JPH0337699B2 - - Google Patents
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- JPH0337699B2 JPH0337699B2 JP58005823A JP582383A JPH0337699B2 JP H0337699 B2 JPH0337699 B2 JP H0337699B2 JP 58005823 A JP58005823 A JP 58005823A JP 582383 A JP582383 A JP 582383A JP H0337699 B2 JPH0337699 B2 JP H0337699B2
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- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、水流モデルにおいて流れ場の流体濃
度を可視化する装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an apparatus for visualizing fluid concentration in a flow field in a water flow model.
(従来の技術)
従来、水流モデルにおいて濃度を測定する方法
としては、流体の一部を抽出するサンプリング法
と、流れ場を作り出す一方を流体に電解質溶液を
使用してその濃度の変化を電気伝導度の変化とし
て測定する電気的測定法とがある。(Conventional technology) Conventionally, methods for measuring concentration in water flow models include sampling methods that extract part of the fluid, and methods that create a flow field using an electrolyte solution in the fluid and measuring changes in concentration by electrical conduction. There is an electrical measurement method that measures the change in degree.
ところで、定量的な情報を見易くするため、温
度分布や衛星写真のように、状態を擬似カラー画
像により表示する技術が知られている。 By the way, in order to make quantitative information easier to see, a technique is known in which the state is displayed using a pseudo-color image, such as a temperature distribution or a satellite photograph.
この技術を概説すれば、TVカメラにおいて画
像入力されたアナログ画像信号を、サンプリング
回路にて一定のサンプリングモードに従つてデジ
タル画像信号に変換し、これを一旦コンピユータ
のメモリーに記憶しておき、読み出す際に輝度の
強弱に応じて段階的に色指定処理したデイスプレ
ー上に擬似カラー画像として表示するものであ
る。ここで、各画素の輝度の強弱はそのメモリー
ビツト数により区分される。例えば、4ビツトの
場合、24=16のステツプに区分される。したがつ
て、デジタル信号に変換された画像信号・輝度信
号はステツプ数に応じて色指定できる。例えば、
ある範囲の輝度であれば赤、それより低い輝度で
あれば、青、高ければ緑といつたようにカラー指
定を行なつている。 To give an overview of this technology, an analog image signal inputted by a TV camera is converted into a digital image signal using a sampling circuit according to a certain sampling mode, which is then temporarily stored in a computer's memory and then read out. The image is then displayed as a pseudo-color image on a display that has been subjected to color designation processing in stages according to the intensity of brightness. Here, the intensity of brightness of each pixel is classified according to the number of memory bits. For example, in the case of 4 bits, it is divided into 2 4 =16 steps. Therefore, the color of the image signal/luminance signal converted into a digital signal can be specified according to the number of steps. for example,
Colors are specified such as red if the brightness is within a certain range, blue if the brightness is lower, and green if the brightness is higher.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、前述した水流モデルにおける濃
度測定方法は、いずれも測定機器を通して流体の
濃度を絶対的に測定するものであつて、任意断面
において流れ場そのものを目視観察することによ
つて濃度及び混合に関する情報即ち定量的な情報
を相対的に得ることができる方式ではない。した
がつて、流れ場における濃度分布や変化、特に、
乱流混合の現象の研究やその理解を助けるのに役
立つものではない。しかも、これら濃度測定法
は、いずれも流れ場内に抽出管あるいはセンサを
設置しなければならない接触型のため、流体の流
れを実際のものと異なるものに変えてしまう問題
がある。尚、流れ全域の動向を一目で観察できる
可視化法として気泡をトレーサに用いる気泡式ト
レーサ法が古くから使用されているが、この方法
は比重差による誤差が大きいため定量的な解析に
は利用できない。(Problem to be Solved by the Invention) However, the concentration measurement methods in the water flow model described above all measure the concentration of the fluid absolutely through a measuring device, and the flow field itself is visually observed at an arbitrary cross section. Therefore, it is not a method in which information regarding concentration and mixing, that is, quantitative information can be obtained relatively. Therefore, the concentration distribution and changes in the flow field, especially
It is not useful for researching or understanding the phenomenon of turbulent mixing. Furthermore, since all of these concentration measurement methods are contact-type methods that require the installation of an extraction tube or sensor within the flow field, there is a problem in that the flow of the fluid may be changed to something different from the actual flow. Note that the bubble tracer method, which uses air bubbles as tracers, has been used for a long time as a visualization method that allows trends in the entire flow area to be observed at a glance, but this method cannot be used for quantitative analysis because it has large errors due to differences in specific gravity. .
一方、状態を擬似カラー画像により表示する前
記技術にあつては、輝度変化は単に色彩の違いに
よつて表わされており、明るい赤とか暗い赤とい
うように明度を伴つて表示されるものではない。
即ち、同一色で表示されていたとしても、それは
一定の幅をもつた輝度を含んでおり、流れ場にお
ける濃度変化を正確に表現することはできない。
また、前記技術における擬似カラー化方法は、ア
ナログ画像信号を一定のモードでサンプリングし
てデジタル画像信号としてコンピユータに一旦記
憶し、その後読み出す際に色指定処理をしてデイ
スプレーにカラー画像で表示するものであつて、
処理時間を必要とする所謂静止画像通信方式であ
る。このため、衛星写真のように静止画像を対象
とする場合には使えるが、流動的な水流モデルの
流れ場の濃度変化を観察するには不充分である。
すなわち、一般にサンプリングは一走査線上に
126〜512点取られているが、このサンプリング点
を少なくして受像処理時間を短くし動画に近づけ
ようとすると、画像が荒くなつて精度に欠ける。
反面、サンプリング数を多くして精度を上げた場
合には、処理を速くするため高速でかつ大容量の
コンピユータを使用したとしても、静止画像を得
るのにさえ数秒から数分間を要するので、連続的
な動画の擬似カラー化処理は望めない。したがつ
て、緻密な動体画像の擬似カラー表示が必要な前
述の濃度の可視化には使用できない。 On the other hand, in the above-mentioned technology that displays the state using pseudo-color images, changes in brightness are simply expressed by differences in color, and are not displayed with brightness, such as bright red or dark red. do not have.
That is, even if the colors are displayed in the same color, they include brightness with a certain width and cannot accurately represent concentration changes in the flow field.
In addition, the pseudo-colorization method in the above technology samples an analog image signal in a certain mode, temporarily stores it in a computer as a digital image signal, and then performs color specification processing when reading it out and displays it as a color image on a display. It is a thing,
This is a so-called still image communication method that requires processing time. Therefore, although it can be used for static images such as satellite photographs, it is insufficient for observing concentration changes in the flow field of a fluid water flow model.
In other words, sampling is generally performed on one scan line.
126 to 512 points are taken, but if you try to reduce the number of sampling points to shorten the image reception processing time and get closer to a moving image, the image will become rough and lack precision.
On the other hand, if accuracy is increased by increasing the number of samplings, even if a high-speed and large-capacity computer is used to speed up processing, it will take several seconds to several minutes to even obtain a still image, resulting in continuous processing. It is not possible to perform pseudo-colorization processing for videos. Therefore, it cannot be used for the above-mentioned density visualization that requires precise pseudo-color display of moving body images.
このように、従来にあつては、入力画像を実時
間で任意のカラー画像に変換する擬似カラー化方
式が望まれていたにもかかわらず、それを達成す
る技術は存在しなかつた。 As described above, although there has been a desire for a pseudo-colorization method that converts an input image into an arbitrary color image in real time, there has been no technology to achieve this.
