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

Gli autori ringraziano il supporto dalla National Science Foundation, CBET0846359, concessione del monitor Horst Henning inverno.

1. Creazione di un flusso misurabile <ol><li> Misurazioni convalida EPIV verrà dimostrato in tubo di flusso di una soluzione acquosa di glicerina (50% glicerina - acqua 50%). Uno schema del setup sperimentale è mostrato in Figura 1. </li><li> Sfere cave di vetro con un diametro nominale di 10 um vengono aggiunti al fluido ad una concentrazione di circa 17 parti in peso per milione. Le sfere cave di vetro servire come agenti di contrasto ad ultrasuoni, e la loro dimensione e densità sono scelti in m...

<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>

Il protocollo operativo per l&#39;eco particella Image Velocimetry (EPIV) sistema in grado di acquisire bidimensionali campi di velocità nei fluidi otticamente opachi o attraverso geometrie impenetrabili è stato descritto. Applicazione pratica di EPIV è adatto per lo studio dei sistemi di flusso industriali e biologiche, dove il flusso di fluidi opachi si verifica in una grande applicazione molti. Il particolare sistema qui presentato è stato volutamente costruito per studiare le proprietà di flusso di fluidi liqui...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reagente </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti (opzionale) </td></tr><tr><td> Ultrasuoni macchina </td><td> GE </td><td> Vivid 7 Pro </td><td></td></tr><tr><td> Ultrasuoni Array lineare </td><td> GE </td><td> 10 L </td><td></td></tr><tr><td> DC Pompa acqua </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> Messaggio Software di elaborazione </td><td> Mathworks </td><td> MATLAB 7,12 </td><td></td></tr><tr><td> Tubi Acrilico </td><td> McMaster-Carr </td><td> 8486K531 </td><td></td></tr><tr><td> Gel Ultrasuoni </td><td> Parker </td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr></tbody></table>

echo particle image velocimetry

Il trasporto di massa, quantità di moto ed energia nel fluido è determinata in ultima analisi da distribuzioni spazio-temporali del campo di velocità del fluido. 1 Di conseguenza, un prerequisito per la comprensione, previsione e controllo dei flussi dei fluidi è la capacità di misurare il campo di velocità con un adeguato spaziale e risoluzione temporale. 2 Per misure di velocità nei fluidi otticamente opachi o attraverso geometrie otticamente opache, echo Particle Image Velocimetry (EPIV) è una tecnica diagnostica attraente per generare &quot;istantaneo&quot; bidimensionali campi di velocità. 3,4,5,6 In questo carta, il protocollo operativo per un sistema EPIV costruito integrando una macchina commerciale ultrasuoni medico 7 con un PC commerciale velocimetry immagini di particelle (PIV) è descritto il software 8, e le misure di convalida di Hagen-Poiseuille (cioè laminare tubi) di flusso sono riportati . Per la misura EPIVmenti, una sonda phased array collegato alla macchina ad ultrasuoni medico viene utilizzato per generare una immagine bidimensionale ad ultrasuoni facendo pulsare elementi piezoelettrici sonda in tempi diversi. Ogni elemento sonda trasmette un impulso ad ultrasuoni nel liquido, e particelle traccianti nel fluido (sia naturale o seminate) riflettono ultrasuoni echi torna alla sonda in cui sono registrati. L&#39;ampiezza delle onde ad ultrasuoni riflesse e loro ritardo relativo alla trasmissione sono utilizzati per creare il cosiddetto B-mode (modalità luminosità) bidimensionali immagini ecografiche. Specificatamente, il tempo di ritardo viene utilizzato per determinare la posizione del diffusore nel fluido e l&#39;ampiezza è utilizzato per assegnare intensità al diffusore. Il tempo necessario per ottenere una singola immagine di modo B, t, è determinata dal tempo necessario per pulsare tutti gli elementi della sonda phased array. Per l&#39;acquisizione di più immagini B-mode, la frequenza dei fotogrammi del sistema in fotogrammi al secondo (fps) = 1 / &amp; delta, t. (Vedi 9 per una rassegna di immagini ecografiche.) Per un tipico esperimento EPIV, il frame rate è tra 20-60 fps, a seconda delle condizioni di flusso, e 100-1000 B-mode immagini della distribuzione spaziale delle particelle traccianti nel flusso sono acquisiti. Una volta acquisite, le immagini B-mode ad ultrasuoni vengono trasmessi tramite una connessione Ethernet per il PC che esegue il software di PIV commerciale. Utilizzando il software PIV, campi di spostamento di particelle traccianti, D (x, y) [pixel], (dove x ed y orizzontale e verticale posizione spaziale nella immagine ad ultrasuoni, rispettivamente) sono acquisiti applicando algoritmi di correlazione incrociata per successive ultrasuoni B- immagini in modalità 10. I campi di velocità, u (x, y) [m / s], sono determinati dai campi spostamenti, conoscendo il passo temporale tra coppie di immagini, AT [s], e l&#39;ingrandimento dell&#39;immagine, M [metri / pixel ], cioè, u (x, y) = MD (x, y) / AT. Il tempo di passaggio bra immagini AT = 1/fps + D (x, y) / B, dove B [pixel / s] è il tempo necessario per la sonda ad ultrasuoni per spazzare tutta la larghezza dell&#39;immagine. Nel presente studio, M = 77 [micron / pixel], fps = 49,5 [1 / s], e B = 25.047 pixel [/ s]. Una volta acquisita, i campi di velocità possono essere analizzati per calcolare quantità di flusso di interesse.

Un istantaneo particella echo velocimetry (EPIV) campo vettoriale è mostrato in Figura 3. Il grafico vettoriale mostra vettori di velocità ogni quarta colonna, e il colore di sfondo mappa contorno corrisponde alla magnitudine velocità. Una media trama insieme vettore media di oltre 1000 istantanei grafici vettoriali EPIV è mostrato in Figura 4. Coerentemente con tubo di flusso, i vettori di velocità sono principalmente nella direzione streamwise, maggiori velocità verificano in co...

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

Echo Particle Image Velocimetry

Una particella Image Echo velocimetria (EPIV) sistema in grado di acquisire bidimensionali campi di velocità nei fluidi otticamente opachi o attraverso geometrie impenetrabili è descritto, e le misure di convalida del flusso del tubo sono segnalati.

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 Memoria in 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 ...

Ricerca

Ingegneria

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

Alta velocità Particle Image Velocimetry prossimità di superfici

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

Utilizzo dello scattering di incidenza di pascolo risolto neutroni Spin Echo per indagare i materiali organici delle celle solari

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

Caratterizzazione di nanocristalli Dimensione distribuzione utilizzando Spettroscopia Raman con un Multi-particella Phonon confinamento Modello

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

Sviluppo di un apparato sperimentale per la misura del coefficiente di restituzione sotto vuoto Condizioni

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

Tridimensionale Velocimetry monitoraggio di particelle per applicazioni Turbulence: caso di flusso Jet

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

Misura simultanea di turbolenza e la cinematica delle particelle utilizzando tecniche di formazione immagine di flusso

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

Stampa 3D - Valutazione delle emissioni di particelle di una penna da stampa 3D

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

Studio della dinamica delle proteine tramite spettroscopia eco-spin neutronica

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

Reti neurali profonde per la valutazione dietetica basata su immagini

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