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Ein miniaturisiertes Endoskop-Stereomesssystem zur Strömungsvisualisierung in Kiesbetten

Janßen, Christian

English Title: A miniature stereo system for 3D-flow visualisation in gravel

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PDF, German
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Abstract

Diese Arbeit stellt einen neuen Stereoaufbau zur Strömungsmessung in Kiesporen vor. Die eingesetzten Glasfaser-Endoskope sind direkt am Messvolumen positioniert und messen in einem bislang unzugänglichen Kiesbett. Die Verwendung eines Stereoaufbaus erlaubt die Rekonstruktion raum-zeitlicher Trajektorien, was die Bestimmung von Turbulenz ermöglicht. Durch Einbetten in eine künstliche Kiespore wird die Störung der Strömung bei der Messung gering gehalten. Es wird die Entwicklung, die Umsetzung und Erprobung des Messaufbaus beschrieben. Die dabei auftretenden Limitierungen der Signalstärke werden mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung kompensiert. Der Einfluss der Glasfaserabbildung wird quantifiziert und behoben. Wie gezeigt wird, ist nach dieser Vorverarbeitung der Daten der Einsatz von Particle Tracking Velocimetry möglich. Außerdem wird ein neues Verfahren verwendet, das die geometrische Kalibrierung bei einem derart kleinen Messvolumen stark vereinfacht.

Translation of abstract (English)

This thesis introduces a novel stereo setup for flow measurements in gravel pores. The used glass fibre endoscopes measure directly at the pore volume. This area has been inaccesible for flow investigations so far. Using a stereo setup enables the reconstruction of spatio-temporal particle trajectories allowing the determination of turbulence. Embedded into an artificial pore the disturbance of the surrounding flow is kept at a minimum. This work describes the design, realisation and testing of the device. The resulting low signal levels are overcome by means of digital image processing. The influence of the glass fibres is accounted for. It is shown that this preprocessing enables the use of Particle Tracking Velocimetry. Furthermore, a new technique for geometrical camera calibration is applied in order to simplify the calibration procedure.

Item Type: Master's thesis
Date Deposited: 22. Feb 2001 13:55
Date: 2000
Faculties / Institutes: Service facilities > Interdisciplinary Center for Scientific Computing
Subjects: 000 Generalities, Science
Controlled Keywords: Stereoskopie, Particle-Tracking-Velocimetry, Glasfaseroptik, Strömungsmesstechnik, Endoskop
Uncontrolled Keywords: Anisotrope Diffusion , Kamerakalibrierung
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