, wenn die neue Vorrichtung aus kompak ten Einzelkomponenten zusammengesetzt ist, beispielsweise unter Verwendung von Minipulslasern als Lichtquelle und von klein formatigen Videokameras als Kameras, so daß die gesamte Vor richtung derart begrenzte räumliche Abmessungen aufweist, daß sie beispielsweise mit einem herkömmlichen Sondenverschiebe gerät, welches für andere Verwendungszwecke in den meisten aerodynamischen Versuchseinrichtungen vorhanden ist, positio niert werden kann. Damit ist es möglich, binnen kurzer Zeit größere Meßvolumina mit dem Lichtschnitt abzuscannen.This is especially true if the new device is made of compact th individual components is composed, for example under Use of mini pulse lasers as a light source and of small size format video cameras as cameras, so that the entire front direction has such limited spatial dimensions that for example with a conventional probe shift device which is used for other purposes in most aerodynamic test facilities are present, positio can be renated. So it is possible within a short time scan larger measurement volumes with the light section.

In der bevorzugten Ausführungsform ist bei der neuen Vorrichtung eine Positionsmeßeinrichtung vorgesehen, um die jeweilige Position des Trägers bzw. der daran angeordneten Komponenten der Vorrichtung gegenüber einem ortsfesten Bezugssystem zu messen. Aus der Position des Trägers bzw. der Komponenten der Vorrich tung ist die jeweilige Lage des von jeder Kamera beobachteten Teils des Lichtschnitts im Raum ermittelbar, so daß die auf genommenen PIV-Bilder und die daraus ermittelten Strömungs geschwindigkeiten diesen Raumlagen direkt zugeordnet werden können.In the preferred embodiment, the new device a position measuring device is provided to the respective Position of the carrier or the components of the Measure device against a fixed reference system. From the position of the carrier or the components of the device is the position of what is observed by each camera Part of the light section in the room can be determined, so that the PIV images taken and the flow determined from them speeds can be directly assigned to these positions can.

Die Positionsmeßeinrichtung weist typischerweise drei unter einander beabstandete und nicht auf einer Geraden liegende Ortssensoren an dem Träger auf, deren linearer Abstand zu drei ortsfesten Punkten, die ebenfalls nicht auf einer Geraden liegen, bestimmt wird. Dabei können die Ortssensoren an dem Träger Ultraschallsender sein, wobei in den drei ortsfesten Punkten Ultraschallempfänger angeordnet sind und wobei die Laufzeit der Ultraschallsignale zwischen den Sendern und den Empfängern als Maß für deren linearen Abstand bestimmt wird. Verwendbar sind auch entsprechende Mikrowellensender und -empfänger, Lichtquellen und -sensoren oder dgl. Der Träger der neuen Vorrichtung ist vorzugsweise im Raum nicht nur linear verschiebbar sondern auch verschwenkbar, um mit dem Lichtschnitt auch noch solche Meßvolumina zu erreichen, die sonst beispielsweise aufgrund eines Modells im Windkanal nicht zugänglich sind.The position measuring device typically has three spaced apart and not lying on a straight line Position sensors on the carrier, the linear distance to three stationary points that are also not on a straight line lie, is determined. The location sensors on the Carrier ultrasound transmitter, being in the three fixed Points ultrasound receivers are arranged and where the Transit time of the ultrasonic signals between the transmitters and the Receivers as a measure of their linear distance is determined. Corresponding microwave transmitters and receivers, light sources and sensors or the like. The carrier of the new device is preferably not in the room only linearly displaceable but also pivotable in order to use the Light section also to achieve such measurement volumes that otherwise, for example, not due to a model in the wind tunnel are accessible.

In der bevorzugten Ausführungsform weist der Träger der neuen Vorrichtung einen Hauptbalken auf, an dem die Lichtquelle und jede Kamera gelagert ist. Dieser Hauptbalken ist typischerweise besonders verwindungssteif ausgeführt.In the preferred embodiment, the wearer has the new one Device on a main beam on which the light source and every camera is stored. This main bar is typical especially torsion-resistant.

