Name: echo particle image velocimetry
Uploaded: 2012-12-27T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Echo Particle Image Velocimetry at JoVE.com

Forfatterne takker støtte fra National Science Foundation, CBET0846359, tilskud monitor Horst Henning Winter.

1. Opret en Målbar Flow <ol><li> EPIV valideringsmålinger vil blive demonstreret i rørstrømning af en glycerin vand opløsning (50% glycerin - 50% vand). En skematisering af forsøgsopstillingen er vist i figur 1.. </li><li> Hule glaskugler med en nominel diameter på 10 um tilsættes til væsken i en koncentration på cirka 17 vægt ppm. De hule glaskugler anvendes som ultralydskontrastmidler, og deres størrelse og tæthed er valgt således, at de passivt følger fluidstrømmen. 10 </...

<ol>
	<li>White, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fluid Mechanics. , (1994).</li><li>Hak, M. G. a. d. -. e. l. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flow Control: Passive, Active, and Reactive Flow Management. , (2000).</li><li>Kim, B. H., Hertzberg, J. R., Shandas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+validation+of+echo+PIV.">Development and validation of echo PIV.</a> Exp. Fluids. 36, 455-462 (2004).</li><li>Zheng, H., Liu, L., Williams, L., Hertzberg, J. R., Lanning, C., Shandas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+time+multicomponent+echo+particle+image+velocimetry+technique+for+opaque+flow+imaging.">Real time multicomponent echo particle image velocimetry technique for opaque flow imaging.</a> Appl. Phys. Lett. 88, 261915 (2006).</li><li>Beulen, B., Bijnens, N., Rutten, M., Brands, P., van de Vosse, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perpendicular+ultrasound+velocity+measurement+by+2D+cross+correlation+of+RF+data.+Part+A:+validation+in+a+straight+tube.">Perpendicular ultrasound velocity measurement by 2D cross correlation of RF data. Part A: validation in a straight tube.</a> Exp. Fluids. 49, 1177-1186 (2010).</li><li>Poelma, C., Mari, J. M., Foin, N., Tang, M. -. X., Krams, R., Caro, C. G., Weinberg, P. D., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Flow+reconstruction+using+ultrasound+PIV.">3D Flow reconstruction using ultrasound PIV.</a> Exp. Fluids. 50, 777-785 (2011).</li><li>GE VINGMED ULTRASOUND A/A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Vivid 7/Vivid 7 PRO Userâ€™s Manual. , (1988).</li><li>Szabo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out. , (2004).</li><li>Raffel, M., Willert, C., Wereley, S., Kompenhans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle Image Velocimetry: A Practical Guide. , (2007).</li></ol>

Den driver protokol for et ekko partikel billede Velocimetry (EPIV) system, der kan erhverve todimensionale områder af hastigheden i optisk uigennemsigtige væsker eller gennem optisk uigennemsigtige geometrier blev beskrevet. Praktisk anvendelse af EPIV er velegnet til undersøgelse af industrielle og biologisk strømningssystemer, hvor strømmen af ​​uigennemsigtige fluider forekommer i en lang række anvendelse. Det særlige system er anvendt her bevidst bygget til at studere flydeegenskaber flydende biomasse fl...

<table border="1"><tbody><tr><td> Navn på reagenset </td><td> Firma </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (valgfrit) </td></tr><tr><td> Ultralyd Machine </td><td> GE </td><td> Vivid 7 Pro </td><td></td></tr><tr><td> Lineær Ultralyd Array </td><td> GE </td><td> 10 L </td><td></td></tr><tr><td> DC vandpumpe </td><td> KNF </td><td> NF 10 KPDC </td><td></td></tr><tr><td> Vector Processing Software </td><td> Lavision </td><td> Davis 7,2 </td><td></td></tr><tr><td> Efterbehandling Software </td><td> MathWorks </td><td> MATLAB 7,12 </td><td></td></tr><tr><td> Akryl Tubing </td><td> McMaster-Carr </td><td> 8486K531 </td><td></td></tr><tr><td> Ultralyd Gel </td><td> Parker </td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr></tbody></table>

