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流体
シュリーレン
空気の揺らぎなどの、肉眼では見えないような温度・圧力変化などによって起こる密度差の生じる現象を光の屈折を利用した光学系を使い可視化する手法です。
・噴霧現象の伝播計測
・衝撃波の可視化計測
・ガラス内の均質性計測
・水中超音波の可視化
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シュリーレン法とは
シュリーレン法とは、肉眼では見ることのできない気体の微細な密度変化を特殊な光学系を利用して光の屈折により可視化する方法です。
ハイスピードカメラ（高速度カメラ）の撮影では、内燃機関における燃焼前の気体のゆらぎや、音速を超える領域で発生する衝撃波、それに伴う航空機の機体が受ける抵抗などをシュリーレン法により可視化することがあります。光学系を組むことができれば、どのような現象でも密度変化を定性的に見ることができるため、非常に便利な可視化手法として多くの場面で用いられています。
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シュリーレン法での撮影例
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エアゾール
ライター
エアガン -
システム構成
シュリーレン光学系では、点光源、平行光を作るための凹面鏡や凸レンズ、カメラが必要です。ミラーやレンズのそれぞれの焦点位置には、カメラと点光源が置かれます。カメラの前にはナイフエッジと呼ばれる光を遮るものが入り、その具合によって密度差のコントラストを強調させることができます。点光源にはビーム指向性が高く、かつ出力も高いレーザーが使用されることがあります。また、マイクロ秒オーダーの超高速度撮影においては、光源に高出力のフラッシュが使用されることがあり、一発の発光の中で複数枚の撮影を行ないます。
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シュリーレン法光学系の配置例
燃焼、噴霧、高速噴流、高速飛翔体、衝撃波等において気体の密度変化をシュリーレン法により可視化します。
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シュリーレン凹面鏡による二面対向法
観測面積φ10cm以上に使用、凹面鏡を用いZ型配置する標準システム
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シュリーレンレンズによる二面対向法
観測面積φ3.5cm以上φ5cmくらいに使用、レンズを用い直線配置する標準システム
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撮影部
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ハイスピードカメラ MEMRECAM ACS-1
ISO感度 カラー / モノクロ 5,000～40,000 / 25,000～200,000 解像度 1,280×896pixel 撮影速度 50～1,000,000fps 記録時間 通常モード 約2.8秒（60,000fps、256GB、12bit時）
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ハイスピードカメラ MEMRECAM ACS-3
ISO感度 カラー / モノクロ 5,000～40,000 / 25,000～200,000 解像度 1,280×896pixel 撮影速度 50～400,000fps 記録時間 通常モード 約4.0秒（14,000fps、64GB、8bit時）
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エアゾールのシュリーレン撮影More Info
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ライターのカラーシュリーレン撮影More Info
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エアガンのシュリーレン撮影More Info
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導入事例
業種： 自動車メーカー / 航空機メーカー / 材料メーカー など
対象： 噴霧現象の伝播計測 / 衝撃波の可視化計測 / 硝子内の均質性計測 / 水中超音波の可視化計測 など
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