Senkrecht an den Hauptbalken kann ein Querbalken angesetzt sein, an dessen freien Ende das ausgangsseitige Bauteil der Licht schnittoptik angeordnet ist. Damit ist es möglich, den Licht schnitt parallel zu dem Hauptbalken auszurichten, auf dem jede Kamera der neuen Vorrichtung angeordnet ist. Dabei ragt in den Bereich der Strömung nur der relativ gesehen klein dimensio nierte Querbalken hinein, der zudem stromab bzw. seitlich des interessierenden Meßvolumens angeordnet werden kann. Außerdem ist es möglich, das ausgangsseitige Bauteil der Lichtschnitt optik mit einer aerodynamisch wirksamen Verkleidung zu versehen, um seinen Einfluß auf die interessierende Strömung grundsätzlich zu reduzieren.A crossbar can be attached vertically to the main beam, at the free end of the light on the output side cut optics is arranged. It is possible to use the light cut parallel to align the main beam on which each Camera of the new device is arranged. It protrudes into the Area of flow only of relatively small dimensions crossbar, which is also downstream or to the side of the measuring volume of interest can be arranged. Moreover it is possible to cut the light component on the output side optics with an aerodynamically effective fairing, about its influence on the current of interest to reduce.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der neuen Vor richtung ist das ausgangsseitige Bauteil der Lichtschnittoptik eine verspiegelte Kegelmanteloberfläche. Wenn auf eine solche verspiegelte Kegelmanteloberfläche ein Laserstrahl so gerichtet wird, daß er senkrecht zu der Symmetrieachse der Kegelmantel oberfläche reflektiert wird, entsteht aus dem Laserstrahl direkt der gewünschte Lichtschnitt. Dabei kann der Öffnungswinkel der seitlichen Ränder des Lichtschnitts durch Verändern des Auf treffpunkts des Laserstrahls auf die Kegelmanteloberfläche variiert werden. Je näher der Auftreffpunkt zur Kegelspitze verschoben wird, desto größer ist der Öffnungswinkel.In a particularly preferred embodiment of the new front direction is the output component of the light section optics a mirrored conical surface. If on such mirrored cone surface a laser beam so directed is that it is perpendicular to the axis of symmetry of the cone surface is reflected directly from the laser beam the desired light section. The opening angle of the side edges of the light section by changing the up the point of impact of the laser beam on the surface of the cone can be varied. The closer the point of impact to the top of the cone is moved, the larger the opening angle.

Vorzugsweise weist die Kegelmanteloberfläche ihrerseits einen Öffnungswinkel von 90° auf, wobei ihre Symmetrieachse parallel zu dem einfallenden Laserstrahl ausgerichtet ist. Wenn dann die Kegelmanteloberfläche in Richtung ihrer (geraden) Mantellinie, auf der der Auftreffpunkt des Laserstrahls liegt, parallel verschoben wird, kann der Laserstrahl näher an die Kegelspitze herangebracht oder von dieser entfernt werden, um den Öffnungswinkel der Ränder des Lichtschnitts nach Bedarf einzustellen, ohne daß bei einer präzisen Grundjustierung der Kegelmanteloberfläche und der ihr zugeordneten Verschiebe einrichtungen danach eine neuerliche Kalibrierung der Vorrichtung zur Durchführung von PIV-Messungen erforderlich ist. Vielmehr wird durch die Verschiebung nur der von dem Lichtschnitt erfaßte Bereich eingeschränkt bzw. erweitert.For its part, the surface of the cone shell preferably has one Opening angle of 90 °, with its axis of symmetry parallel is aligned with the incident laser beam. If so Surface of the cone in the direction of its (straight) surface line, on which the point of incidence of the laser beam lies, in parallel is moved, the laser beam can be closer to the cone tip brought in or removed from this to the Opening angle of the edges of the light section as required adjust without the need for a precise basic adjustment Cone surface and the associated shift establish a new calibration of the Device for performing PIV measurements is required. Rather, the shift will only make that one Light section area restricted or expanded.