そこで、本発明者らは上記従来技術に伴う課題
を解決するために鋭意研究した結果、微細かつ均
質な気泡が密に流体に含まれておれば、光を当て
たときこの光が気泡に当つて乱反射し測定可能な
散乱光を得ることができること、そしてその散乱
光の強度は単位体積中の気泡個数に比例すると考
えられ、それは散乱光の明るさの強度と濃度のレ
ベルとが比例関係にあることを知見するに至つ
た。 Therefore, as a result of intensive research to solve the problems associated with the above-mentioned prior art, the present inventors found that if a fluid contains fine and homogeneous bubbles densely, when light is applied, the light hits the bubbles. It is thought that the intensity of the scattered light is proportional to the number of bubbles in a unit volume, and that the intensity of the brightness of the scattered light and the concentration level are proportional to each other. I came to know something.
本発明は、水流モデルの流れ場を形成する流体
の濃度を可視化する装置であつて、流れ場を実時
間で散乱光の強弱に対応した任意のカラー画像に
変換するようにした水流モデルにおける濃度可視
化装置を提供することを目的とする。 The present invention is a device for visualizing the concentration of a fluid forming a flow field of a water flow model, and the present invention is a device for visualizing the concentration of a fluid forming a flow field of a water flow model, and the concentration in the water flow model is such that the flow field is converted into an arbitrary color image corresponding to the intensity of scattered light in real time. The purpose is to provide a visualization device.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
斯かる目的を達成するため、本発明は、モデル
水槽と圧力水供給源とを繋ぐ管路に直径3mm以下
の小孔を少なくとも1つ穿孔したオリフイスを設
置してオリフイス通過時の局所的圧力低下に伴う
脱気現象によつて微細かつ均質な気泡を水流中に
大量に出現させ、この微細かつ均質な気泡を密に
含む水流で水槽内に流れ場を再現し、この流れ場
にスリツト光を当てて気泡での乱反射により任意
断面における流れを可視化する可視化装置と、散
乱光をTVカメラで撮影し、該カメラから前記流
れ場の明るさに応じて出力される輝度信号を
RGBセパレート回路に導入して互いに同一レベ
ルのR信号、G信号、B信号に変換し、この
RGB信号のいずれか1つ又は2つあるいは全て
をそれぞれ異なる信号電圧レベルにおいてカツト
オフした後カラーデイスプレイ装置に出力し、流
れ場における流体の濃度分布を色彩とその明度の
違いによつて表示する擬似カラー画像装置とから
成ることを特徴とする水流モデルにおける濃度可
視化装置である。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a system in which at least one small hole with a diameter of 3 mm or less is bored in a pipe line connecting a model water tank and a pressure water supply source. A large amount of fine and homogeneous air bubbles are created in the water flow by the deaeration phenomenon caused by the local pressure drop when passing through the orifice, and the water flow densely containing these fine and homogeneous air bubbles is used to create a water flow inside the aquarium. A visualization device that reproduces a flow field, shines slit light on this flow field, and visualizes the flow in an arbitrary cross section by diffused reflection from bubbles, and a TV camera that photographs the scattered light and uses the camera to measure the brightness of the flow field. The luminance signal output according to
This signal is introduced into an RGB separate circuit and converted into R, G, and B signals of the same level.
Pseudo-color that cuts off one, two, or all of the RGB signals at different signal voltage levels and outputs them to a color display device to display the concentration distribution of fluid in the flow field using colors and their brightness differences. This is a concentration visualization device for a water flow model, characterized by comprising an image device.
(作用)
このように構成すれば、オリフイスの脱気現象
により微細かつ均質な気泡が水流中に大量に出現
し、この気泡を密に含む水流で流れ場がモデル水
槽内に再現される。この流れ場にスリツト光を当
てると、このスリツト光は気泡で乱反射されるた
め、任意断面における流れが可視化できる。(Function) With this configuration, a large amount of fine and homogeneous air bubbles appear in the water flow due to the degassing phenomenon of the orifice, and a flow field is reproduced in the model aquarium by the water flow densely containing these air bubbles. When slit light is applied to this flow field, the slit light is diffusely reflected by the bubbles, making it possible to visualize the flow in any cross section.
そして、この流れ場は、その明るさに対応する
輝度信号として画像入力された後互いに同一レバ
ルのRGB信号に一旦分割され、このRGB信号の
いずれか1つ又は2つあるいは全てがそれぞれ異
なる信号電圧レベルにおいてカツトオフされて異
なる輝度レベルに分配された人為的なカラー画像
信号に変換され、擬似カラー画像としてカラーデ
イスプレイ装置に再現される。 Then, this flow field is inputted as an image as a luminance signal corresponding to the brightness, and then is once divided into RGB signals of the same level, and any one, two, or all of these RGB signals have different signal voltages. It is converted into an artificial color image signal that is cut off at the level and distributed into different brightness levels and reproduced on a color display device as a pseudocolor image.
このように、水流モデルの流れ場を散乱光の強
弱に対応した任意の配色でカラー画像化するた
め、水流モデルの流れ場を形成する流体の濃度を
容易に可視化できる。 In this way, since the flow field of the water flow model is converted into a color image using an arbitrary color scheme corresponding to the intensity of scattered light, the concentration of the fluid forming the flow field of the water flow model can be easily visualized.
(実施例)
以下本発明の構成を図面に示す一実施例に基づ
いて詳細に説明する。(Example) The configuration of the present invention will be described in detail below based on an example shown in the drawings.
本発明に係る濃度可視化装置は、微細かつ均質
な気泡を大量に含む流体で流れ場を再現する可視
化装置Aと、前記流れ場を撮影して所定濃度範囲
毎に異なる色彩で画像再生する擬似カラー化画像
システムBとから成る。 The concentration visualization device according to the present invention includes a visualization device A that reproduces a flow field with a fluid containing a large amount of fine and homogeneous air bubbles, and a pseudo color visualization device that photographs the flow field and reproduces the image in different colors for each predetermined concentration range. image system B.
第1図に本発明方法を実施する水流モデル可視
化装置を概略図で示す。この可視化装置は、可視
化しようとする流れ場を再現するモデル水槽(以
下水槽と略称する)1と、この水槽1に気泡4を
混入させた流体・水を例えば底面から供給する流
体供給ユニツト2及び水槽1内の流れ場にスリツ
ト光5を照射するスリツト光源3とから主に構成
されている。この可視化装置において、水槽1の
底面から流入した流体は、水槽1内において流れ
場を再現したのち水槽1の上方の排水口6から図
示しない配水管を通じて排水される。排水は気泡
以外の異物を含んでおらず又気泡も一部を除いて
再び水に溶け込んでしまうため、何らの処理を施
すことなくそのまま排水してもよいし、そのまま
の状態で再使用することも可能である。尚、流体
を水槽1の上方から導入し底面から排水すること
も、また側壁から導入することもある。 FIG. 1 schematically shows a water flow model visualization device that implements the method of the present invention. This visualization device includes a model water tank (hereinafter abbreviated as water tank) 1 that reproduces a flow field to be visualized, a fluid supply unit 2 that supplies fluid/water mixed with air bubbles 4 to the water tank 1 from, for example, the bottom surface; It mainly consists of a slit light source 3 that irradiates a slit light 5 onto the flow field within the water tank 1. In this visualization device, fluid flowing in from the bottom of the water tank 1 reproduces a flow field within the water tank 1 and is then drained from the drain port 6 above the water tank 1 through a water pipe (not shown). The wastewater does not contain any foreign matter other than air bubbles, and the air bubbles, except for some, dissolve into the water again, so it may be drained as is without any treatment, or it may be reused as is. is also possible. Note that the fluid may be introduced from above the water tank 1 and drained from the bottom, or may be introduced from the side wall.
ここで、前記水槽1に流体・水を供給する流体
供給ユニツト2は、図示しない圧力水供給源と水
槽1の流体噴出口7とを結ぶ管路8の途中に設け
られたオリフイス9を有し、このオリフイス9部
分における局所的減圧作用に伴う脱気現象によつ
て圧送される流体中に固溶されている空気を気泡
4として流体中に出現させ、気泡4を大量に含ん
だ流体として供給するものである。 Here, the fluid supply unit 2 that supplies fluid/water to the water tank 1 has an orifice 9 provided in the middle of a pipe line 8 connecting a pressure water supply source (not shown) and the fluid spout 7 of the water tank 1. , the air solidly dissolved in the pumped fluid is caused to appear in the fluid as bubbles 4 by the deaeration phenomenon accompanying the local depressurization action in the orifice 9, and is supplied as a fluid containing a large amount of bubbles 4. It is something to do.
