デジタル粒子画像速度計測の解像度限界について

本研究では、デジタル粒子画像速度計測（DPIV）によって達成可能な空間解像度をトレーサ粒子およびイメージングおよび記録システムの関数として分析します。ウィンドウ相関評価のための面内解像度は、照会ウィンドウサイズに関連しているため、過去には単一ピクセルのエンサンブル相関が空間解像度をピクセル限界まで引き上げると仮定されていました。しかし、単一ピクセルのエンサンブル相関の解像度を制限する決定要因は粒子画像のサイズであることが示されており、これは粒子のサイズ、倍率、イメージングシステムのF値、光学的収差に依存します。さらに、DPIVにおける最小検出可能粒子画像サイズはカメラセンサーのピクセルサイズによって決定されるため、この数量もこの分析で考慮されます。最適な倍率は粒子サイズ、レンズ特性、カメラのピクセルサイズから推定できることが示されています。したがって、本論文で提供される情報は、与えられたセットアップに対するカメラおよび対物レンズの選択肢、作業距離の最適化を可能にします。さらに、粒子追跡速度計測（PTV）によって空間解像度を高める可能性についても詳しく議論されます。この技術は、平均流場に対して空間解像度をサブピクセル限界まで高めることを可能にすることが示されています。さらに、PTV評価方法は、相関に基づくアプローチに典型的なバイアスエラーを示しません。したがって、この技術は速度プロファイルの推定に最も適しています。