Die neue Vorrichtung kann auch zur Durchführung von Stereo-PIV- Messungen vorgesehen sein. Hierzu weist sie mindestens zwei Kameras auf, die die sich in dem Lichtschnitt bewegenden Teilchen aus unterschiedlichen Blickrichtungen abbilden. Zur vereinfachten Auswertung weisen dabei die Blickrichtungen vorzugsweise jeweils einen gleichgroßen Blickwinkel zur Haupterstreckungsebene des Lichtschnitts auf.The new device can also be used to carry out stereo PIV Measurements may be provided. To do this, it assigns at least two Cameras on the moving in the light section Show particles from different perspectives. For Simplified evaluation show the viewing directions preferably each have the same viewing angle Main extension plane of the light section.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform der neuen Vorrichtung zur Durchführung von PIV-Messungen in einer Ansicht von oben,The invention is explained and described in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Here, FIG. 1 shows a first embodiment of the novel apparatus for performing PIV measurements in a view from above,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht, Fig. 2 shows the device of FIG. 1 in a side view;

Fig. 3 ein Detail der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 3 shows a detail of the device according to Fig. 1,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der neuen Vorrichtung in einer Ansicht von oben, Fig. 4 shows a second embodiment of the new device in a view from above,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der neuen Vorrichtung in einer Ansicht von oben und Fig. 5 shows a third embodiment of the new device in a view from above and

Fig. 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 5. Fig. 6 is a side view of the apparatus of FIG. 5.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 dient zur Durchführung von PIV-Messungen. Die Vorrichtung 1 weist eine Lichtquelle 2 auf, bei der es sich hier um einen Pulslaser mit zwei Oszilla toren handelt, der einen gepulsten Laserstrahl 3 abgibt. Der Laserstrahl 3 trifft: auf eine Lichtschnittoptik 4, die im Zusammenhang mit Fig. 3 näher erläutert werden wird. Die Lichtschnittoptik 4 formt aus dem Laserstrahl 3 einen Licht schnitt 5. Die sich in dem Lichtschnitt 5 befindlichen Teilchen, die von einer sich im wesentlichen in Richtung eines Pfeils 6 oder eines Pfeils 7 bewegenden Strömung mitgeführt werden, werden von einer Kamera 8 abgebildet. Dabei bildet die Kamera 8 die Teilchen mindestens zweifach hintereinander ab. Diese mehrfache Abbildung kann dadurch bewirkt werden, daß der Licht schnitt 5 zweifach hintereinander ausgeleuchtet wird oder daß die Kamera 8 einen Verschluß aufweist, der zweimal hinter einander geöffnet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform mit den zwei Oszillatoren der Lichtquelle 2 wird der Lichtschnitt 5 zweimal hintereinander ausgeleuchtet. Die Lichtquelle 2 und die Kamera 8 sind an einen Hauptbalken 8 gelagert, der verwindungs steif ausgeführt ist. An den Hauptbalken 9 ist im Bereich der Lichtquelle 2 ein Querbalken 10 senkrecht angesetzt, der an seinem freien Ende die Lichtschnittoptik 4 trägt. Der Licht schnitt 5 erstreckt sich wiederum senkrecht zu dem Querbalken 10 und dabei parallel zu dem Hauptbalken 8.The device 1 shown in Fig. 1 is used to perform PIV measurements. The device 1 has a light source 2 , which is a pulse laser with two oscillators, which emits a pulsed laser beam 3 . The laser beam 3 strikes: a light section optics 4 , which will be explained in more detail in connection with FIG. 3. The light section optics 4 forms a light section 5 from the laser beam 3 . The particles located in the light section 5, which are carried along by a flow essentially moving in the direction of an arrow 6 or an arrow 7 , are imaged by a camera 8 . The camera 8 images the particles at least twice in succession. This multiple image can be caused by the fact that the light section 5 is illuminated twice in succession or that the camera 8 has a shutter that is opened twice in succession. In the present embodiment with the two oscillators of the light source 2 , the light section 5 is illuminated twice in succession. The light source 2 and the camera 8 are mounted on a main beam 8 which is designed to be torsionally rigid. A crossbar 10 is vertically attached to the main beam 9 in the area of the light source 2 and carries the light section optics 4 at its free end. The light section 5 in turn extends perpendicular to the crossbar 10 and parallel to the main beam 8th

Aus Fig. 2 geht der Querschnitt des Hauptbalkens 9 hervor und, daß die Lichtquelle 2, an der der Querbalken 10 befestigt ist, auf den Hauptbalken 9 aufgeklemmt ist. Ebenso ist auch die Kamera 8 auf den Hauptbalken 9 aufgeklemmt. Die Kamera 8 ist mit ihrer Abbildungsrichtung senkrecht zu dem Lichtschnitt 5 ausgerichtet.From Fig. 2 shows the cross section of the main beam 9 and that the light source 2 , to which the crossbar 10 is attached, is clamped onto the main beam 9 . Likewise, the camera 8 is also clamped onto the main bar 9 . The camera 8 is oriented perpendicular to the light section 5 with its imaging direction.

