Kamerabasierte Messung durch gekrümmte Grenzflächen mit variabler Messebene und Aberrationskorrektur

Zur hochauflösenden Messung mehrdimensionaler Strömungsfelder in Fluiden wird Micro Particle Image Velocimetry unter Verwendung der Kreuzkorrelation von Kamerabildern verwendet. Befindet sich eine komplex geformte Grenzfläche im optischen Strahlengang der Abbildung, entstehen Verzerrungen, die sich als systematische Messfehler auswirken. In diesem Beitrag wird ein System vorgestellt, das zur scannenden Messung in einem zylindrischen Rohr verwendet wird. Die Störung durch die Grenzfläche des Rohrs ist dabei quasistatisch, da sie zeitlich konstant ist, die auftretenden Verzerrungen, insbesondere Astigmatismus und Koma, sich jedoch beim Durchstimmen der Messebene ändern. Für die besondere Anforderung des Durchstimmens der Messebene bei gleichzeitiger Aberrationskorrektur wird ein deformierbarer Membranspiegel verwendet. Die benötigte Form des Spiegels wird dabei durch die Optimierung des Kontrasts der Abbildung eines Kalibriertargets in den verschiedenen Messebenen berechnet. Durch dieses neue System werden PIV Messungen an Anwendungen hinter komplex geformten Grenzflächen möglich gemacht, deren Messung mit den bisher verfügbaren Systemen nicht möglich war.