Background Oriented Schlieren: BOS Imaging

Schlieren Imaging basiert auf der Ablenkung von Lichtstrahlen durch Brechungsindexgradienten in transparenten Medien. Brechungsindex Variationen können verursacht werden durch Dichteänderungen (Wärmeströmungen) oder bei der Mischung zweier Fluide mit unterschiedlichem Brechungsindex. Die Schlieren Technik ist eine integrale  (line-of-sight) Imaging Methode, die Brechungsindexgradienten längs Sehstrahlen sichtbar macht. BOS ist die digitale Form der Schlieren Methode nach Toepler, bei der kollimierte Lichtstrahlen senkrecht zu einer Brechungskante Intensitätsschwankungen durch Strahlablenkungen erfahren. Bei der digitalen BOS Version (auch Synthetische Schlieren Methode genannt) werden die Strahlablenkungen mit der Methode der digitalen Bildkorrelation quantitativ ausgewertet.  Dazu nimmt eine hochauflösende Kamera ein Punktmuster im Hintergrund der Strömung vor und während der Messung auf. Die beiden Punktmuster werden ähnlich der PIV Methode miteinander korreliert. Die lokal detektierte Musterverschiebung ist ein Maß für die Strahlablenkung, aus der unter gewissen Symmetrieannahmen die ortsaufgelöste Gasdichte bzw. Temperatur bestimmt werden kann.