在结冰环境下高速特写镜头成像概述

1、在结冰环境下高速特写镜头成像的概述迪安米勒美国宇航局格伦研究中心克利夫兰，俄亥俄州克里斯托弗J. Lynch彼得A.泰特indyne，Inc.克利夫兰，俄亥俄州摘要在美国宇航局格伦研究中心的冰冻部门和成像技术中心，最近参与了几个项目，其中包括被用来研究水液滴冲击/飞溅的高速特写成像技术，和在结冰风洞的冰粒子冲击/反弹。特写镜头与高速成像能力相结合，是因为被研究是比较小的颗粒（直径d小于1毫米），而且影响的过程发生在一个很短的时间内（影响时间1秒）。高速的特写镜头成像技术是用来研究在模拟液滴冲击和飞溅的动力学（SLD）结冰条件。本试验的目的是评价一个超高速摄像机系统的性能，获得了冲击过程的定量信

2、息（如液滴的大小，速度）。成像数据从喷雾云MVD50米的冰风洞获得。高速的特写镜头成像技术也被用来描述冰粒子在热保护前缘的翼型的影响。本次调查的目的是确定在受影响之后冰颗粒是否倾向于“插入”或“反弹”。成像数据得到了在翼型表面加热和未加热的例子。根据本试验结果，根据试验研究冰粒子在传感元件的含水率，测量装置的影响。本文将描述成像系统来支持这些实验研究使用，提出了一些有代表性的结果，并总结了这些系统在覆冰环境下使用情况。命名d.水液滴直径（m）FOV .视场角K飞溅的阈值参数（无量纲）IPS 防冰系统LWC液态水含量（克/立方米）MVD平均体积直径（米）SLD过冷大液滴Ttotal总温度TWC

3、总水含量（克/立方米）V.速度（米/秒）导言 高速的特写镜头成像技术使用对于结冰不是一个新概念。奥尔森以前的使用方法可以观察积冰的初始阶段。Reehorst使用特写镜头成像研究冰羽在自然和模拟覆冰环境下的生长速度。最近，在美国宇航局格伦研究中心的结冰部门和成像技术中心已经参与需要高速特写镜头成像技术的项目。这让成像系统和方法的开发和测评提供了视觉数据，也是与其他实验测量的互补。本报告的目的是提供以下这些领域的成像系统和方法使用发展概述：（1）大液滴冲击和飞溅的特性，（2）冰粒子在热保护表面的冲击，和（3）冰粒子在热丝含水率传感器的冲击。每个领域，将首先提供相关技术问题的一个简短的声明。然后，对

4、实验调查和成像系统进行讨论，再介绍有代表性的成像结果。本报告将总结在覆冰环境下高速特写镜头的成像开发与使用的一般性讨论。讨论结果大液滴冲击和飞溅 水液滴冲击的调查已经被开发改进的冰情预测的计算机程序的渴望所推动，这可以用来说明过冷大液滴（SLD）的飞溅。众所周知，相比比小水滴，大的水滴都倾向于飞溅而不是冲击。Mundo等人提出了一个无量纲的与观察液滴飞溅相关的飞溅参数（K因子）。他们已经定义了一个飞溅的临界值，飞溅预计发生在K值57的时候。与大液滴飞溅相关的潜在质量损失对覆冰过程有影响。有可能表面飞溅的产物被气流从表面冲走了（造成质量损失），或者他们再撞击到表面上（引起质量的重新分布）另一个位

5、置。这些效应会对积冰结果造成潜在影响。 考虑到当前的重点，升级现有的结冰预测编码能力，包括过冷大液滴结冰条件（过冷大液滴直径50m），将飞溅的影响纳入到使用这些代码的覆冰物理模型中去时很有必要的。这种改进的能力将升级结冰预测代码，从而支持SLD冰认证活动。 飞溅过程的动力学（传入和飞溅的液滴的大小，速度，角度，和质量损失）将需要进行量化，以便于这些升级积冰模型的开发。高速特写成像镜头技术将在获取信息和理解飞溅过程中发挥关键作用。 高速特写镜头成像方法需要观察液滴飞溅特性，这2002在先进复合材料技术（ACT）结冰风洞进行了初步研究。这个测试是由美国联邦航空管理局（FAA）主办，由美国宇航局格伦

6、研究中心和奎奈蒂克（英国国防科技公司）参与进行。 本试验的目的是研究在具有大的液滴（液滴直径50m）喷雾最佳环境中，超高速特写成像技术的能力并回答下列问题：（1）能否捕捉喷雾环境液滴撞击过程，和（2）是否可能定量分析喷雾环境液滴冲击过程的动力学（即在他接近时追踪/描述单个液滴冲击，然后跟踪/描述飞溅的液滴，）。测试：这个测试是在具有7英寸（17.8厘米）宽12英寸（30.5厘米）高的小的ACT结冰风洞试验段进行的。这座风洞是用来做这种探索性测试的，试验段提供了的良好的视觉通路。我们能够在测试文章的吸引点上获得6英寸（15.2厘米）的高速摄像系统镜头。两个测试的文章进行试验：一个2.5英寸（6.