オリフイス9は、直径3mm以下の小孔を少なく
とも1つ穿孔したものである。オリフイス9の小
孔の径と発生気泡4の直径及び均質性とには密接
な関連性があり、小孔直径が3mmを越えると、発
生気泡4が極めて不均質となり精密な測定や定量
測定に適さなくなる。一般に気泡をトレーサとし
て使用する場合、流れへの追随性不良による誤差
及び浮力による誤差を考慮すれば、可視化による
最適な気泡直径は0.06〜0.2mmの範囲であること
が好ましく、更に気泡4の水中への溶け込みが早
期に起こらないような条件を鑑みれば0.1mm前後
が最も好ましい。そこで、オリフイス9の径と発
生気泡4の粒径割合との関係を求めた本発明者等
の実験結果(第3図)によると、直径3mmのオリ
フイス9では可視化に最適な直径0.2mm以下の気
泡4が70%程度を占めその平均直径は0.113mmで
あつて概ね均質なものであるが、直径4mmのオリ
フイス9になると直径0.2mm以下の気泡が30%程
度と低く不均質となる。この実験結果から好まし
いオリフイス径は、φ1.5mm以下であり、最も好ま
しくはφ0.8mm以下φ0.5mm以上である。直径0.5mm
未満のオリフイス9を除いたのは流体中に塵で目
詰りを起こし却つて気泡発生が不安定となるから
であり、上流に効果的なフイルタを設置して塵を
完全に除去できるのであれば0.5mm未満の直径で
も良い。第3図の実験結果によると、オリフイス
径0.8mmで9Kg/cm2の圧力を加えた場合、直径
0.0781〜0.2106mmの範囲の気泡4が発生している
ことが拡大写真をマイクロスコープで測定するこ
とにより確認された。そして、そのときの気泡の
平均直径はほぼ0.1mmで可視化最囲の中で最も好
ましい気泡径といえる。ここで、流量を増加する
場合には、オリフイス9の小孔をふやして発生気
泡を増量することにより流体中に含まれる気泡の
含有率を一定にできる。 The orifice 9 has at least one small hole with a diameter of 3 mm or less. There is a close relationship between the diameter of the small hole of the orifice 9 and the diameter and homogeneity of the generated bubbles 4. If the small hole diameter exceeds 3 mm, the generated bubbles 4 will be extremely heterogeneous, making it difficult to measure accurately or quantitatively. become unsuitable. Generally, when bubbles are used as tracers, taking into consideration errors due to poor flow tracking and errors due to buoyancy, the optimal bubble diameter based on visualization is preferably in the range of 0.06 to 0.2 mm. The most preferable value is around 0.1 mm in view of the conditions that prevent premature melting. Therefore, according to the experimental results of the present inventors (Fig. 3), which determined the relationship between the diameter of the orifice 9 and the particle size ratio of the generated bubbles 4, an orifice 9 with a diameter of 3 mm has a diameter of 0.2 mm or less, which is optimal for visualization. The bubbles 4 account for about 70% and have an average diameter of 0.113 mm, which is generally homogeneous; however, when the orifice 9 has a diameter of 4 mm, the bubbles with a diameter of 0.2 mm or less account for about 30%, which becomes heterogeneous. From this experimental result, the preferred orifice diameter is 1.5 mm or less, most preferably 0.8 mm or more and 0.5 mm or more. Diameter 0.5mm
The reason for excluding the orifice 9 below is that the fluid can become clogged with dust, making bubble generation unstable.If an effective filter can be installed upstream to completely remove dust, A diameter of less than 0.5 mm is also acceptable. According to the experimental results shown in Figure 3, when a pressure of 9 kg/cm 2 is applied to an orifice diameter of 0.8 mm, the diameter
It was confirmed by measuring the enlarged photograph with a microscope that bubbles 4 in the range of 0.0781 to 0.2106 mm were generated. The average diameter of the bubbles at that time is approximately 0.1 mm, which can be said to be the most preferable bubble diameter within the visualization area. Here, when increasing the flow rate, by increasing the number of small holes in the orifice 9 to increase the amount of bubbles generated, the content rate of bubbles contained in the fluid can be kept constant.
また、水槽1は、本実施例の場合、アクリル樹
脂やガラス等の透光性材料によつて横断面方形の
角筒形に形成されており、上方に排水口6を底面
に水流噴出口7を有する。この水槽1は、ノズル
やバーナ等の水流モデルの場合には流れ場を形成
するための容器に過ぎないが、フアーネス内の流
体の流れを可視化する場合等にはそれ自体がモデ
ルの一部として使用される。したがつて、水槽1
の形状は図示されているものに限られず、円筒や
エルボ管形等の必要に応じた種々の形状を採り得
る。また、第4図に示すように、水槽底面の水流
噴出口7には観察しようとする流れ場を再現する
モデル例えばノズルモデルやバーナモデル10等
が一般に取付けられる。もつとも、モデルを水流
噴出口7から離して水槽1内に設置し、水流噴出
口7においては流れに何ら変化を与えない場合も
ある。本実施例の場合、バーナノズルモデル10
のバーナタイルモデル11とが設置され、燃料と
空気の混合状態、その割合などを測定するため、
バーナノズルモデル10からは気泡4が混入され
た流体(燃料に相当する)を噴出させと共にその
周囲からは気泡が混入されていない流体(二次空
気に相当する)を噴出させてバーナタイルモデル
11内で両者を混合させるように設けられてい
る。勿論、この水流噴出口7の個数及び位置は図
示のものに限られない。例えば、フアーネスに複
数のバーナを設置する場合の水流モデルのときに
はバーナの配置位置が熱分布に与える影響を水流
モデルを使用して観察する場合があるからであ
る。尚、本実施例の水槽1は、周壁全面を透光性
材料で形成していることから、観察者ないし観察
機器に対向する面が観察窓に相当し、スリツト光
源3に対向する面が入射光窓に相当する。しか
し、水槽1は全周壁面の透光性材料で形成する必
要はなく、少なくとも観察窓と入射光窓がそうで
あれば足りる。この観察窓と入射光窓は、スリツ
ト光5の入射方向と90〜145度の角度の位置で最
適の乱反射が得られることからその範囲に位置さ
せておけば良く、水槽1を円筒型に形成する場合
には周壁の90〜145度の範囲を透孔材料で形成す
ることにより代えることができる。尚、観察窓と
入射光窓を除く他の周壁面(底面を含む)を光吸
収体で形成すれば、観察室内の照明を落とさずと
も気泡のみが散乱光によつて目立つので観察が容
易である。ここで、光吸収体とは水槽1の内面の
みを黒色に着色したものでも良い。更に、流れ場
の状態を流れ方向と直交する面即ち輪切りにして
観察する場合には、流れ場を横切るスリツト光5
に対して90〜145度の範囲とは水槽1の天井・上
方となる。したがつて、この場合には水槽1の上
方に観察者ないし観察機器を設置する。 In this embodiment, the water tank 1 is made of a translucent material such as acrylic resin or glass and has a rectangular cylindrical shape with a square cross section. has. This water tank 1 is only a container for forming a flow field in the case of a water flow model such as a nozzle or burner, but it is used as a part of the model when visualizing the flow of fluid in a furnace. used. Therefore, aquarium 1
The shape is not limited to that shown in the drawings, and can take various shapes depending on needs, such as a cylinder or an elbow shape. Further, as shown in FIG. 4, a model for reproducing the flow field to be observed, such as a nozzle model or a burner model 10, is generally attached to the water jet outlet 7 at the bottom of the water tank. However, there are cases where the model is placed in the aquarium 1 away from the water jet outlet 7 and no change is made to the flow at the water jet outlet 7. In the case of this example, burner nozzle model 10
A burner tile model 11 was installed to measure the mixing state of fuel and air, its ratio, etc.
