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Fourieroptische Bestimmung des Durchmessers von sphärischen Phasenobjekten zur berührungslosen Messung zeitlich transienter Drücke in Flüssigkeiten

Ergebnisse aus der Diplomarbeit wurden in der Publikation "Pattern Centroid Estimation as Basis for Accurate Optical Pressure Measurement", auf der IASTED Conference 2006, Visualization, Imaging and Image Processing, 28-30 August 2006, in Palma de Mallorca, von Herrn Niedermayer präsentiert.

Alexander Niedermayer

Alexander Niedermayer

Die ortsaufgelöste Messung von zeitlich transienten Druckverläufen an mit Sensoren räumlich schwer zugänglichen Stellen in einem Hydrauliksystem ist ein im Wesentlichen ungelöstes Problem. Die vorliegende Arbeit untersucht die Idee, ein kleines Gasbläschen an der gewünschten Stelle in die Flüssigkeit einzubringen und dessen druckabhängigen Durchmesser optisch auszuwerten. Dazu wird, neben der Recherche verschiedener Möglichkeiten zur Blasenerzeugung, ein thermodynamisches Modell der Blase erstellt, um den Einfluss von Störgrößen wie zB der Oberflächenspannung zu untersuchen. Zur Auswertung des Durchmessers eignet sich besonders die Fourier-Optik. Die Untersuchung des Einflusses eines kugelförmigen Phasenobjekts auf kohärentes Licht ist Grundlage für die Konstruktion einer geeigenten optischen Anordnung und Entwicklung der erforderlichen Algorithmen zur Bildverarbeitung. Es wird eine Messanordnung konstruiert die es ermöglicht, Blasen unterschiedlicher Größe unter verschiedenen Druckverhältnissen zu untersuchen. Ausgewählte Messergebnisse belegen die Realisierbarkeit der präsentierten Messmethode.

Abbildung 1: Optische Versuchsanordnung zur Aufnahme von Raumspektren.

Abbildung 1: Optische Versuchsanordnung zur Aufnahme von Raumspektren.

Abbildung 2:   Raumspektrum eines etwa 230 Mikrometer großen Beugungsobjektes.   Die niedrigen Frequenzanteile im Zentrum wurden mit einem Fourierfilter ausgeblendet.

Abbildung 2: Raumspektrum eines etwa 230 Mikrometer großen Beugungsobjektes.
Die niedrigen Frequenzanteile im Zentrum wurden mit einem Fourierfilter ausgeblendet.

Jänner 2007