7、35厘米）的对称翼型的弦和半圆筒，如图1所示。 图1：用于飞溅可视化实验的实验物品这种小翼型更多地用于描绘直接的液滴冲击，相对于冲击面在75和90度。而半圆形的则为15度，因为冲击更小。大多数的测试点用翼型模型获得，所以，从此刻起，讨论集中在这个模型上。翼型模型水平安装在试验段，进行液滴冲击的可视化研究。模型的前边缘的部分（10毫米的重要部分）被削弱了，以便于液滴冲击过程成像。图2显示了试验段翼型测试条安装的特写镜头。 图2：钝的翼型测试条安装在712英寸的ACT结冰风洞试验段成像系统：Ultra-8高速成像系统(如图3所示)是用来记录液滴冲击的过程，8张图一个系列。图3：Ultra-8高速成

8、像系统这款相机系统先前已经发现其在高速弹道研究领域的应用,下面列出它的功能门控的高分辨率图像增强高速数码相机获得8张520520分辨率的图像在像素大小为14微米14微米编程曝光和帧间的时间范围从10纳秒到1毫秒帧率500到1亿帧/秒软件功能：计算距离，速度，和角对比调整存储图像创造单个图像的强度分布除了Ultra-8高速成像系统、高清摄像机也被用来记录喷雾条件的一般特征，在翼型前缘附近取得了高速的特写图像。图4和图5显示了成像系统对测试条和隧道气流方向的总体设置。 图4：ACT结冰风洞成像设置俯视图 图5：ACT结冰风洞成像设置侧视测试过程：超高速摄像机系统是用于获得液滴飞溅的特写图像，下面列

9、出条件： 速度(25、50、75mps) 减少大小MVD(100 to 200 um)LWC(.3 to .7 g/m3)T总（2C -20C）相对于表面的冲击角（15，75，90度）这个实验是在冰点以上的风洞温度下进行的。这样做是为了避免与过冷云滴喷雾相关的问题，因为喷嘴距离试验段上游只有1.6米。成像问题：这个实验研究面临许多问题。正如你所预料的那样,在这个课题是最重要的问题是足够的光。这是由于这样的事实,液滴的冲击和飞溅的特征记录需要非常高的帧速率(45000 - 60000帧/秒)和很短的曝光时间(35 ns)。相机位置要尽可能接近风洞侧窗，以减小所需的放大率。这产生了一个约5.5英寸

10、(0.14米)的有效相隔距离，是在镜头前面的元素和测试条上的成像目标区域之间。因为成像是在喷雾环境中,云雾本身产生了一个非常高水平的反射光(噪音),这是不可取的。为了减轻这种情况，一个强大的电子频闪（6400瓦特-秒）和一个菲涅耳透镜（254毫米焦距）被用来在测试条的成像目标区域上集中光线。这种方法创建了一个很强烈的点光源照亮飞溅，实际上增加了光信号信噪比。我们还发现，定向闪光装置在相对于影响面15度可以提高光照水平观察飞溅情况（图4）。另一个在测试过程中遇到的重要问题是水液滴在水滴在试验段侧视窗的堆积。这种水滴的堆积导致目标地区成像不够清晰，而区域是在水平安装测试条的翼展方向的中心线上。楔形

11、分流器（图2）是用以防止水喷雾撞击侧窗的。它帮助很大，但没有完全解决这个问题。不幸的是，直到测试结束，还没有比分流的构思更好的解决方案。这涉及到在试验段的侧窗钻一个洞然后把照相机的焦点对准该孔。成像结果：大水滴撞击图像，是用超高速摄像系统拍摄的。一连串的六个连续图像如图6所示。该系列展现了这个方法，并最终影响了钝头翼型测试条的表面。很显然，在这个图像系列中，背景噪声水平比较高。正是这个一个因素，限制了我们的定义飞溅细微特征的能力。这样的背景噪声被认为是由水滴的散射光和ultra-8图像增强器造成的。对于在这个测试中采用的光学设置，最小可分辨的液滴直径被确定为100m。（6a） （6b） (6c

12、)(6d) (6e) (6f)图6：540m直径的液滴冲击和飞溅的超高速图像系列,（V=50m/s T总 =17C, LWC= 1.35 g/m, FOV = 3.7mm , Exposure=35ns, Frame Rate = 50000 frames/sec, Gain = 3） 粒子碰撞被捕获，但飞溅喷出物的细节是不可分辨的。关于前、后飞溅液滴的大小、速度和轨迹的信息，必须促进结冰预测的水滴飞溅模型的开发。令人满意的是，有足够的分辨率，可以观察单个粒子的跟踪，以确定喷出物是否重新撞击或通被气流冲走。用粒子跟踪软件“后处理”单个图像可以提供一个选项，即噪声比对于光信号可以通过减少图像中的

