Parçacık Hızı Echo
Summary
Optik opak sıvılar veya optik opak geometrileri vasıtasıyla hızının iki boyutlu alanları edinme yeteneğine sahip bir yankı parçacık görüntülemeli hız (EPIV) sistemi tanımlanmakta olup, boru akışı validasyon ölçümleri bildirilmiştir.
Abstract
Kütle, momentum ve akışkan enerji nakil sonuçta akışkan hızı alanın zamanmekansal dağılımları ile belirlenir. 1. Sonuç olarak, anlayış için bir önkoşul, tahmin, ve sıvı akışını kontrol ile hız alanı ölçmek için yetenektir mekansal ve yeterli temporal çözünürlük. 2 optik opak sıvılar veya optik opak geometrileri vasıtasıyla hız ölçümleri için, partikül görüntü velosimetri (EPIV) hızı "anlık" iki boyutlu alanları oluşturmak için çekici bir tanı yöntemidir echo. Bunda 3,4,5,6 kağıt, Hagen-Poiseuille içinde işletim yazılımı 8 açıklanan ticari parçacık görüntülemeli hız (PIV) çalıştıran bir PC ile ticari bir tıbbi ultrason makinesi 7 bütünleştirerek inşa EPIV sistemi için protokol ve validasyon ölçümleri (yani, laminer boru) akımı bildirilmiştir .
EPIV ölçüm içinments, tıbbi ultrason makineye bağlı olan bir faz dizi sonda farklı zamanlarda piezoelektrik elemanlarının darbe sonda ile bir iki boyutlu bir ultrason görüntüsü oluşturmak için kullanılır. Her prob elemanı sıvı içine ultrason darbe iletir ve sıvı (doğal ya da numaralı seribaşı olarak) tracer parçacıkları geri onlar kaydedilir prob ultrason ekoları yansıtmaktadır. Iletim için göreli yansıyan ultrason dalgaları ve zaman gecikmesi genlik B-mod (parlaklık modu) iki-boyutlu görüntü ultrason olarak bilinen oluşturmak için kullanılır. Spesifik olarak, zaman gecikmesi sıvı içinde çalısılan konumunu belirlemek için kullanılır ve genlik çalısılan için yoğunluk vermek için kullanılır. Tek bir B-mod görüntü, t, elde etmek için gerekli süre, faz dizi sonda bütün elemanları pulse almak süre ile belirlenir. Birden B-mod görüntü, saniye başına kare sistemin kare hızı (fps) = 1 / & de edinmek içinLTA, t. (Ultrasonografi bir inceleme için 9'a bakınız.)
Tipik bir EPIV deneme için, kare hızı 20-60 akış koşullarına bağlı fps, akış izleyici parçacıkların mekansal dağılımının 100-1000 B-mod görüntüler arasında elde edilir. Bir kez satın, B-mod ultrason görüntüleri PIV ticari yazılım çalıştıran bilgisayara ethernet bağlantısı yoluyla iletilir. PIV yazılım, izleyici partikül yer değiştirme alanları, D (x, y) [piksel] kullanarak, (burada x ve y sırasıyla, ultrason görüntüsünde yatay ve dikey mekansal konumunu ifade) art arda ultrason çapraz korelasyon algoritmalar uygulanarak elde edilen B- modunu görüntüler. 10 hız alanları, u (x, y) [m / s], görüntü çiftleri arasındaki zaman adımı bilerek, deplasmanlar alanlardan belirlenir, DT [s] ve görüntü büyütme, M [metre / piksel ], yani, u (x, y) = MD (x, y) / DT. Zaman adım between görüntüleri AT = 1/fps + D (x, y) / B, B [piksel / s] ultrason probu görüntünün genişliği boyunca süpürmek için geçen süredir. Bu çalışmada, M = 77 [um / piksel], fps = 49.5 [1 / s] ve B = 25047 [piksel / s]. Bir kez alınan, hız alanları ilgi akış miktarları hesaplamak için analiz edilebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Optik opak sıvılar veya optik opak geometrileri vasıtasıyla hızının iki boyutlu alanları edinme yeteneğine sahip bir yankı parçacık görüntü velosimetri (EPIV) sistemi için işletim protokolü tanımlanmıştır. EPIV Pratik uygulama opak sıvıların akışını pek çok uygulamada oluşur endüstriyel ve biyolojik akış sistemleri, çalışma için çok uygundur. Burada sunulan belirli sistem amaca uygun lignoselülozik etanol üretiminde kullanılan sıvılaştırılmış biyokütle akışkanların ak…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar minnetle Ulusal Bilim Vakfı, CBET0846359, hibe monitör Horst Henning Winter destek için minnettarım.
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).