Die Relativanordnung aller Komponenten der Vorrichtung 1 ist durch den Hauptbalken 9 und den Querbalken 10 genau definiert und fest. Eine Kalibrierung der Vorrichtung 1 ist daher nur einmalig nötig. Danach kann der Träger aus dem Hauptbalken 9 und dem Querbalken 10 beliebig im Raum positioniert werden und dort können sofort PIV-Messungen durchgeführt werden. Zur Bestimmung der Position des Trägers 9, 10 bzw. der Komponenten 2, 4 und 8 der Vorrichtung 1 im Raum sind drei Sensoren 11 an der Vorrich tung 1 vorgesehen, die nicht auf einer Geraden angeordnet sind. Die Sensoren 11 sind Ultraschallsender, die mit drei ortsfesten Ultraschallempfängern zusammenarbeiten, um die jeweiligen linearen Abstände zwischen den Sendern und den Empfängern durch Messung der Laufzeit von Ultraschallsignalen zu bestimmen. Aus den linearen Abständen ist die Raumlage der Vorrichtung 1 vollständig bestimmbar.The relative arrangement of all components of the device 1 is precisely defined and fixed by the main bar 9 and the cross bar 10 . A calibration of the device 1 is therefore only necessary once. Then the carrier consisting of the main beam 9 and the transverse beam 10 can be positioned anywhere in the room and PIV measurements can be carried out there immediately. To determine the position of the carrier 9 , 10 or the components 2 , 4 and 8 of the device 1 in space, three sensors 11 are provided on the device 1 , which are not arranged on a straight line. The sensors 11 are ultrasound transmitters which work together with three fixed ultrasound receivers in order to determine the respective linear distances between the transmitters and the receivers by measuring the transit time of ultrasound signals. The spatial position of the device 1 can be determined completely from the linear distances.