The burner nozzle model 10 ejects fluid mixed with air bubbles 4 (corresponding to fuel), and from around it, fluid without air bubbles (corresponding to secondary air) is ejected, and the burner tile model 11 It is provided so that the two can be mixed inside. Of course, the number and position of the water jet ports 7 are not limited to those shown. For example, when a water flow model is used when a plurality of burners are installed in a furnace, the influence of the burner placement position on heat distribution may be observed using the water flow model. In addition, since the entire peripheral wall of the aquarium 1 of this embodiment is formed of a translucent material, the surface facing the observer or observation equipment corresponds to the observation window, and the surface facing the slit light source 3 corresponds to the incident light source. Corresponds to a light window. However, the water tank 1 does not need to be formed of a transparent material on its entire circumference, and it is sufficient if at least the observation window and the incident light window are made of a transparent material. The observation window and the incident light window can be positioned at an angle of 90 to 145 degrees from the direction of incidence of the slit light 5, since optimal diffused reflection can be obtained, and the water tank 1 should be formed into a cylindrical shape. In this case, the peripheral wall can be replaced by forming the 90 to 145 degree range of a perforated material. Note that if the other peripheral wall surfaces (including the bottom surface) other than the observation window and the incident light window are made of a light absorber, observation will be easier because only the bubbles will stand out due to the scattered light without turning off the lighting in the observation room. be. Here, the light absorber may be one in which only the inner surface of the aquarium 1 is colored black. Furthermore, when observing the state of the flow field in a plane perpendicular to the flow direction, that is, in slices, a slit light 5 that crosses the flow field is used.
The range of 90 to 145 degrees is the ceiling and upper part of the aquarium 1. Therefore, in this case, an observer or observation equipment is installed above the aquarium 1.
更に水槽1内にスリツト光5を照射するスリツ
ト光源3は、公知のいかなる手段でもよい。例え
ば、スライド映写機にスリツトを入れた板を插し
込みスリツト光を得るようにしても良い。この場
合、スリツトの切込み方向を変えた幾枚かのスリ
ツト板を用意することにより流れの任意の断面を
透過するスリツト光5を得ることができる。スリ
ツト光5は気泡4に当たつて乱反射するが、その
散乱光は光が入射した方向から90〜145度の範囲
で最もよく検出される特性を有している。尚、気
泡4の径が充分微細かつ一様であるとすれば散乱
光の強度は単位体積中の気泡個数即ち気泡数密度
に比例すると考えられ、それは散乱光の明るさの
強度が濃度のレベルに比例することを意味する。 Furthermore, the slit light source 3 for irradiating the slit light 5 into the aquarium 1 may be any known means. For example, a plate with slits may be inserted into a slide projector to obtain slit light. In this case, by preparing several slit plates with different cutting directions of the slits, it is possible to obtain the slit light 5 that passes through any cross section of the flow. The slit light 5 hits the bubble 4 and is diffusely reflected, but the scattered light has a characteristic that it is best detected in the range of 90 to 145 degrees from the direction in which the light is incident. Furthermore, if the diameter of the bubbles 4 is sufficiently fine and uniform, the intensity of the scattered light is considered to be proportional to the number of bubbles in a unit volume, that is, the bubble number density, which means that the intensity of the brightness of the scattered light is proportional to the concentration level. means proportional to.
そこで、まず、圧力水供給源から水槽1に向け
て流体を圧送する際に、オリフイス9における局
所的減圧作用に伴なう脱気現象によつて流体内に
固溶されている空気を可視化に最適な微細かつ均
質な気泡として流体中に密に出現させる。そし
て、この微細かつ均質な気泡を密に含んだ流体で
水槽1内に所望の流れ場を再現する。そこへ、ス
リツト光5を照射すると、スリツト光5が気泡4
によつて乱反射し散乱するので、水流中における
気泡4の存在が第4図に示すように火の粉の如く
明瞭に表われ流れを可視化する。このとき、散乱
光の強度は単位体積中の気泡個数即気泡密度数に
比例すると考えられ、それは散乱光の強度が濃度
に比例することを意味することから、気泡の流体
中における粗密状態即ち濃度を散乱光の強度とい
う観点から目視観察できる。 First, when the fluid is pumped from the pressure water supply source to the water tank 1, we visualize the air that is solidly dissolved in the fluid due to the degassing phenomenon caused by the local depressurization effect in the orifice 9. Optimal fine and homogeneous bubbles are created densely in the fluid. Then, a desired flow field is reproduced in the water tank 1 using the fluid densely containing fine and homogeneous air bubbles. When the slit light 5 is irradiated there, the slit light 5 causes bubbles 4.
Since the bubbles 4 are diffusely reflected and scattered by the water, the presence of bubbles 4 in the water flow becomes clearly visible like sparks as shown in FIG. 4, making the flow visible. At this time, the intensity of the scattered light is considered to be proportional to the number of bubbles in a unit volume, or the density of bubbles, which means that the intensity of the scattered light is proportional to the concentration. can be visually observed from the perspective of the intensity of scattered light.
更に、この水槽1内の流れは、第2図に示すよ
うな擬似カラー化画像システムBにおいて濃度に
対応した色彩と明度でカラー表示される。 Further, the flow in the aquarium 1 is displayed in color in a pseudo-color image system B as shown in FIG. 2 with colors and brightness corresponding to the density.
一実施例をブロツク図で第2図に示す前述の擬
似カラー化画像システムBは、同軸ケーブル22
を使用したベースバンド伝送によるものであつ
て、撮影用のTVカメラ21と、微弱な画像信
号・輝度信号を増幅する増幅回路23、輝度信号
をカラー信号に変換する擬似カラー化回路24及
びカラーデイスプレイ装置25とから少なくとも
成る。勿論、変調伝送によることも可能である
が、この場合には振幅変調回路や復変調回路等が
必要となることは言うまでもない。 The aforementioned pseudo-colorized imaging system B, one embodiment of which is shown in block diagram form in FIG.
It is based on baseband transmission using a TV camera 21 for shooting, an amplification circuit 23 that amplifies weak image signals and brightness signals, a pseudo colorization circuit 24 that converts the brightness signals into color signals, and a color display. It consists of at least a device 25. Of course, it is also possible to use modulated transmission, but in this case it goes without saying that an amplitude modulation circuit, a demodulation circuit, etc. are required.
前記TVカメラ21としては、本発明の擬似カ
メラ一化画像システムBにおいては輝度信号を使
用することから、工業用白黒テレビカメラを使用
する。カラーテレビカメラの使用は、輝度信号の
みを取出すことにより使用可能であるが、高価と
なるだけで実用的でない。 As the TV camera 21, an industrial black and white TV camera is used because a luminance signal is used in the pseudo camera integrated image system B of the present invention. Although it is possible to use a color television camera by extracting only the luminance signal, it is expensive and impractical.
