1 使用器具一覧 カメラレンズ (Nikkor 50mm f/1.2) 三脚 CCDカメラ (PixelFly QE) Cマウントアダプター LANケーブル 円盤型傾斜計 USBキー BNC ケーブル ポリ洗浄瓶 遮光ゴーグル
１．較正 1.1 CCD カメラの設置 CCD カメラとレンズは非常に壊れやすいので慎重に取り扱う． CCD素子やレンズには手を触れないよう注意する． 撮影を行なっていないときはレンズにカバーをつける． 1) 三脚を立て，カメラを取り付ける． 三脚は脚を最後まで広げて，倒れることのないようしっかり設置する． カメラはぶれないように三脚にしっかりと取り付ける． 2) レンズにアダプタを取り付け，カメラに付ける． 3) カメラに LAN ケーブルをつなぐ． 4) 三脚の高さを合わせる．脚の角度はストッパーを調節することで 3 段階に調節で きる． 注意 注意 レンズ アダプタ LAN ケーブル
3 5) 2 つのレバーを調節して，水平にする． 水平にする時はカメラの上に傾斜計を置いて合わせる．三脚の目盛りは使わない． 傾斜計にはくぼみがあるので，アルミの板を間に挟む． 1.2 カメラの調整と較正用画像の撮影 1) カメラがケーブルで接続されていることを確認し，Came Ware を起動する．この 時，Came Ware がデモモードになってしまったら，再度起動する． 2) カメラをビデオモードにする． [Camera]→[Camera Control]から Camera mode→Video Trigger Mode→Intern 設定が終わったら，CameraControl ウィンドウをとじる． 3) [Acquisition]→[Live Preview] とすると画面にカメラの映像がリアルタイムで映し出される． 4) 風洞測定部に測定物を配置する．画面を見ながら，カメラの高さ，向きを調節し， 撮影領域を決定する．
5) レンズの絞りと焦点距離を調整してピントと明るさを合わせる．
6) 画面中央付近に定規を置く．定規はレーザのシート光と重なるように配置する．
絞り 焦点
5 7) 画像を撮影する． [Live Preview]をクリックして，ライブモードを止める． [Setup Recorder]をクリックし， Camera settings First Image→1 Last Image→2 とする． そして [Start Record]で撮影を行う． 8) 画像を保存する [File]→[Save Recorder]
Save All Image のチェックをはずし， First Image→1
Last Image→2
として，File name を入力し，Save をクリックする．
1.3 PIV VIEW による較正 1) PIV VIEW を起動する．
PIV VIEW を起動するには USB キーが必要
USBキーはなくさないように，むやみに取り外さない
2) 画像を開く．
[File]→[Open image]
としてファイルの種類を[All available images]とする． そして先ほど撮影した画像を開く．
3) [PIV]→[Calibration]
画面上に点線のバーが現れるので，撮影画像の定規にあて長さを測る．
4) Interactive rulerに表示された pixel 数より Magnification factor を求め，入力する． ここでは 902.0pixel / 50mm=18.04 pixel/mm としている．
5) この Magnification factor を画像変換係数αとして用いる．
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1.4 パルス間隔の設定
1) 目標とするトレーサの移動量ΔXを決める．
[PIV]→[PIV Configuration]→[gird] Window Size と Step size を設定する．
通常は Window Size は 32×32 pixel で Step size は Overlap が 50%になるようにする． 目標とするトレーサの移動量はこの Window Size の 1/4 程度にする． ここでは，32 / 4=8 pixel 2) パルス間隔Δtを次式より求める．
200
221
2
04
.
