Anwendung sowie Bewertung der LCT/TLC - Lehrstuhl ...
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Kühlfilmeffektivität und ihre Messung � Bilderfassung ist senkrecht über der Messoberfläche zu installieren, um win- kelabhängige Farbänderungen und Bildverzerrungen zu vermeiden � TLC Folien reagieren nicht in so extrem starker Belichtungswinkelabhängigkeit wie mikro gekapselte Lösungen, dennoch ist eine immer gleich starke Be- leuchtung aus gleich bleibender Richtung sinnvoll um Messungen exakt mit- einander vergleichen zu können � Die Beleuchtung sollte gleichmäßig und diffus erfolgen, da direkte Lichtein- strahlung von den Folien reflektiert wird und den entstehenden überbelichte- ten Punkten der Folie keine Farbe mehr zugewiesen werden kann � Foliendicke ist je nach Hersteller unterschiedlich, hat aber großen Einfluss auf die Grenzschicht des umströmenden Mediums (verwendete Folien sind ca. 0,7 mm stark) � Kurze Versuchszeiten verringern einen zu starken Wärmeübergang in der Fo- lie und in die Wand, daher sind Wandwerkstoffe mit geringem α zu wählen; eventuell sind online Temperaturüberprüfungen mit Thermoelementen oder ähnlichem nötig � Komplexe oder zu stark gekrümmte Oberflächen sind mit TLC Folien schwer zu bestücken Bei Versuchen mit TLC Folien sollten diese Punkte beachtet werden um ein möglichst gutes Ergebnis zu gewährleisten. 3.5 TLC- Bildauswertung Flüssigkristalle eigenen sich um sowohl stationäre, als auch transiente Temperaturfelder im begrenzten Maß ihrer Bandbreite zu visualisieren. Problematisch ist die Bewertung der gewonnenen Bilder, da jeder Mensch ein subjektives Farbempfinden besitzt und es ihm somit unmöglich ist, feine Farbnuancen sicher zu unter- scheiden. Vom Menschen getroffene Aussagen zu den Farbreaktionen sind deshalb nur als qualitativ anzusehen und haben nur stark begrenzte Aussagekraft. Zur Bildauswertung ist eine Bilderfassung nötig, welche die Färbung der Flüssigkristalle stets gleich erfasst und so eine nachträgliche Auswertung der einzelnen Pixel ermöglicht. Sehr gut sind dazu Kameras geeignet, die das Bild direkt digitalisieren und damit eine PC gestützte Auswertung stark vereinfachen. Dazu gehören CCD („charge-coupled device“) die mittlerweile sehr verbreitet sind und auch bei dieser Arbeit Anwendung finden. Die Aufnahmen werden in die rote, grüne und blaue Farbkomponente zerlegt und getrennt voneinander gespeichert. Als Bewertung dient die Farbtonanalyse vom Menschen oder die 43
Kühlfilmeffektivität und ihre Messung Auswertung von Schmalbandspektren der Intensitäten nach Helligkeiten der Bilder. Als Schmalbandspektren werden diejenigen Flüssigkristalle bezeichnet, deren Bandbreite unter einem Kelvin liegt. Die heute weit verbreiteten Digitalkameras haben die Auswertung von thermochromen Reak- tionen stark verbessert. Durch eine direkte digitale Bilderfassung konnte die Messgenauig- keit gegenüber der subjektiven Farbtonanalyse um ein Vielfaches gesteigert werden. Digital- kameras ermöglichen eine quantitative Aussage über die Temperaturverteilung der vermes- senen Fläche. Diese Vorgehensweise zur Temperaturmessung wird auch als Digital Particle Image Thermometry (DPIT) bezeichnet. HSI 2 - Darstellung Es existieren verschiedene Möglichkeiten, die Bildinformationen für den PC verständlich zu zerlegen und damit eine Auswertung zu ermöglichen. Die bedeutendste stellt die HSI 2 - Dar- stellung dar. Die Abkürzung steht dabei für die wichtigsten Parameter dieser Bildauswertung. H steht für den Farbton (Hue) der dominierenden, reflektierten Lichtwellenlänge des TLC’s und damit in direkter Temperaturabhängigkeit zur Messfläche. Die Lichtintensität I (Intensity) oder auch nur Helligkeit, zieht den Vergleich zu einer Schwarz-Weiß-Aufnahme des Bildes und wird aus der Summe der drei Grundfarben gebil- det: I = ( R 2 + G 3 2 + B 2 ) Formel 3.5.1 In einer 8-Bit Darstellung nimmt die maximale Helligkeit bei einem weißen Bild beispielswei- se den Wert 255 (2 8 ) an. Als drittes Merkmal beschreibt die Sättigung S (Saturation) die Farbreinheit oder auch Farb- tiefe der Aufnahme. Sie ist die Differenz aus einem „weißen Hintergrund“ (255) und der In- tensität der Abbildung: min( R, G, B) S = 255⋅ ( 1− ) I Formel 3.5.2 44
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Kühlfilmeffektivität und ihre Messung<br />
Auswertung von Schmalbandspektren <strong>der</strong> Intensitäten nach Helligkeiten <strong>der</strong> Bil<strong>der</strong>. Als<br />
Schmalbandspektren werden diejenigen Flüssigkristalle bezeichnet, <strong>der</strong>en Bandbreite unter<br />
einem Kelvin liegt.<br />
Die heute weit verbreiteten Digitalkameras haben die Auswertung von thermochromen Reak-<br />
tionen stark verbessert. Durch eine direkte digitale Bil<strong>der</strong>fassung konnte die Messgenauig-<br />
keit gegenüber <strong>der</strong> subjektiven Farbtonanalyse um ein Vielfaches gesteigert werden. Digital-<br />
kameras ermöglichen eine quantitative Aussage über die Temperaturverteilung <strong>der</strong> vermes-<br />
senen Fläche. Diese Vorgehensweise zur Temperaturmessung wird auch als Digital Particle<br />
Image Thermometry (DPIT) bezeichnet.<br />
HSI 2 - Darstellung<br />
Es existieren verschiedene Möglichkeiten, die Bildinformationen für den PC verständlich zu<br />
zerlegen und damit eine Auswertung zu ermöglichen. Die bedeutendste stellt die HSI 2 - Dar-<br />
stellung dar.<br />
Die Abkürzung steht dabei für die wichtigsten Parameter dieser Bildauswertung.<br />
H steht für den Farbton (Hue) <strong>der</strong> dominierenden, reflektierten Lichtwellenlänge des <strong>TLC</strong>’s<br />
und damit in direkter Temperaturabhängigkeit zur Messfläche.<br />
Die Lichtintensität I (Intensity) o<strong>der</strong> auch nur Helligkeit, zieht den Vergleich zu einer<br />
Schwarz-Weiß-Aufnahme des Bildes und wird aus <strong>der</strong> Summe <strong>der</strong> drei Grundfarben gebil-<br />
det:<br />
I =<br />
( R<br />
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+ G<br />
3<br />
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+ B<br />
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)<br />
Formel 3.5.1<br />
In einer 8-Bit Darstellung nimmt die maximale Helligkeit bei einem weißen Bild beispielswei-<br />
se den Wert 255 (2 8 ) an.<br />
Als drittes Merkmal beschreibt die Sättigung S (Saturation) die Farbreinheit o<strong>der</strong> auch Farb-<br />
tiefe <strong>der</strong> Aufnahme. Sie ist die Differenz aus einem „weißen Hintergrund“ (255) und <strong>der</strong> In-<br />
tensität <strong>der</strong> Abbildung:<br />
min( R,<br />
G,<br />
B)<br />
S = 255⋅<br />
( 1−<br />
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I<br />
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