交通运输事故，如卡车撞毁在高速公路上或火箭未能在发射台，可以建立灾难性火灾。了解如何燃料的燃烧滴落物产生，并在这些极端情况下的行为是很重要的，所以美国桑迪亚国家实验室的研究人员已经开发出了基于数字在线全息3 d测量技术。
数字在线全息术，称为DIH，是自20世纪90年代以来一直存在的基于激光的技术。DanielGuildenbeCher，热/流体实验科学的研究人员说，Sandia通过新的算法进行了新的算法，以从录制的全息图和强硬的消防环境中的新应用。
“我们生活在一个3-d的世界，如果你认为传统影像，它的2-d，”他说。“这种技术，可以给你一个流动的3 d测量如火灾屈指可数。”
DIH通过粒子场通过激光。激光器和颗粒之间的相互作用产生相机记录的衍射图案。然后研究人员使用计算机来解决衍射整数方程，允许它们在相机平面上录制的光线，并将其重新分离回粒子位置的原始平面。这给出了颗粒的位置，因为它们在3d空间中。
在推进剂火灾中，在燃烧表面处的大型熔融铝滴。他们已经倾斜了进入环境，可能会严重损害他们落下的任何东西。研究人员通过通过火通过激光来研究这一点，而高速摄像机记录衍射图案。Reocused Digital全息图提供了燃烧颗粒的清晰图像。通过测量数千种这样的颗粒的尺寸和速度，研究人员可以更好地了解如何在该流动中形成颗粒并运输。
感兴趣的3-d的粒子的测量在复杂环境中圣地亚
“的颗粒的形成和运输基本理解所必需开发下一代[计算机]模型预测哪个这种情况下，” Guildenbecher说。“由于腐蚀环境，这是非常难以测量采用传统乐器这些现象。你需要有先进的诊断和先进的造型。”
Sandia的数字在线全息方法使用纳秒激光器冻结粒子和千赫兹成像的运动，以跟踪液滴的尺寸和速度。在3-D卷中录制和量化所有液滴 - 数字全息图 - 让研究人员快速测量数千个单独的液滴，允许准确地定量大小和速度。另外，测量颗粒形状使得它们能够将球形下落与流动中的其他颗粒区分开来。
粒子场DIH以前的工作主要集中在在受控环境中测量球形颗粒。然而，桑迪亚需要测量的困难，现实环境任意形状的物体。所以Guildenbecher和他的同事开发了新的数据处理算法，可以自动测量复杂的颗粒结构在3 d空间，通过实验室实验量化其准确性。“验证实验是有助改善技术，给我们的方法适用于广泛的应用的信心，”他说。
“桑迪亚国家实验室已开发突破性的成像范围广泛的应用有着悠久的历史。例如，最近在高速数字成像快速进步使2-d录像的帧速率从千赫到兆赫。这大大增加了我们的许多重要现象的实验分辨率，” Guildenbecher说。“数字全息的技术，使我们能够扩展这些技术，以3 d极少数中的一个。”
DIH是许多领域的重要诊断工具
研究人员还使用DIH来量化由于强烈的气体流动和对表面的影响而导致的液体破碎。他们在三维空间中测量了复杂的环状韧带，这为液滴的形成提供了新的物理见解。“在交通事故中，液体燃料的破碎会导致液滴的广泛分散和大规模火灾。必须了解液体破裂，才能预测这种火灾的规模和强度，”吉尔登贝歇说。
“通过专注于做一些前沿的事情，我们发现了其他人没有尝试过的应用，并测量了我们从未预料到的现象，”他说。“我很高兴我们能够找到这么多方法来利用这项令人兴奋的技术。”
他们也看着霰弹枪贝壳的颗粒，所说的猎杀炮弹说很有趣，但有实际目的。“有兴趣了解微粒在爆炸性环境中如何表现，我们将一个霰弹枪设置为这种环境的模拟。”成功示范的结果发表于2013年纸张中光学字母。
该团队在此类出版物中公布了其他文件应用光学那光学表达和流体实验并提出在过去三年中在许多会议的工作。Guildenbecher应邀在激光诊断2015年戈登会议在燃烧沃特维尔谷，新罕布什尔州，与2014年激光应用到化工，安全和在西雅图环境分析会议举行了会谈。Guildenbecher，桑迪亚国家实验室的同事菲利普·拉吴和俊教授陈和普渡大学的博士生高坚分别在该组织的夏季会议授予2014年ASME流体工程事业部的Robert T.纳普奖。该奖项旨在表彰直接从分析或实验室研究产生的优秀的原创论文。
DIH是一个新的桑迪亚实验室指导研究和发展项目，以量化熔融部件的解体震动引起的流动至关重要的诊断工具。在这种环境下，变化的温度和微粒的小尺寸扭曲的全息图像。Guildenbecher和他的同事将着眼于以DIH方法，可以纠正这些扭曲潜在的改进。
作为博士生的博士，圭伦那亚人对该领域感兴趣，他遇到了用于研究多相流的商业诊断的局限性。当他加入2011年桑迪亚时，他与在数字成像中工作的研究人员合作。
一个早期职业实验室指导的研究和发展项目和武器系统工程评估技术项目资助了DIH发展工作。团队成员包括Guildenbecher和Reu，以及Chen和Gao。
提交：M2M（机器到机器）