第5図に例示する擬似カラー化回路24は、輝
度信号を互に同一レベルのRカラー信号(以下R
信号という)、Gカラー信号(以下G信号という)
及びBカラー信号(以下B信号という)に変換す
るRGBセパレート回路26と、このRGBセパレ
ート回路26とカラーデイスプレー装置25との
間のカラー信号回路において相互に異なる所定電
圧レベル以下のカラー信号をカツトオフするロー
カツトオフ回路27とから成り、輝度信号レベル
にしてカラー画像を作り出すものである。ローカ
ツトオフ回路27は、ベースにカラー信号が入力
させるトランジスタ28と該トランジスタ28の
エミツタとアースとの間に挿入される可変抵抗器
29及びバイアス回路から成るものであつて、エ
ミツタ側に可変抵抗器29に抵抗値によつてトラ
ンジスタ28の動作点を設定し、ベースに入力さ
れるカラー信号が前記動作点に基き決定される電
圧レベルを境界としてそれ以上にレベルの場合に
のみトランジスタ28が駆動される回路である。
即ち、トランジスタ28のエミツタと接地との間
には、基準電源20と接地との間に挿入された可
変抵抗器29と抵抗器31との直列体が存在し、
このエミツタ接地間の抵抗値にてトランジスタ2
8のエミツタ側電圧レベルが設定される。したが
つて、ローカツトオフ回路27は、可変抵抗器2
9によつて設定されたエミツタ側電圧レベル以上
のカラー信号の電圧レベルがベースに入力された
ときにのみトランジスタ28を動作させるもの
で、可変抵抗器29の抵抗値を変化させることで
その値に応じたカラー信号の低レベル領域をカツ
トして出力しないこととなる。また、トランジス
タ28のコレクタはドライブ用トランジスタ32
のエミツタに直結され、カツトオフ後のカラー信
号を増幅した後カラーデイスプレイ装置25へ出
力するように設けられている。尚、トランジスタ
28のエミツタ側にはコンデンサ33及び抵抗器
34から成るバイアス回路が接続され、ドライブ
用トランジスタ32のベース側にはダイオード3
5と抵抗器36の並列体を介して上記バイアス回
路と共に基準電源20に接続されている。 The pseudo coloring circuit 24 illustrated in FIG. 5 converts the luminance signals into R color signals (hereinafter referred to as R
signal), G color signal (hereinafter referred to as G signal)
and a color signal circuit between the RGB separate circuit 26 and the color display device 25, which cuts off color signals below a predetermined voltage level that is different from each other. It consists of a low cut-off circuit 27 that converts the brightness signal level into a color image. The low cut-off circuit 27 consists of a transistor 28 whose base receives a color signal, a variable resistor 29 inserted between the emitter of the transistor 28 and the ground, and a bias circuit. The operating point of the transistor 28 is set by the resistance value, and the transistor 28 is driven only when the color signal input to the base is at a level higher than the voltage level determined based on the operating point. It is a circuit.
That is, between the emitter of the transistor 28 and the ground, there is a series body of the variable resistor 29 and the resistor 31 inserted between the reference power supply 20 and the ground.
Transistor 2 with the resistance value between this emitter and ground
8 emitter side voltage levels are set. Therefore, the low cut-off circuit 27
The transistor 28 is operated only when the voltage level of the color signal higher than the emitter side voltage level set by 9 is input to the base, and by changing the resistance value of the variable resistor 29, The low level region of the corresponding color signal will be cut out and not output. Further, the collector of the transistor 28 is connected to the drive transistor 32.
It is directly connected to the emitter of the cut-off color signal and is provided so as to amplify the color signal after being cut off and then output it to the color display device 25. A bias circuit consisting of a capacitor 33 and a resistor 34 is connected to the emitter side of the transistor 28, and a diode 3 is connected to the base side of the drive transistor 32.
5 and a resistor 36 in parallel, it is connected to the reference power supply 20 together with the bias circuit.
前記ローカツトオフ回路27は、RGBセパレ
ート回路26とカラーデイスプレイ装置25との
間の各カラー信号回路に設けられ、可変抵抗器2
9の操作により夫々異なる動作点を有する。した
がつて、このローカツトオフ回路27を経たカラ
ー信号は増幅されてカラーデイスプレイ装置25
に入力されたとき、夫々カツトオフ領域を異にす
るため輝度レベルに応じてRGB信号の全てある
いはいずれか2信号の組合わせ若しくは1信号又
は無信号状態となるのでカラー画像を作り出す。
尚、カラーデイスプレイ装置25は、プラウン管
が最も実用的であり、公知の種々の型式のものが
使用できる。たとえば、カラーテレビのブラウン
管をそのまま使用しても良い。 The low cut-off circuit 27 is provided in each color signal circuit between the RGB separate circuit 26 and the color display device 25, and is connected to the variable resistor 2.
Each operation of 9 has a different operating point. Therefore, the color signal passing through this low cut-off circuit 27 is amplified and sent to the color display device 25.
When the RGB signals are input to the RGB signal, the cutoff areas are different, so that all of the RGB signals, a combination of any two signals, one signal, or no signal is generated depending on the brightness level, thereby creating a color image.
The most practical color display device 25 is a plum tube, and various types of known types can be used. For example, the cathode ray tube of a color television may be used as is.
したがつて、以上のように構成された擬似カラ
ー画像装置において被写体は、その明るさに対応
する輝度信号として画像入力された後互いに同一
レベルのRGB信号に一旦分解され、任意のカラ
ー信号を任意レベルでカツトオフすることにより
加法混色法に従つて人為的にカラー信号を作り出
しカラー画像としてカラーデイスプレイ装置25
に再現される。即ち、被写体の明るさに応じて
TVカメラ21から出力される輝度信号はRGBセ
パレート回路26において互いに同一レベルのR
信号、G信号、B信号にまず変換される。次い
で、各カラー信号は各々カラー信号回路に設けら
れたローカツトオフ回路27において任意のカツ
トオフレベルを設定してそれ以下の領域のものが
カツトオフされる。 Therefore, in the pseudo-color image device configured as described above, an image of an object is input as a luminance signal corresponding to its brightness, and then it is decomposed into RGB signals of the same level, and any color signal is By cutting off at the level, a color signal is artificially generated according to the additive color mixing method, and a color image is displayed on the color display device 25.
will be reproduced in In other words, depending on the brightness of the subject
The brightness signals output from the TV camera 21 are sent to the RGB separate circuit 26 so that they are at the same level.
signal, G signal, and B signal. Next, for each color signal, an arbitrary cutoff level is set in a low cutoff circuit 27 provided in each color signal circuit, and signals in a region below this level are cut off.
例えば、R信号はカツトオフ量を0としてその
全てを増幅の後カラー受像管5に出力する一方、
G信号はローカツトオフレベルを輝度レベルの最
大値の1/2に又B信号はローカツトオフレベルを
輝度レベルの4/5程度に設定してそれを越えるG
信号及びB信号を出力するようにすれば、カラー
デイスプレイ装置25における画像は第6図に示
すように輝度レベルに応じて赤、黄、白の3色に
擬似カラー表示される。しかも、各色は、輝度レ
ベルに対応した明るさを有する。例えば、赤を例
に挙げると、赤の領域でも明るい赤と暗い赤及び
これらの中間色が存在するし、極めて輝度レベル
がが低くなれば赤は黒に見える。したがつて、こ
の擬似カラー画像は人間の目には黒、暗赤、赤、
黄、白の5色に見える。尚、黒く見える部分と暗
赤を明瞭に区別させるため、R信号のローカツト
オフレベルを輝度レベルの最大値の1/5以下程度
に設定して低輝度領域でのカラー信号出力を抑制
することもある。 For example, while the R signal is outputted to the color picture tube 5 after amplification with the cutoff amount set to 0,
For the G signal, the low cut-off level is set to 1/2 of the maximum brightness level, and for the B signal, the low cut-off level is set to about 4/5 of the brightness level, and the G signal exceeds that level.
By outputting the signal and the B signal, the image on the color display device 25 is displayed in pseudo color in three colors, red, yellow, and white, depending on the brightness level, as shown in FIG. Moreover, each color has a brightness corresponding to a brightness level. For example, taking red as an example, even in the red region there are bright red, dark red, and colors intermediate between these, and if the brightness level becomes extremely low, red appears black. Therefore, this pseudo-color image appears to the human eye as black, dark red, red,
It appears to have five colors: yellow and white. In addition, in order to clearly distinguish between black parts and dark red, the low cut-off level of the R signal should be set to about 1/5 or less of the maximum brightness level to suppress color signal output in low brightness areas. There is also.
