صدى الجسيمات Velocimetry صورة
Summary
يوصف صورة الجسيمات صدى velocimetry (EPIV) نظام قادر على الحصول على ثنائي الأبعاد في مجالات سرعة السوائل مبهمة بصريا أو من خلال هندستها مبهمة بصريا، ويتم التحقق من صحة القياسات ذكرت في تدفق الأنابيب.
Abstract
يتم تحديد نهاية المطاف نقل الجماعي، والزخم، والطاقة في تدفقات السوائل عن طريق توزيعات الزمانية المكانية للحقل سرعة السائل .. 1 وبالتالي، شرط أساسي لفهم والتنبؤ بها والسيطرة على تدفقات السوائل وهي القدرة على قياس حقل السرعة الكافية المكانية و قرار الزمنية. 2 للقياسات السرعة في سوائل مبهمة بصريا أو من خلال هندستها مبهمة بصريا، صدى الجسيمات velocimetry الصورة (EPIV) هو أسلوب التشخيص جذابة لتوليد "الفوري" ثنائي الأبعاد مجالات السرعة. وفي هذا 3،4،5،6 وذكرت ورقة، وبروتوكول لنظام التشغيل EPIV بنيت من خلال دمج جهاز الموجات فوق الصوتية الطبية التجارية 7 مع جهاز كمبيوتر يعمل على الصورة التجارية velocimetry الجسيمات (PIV) يوصف البرنامج 8، والتحقق من صحة القياسات في هاغن-Poiseuille (أي الصفحي الأنابيب) تدفق .
لقياس EPIVالإدلاء بالبيانات، يتم استخدام مجموعة مراحل التحقيق متصلا جهاز الموجات فوق الصوتية الطبية لتوليد صورة الموجات فوق الصوتية ثنائية الأبعاد عن طريق ينبض العناصر كهرضغطية التحقيق في أوقات مختلفة. كل عنصر من عناصر التحقيق ينقل نبضة الموجات فوق الصوتية في السوائل، وجسيمات التتبع في السائل (إما طبيعيا أو المصنف) تعكس أصداء الموجات فوق الصوتية مرة أخرى إلى التحقيق حيث يتم تسجيلها. يتم استخدام السعة من موجات فوق الصوتية تنعكس وتأخير وقتهم نسبة إلى إحالته إلى خلق ما يعرف باسم B-وضع (وضع السطوع) صور الموجات فوق الصوتية ثنائية الأبعاد. على وجه التحديد، يتم استخدام تأخير الوقت لتحديد موقف المشتت في السائل ويستخدم لتعيين كثافة السعة إلى المشتت. يتم تحديد الوقت المطلوب للحصول على واحدة B-وضع الصور، تي، في الوقت الذي تتخذ لنبض كل عناصر التحقيق مجموعة مراحل. للحصول على عدة B-وضع الصور، معدل الإطار للنظام في لقطة في الثانية (fps) = 1 / وديالجمعية اللبنانية لتعزيز؛ ر. (انظر 9 لمراجعة التصوير بالموجات فوق الصوتية.)
يتم الحصول على تجربة نموذجية EPIV، معدل الإطار إطارا في الثانية ما بين 20-60، وفقا لظروف التدفق، و100-1000 B-وضع صور للتوزيع المكاني للجسيمات التتبع في التدفق. حصلت مرة واحدة، وتنتقل الموجات فوق الصوتية الصور B-وضع عبر وصلة إيثرنت لتشغيل PC البرمجيات التجارية PIV. باستخدام برنامج PIV والحقول التتبع النزوح الجسيمات، D (X، Y) [بكسل]، (حيث x و y دلالة موقف المكانية الأفقية والعمودية في الصورة فوق الصوتية، على التوالي) يتم الحصول من خلال تطبيق خوارزميات الارتباط عبر الموجات فوق الصوتية إلى المتعاقبة B- وضع الصور. (10) حقول السرعة، ش (س، ص) [م / ث]، ويتم تحديد من الحقول التشريد، ومعرفة الخطوة الوقت بين أزواج الصورة، ΔT [ق]، وتكبير الصورة، M [متر / بكسل ]، أي، ش (س، ص) = MD (X، Y) / ΔT. ب خطوة الوقتإلى صف الصور ΔT = D + 1/fps (X، Y) / B، حيث B [بكسل / ثانية] هو الوقت الذي تستغرقه الموجات فوق الصوتية التحقيق لاكتساح عبر عرض الصورة. في هذه الدراسة، M = 77 [ميكرومتر / بكسل]، إطارا في الثانية = 49،5 [1 / ثانية]، وB = 25047 [بكسل / S]. حصلت مرة واحدة، يمكن تحليل الحقول لحساب سرعة تدفق كميات من الفائدة.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد وصفت البروتوكول التشغيل للصورة الجسيمات نظام الصدى (EPIV) قادرة على الحصول على velocimetry ثنائي الأبعاد في مجالات سرعة السوائل مبهمة بصريا أو من خلال هندستها مبهمة بصريا. التطبيق العملي للEPIV هو مناسبة تماما لدراسة نظم التدفق الصناعية والبيولوجية، حيث تدفق السوائل مبه?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب الامتنان الدعم من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم، CBET0846359، ومنحة الشاشة هورست هينينج الشتاء.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Ultrasound Machine | GE | Vivid 7 Pro | |
| Linear Ultrasound Array | GE | 10 L | |
| DC Water Pump | KNF | NF 10 KPDC | |
| Vector Processing Software | Lavision | DaVis 7.2 | |
| Post Processing Software | Mathworks | MATLAB 7.12 | |
| Acrylic Tubing | McMaster-Carr | 8486K531 | |
| Ultrasound Gel | Parker | Aquasonic 100 |
References
- White, F. M. . Fluid Mechanics. , (1994).
- Hak, M. G. a. d. -. e. l. . Flow Control: Passive, Active, and Reactive Flow Management. , (2000).
- Kim, B. H., Hertzberg, J. R., Shandas, R. Development and validation of echo PIV. Exp. Fluids. 36, 455-462 (2004).
- Zheng, H., Liu, L., Williams, L., Hertzberg, J. R., Lanning, C., Shandas, R. Real time multicomponent echo particle image velocimetry technique for opaque flow imaging. Appl. Phys. Lett. 88, 261915 (2006).
- Beulen, B., Bijnens, N., Rutten, M., Brands, P., van de Vosse, F. Perpendicular ultrasound velocity measurement by 2D cross correlation of RF data. Part A: validation in a straight tube. Exp. Fluids. 49, 1177-1186 (2010).
- Poelma, C., Mari, J. M., Foin, N., Tang, M. -. X., Krams, R., Caro, C. G., Weinberg, P. D., Westerweel, J. 3D Flow reconstruction using ultrasound PIV. Exp. Fluids. 50, 777-785 (2011).
- GE VINGMED ULTRASOUND A/A. . Vivid 7/Vivid 7 PRO User’s Manual. , (1988).
- Szabo, T. . Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out. , (2004).
- Raffel, M., Willert, C., Wereley, S., Kompenhans, J. . Particle Image Velocimetry: A Practical Guide. , (2007).