18
8
≈
=
×
=
⋅
Δ
=
Δ
U
X
t
α
μs [PIV]→[Calibration]→[Conversion] として，このΔtを Pulse Delay に入力する．２．トリガーの設定
1) LCとレーザを BNC ケーブルで接続する．
2) triggerを起動する．
3) 各 Channel を設定する．
Gをクリックし，
Timing mode→Clocked pulse stream Clock”high”duration→1ms
Clock”low”duration→199ms
Aをクリックし，
Timing mode→Delayed pulse after trigger [Logic]で
inA = outG;
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[Delay]で
Delay after trigger→45us Duration of pulse→10us
Bをクリックし，
Timing mode→Delayed pulse after trigger [Logic]で
inB = outA; [Delay]で
Delay after trigger→100us Duration of pulse→10us
Cをクリックし，
Timing mode→Delayed pulse after trigger [Logic]で
[Delay]で
Delay after trigger→200us(1.4 で求めたΔtを入力する) Duration of pulse→10us
Dをクリックし，
Timing mode→Delayed pulse after trigger [Logic]で
inD = outC;; [Delay]で
Delay after trigger→110us Duration of pulse→10us
Eをクリックし，
Timing mode→Delayed pulse after trigger [Logic]で
inE = outG; [Delay]で
Delay after trigger→10us Duration of pulse→10us
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G
E
カメラ
A
B
C
D
各信号の意味 G：マスター信号，E：撮影開始時間，A：レーザ①開始時間 B：レーザ①出力，C：撮影時間間隔，D：レーザ②出力 撮影に必要な条件(カッコ内の数字は状況に応じて変えてよい) TE+TF1>TA+TB TA+TC+TD>TE+TF1+TFd TE+TF1+TFd+TF2>TA+TB+TD TG(100ms) (1ms) TE (10μs) (10μs) TF1(185μs) TF2(87ms) TA (45μs) TB(100μs) TD(100μs) TC(500μs) TFd (10μs)３．レーザの設定
1) レーザの冷却水の確認
冷却水が十分入っているか窓から確認する．少なくなっている場合はボトルに蒸留
水を入れ，タンクに注ぐ．
2) 背面のスイッチを入れ，REP RATE が MIN となっていることを確認①してから，
キーをまわし，電源を入れる②． 3) レーザを LC により同期するようにする． レーザのコントロールパネルの START ボタンを長めに押し③，ライトの点滅が消 えたら，上段のボタンを押し， FLASH LAMP→EXT Q-SW→EXT HIGH のボタンのライトが点灯するようにする④． ① ② ③ ④ 冷却水注入口 注意
13 4) レーザの照射手順 レーザを照射する前に必ず周りに人がいない事を確認し，ゴーグルを着用する． レーザを照射する前にシャッターを上げる．実験を終えるときには必ずシャッター は下ろしておく． まず LC の Channel LED が緑に点灯していることを確かめる．このとき赤く点灯し ているときは，trigger でその Channel をクリックして表示させ，Enable をクリック する．そして，レーザコントロールパネルの LASER1 と LASER2 を押せばレーザ が照射される．
レーザを一時的にとめる場合は，trigger で Channel A を表示させ，Disable をクリッ クする．さらに Enable を押せば，再び照射される．
5) レーザ出力の調整
レーザの出力調整は，trigger で行う．LASER1 と LASER2 のレーザ光の強さは，
Channel B，Channel Dの Delay after trigger の値にそれぞれ対応している．この値は，
レーザシートの厚みや物体表面の反射の具合に応じて，100∼120 くらいの値を用 いる． 6) レーザ用ステージの使用方法 レーザを移動する際はステージの固定用ねじを緩め，移動用のつまみを回す． 移動が完了したら必ず固定用のねじは締めておく． 固定用ねじ 移動用つまみ
15 7) レーザ光の調整 レーザの 90°光学系にある Y とθを六角レンチで調整し，レーザの向きを合わせる． 下図の部分を回転させればレーザ光の厚さを変えることができる． レーザ光はできるだけ薄くする(約 2mm)．レーザを薄くすると，そこでの光が強く なるので，レーザ出力を調節する． θ Y 注意
４．撮影準備 1) 風洞の操作 ブレーカを ON にして，インバータの電源を入れる． インバータコントロールパネルの PU 運転を押す．このときディスプレイには 20Hz と表示される．▲▼ボタンを押し，インバータの周波数を目標とする風洞の流速に 合わせる．インバータ周波数と流速の対応関係はあらかじめ調べ,表にしておく.周 波数が決まったら，正転ボタンを押し，送風機を起動させる．