また、第7図に示すように、擬似カラー化回路
24は、ローカツトオフ回路27の他にハイカツ
トカフ回路37を設け、各カラー信号の低輝度領
域のみならず高輝度領域側も相互に異なるレベル
でハイカツトオフし、R信号、G信号、及びB信
号を夫々異なる輝度領域に分配することもある。 In addition, as shown in FIG. 7, the pseudo coloring circuit 24 includes a high cutoff circuit 37 in addition to the low cutoff circuit 27, and high cutoff is performed not only in the low brightness area of each color signal but also in the high brightness area at mutually different levels. However, the R signal, G signal, and B signal may be distributed to different brightness regions.
ここで、ハイカツトオフ回路37は、一定電圧
レベル以上でのカラー信号をカツトオフし、その
カツトオフレベル未満のカラー信号のみを通過さ
せるものである。ハイカツトオフ回路37の一例
としては、カラー信号をトランジスタ38のベー
スバイアスである可変抵抗器39とコレクタに入
力して一定レベル以上のカラー信号を地絡させる
ものであつて、RGBセパレート回路26とロー
カツトオフ回路27との間の抵抗器40から分岐
される。即ち、抵抗器40のRGBセパレート回
路26側は抵抗器41と可変抵抗器39との直列
体を介して接地され、ローカツトオフ回路27側
はトランジスタ38のコレクタに接地される。更
に、トランジスタ38は、エミツタ側が設置さ
れ、ベース側が可変抵抗器39に接続される。そ
こで、可変抵抗器39の抵抗値を変化させてある
値に設定すると、この値に基づきベスエミツタ間
の駆動レベルが決定されるので、カラー信号がこ
の駆動レベル以上の電圧レベルになつたときトラ
ンジスタ38が駆動しカラー信号は地絡される。
この結果、可変抵抗器39の設定値に基づくカラ
ー信号のハイレベルがカツトされることとなる。
なお、このハイカツトオフ回路37は、各カラー
信号回路に夫々設けられ、異なる駆動レベル即ち
ハイカツトオフレベルが夫々設定されている。 Here, the high cut-off circuit 37 cuts off color signals above a certain voltage level and passes only color signals below the cut-off level. An example of the high cut-off circuit 37 is one that inputs a color signal to the variable resistor 39, which is the base bias of the transistor 38, and the collector, and connects the color signal above a certain level to ground, and connects the RGB separate circuit 26 and the low cut-off circuit. 27 and a resistor 40 between them. That is, the RGB separate circuit 26 side of the resistor 40 is grounded through the series body of the resistor 41 and the variable resistor 39, and the low cut-off circuit 27 side is grounded to the collector of the transistor 38. Further, the transistor 38 has an emitter side and a base side connected to a variable resistor 39. Therefore, by changing the resistance value of the variable resistor 39 and setting it to a certain value, the drive level between the best-emitters is determined based on this value, so that when the color signal reaches a voltage level higher than this drive level, the transistor 38 is driven and the color signal is grounded.
As a result, the high level of the color signal based on the setting value of the variable resistor 39 is cut off.
Note that this high cut-off circuit 37 is provided in each color signal circuit, and different drive levels, that is, high cut-off levels are set respectively.
したがつて、前記ハイカツトオフ回路37及び
ローカツトオフ回路27を経たカラー信号は、増
幅されてカラーデイスプレイ装置25に入力され
たとき、夫々のカツトオフ領域を異にするため輝
度レベルに応じて異なる領域(端部において重複
する場合を含む)で出力されるのでカラー画像を
作り出す。即ち、被写体は、その明るさに対応す
る輝度信号として画像入力された後互いに同一レ
ベルのRGB信号に一旦分解され、それぞれ異な
るハイカツトオフレベル及びローカツトオフレベ
ルにてカツトオフされることにより人為的に作り
出されたカラー画像信号でカラーデイスプレイ装
置25にカラー画像として再現される。ここで、
色指定は、例えば、高輝度帯を緑色に設定するに
はハイカツトオフレベルを輝度レベルの最大値レ
ベルに設定すると共にローカツトオフレベルを高
輝度側に持上げ、中輝度帯を青色に設定するには
ハイカツトオフレベルを最大輝度レベルの2/3程
度に設定すると共にローカツトオフレベルを中輝
度側に持上げ、低輝度帯を赤色に設定するにはハ
イカツトオフレベルを最大輝度レベルの1/3程度
に設定すると共にローカツトオフレベルを最低輝
度レベルに設定すれば、カラーデイスプレイ装置
25における画像は赤、青、緑の3色に擬似カラ
ー表示される。このとき、ローカツトオフレベル
を下領域のハイカツトオフレベルより僅か下に設
定れば、色境界部に無信号部即ち黒色部を生じる
ことがないので輝度変化を観察する上で好適であ
る。この場合、第8図に示すように赤、紫、青、
クリーム、緑の5色に擬似カラー表示される。し
かも、各色は、輝度レベルに対応した明るさを有
する。例えば、赤を例に上げると、赤の領域でも
明るい赤と暗い赤及びこれらの中間色が存在する
し、極めて輝度レベルが低くなれば赤は黒に見え
る。したがつて、この擬似カラー画像は人間の目
には黒、暗赤、紫、青、クリーム、緑の6色に見
える。尚、黒く見える部分と暗赤を明瞭に区別さ
せるため、R信号のローカツトオフレベルを最低
輝度レベルより僅かに持上げて設定することによ
り、低輝度領域でのカラー信号出力を抑えること
もある。 Therefore, when the color signals that have passed through the high cut-off circuit 37 and the low cut-off circuit 27 are amplified and input to the color display device 25, the cut-off regions are different, so that the color signals are divided into different regions (edges) depending on the brightness level. (including cases where they overlap), creating a color image. In other words, the image of the subject is input as a luminance signal corresponding to its brightness, and then decomposed into RGB signals of the same level, which are then cut off at different high cut-off levels and low cut-off levels, thereby eliminating artifacts. The color image signal generated in the above is reproduced as a color image on the color display device 25. here,
For color specification, for example, to set the high brightness band to green, set the high cutoff level to the maximum brightness level, raise the low cutoff level to the high brightness side, and set the medium brightness band to blue. To set the high cutoff level to about 2/3 of the maximum brightness level, raise the low cutoff level to medium brightness, and to set the low brightness band to red, set the high cutoff level to 1/2 of the maximum brightness level. If the low cutoff level is set to approximately /3 and the low cutoff level is set to the lowest brightness level, the image on the color display device 25 will be displayed in pseudo color in three colors: red, blue, and green. At this time, if the low cutoff level is set slightly below the high cutoff level of the lower region, no signal areas, ie, black areas, will not occur at the color boundary, which is suitable for observing luminance changes. In this case, as shown in Figure 8, red, purple, blue,
Displayed in pseudocolor in five colors: cream and green. Moreover, each color has a brightness corresponding to a brightness level. For example, taking red as an example, even in the red area there are bright red, dark red, and colors intermediate between these, and if the brightness level becomes extremely low, red appears black. Therefore, this pseudo-color image appears to the human eye as six colors: black, dark red, purple, blue, cream, and green. Note that, in order to clearly distinguish between black parts and dark red, the low cutoff level of the R signal may be set slightly higher than the lowest brightness level to suppress the color signal output in the low brightness area.
更に、第9図に示すように擬似カラー化回路2
4は、ローカツトオフ回路27及びハイカツトオ
フ回路37の他に可変利得増幅回路42を設け、
R信号、G信号及びB信号を夫々異なる輝度領域
に分配すると共に任意のカラー信号を他のカラー
号よりも相対的に高利得で増幅し任意の色の明る
さを増すようにすることもある。ここで、可変利
得増幅回路42の一例としては、入力ベース側に
可変抵抗器43を設けたコンプリメンタリーダー
リントン回路であつて、各々のカラー信号回路に
おいて可変抵抗器43の抵抗値を変えることによ
り入力信号電圧を変化させて任意のカラー信号を
他のカラー信号よりも結果的に高利得で増幅させ
得るものがある。 Furthermore, as shown in FIG.
