Quantitativen Messung In situ Flows mit einem Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus (SCUVA)

Zu Beginn dieses Verfahren stellen wir sicher, dass alle SCUVA Komponenten ausreichend mit Batteriestrom versorgt, Tonband (für die High-Definition-oder HD-Video-Kamera), und die Funktion haben, richtig. Je nach fließt gemessen werden soll, wählen Sie Video-Kamera-Auflösung und Bildraten, die besten Ergebnisse für den digitalen Particle Image Velocimetry (DPIV) zu ergeben. 1,2 Bereiten Sie den Laser und Kamera-Gehäuse für die Nutzung durch die Reinigung der O-Ring-Nuten und O-Ringe mit einem sauberen Handtuch oder wischen. Spread-Hersteller mitgelieferten O-Ring Fett gleichmäßig auf die O-Ringe und ersetzen Sie sie in das Gehäuse Nuten. Darüber hinaus reinigen Sie die Laser und Kamera-Gehäuse Öffnungen auf Laser-Blatt Verformung und Markierungen auf dem Kameragehäuse Linse zu verhindern. Überprüfen Sie den O-Ring-Dichtungen, indem beide leer Gehäuse in einer Wanne voll Wasser. Gewichtete Objekte müssen auf der Oberseite des Gehäuse zu versenken sie gestellt werden, da die Gehäuse leer zu schweben. Nach 5 bis 10 Minuten, entfernen Sie das Gehäuse aus der Wanne und abtrocknen ter draußen. Prüfen Sie, ob es keine Feuchtigkeit in den Gehäusen. Sehen Sie sich auch mit Einweg-, Papier Feuchtigkeit Streifen während der Druckprüfung, um anzuzeigen, ob es Feuchtigkeit im Gehäuse nach dem Test. Nach den Gehäusen der Druck Test bestehen, platzieren SCUVA Komponenten im Inneren der Gehäuse. Bringen Sie Hochdruckentladungslampen (HID) Licht Schoten mit dem Kameragehäuse. Stellen Sie sicher, dass die Lichter so ausgerichtet, dass sie den Bereich direkt vor der Kamera und Operator beleuchten sind, und nicht mit der Aufrechterhaltung der Griff Griffe und Bedienung der Kamera steuert stören. In einer dunklen Umgebung, sicherzustellen, dass der Laserstrahl korrekt ausgerichtet ist bezogen auf die optische Linse im Laser-Gehäuse eingebaut. Wenn richtig ausgerichtet, wird der Laser / Objektiv-Kombination eine vertikale Platte des Lichts, das senkrecht zur Kameragehäuse ist. Aus Sicherheitsgründen verwenden Sie einen temperaturempfindlichen Blatt Papier, um Laser-Blatt-Ausrichtung zu bestimmen. </li> Mit SCUVA Anlagen und die starren, ausfahrbaren Arm, schließen Sie den Laser-Gehäuse und die Kamera-Gehäuse zueinander. Stellen Sie sicher, dass das Gehäuse fest verbunden sind und dass das Gehäuse nicht in Bezug zueinander drehen. Es ist wichtig, dass die Laser-Folie orientiert bleibt senkrecht zur Kamera Sichtfeld während der Messung. Aufgrund der derzeitigen Fähigkeiten von SCUVA, kann die Messung Tauchgänge nur in low-light Orten oder nachts durchgeführt werden, um natürliches Licht Interferenzen mit dem Laser-Blatt zu verhindern. Daher empfehlen wir warten, bis der Dämmerung oder später vor dem Eintritt in das Wasser. Schalten Sie die Kamera-Gehäuse, bevor Sie ins Wasser gehen. Das Kameragehäuse hat einen eingebauten elektronischen Feuchtigkeitssensor, dass die visuelle Warnungen bietet (blinkende LED) im Falle von Feuchtigkeit in das Kameragehäuse. Der Sensor funktioniert nur, wenn das Kameragehäuse auf. Tauchen SCUVA in Wasser und befestigen Sie das Gerät, um sich miteiner Linie. Sobald der Apparat befestigt, lassen SCUVA den Auftrieb Eigenschaften des Gerätes bestimmen. Je nach Auftriebscharakteristik legen Auftriebsschaum oder Bleigewichte an einem oder beiden Gehäusen neutralen Auftrieb zu gewährleisten und zu verhindern Drehung der Apparatur im Wasser. Als nächstes auf der Laser-Schalter und halten Sie das Gerät stationär. Positionieren Sie den Laser mit dem ausfahrbaren Arm hinreichend weit von dem Taucher, Messung von diver-induzierte Ströme zu minimieren. Alle Messungen der Taucher-induzierte Ströme in der Nähe des Ziels vorstellen Fehler und sind nicht für die anschließende Analyse verwendet. Stellen Sie die Kamera-Zoom, bis das Sichtfeld Rahmen der Ziel-und umgebende Flüssigkeit. Halten Sie die Geräte stationär, Fokus der Videokamera auf der Laser-Blatt bis alle Partikel scharf erscheinen und im Fokus. Sobald der Laser Blechebene im Fokus ist, schalten Sie die Kamera auf manuellen Fokus-Modus. Dies wird die Kamera vom Neuausrichtung auf alle Objekte, die im Bereich der anscheinend verhindernBlick während der Messung, was zu unscharfen Partikel in der Laser-Blatt. Zur Kalibrierung SCUVA, platzieren Sie ein Objekt mit bekannten Abmessungen in der Laser-Blatt in der Video-Kamera Sichtfeld. Rekord für mehrere Sekunden. Nach dem Tauchgang wird ein Bild aus dieser Videosequenz extrahiert werden, um eine Kalibrierung Konstante, die die Bildfeldgröße Konvertiten aus Einheiten der Pixel cm zu bestimmen. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt den Betreiber stellt die Bildfeldgröße re-positionieren Sie den ausfahrbaren Arm oder das Ändern der Kamera-Zoom während des Tauchgangs werden, wird die Schritte 12 und 13 müssen wiederholt werden. Beginnen Sie den Tauchgang mit dem Abstieg der Arbeitstiefe. Auf der Suche nach einem Ziel, müssen die ökologischen bulk Fließeigenschaften bestimmt werden. Falls vorhanden, wird die aktuelle Richtung zu diktieren Apparate und Taucher Positionierung im Verhältnis zu der während der Messungen. Die Richtung der Bulk-flow um das Ziel kann durch die Beobachtung Blasen ausgeatmete aus dem Taucher und betonte deren seitliche Bewegung abgeleitet werden. InZusätzlich zu blasen, kann eine kleine Menge an Fluoreszenzfarbstoff (dh Fluorescein) veröffentlicht, um die aktuelle Richtung zu bestimmen. Da Taucher-generated Flow eine Quelle der DPIV Messfehler werden können, sollte der Taucher nicht vor dem Ziel liegen. Darüber hinaus sollten die Laser-Folie parallel zur Richtung des Stroms positioniert werden, um Partikel Verweilzeit innerhalb des Laser-Blatt zu maximieren und minimiert dadurch DPIV Fehler. Allerdings, wenn kein Strom-oder Bulk-flow vorhanden ist, werden Taucher und SCUVA Positionierung relativ zum Ziel uneingeschränkt. Position SCUVA zu beleuchten und notieren Sie die fließenden Bewegung um ein Ziel. Wenn Sie versuchen, den Fluss umgebenden ein bewegliches Ziel Rekordergebnis für das erste Vorhersage der Lage des Ziels, und dann Position SCUVA, um die vorhergesagte Position, während verbleibenden regungslos. Da das Ziel bewegt sich durch die Kamera Sichtfeld, beginnt die Aufnahme. Wenn das Ziel unbeweglich Rahmen der Ziel-und umgebende Flüssigkeit in die Videokamera &# X2019; s Blickfeld und beginnt die Aufnahme, während verbleibenden regungslos. Der Betreiber sollte von Rotations-und out-of-plane Bewegungen während der Videoaufnahme, da diese Bewegungen führen zu fehlerhaften DPIV Ergebnisse zu unterlassen. Daher Messungen während Rotations-und out-of-plane diver Bewegungen werden nicht für die weitere Datenanalyse verwendet werden gesammelt. Sobald Video-Sammlung abgeschlossen ist, schalten Sie alle Komponenten des SCUVA und Wiederherstellen der Laserarm seiner zurückgezogenen Position. Entfernen SCUVA aus dem Wasser und lösen Sie die Kamera-und Laser-Gehäusen aus dem Arm. Behandeln Sie den Apparat in frischem Wasser vor dem Trocknen zu verhindern Rostbildung an den Apparat. Sobald das Gehäuse getrocknet sind, entfernen Sie Komponenten aus dem Gehäuse, und laden Sie und ersetzen Sie die Batterien, wenn für einen weiteren Tauchgang nötig. Verbinden Sie die Video-Kamera an einen Computer und extrahieren Video von der HD-Band mit einem HD-Video-Software-Paket (dh, Adobe Premiere Pro oder iMovie). Nach dem Video extrahiert wird, bestimmen den Bereich derVideo in einer Reihe von Bildern für DPIV Analyse umgewandelt werden. Stellen Sie sicher, dass die Pixel-Seitenverhältnis und extrahiert Bildgrößen der HD-Video-Einstellungen übereinstimmen. Diese Bilder sind eine DPIV Textverarbeitungsprogramm (z. B. Davis oder MatPIV) importiert. Nach Auswahl des richtigen Kalibrierung konstant und Bilderfassung Parameter, die aus der DPIV Software-Paket dazu aufgefordert werden, kann die Geschwindigkeit Felder aus aufeinanderfolgenden Teilchen Bilder erzeugt werden. Zusätzliche Nachbearbeitungsschritte, je nach Qualität und Art der Messungen, kann auch angewendet werden. Werden 3 Repräsentative Ergebnisse: Wenn das Protokoll korrekt ausgeführt wird, wird das Teilchen Bilder rund um das Ziel scharf und leicht zu unterscheiden. Mit dem Partikel-Felder in situ durch SCUVA die Videokamera (Abbildung 1A) und einem DPIV-Software-Paket, Geschwindigkeits-feldern der Strömung um das Ziel (Abbildung 1B) erfasst wird enthüllt werden. Vektoren in der Velocity Feld deuten auf Größe und Richtung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit. Wenn genügend Video wird gesammelt, um eine Zeitreihe von Bildern bieten, können eine Zeitreihe der Geschwindigkeit Felder bestimmt werden. Abbildung 1 in situ Partikel-Felder (A) um Aurelia labiata gemessen. Entsprechende Geschwindigkeitsfeld (B) mit gelben Vektoren anzeigt, Fließrichtung und Größenordnung. Abbildung 2 In-situ-Partikel-Felder um Mastigias sp. Und Solmissus sp. (A bzw. B). Roter Pfeil in A zeigt einen Bereich hoher Reflektivität, die in die Sättigung des Bildes Ergebnisse, so dass es schwierig ist, zwischen Partikel und das Ziel zu unterscheiden. Roter Pfeil in B zeigt eine Region von Schlieren, die entsteht, wenn der Durchflussnicht mit einer ausreichend hohen Frequenz abgetastet.