echo particle image velocimetry

Transporten af masse, momentum og energi i fluidumstrømme er i sidste ende bestemt af Spatiotemporal fordelinger af væskehastigheden feltet. 1 Følgelig en forudsætning for forståelse, forudsigelse og styring fluidumstrømme er evnen til at måle hastigheden feltet med passende rumlig og tidsmæssig opløsning. 2 For hastighedsmålinger i optisk uigennemsigtige fluider eller via optisk uigennemsigtige geometrier, echo partikel billede Velocimetry (EPIV) er et attraktivt diagnostisk teknik til at generere &quot;øjeblikkelig&quot; todimensionale områder af hastighed. 3,4,5,6 I denne papir, driver protokol for et EPIV system bygget ved at integrere en kommerciel medicinsk ultralyd maskine 7 med en pc, der kører kommerciel partikel billede Velocimetry (PIV) software 8 er beskrevet, og valideringsmålinger i Hagen-Poiseuille (dvs. laminar rør) strømning er rapporteret . For EPIV foranstaltningmenter, er en phased array-probe forbundet til medicinsk ultralyd maskinen anvendt til at danne et todimensionalt ultralydsbillede ved at pulsere de piezoelektriske sondeelementer på forskellige tidspunkter. Hver probe element transmitterer en ultralyd puls ind i fluidet, og tracer partikler i fluidet (enten naturligt forekommende eller podet) afspejler Ultralydsekkoerne tilbage til proben, hvor de registreres. Amplituden af ​​de reflekterede ultralydsbølger, og deres tid forsinkelse i forhold til transmissionen anvendes til at skabe den såkaldte B-tilstand (lysstyrke) todimensionale ultralydbilleder. Specifikt tidsforsinkelse til bestemmelse af positionen af ​​sprederen i fluidet og amplituden bruges til at tildele intensitet til sprederen. Den nødvendige tid til opnåelse af en enkelt B-mode image, t, bestemmes af den tid, det tager at pulsere alle elementerne i phased array probe. For at erhverve flere B-mode billeder, frame rate af systemet i frames per sekund (fps) = 1 / &amp; deLTA; t. (Se 9 for en gennemgang af ultralydsscanning.) For en typisk EPIV eksperiment, er rammen på mellem 20-60 fps, afhængigt af strømningsforholdene og 100-1000 B-mode billeder af den rumlige fordeling af sporstoffet partikler i strømmen er anskaffet. Når der er opnået, er B-mode ultralyd billeder transmitteres via en Ethernet-forbindelse til pc&#39;en kører PIV kommerciel software. Brug af PIV software, tracer partikel forskydning felter, D (x, y) [pixel], (hvor x og y betegner horisontal og vertikal rumlig position i ultralydsbilledet, henholdsvis) erhverves ved anvendelse af krydskorrelationsfunktioner algoritmer til successiv ultralyd B- tilstanden billeder. 10 Velocity felter, u (x, y) [m / s], bestemmes ud fra de forskydninger felterne, vel vidende den tid trin mellem billede par, ATm [s], og forstørrelsen, M [meter / pixel ], dvs u (x, y) = MD (x, y) / AT. Den tid, trin between billeder ATm = 1/fps + D (x, y) / B, hvor B [pixels / s] er den tid det tager for ultralydsonden at feje hen over billedet bredde. I den foreliggende undersøgelse, M = 77 [um / pixel], fps = 49,5 [1 / s], og B = 25.047 [pixels / s]. Når der er opnået, kan de hastighedsfelter analyseres for at beregne strømnings-mængder af interesse.

En øjeblikkelig ekko partikel billede Velocimetry (EPIV) vektorfelt er vist i figur 3.. Vektoren plot viser hastighedsvektorerne hver fjerde kolonne, og baggrundsfarven konturkort svarer til hastigheden størrelsesorden. Et ensemble gennemsnitlige vektor plot gennemsnit over 1000 øjeblikkelige EPIV vektor plots er vist i figur 4. I overensstemmelse med rørstrømning, hastighedsvektorerne er hovedsageligt koncentreret i streamwise retning, de største hastigheder forekommer ved røret...

Watch this Scientific Journal Video about Echo Particle Image Velocimetry at JoVE.com

Echo Particle Image Velocimetry

Ekko partikel billede Velocimetry (EPIV) system, der kan opnå todimensionale områder af hastigheden i optisk opake væsker eller via optisk uigennemsigtige geometrier er beskrevet, og valideringsmålinger i rørstrømning rapporteres.

Echo Particle Billede Velocimetri

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Kinematics of a Particle

Vectors and Scalars

SCIENTISTS IN ACTION

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient Echo Quantum Hukommelse i Warm Atomic Vapor

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

High-speed Particle Billede Velocimetri nærheden Surfaces

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

Brug Neutron Spin Echo løst græsning Incidens Scattering at undersøge organiske solcellematerialer

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Karakterisering af Nanocrystal størrelsesfordeling hjælp Raman spektroskopi med en Multi-partikel Phonon Indespærring Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

Udvikling af en forsøgsopstilling til måling af Restitutionskoefficienten under vakuum

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Three-dimensional Particle Tracking Velocimetry for Turbulence Applications: Case of a Jet Flow

Tre-dimensionel Particle Tracking Velocimetri for Turbulens Applications: Sagen om en Jet Flow

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Samtidig måling af turbulens og partikel kinematik bruge Flow Imaging teknikker

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

3D-udskrivning - Evaluering af partikelemissioner fra en 3D-printpen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy

Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy

Undersøgelse af proteindynamik via neutronspinekkospektroskopi

Most human body proteins' activity and functionality are related to configurational changes of entire subdomains within the protein crystal structure. The ...

Deep Neural Networks for Image-Based Dietary Assessment

Dybe neurale netværk til billedbaseret diætvurdering

Due to the issues and costs associated with manual dietary assessment approaches, automated solutions are required to ease and speed up the work and ...