Das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Göttingen entwickelte ein optisches Hochgeschwindigkeits - Messsystem zur Erfassung von sehr schnellen periodischen und sich wiederholenden, nicht periodischen Vorgängen. Diese Vorgänge werden auf dem Monitor in Zeitlupe in Echtzeit dargestellt. Ein Blitzlicht wird nicht benötigt; eine kontinuierliche Beleuchtung (Halogenlampe, Sonnenlicht) genügt. Daher können auch selbstleuchtende Objekte (z.B. Flammen) untersucht werden.
Das System besteht aus einem aufgerüsteten Industrierechner (19“/4HE) und 1 bis 4 Spezialkameras, die jeweils an den Rechner mittels eines bis zu 50 m langen Kabels angeschlossen werden. In dem Rechner befinden sich ein frequenzunabhängiger Phasenschieber sowie ein Multikamera - Framegrabber. Der zu untersuchende Vorgang wird auf dem Monitor dargestellt. Der Verschluss der Kamera wird über den Phasenschieber durch diesen Vorgang getriggert. Der Phasenschieber kann so programmiert werden, dass die Phase der Verschlussimpulse sich langsam verschiebt. In diesem Fall wird ein Zeitlupeneffekt in Echtzeit erreicht, wobei die Geschwindigkeit der Bewegungen des auf dem Monitor dargestellten Objekts frei einstellbar ist. Sie hängt von der tatsächlichen Objektgeschwindigkeit und deren Änderung nicht ab. Nichtperiodische, jedoch sich wiederholende Vorgänge können alternativ in einem Zeitverzögerungs-Modus untersucht werden. Die Verschlusszeit der Kamera kann in einem Bereich von 1,25 μs bis 16 ms variiert werden, sodass die Beobachtung von sehr schnell schwingenden (bis 10 kHz) und rotierenden (bis 100.000 U/min) Objekten möglich ist.
Die Beobachtung auf dem Monitor ist zeitlich nicht begrenzt. Die Aufzeichnung der Bildsequenzen geschieht simultan.
Einige erfolgreiche Anwendungsbereiche sind makro- und mikroskopische Strömungen, Entwicklung bzw. Diagnostik von Turbinen, Motoren (Einspritzvorgänge, Verbrennung) und schnell laufenden Maschinen, Wasserpropellern (Sichtbarmachung von Kavitation), Humanmedizin (Stimmlippenbeobachtung), Zoologie (Analyse des Insektenfluges im Windkanal).
Zusätzlich zu dem vielfach eingesetzten Videostroboskop wurden folgende Systeme entwickelt:
Multikamera - Videostroboskop simultane Akquisition von bis zu 4 Kameras, 760 x 582 Bildpunkte und
Hochauflösendes Videostroboskop wie Multikamerasystem, jedoch 1392 x 1040 Bildpunkte.
Das hochauflösende Multikamera - Videostroboskopsystem kam bereits am Airbus A340-400 bei Messungen der Breite des Landeklappenspaltes während des Flugs im Rahmen des EU-Projekts „AWIATOR“ zum Einsatz. Die für diesen Zweck entwickelte Systemvariante kann die Belichtungszeit und die Kameraverstärkung automatisch an starke Änderungen der Beleuchtung anpassen. Solche Änderungen treten im Flugversuch, bedingt durch Tageszeit sowie durch die Position von Sonne und Wolken, auf.
Diese Systeme sind mit nationalen und internationalen Patenten geschützt. Zur Herstellung und Vermarktung wurden Lizenzen vergeben.
Messverfahren
Neben der qualitativen Visualisierung können diese Systeme auch quantitative Daten beim Einsatz moderner bildgebender Messverfahren liefern:
RT-PIV
Real-Time Particle Image Velocimetry
Geschwindigkeitsfeld
RT-BOS
Real-Time Background Oriented Schlieren
Dichtegradientenfeld
RT-IPCT
Real-Time Pattern Correlation Technique
Deformation
POSI
Optical Position Detection
Position
EDT
Edge Detection Technique
Lageänderung
Der Einsatz, sowohl bei Windkanalmessungen als auch in Freiflugversuchen erbrachte wichtige neue Erkenntnisse.