Fig. 3 zeigt die Lichtschnittoptik 4 der Vorrichtung 1 gemäß den Fig. 1 und 2 in vergrößerter Darstellung mit der Blick richtung gemäß Fig. 1. Der Laserstrahl 3 trifft auf einen Kegel 12 auf, dessen Kegelmanteloberfläche 15 außen verspiegelt ist. Der Kegel 12 weist einen Öffnungswinkel 13 von 90° auf. Die Kegelachse 14 des Kegels 12 verläuft parallel zu dem einfallen den Laserstrahl 3. So reflektiert die verspiegelte Kegelmantel oberfläche 15 den Laserstrahl 3 senkrecht zu seiner Einfall richtung in den Lichtschnitt 5, wobei sie ihn gleichzeitig in einer Richtung, die hier senkrecht zur Zeichenebene verläuft, aufweitet. Der Öffnungswinkel der Ränder des Lichtschnitts 5 senkrecht zur Zeichenebene gemäß Fig. 3 hängt dabei davon ab, welchen Abstand der Auftreffpunkt des einfallenden Laserstrahls 3 seitlich zu der Kegelachse 14 aufweist. Je näher der Laser strahl 3 der Kegelachse 14 und damit der Kegelspitze kommt, desto größer ist der Öffnungswinkel des Lichtschnitts 5. Wenn sich der Laserstrahl 3 von der Kegelachse 14 entfernt, wird der Öffnungswinkel kleiner. Um den jeweils gewünschten Öffnungs winkel des Lichtschnitts 5 einzustellen, ist eine Verschiebe einrichtung 16 für ein Verschieben des Kegels 12 in Richtung des Doppelpfeils 17 vorgesehen. Wenn dabei dafür Sorge getragen wird, daß bei der Versschiebung die Parallelität des Laserstrahls 3 und der Kegelachse 14 exakt erhalten bleibt, ist keine grundsätzliche Neukalibrierung der Vorrichtung 1 erforderlich. Allerdings verschiebt sich der Lichtschnitt 5 von dem Haupt balken 9 weg bzw. auf diesen zu. Dies kann jedoch durch eine korrelierte Verschiebung des Kegels 12 um denselben Weg in Richtung seiner Kegelachse kompensiert werden, so daß sich der Auftreffpunkt des Laserstrahls 3 exakt eine (gerade) Mantellinie der Kegelmanteloberfläche entlang bewegt. Justierschrauben 18 sind für die Grundausrichtung des Kegels 12 und damit für die Grundausrichtung des Lichtschnitts 5 parallel zu dem Hauptbalken 9 vorgesehen. Fig. 3 shows the light section optics 4 of the device 1 according to FIGS. 1 and 2 in an enlarged view with the viewing direction according to FIG. 1. The laser beam 3 strikes a cone 12 , the cone surface 15 of which is mirrored on the outside. The cone 12 has an opening angle 13 of 90 °. The cone axis 14 of the cone 12 runs parallel to the incident laser beam 3 . Thus, the mirrored cone surface 15 reflects the laser beam 3 perpendicular to its direction of incidence in the light section 5 , while at the same time expanding it in a direction that is perpendicular to the plane of the drawing. The opening angle of the edges of the light section 5 perpendicular to the plane of the drawing according to FIG. 3 depends on the distance between the point of incidence of the incident laser beam 3 and the side of the cone axis 14 . The closer the laser beam 3 comes to the cone axis 14 and thus the cone tip, the larger the opening angle of the light section 5 . When the laser beam 3 moves away from the cone axis 14 , the opening angle becomes smaller. In order to set the desired opening angle of the light section 5 , a shifting device 16 is provided for shifting the cone 12 in the direction of the double arrow 17 . If care is taken to ensure that the parallelism of the laser beam 3 and the cone axis 14 is exactly maintained during the displacement, no basic recalibration of the device 1 is required. However, the light section 5 moves away from the main bar 9 or towards it. However, this can be compensated for by a correlated displacement of the cone 12 by the same path in the direction of its cone axis, so that the point of incidence of the laser beam 3 moves exactly one (straight) surface line along the surface of the cone surface. Adjusting screws 18 are provided for the basic alignment of the cone 12 and thus for the basic alignment of the light section 5 parallel to the main bar 9 .

Fig. 4 zeigt eine Weiterentwicklung der Vorrichtung 1 gemäß den Fig. 1 und 2, wobei hier zwei Kameras 8 vorgesehen sind, die in spiegelsymmetrischer Anordnung zu einer Symmetrieebene 19 unter einem Winkel 20 ungleich 90° zu dem Lichtschnitt 5 ausge richtet sind. Dieser Aufbau kann zur Durchführung von Stereo PIV-Messungen verwendet werden. Wie der Zeichnung gemäß Fig. 4 zu entnehmen ist, erfüllen die Kameras 8 durch einen leichten Winkel zwischen ihren Objektiven und ihren Bildsensoren das sogenannte Scheinpflug-Kriterium, wie es aus dem Stand der Technik für die Ausrichtung der Kameras für Stereo-PIV-Messungen bekannt ist. Fig. 4 shows a further development of the device 1 according to FIGS. 1 and 2, here two cameras 8 are provided, which are aligned in mirror-symmetrical arrangement to a plane of symmetry 19 at an angle 20 not equal to 90 ° to the light section 5 . This setup can be used to perform stereo PIV measurements. As can be seen from the drawing according to FIG. 4, the cameras 8 meet the so-called false plow criterion by a slight angle between their lenses and their image sensors, as is known from the prior art for the alignment of the cameras for stereo PIV measurements is.

