衝撃波・デトネーションの可視化
衝撃波・デトネーションの可視化
ハイスピードカメラPhantom V2512モノクロを使用し、衝撃波及びデトネーションの様子を撮影しました。横長の解像度640x192で撮影しましたが、左右に往復する衝撃波の様子が捉えられています。実験装置の枠に当たって、衝撃波が跳ね返っているのが分かります。
デトネーションの様子をVision Research Inc.（米国）製ハイスピードカメラPhantom V2512のモノクロモデルを用いて可視化撮影しました。Phantom V2512はISO感度モノクロ：100,000、カラー：10,000とシリーズ最高感度を有し、フル解像度1280ｘ800ピクセル時に25,600コマ／秒の超高速撮影性能を備えたハイエンドモデルです。今回は16万fpsで撮影し、露光時間1μsで撮影しました。衝撃波の波面の挙動がしっかりと捉えられています。
デトネーション（爆轟）とは
デトネーション（爆轟）とは、爆発的に燃焼するとき、火炎の伝播速度が音速を超える現象です。ダイナマイトを雷管で点火したときや、雷汞 等の鋭敏な爆薬に点火したときに起こります。衝撃波が作られ、大きな破壊力を持ちます。衝撃波は、音速以上の速さで伝わる強烈な圧力変化の波です。そのため、カメラと照明だけでは可視化が難しい被写体です。本撮影ではシュリーレン法を用いています。シュリーレンとは、透明な媒質の中で場所により屈折率が違うときに、その部分にしま模様やモヤ状の影が見える現象で、シュリーレン光学系を組むことで、衝撃波の可視化が可能となります。
使用機材
ハイスピードカメラPhantom v2512
撮影条件
・撮影速度:160,000コマ/秒
・解像度:640×192ピクセル
・露光時間：1μ秒
結果説明
撮影協力：上智大学 Dzieminska Edyta先生
シュリーレン法でデトネーションの可視化を行っています。今回は上智大学様所有のキセノンの連続光源を点光源としました。衝撃波を可視化するため、ナイフエッジを切る必要があります。また現象が速いため、カメラの露光時間も短くする必要があり、今回1μsで撮影しました。以上から、本来は画像がとても暗くなるはずですが、Phantom v2512は非常に高感度なため明るく撮影できています。本撮影には16万fpsでも高解像度で撮影できるv2512が最適です。なお、点光源を連続光でなく、パルス光源である可視化用レーザ照明Caviluxを用いると、ブレのない、よりシャープな撮影が可能となります。
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