4 is provided with a variable gain amplifier circuit 42 in addition to the low cut-off circuit 27 and the high cut-off circuit 37,
In addition to distributing the R signal, G signal, and B signal to different brightness regions, any color signal may be amplified with a relatively higher gain than other color signals to increase the brightness of any color. . Here, as an example of the variable gain amplifier circuit 42, a complementary Darlington circuit is provided with a variable resistor 43 on the input base side, and by changing the resistance value of the variable resistor 43 in each color signal circuit, the input Some signal voltages can be varied to amplify any color signal with a resulting higher gain than other color signals.
この擬似カラー化回路24によれば、カラーデ
イスプレイ装置25に映し出される画像は、上述
のハイカツトオフ回路37及びローカツトオフ回
路27を経てカラー信号が異なる輝度レベルに分
配され且つ任意のカラー信号のみを他のカラー信
号に比して高利得に増幅されて出力されるので、
所定範囲の輝度レベル毎に異なる色彩で被写体が
表示されかつ任意の輝度レベルを現わす色彩が強
調されたカラー画像を作り出す。 According to this pseudo-coloring circuit 24, the image displayed on the color display device 25 has color signals distributed to different brightness levels through the high cut-off circuit 37 and low cut-off circuit 27, and only arbitrary color signals are divided into other colors. Since it is amplified to a higher gain than the signal and output,
To create a color image in which a subject is displayed in different colors for each brightness level in a predetermined range and colors representing arbitrary brightness levels are emphasized.
輝度に対応するカラー画像は、第10図に示す
ように、高輝度帯に緑色を、中輝度帯に青色を及
び低輝度帯に赤色を設定して黒、暗赤、紫、青、
クリーム、緑の6色にカラー表示したとしても、
低輝度レベル領域においては明度低下のためその
変化を観察し難くなる問題がある。そこで、R信
号回路の可変利得増幅回路42内の可変抵抗器4
3の抵抗値を下げることにより入力信号電圧を高
めて他のカラー信号よりも増幅し、低輝度帯の色
を明るく強調すれば良い。例えば、気泡を密に含
む流体を燃料に見立てた場合の燃焼系水流モデル
において燃焼用空気が燃料よりかなり多く単位体
積中の気泡数が少ない場合の領域は、低輝度とな
りそのままでは観察が容易でないが、R信号を増
幅して低輝度成分を明るく強調すればその部分が
輪郭を成すように浮上るので観察が容易となる。 As shown in Fig. 10, the color image corresponding to the brightness is divided into black, dark red, purple, blue, and black, with green in the high brightness band, blue in the medium brightness band, and red in the low brightness band.
Even if it is displayed in 6 colors of cream and green,
In a low brightness level area, there is a problem in that it becomes difficult to observe changes in brightness due to the decrease in brightness. Therefore, the variable resistor 4 in the variable gain amplifier circuit 42 of the R signal circuit
By lowering the resistance value of No. 3, the input signal voltage can be increased to amplify it more than other color signals, thereby brightly emphasizing the colors in the low luminance band. For example, in a combustion water flow model where a fluid containing dense bubbles is treated as fuel, areas where the combustion air is much larger than the fuel and the number of bubbles per unit volume is small, the brightness is low and it is not easy to observe as it is. However, if the R signal is amplified to brighten and emphasize the low luminance component, that part will emerge as a contour, making it easier to observe.
上述したように、擬似カラー化画像システムB
の擬似カラー化回路24を、第5,7,9図によ
うに構成し、この擬似カラー化画像システムBに
よつて、微細かつ均質な気泡を大量に含む流体で
可視化装置A内に再現された流れ場をカラー画像
で再生する場合には、流れ場における流体の濃度
分布は、単位体積中における気泡数即ち濃度と散
乱光の強度との間の相似関係に基づいて所定範囲
の輝度レベル毎に異なる色彩とその明度の違いに
よつて表示されるため、濃度分布の可視化が可能
となる。 As mentioned above, pseudo-colorized image system B
The pseudo-coloring circuit 24 is configured as shown in FIGS. 5, 7, and 9, and by this pseudo-coloring image system B, a fluid containing a large amount of fine and homogeneous bubbles is reproduced in the visualization device A. When reproducing a flow field as a color image, the concentration distribution of the fluid in the flow field is determined for each brightness level in a predetermined range based on the similarity between the number of bubbles in a unit volume, that is, the concentration, and the intensity of scattered light. The images are displayed using different colors and their brightness, making it possible to visualize the concentration distribution.
更に、擬似カラー化画像システムBは、アナロ
グ画像信号をデジタル画像信号に変換することな
く任意配色のカラー画像信号に変換できるため、
高速かつ大容量のコンピユータを使用しても尚静
止画像でしかカラー表示できなかつた従来の擬似
カラー化に比べて、入力画像を実時間で任意のカ
ラー画像に変換でき緻密な動体画像の擬似カラー
表示が必要な濃度の可視化に適したものとなる。 Furthermore, since the pseudo-color image system B can convert an analog image signal into a color image signal with an arbitrary color scheme without converting it into a digital image signal,
Compared to conventional pseudo-colorization, which can only display still images in color even when using a high-speed, large-capacity computer, input images can be converted into any color image in real time, allowing accurate pseudo-coloring of moving images. The display becomes suitable for visualization of the required concentration.
しかも、コンピユータ等を使わないため、濃度
の可視化に適した擬似カラー化を、極めて安価に
達成できることになる。 Moreover, since a computer or the like is not used, pseudo-coloring suitable for density visualization can be achieved at an extremely low cost.
尚、燃焼バーナで形成される火炎は、燃料と燃
焼用空気とが理論混合比付近で最高温度に達し白
熱化するのであるが、気泡を含む流体を燃料に見
立てた前述の水流モデルにおいてその領域は気泡
数が少ないために最高輝度レベル領域とは異な
る。むしろ、最も輝度レベルの高い領域即ち気泡
が多数存在する領域は、実際のバーナ火炎では燃
焼用空気が存在しないので火炎外周温度より温度
が低く暗赤色に近づく。そこで第5図の擬似カラ
ー化回路において、RGBセパレート回路26と
ローカツトオフ回路27の間にインバータ回路4
4例えば第11図に示すようなインバータ回路を
挿入し理論混合比に相当する輝度領域(一般に低
輝度領域となる)の信号をもつとも電圧レベルの
高い信号に変換する一方、本来の高輝度領域の信
号レベルを低下させることにより、火炎の外周付
近が白くなるカラー画像にできる。 The flame formed in a combustion burner reaches its maximum temperature when the fuel and combustion air are near the stoichiometric mixing ratio and becomes incandescent; however, in the water flow model mentioned above, which assumes a fluid containing bubbles as fuel, this region is This is different from the highest brightness level region because the number of bubbles is small. Rather, the region with the highest brightness level, that is, the region where many bubbles exist, has a temperature lower than the outer peripheral temperature of the flame and approaches a dark red color because there is no combustion air in an actual burner flame. Therefore, in the pseudo coloring circuit shown in FIG.
4 For example, by inserting an inverter circuit as shown in Figure 11, a signal in the brightness region (generally a low brightness region) corresponding to the theoretical mixing ratio is converted into a signal with a high voltage level, while the signal in the original high brightness region is By lowering the signal level, a color image can be created in which the area near the outer periphery of the flame becomes white.