Auch Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Durchführung von Stereo- PIV-Messungen mit zwei Kameras 8, die zusammen mit der Licht quelle 2 auf dem Hauptbalken 9 angeordnet sind. Hier ist jedoch kein Querbalken 10 vorgesehen. Vielmehr ist die Lichtschnitt optik 4 direkt am Ausgang der Lichtquelle 2 angeordnet, und der Lichtschnitt 4 verläuft senkrecht von dem Hauptbalken 9 weg und zwar um die Symmetrieebene 19 zwischen den beiden Kameras 8. Diese Anordnung ist besonders stabil und kompakt. Der relevante Bereich des Lichtschnitts 5 befindet sich jedoch auch relativ nahe an den noch größten Bauteilen der Vorrichtung 1, so daß gegenüber den bisherigen Ausführungsformen in verstärktem Maße die Gefahr einer Störung der zu beobachtenden Strömung besteht. Auch bei der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 5 können Sensoren 11 zur Positionsbestimmung des hier nur aus dem Hauptbalken 9 bestehen den Trägers mit den Komponenten 2, 4 und 8 der Vorrichtung 1 vorgesehen sein.Also Fig. 5 shows an arrangement for performing stereo PIV measurements with two cameras 8, the source together with the light 2 are arranged on the main beam 9. However, no crossbar 10 is provided here. Rather, the light section optics 4 is arranged directly at the output of the light source 2 , and the light section 4 extends perpendicularly away from the main bar 9 , specifically around the plane of symmetry 19 between the two cameras 8 . This arrangement is particularly stable and compact. However, the relevant area of the light section 5 is also relatively close to the largest components of the device 1 , so that there is an increased risk of disturbing the flow to be observed compared to the previous embodiments. Also, in the apparatus 1 of FIG. 5 may be the here consist only of the main beam 9 the carrier with the components 2, 4 and 8 of the device 1 is provided sensors 11 for determining the position.

Fig. 6 zeigt die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 5 in der Seiten ansicht, aus der die trichterförmige Öffnung des Lichtschnitts 5 mit dem Öffnungswinkel 21 hervorgeht. Fig. 6 shows the device 1 of FIG. 5 in the side view from which the funnel-shaped opening of the light section 5 with the opening angle 21 emerges.

REFERENCE SIGN LIST

11

PIV-Vorrichtung
PIV device

22nd

Lichtquelle
Light source

33rd

Laserstrahl
laser beam

44th

Lichtschnittoptik
Light section optics

55

Lichtschnitt
Light section

66

Pfeil
arrow

77

Pfeil
arrow

88th

Kamera
camera

99

Hauptbalken
Main beam

1010th

Querbalken
Crossbar

99

, ,

1010th

Träger
carrier

1111

Sensor
sensor

1212th

Kegel
cone

1313

Öffnungswinkel
Opening angle

1414

Kegelachse
Cone axis

1515

Kegelmanteloberfläche
Conical surface

1616

Verschiebeeinrichtung
Displacement device

1717th

Doppelpfeil
Double arrow

1818th

Justierschraube
Adjusting screw

1919th

Symmetrieebene
Plane of symmetry

2020th

Blickwinkel
Perspective

2121

Öffnungswinkel
Opening angle

Claims

1. Device for carrying out particle image velocimetry (PIV) measurements, with a light source, with a light section optics connected downstream of the light source for illuminating a light section with light coming from the light source and with at least one camera for multiple imaging in succession particles moving in the light section, characterized in that a position-changeable carrier ( 9 , 10 ) is provided, on which the light source ( 2 ), the light cutting optics ( 4 ) and each camera ( 8 ) are mounted in a defined relative arrangement, whereby the relative arrangement with position changes of the carrier ( 9 , 10 ) is retained.

2. Device according to claim 1, characterized in that a position measuring device is provided to measure the respective position of the carrier ( 9 , 10 ) relative to a stationary reference system.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier ( 9 , 10 ) is displaceable and pivotable.

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the carrier ( 9 , 10 ) has a main beam ( 9 ) on which the light source ( 2 ) and each camera ( 8 ) is mounted.

5. The device according to claim 4, characterized in that the carrier ( 9 , 10 ) has a perpendicular to the main beam ( 9 ) cross bar ( 10 ), at the free end of the output-side component of the light section optics ( 4 ) is arranged.

6. The device according to claim 5, characterized in that the output-side component of the light section optics ( 4 ) is provided with an aerodynamically effective covering.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the output-side component of the light section optics ( 4 ) has a mirrored conical surface ( 15 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the conical surface ( 15 ) has an opening angle of 900.

9. The device according to claim 8, characterized in that the conical surface ( 15 ) in the direction of one of its shell lines with respect to the carrier ( 9 , 10 ) is parallel movable.

10. The device according to one of claims 1 to 9, characterized in that two cameras ( 8 ) are provided, which images the moving in the light section ( 5 ) moving particles from different viewing directions, the viewing directions each having an equally large viewing angle ( 20 ) to the main plane of extension of the light section ( 5 ).