17 2) コンプレッサーの操作 図の赤いレバーを引っ張ればスイッチが入る．空気圧の調節はバルブをまわして， メーターを見ながら行う． 3) ダクトの確認 ダクトが曲がっていないか確認する．ダクトが曲がっていると流速が変わってしま う恐れがあるので，レーザのアングルを移動した後には必ず確認する． 4) 流路の確認 撮影を行なう前には流路を綺麗に拭いておく．特に前面のガラス板には指紋も付 けないようにする．また，流路には白地のものなどの，光が反射しやすいものは 置いたり，貼ったりしないようにする． 流路から空気が漏れていないことを確認する．隙間がある場合はマスキングテープ などで塞ぎ，密閉する． 5) 暗幕を閉める． 注意
５．撮影 撮影は周囲を暗くして行う．部屋の照明を消しておくのが好ましいが，そうするこ とができない場合は黒い幕で測定部の周りを覆っておく． 1) Came Wareを起動する． 2) カメラをダブルシャッターモードにする． [Camera]→[Camera Control]から Camera mode→Double Shutter Trigger Mode→Extern
設定が終わったら，CameraControl ウィンドウをとじる．
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3) [View]→[B/W Window]→[Image A+B]
とすると画面にウィンドウが 2 つ表示される． Window A をアクティブにし [Window]→[Tile] とすれば 2 つのウィンドウを並べて表示することができる． 4) 撮影画像を確かめながら調整を行う． [Setup Recorder]をクリックし， Camera settings First Image→1 Last Image→28 とする．
そして Seq. Wrap Rec にチェックを入れ[Start Record]で撮影を行う．こうすると画 像がメモリ上限まで撮影された時，自動的に 1 枚目から画像が上書され撮影が続け られる．ダブルシャッターモードでは Live モードにすることがでないので，こう してリアルタイムの映像を表示する． 5) 換気扇のスイッチを入れてから，コンプレッサーのコックを回して風洞内にトレ ーサを流す．そしてレーザを照射すると Came Ware のウィンドウに撮影された映像 が映し出される．この映像を見ながら，レンズの絞りと焦点を調節する．レーザ光 の反射が大きいときはレーザの出力を下げる．撮影時，撮影された画像はアクティ ブな Window に表示される．
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6) 調整が終わったら画像を保存する
[Setup Recorder]で Seq. Wrap Rec のチェックをはずす．そして[Start Record]をクリ
ックすると撮影が始まり，28 組の画像が撮影されると撮影が止まる．（撮影枚数は
PCのメモリに依存する．）
[File]→[Save Recorder]
Save All Image と Split double images にチェックを入れ，File name を入力し，Save をクリックする．
６．解析
1) PIV VIEW で画像を開く． [File]→[Open image]
としてファイルの種類を[All available images]とする．先ほど撮影した画像を開く． 画像ファイル 1 組につき A と B とがあるので，A の方の画像を開く．このすると 自動的に B のファイルも開かれる． 2) 画像にマスク処理を行う レーザが影になっている箇所や，物体表面での反射が強く白くなっている箇所では， 解析が正確に行えないので，マスク処理でその部分だけ解析を行わないようにする． [Image]→[Edit Mask] マスクを編集するウィンドウが新たに表示されるので，そこでマスクを作成し，保 存する．そうすると始めのウィンドウの画像にもマスクがかけられる．
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3) 解析アルゴリズムを選択する
[PIV]→[PIV Configuration]→[Algorithm]をクリックする．Interrogation method で Standard, single pass interrogation
Multiple-pass interrogation Multigrid interrogation
の3つから選ぶ．これらは上から順に解析精度はよくなるが，解析に要する時間も
4) 解析を開始する [PIV]→[Evaluate image]
5) TecPlot形式で出力
PIV VIEW ではグラフの細かい編集ができないので，TecPlot で編集を行なう．
TecPlotで編集可能なファイル形式で，解析データを出力する．
25 6) バッチ処理を行う これまで行なってきた解析を他の 27 組の画像にも適応する．これにより，28 組の データの平均速度ベクトルなどを得ることができる． [PIV]→[Batch processing] [File Selection]で[Directory]から撮影画像が保存してあるフォルダを選ぶ．
[File Type]を[All Available Images]にして，[Available Files]に画像ファイルを表示さ
せる．この画像ファイル名の末尾が A になっているものを選択し，[Add selected files
[Output Options]から，[Other output formats]で Tecplot (TM) ASC-Ⅱを選択する． [Velocity data output including]で計算を行ないたいものにチェックを入れる． [Put images/data into separate destination directory]から解析データを出力するファイ
ルを指定する．