[発明の効果]
以上の説明より明らかなように、本発明の濃度
可視化装置は、微細かつ均質な気泡を密に含む水
流で流れ場を再現し、これにスリツト光を当てて
乱反射させることにより任意断面における流れを
可視化する一方、その散乱光をTVカメラで撮影
し、流れ場の明るさに応じてTVカメラから出力
される輝度信号をRGBセパレート回路において
互いに同一レベルのR信号、G信号、B信号に変
換し、このRGB信号のいずれか1つ又は2つあ
るいは全てをそれぞれ異なる電圧レベルにおいて
カツトオフとした後カラーデイスプレイ装置に出
力してカラー画像を構成することにより、流れ場
における流体の濃度分布を、単位体積中における
気泡数即ち濃度と散乱光の明るさの強度との間の
比例関係に基づいて所定範囲の輝度レベル毎に異
なる色彩とその明度の違いによつて表示するよう
にしたので、濃度分布の可視化が可能となる。[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, the concentration visualization device of the present invention reproduces a flow field with a water flow that densely contains fine and homogeneous bubbles, and diffusely reflects it by shining slit light on it. While visualizing the flow in an arbitrary cross section, the scattered light is photographed with a TV camera, and the brightness signal output from the TV camera is converted into R signal, G signal, The concentration of fluid in the flow field can be determined by converting the RGB signals into B signals, cutting off one, two, or all of these RGB signals at different voltage levels, and outputting them to a color display device to construct a color image. The distribution is displayed using different colors and differences in brightness for each luminance level in a predetermined range based on the proportional relationship between the number of bubbles in a unit volume, that is, the concentration, and the intensity of the brightness of scattered light. Therefore, it becomes possible to visualize the concentration distribution.
更に、アナログ画像信号をデジタル画像信号に
変換することなく任意配色のカラー画像信号に変
換するようにしたため、入力画像を実時間で擬似
カラー化できることから、緻密な動体画像の擬似
カラー表示が必要な濃度の可視化に適した擬似カ
ラー化を実現できる。しかも、コンピユータ等を
使わないため、濃度の可視化に適した擬似カラー
化を、極めて安価に達成できるという実用上多大
な効果を奏する。 Furthermore, since the analog image signal is converted to a color image signal with an arbitrary color scheme without converting it to a digital image signal, the input image can be converted into pseudocolor in real time, which eliminates the need for precise pseudocolor display of moving object images. Pseudo-coloring suitable for density visualization can be achieved. Moreover, since a computer or the like is not used, pseudo-coloring suitable for density visualization can be achieved at an extremely low cost, which is a great practical effect.
第1図は本発明に係る水流モデルにおける濃度
可視化装置を構成する流れ場可視化装置の概略
図、第2図は同じ擬似カラー画像装置の概略図、
第3図はオリフイス径と気泡粒径割合との関係を
求めた実験結果を示すグラフ、第4図は可視化さ
れた流れ場を示す説明図、第5図は擬似カラー化
回路の一実施例を示す回路図、第6図は擬似カラ
ー化を示す説明図、第7図は擬似カラー化回路の
他の実施例を示す回路図、第8図は擬似カラー化
を示す説明図、第9図は擬似カラー化回路の更に
他の実施例を示す回路図、第10図は擬似カラー
化を示す説明図、第11図は擬似カラー化回路に
挿入されるインバータ回路を示す回路図である。
1……水槽、3……スリツト光源、4……気
泡、5……スリツト光、8……管路、9……オリ
フイス、21……TVカメラ、24……擬似カラ
ー化回路、25……カラーデイスプレイ装置、2
7……ローカツトオフ回路、37……ハイカツト
オフ回路、42……可変利得増幅回路、A……可
視化装置、B……擬似カラー化画像システム(擬
似カラー画像装置)。
FIG. 1 is a schematic diagram of a flow field visualization device that constitutes a concentration visualization device in a water flow model according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of the same pseudo-color image device.
Figure 3 is a graph showing the experimental results of the relationship between orifice diameter and bubble diameter ratio, Figure 4 is an explanatory diagram showing a visualized flow field, and Figure 5 is an example of a pseudo-coloring circuit. 6 is an explanatory diagram showing pseudo colorization, FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the pseudo colorization circuit, FIG. 8 is an explanatory diagram showing pseudo colorization, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing pseudo colorization. FIG. 10 is a circuit diagram showing still another embodiment of the pseudo coloring circuit, FIG. 10 is an explanatory diagram showing pseudo coloring, and FIG. 11 is a circuit diagram showing an inverter circuit inserted into the pseudo coloring circuit. 1... Water tank, 3... Slit light source, 4... Bubbles, 5... Slit light, 8... Piping, 9... Orifice, 21... TV camera, 24... Pseudo coloring circuit, 25... Color display device, 2
7...Low cut-off circuit, 37...High cut-off circuit, 42...Variable gain amplification circuit, A...Visualization device, B...Pseudo-color image system (pseudo-color image device).
Claims (1)
径3mm以下の小孔を少なくとも1つ穿孔したオリ
フイスを設置してオリフイス通過時の局所的圧力
低下に伴う脱気現象によつて微細かつ均質な気泡
を水流中に大量に出現させ、この微細かつ均質な
気泡を密に含む水流で水槽内に流れ場を再現し、
この流れ場にスリツト光を当てて気泡での乱反射
により任意断面における流れを可視化する可視化
装置と、散乱光をTVカメラで撮影し、該カメラ
から前記流れ場の明るさに応じて出力される輝度
信号をRGBセパレート回路に導入して互いに同
一レベルのR信号、G信号、B信号に変換し、こ
のRGB信号のいずれか1つ又は2つあるいは全
てをそれぞれ異なる信号電圧レベルにおいてカツ
トオフした後カラーデイスプレイ装置に出力し、
流れ場における流体の濃度分布を色彩とその明度
の違いによつて表示する擬似カラー画像装置とか
ら成ることを特徴とする水流モデルにおける濃度
可視化装置。1 An orifice with at least one small hole with a diameter of 3 mm or less is installed in the pipe connecting the model water tank and the pressure water supply source, and the degassing phenomenon caused by the local pressure drop when passing through the orifice creates fine and homogeneous water. A large amount of air bubbles appear in the water flow, and the water flow densely containing these fine and homogeneous air bubbles reproduces the flow field in the aquarium.
A visualization device that illuminates this flow field with slit light and visualizes the flow in an arbitrary cross section by diffuse reflection from bubbles, and a TV camera that photographs the scattered light and outputs a brightness from the camera according to the brightness of the flow field. The signals are introduced into an RGB separate circuit and converted into R, G, and B signals of the same level, and after cutting off any one, two, or all of these RGB signals at different signal voltage levels, a color display is produced. output to the device,
A concentration visualization device for a water flow model, comprising a pseudo-color image device that displays the concentration distribution of a fluid in a flow field using colors and differences in brightness.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58005823A JPS59132340A (en) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | Device for making density viewable in water stream model |
| KR1019840000204A KR870001400B1 (en) | 1983-01-19 | 1984-01-18 | Apparatus for visualizing fluid density in fluid flow model |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58005823A JPS59132340A (en) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | Device for making density viewable in water stream model |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59132340A JPS59132340A (en) | 1984-07-30 |
| JPH0337699B2 true JPH0337699B2 (en) | 1991-06-06 |
Family
ID=11621788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58005823A Granted JPS59132340A (en) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | Device for making density viewable in water stream model |
Country Status (2)
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|---|---|
| JP (1) | JPS59132340A (en) |
| KR (1) | KR870001400B1 (en) |
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| KR102427597B1 (en) * | 2020-10-29 | 2022-08-01 | 주식회사 딥비전스 | Fine dust detecting solution and system by computing saturation residual based on AI |
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1983
- 1983-01-19 JP JP58005823A patent/JPS59132340A/en active Granted
-
1984
- 1984-01-18 KR KR1019840000204A patent/KR870001400B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59132340A (en) | 1984-07-30 |
| KR870001400B1 (en) | 1987-07-25 |
| KR840007632A (en) | 1984-12-08 |
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