透明介质

透明介质的研究涉及冲击波，雾沫和湍流等现象。例如，一项重要的冲击波应用是研究其如何在各类介质（空气、水或固体物质）中移动。这项研究对于理解冲击波是如何改变固体物质的机械、电学和热学性能而言至关重要，同时，也是理解任何材料的状态方程的必要组成部分。研究不同类型的透明介质有其各自独特的挑战，通过正确地设置和相机选择能够克服这些困难。

高速成像帮助科研人员近距离研究：

• 风力涡轮机的效率
• 燃烧羽焰
• 大气湍流
• 折射率梯度（RIG）
• 纹影和阴影成像

透明介质成像视频列表
透明介质研究案例与培训

了解透明介质研究目标

对透明介质进行成像时，了解所需研究的领域主题十分重要，这将有助于确定研究人员收集适当和准确数据所需的成像技术。


常见的研究领域有：

• 气象学 - 气流运动、与其他气体或粒子的相互作用
• 热力学 - 传热特性
• 流行病学 - 通过液体或空气流动的微粒传播
• 流体动力学 - 流体流动、与另一种流体的相互作用
• 弹道和射程 - 压力下空气或液体的运动
• 空气动力学 - 物体与空气的相互作用
• 风洞 - 研究用亚音速、跨音速、超音速和高超音速水平

挑战与解决方案

挑战一：如何描述形状和结构 - 形状和结构这两种难以成像的特征在高速成像过程中需要不同类型的照明。物体形状可通过使用均匀的光场（明场或暗场）得以呈现，边缘线条明朗且对比度高；物体结构则需要策略性地安放照明系统，使整个主体呈现明暗渐变的效果，由此来观察主体的阴影或图案。无论使用何种方式，相机能够通过高动态范围和低噪声创建高品质图像是十分重要的。

挑战二：实验中光照的降低 - 透明介质成像中使用的一些技术会减少到达相机传感器的光量。例如：纹影成像旨在使空气运动的变化可视化，这是依靠光线的弯曲，以及放置的刀锋将到达传感器的光线切掉一半来实现的。对于高速摄像机来说，此时气流就变成可视的，但与此同时，可用光量却在减少。因此，为了在光线匮乏的环境中更加有效地开展工作，使用具有高光灵敏度的高速相机非常重要。

挑战三：复杂的安装设置 - 透明介质成像不仅需要特定的相机，还需要独特的环境或专用设备。风洞、大范围表面积、显微镜或专用镜子等变量都会影响用于收集数据的Phantom相机的设置和选型。