13、背景噪声加以改进。量化输入的液滴直径和速度，这是可以的，同样，飞溅的高度也可以使用计算功得到，这都源于ultra-8摄像系统。对于上面所示的系列图像，接下来测量了： 液滴直径= 540m 速度为35.29m/s飞溅高度= 960m测得的液滴速度和风洞速度之间的差异表明，在喷杆的位置和测试条之间1.6米的较短距离处，较大的液滴可能没有全面加速到50m/s的风洞空速。本试验表明，捕捉（2.45 -5.05 mm视场）水滴飞溅现象特写，并量化引入的水滴撞击喷雾属性已经成为可能。不幸的是，我们不能够解决与飞溅的喷出物相关的特性，这是因图像中的高背景噪声而产生的。基于此，本试验采用的ultra-8高速相

14、机和成像方法，可能更适合使用单分散的液滴发生器的单液滴冲击和飞溅的成像实验。液滴发生器的使用应该大大减少，如果不消除，试验中会遇到背景光散射和风洞侧窗昏暗的问题。冰粒子冲击热保护表面除了描述液相粒子的冲击，研究冰颗粒冲击飞机表面同样有意义。与那些只有过冷液相条件相比，它需要评估混合相结冰条件对热防冰系统的功率要求的影响。由于需要额外的热量融化冰粒子，所以这要确定混合相结冰条件比液体这样的单独条件可能需要更多的热功率。此外，还有意义的是研究冰粒子的“插入”或“反弹”的冲击表面的程度。一个专门研究这些问题的测试，在Cox公司勒克莱尔结冰研究风洞实验室进行（图7）。这个测试是由美国联邦航空局主办，由

15、Cox公司，美国航空航天局格伦研究中心，与威奇托州立大学协办的。由一个带有电热防冰系统的二维翼段所组成的测试条在各种混相条件下进行测试。美国宇航局格伦为这个测试提供了高速的特写镜头成像系统。从成像系统得到的视觉信息是为了补全测试条的热测量。高速特写镜头的成像方法被用来获得一个更好理解的冲击过程，以及冰粒子在特殊混合相的风洞和测试物体表面条件下的“插入”或“反弹”的程度。 图7：考克斯公司结冰风洞测试设置：选为本次调查的试验物体包括一个3英尺（0.91m）的弦，NACA-0012翼型段（带有7个区的电热防冰系统）前缘。电加热区配备了温度仪表，而且可根据不同的操作模式，调节到设定点温度。对于一个模

16、拟运行的湿除冰系统，表面温度保持在一个恒定的50F.模拟完全蒸发的操作，表面的温度保持在150F.翼型被水平安装在Cox公司结冰风洞的# 2试验段，如图8所示。成像系统：三摄像机系统是用于可视化冰冲击试验物体前缘：1）高速摄像机，2）高清摄像机，3）一个迷你DV摄像机。 魅影V5高速相机被选择用来测试其捕获冰粒子的短期冲击情况的能力，并促进回放“慢放”系列视频，供以后分析。这种产生慢动作电影的能力是一个非常有用的功能，特别是对冰粒子碰撞过程的定性认识。一个200毫米尼克尔镜头被用在相机上做这个测试。图8：电加热试验件安装在Cox公司结冰风洞。魅影V5高速摄像等重要技术能力如下：10s的曝光时间

17、10241024像素的分辨率1000帧/秒线性位移和速度测量后期处理图像的亮度/对比度，边缘检测，锐化，平滑，和校准高清（HD）视频在这个测试中采用的是第二种类型的成像系统。它的目的是提供测试物体前缘的高分辨率、实时、特写的图像，但比高速摄影机帧速率较低，只有60帧/秒。本高清摄像机系统采用1120720像素的分辨率的逐行扫描技术，CCD的灵敏度为1000ISO。在这个测试中所用的镜头是最大焦距变焦150的富士龙17XHD(HA17x7.8BERM)，和尼克尔200毫米远摄镜头。这个测试中使用的第三种成像系统是一个迷你DV摄像机。它涵盖了宽视场，并试图捕捉在翼型前缘发生的更多的总情况。它被用来

18、从高速相机和高清摄像机获得的特写图像提供设备场境。测试物体水平安装在风洞，前缘区域成像最好是由俯视图完成，或从下面完成。由于从上面无法观看，在试验段的底板一个窗口用于翼型前缘区域成像（如图9所示）。 图9：用来描述冰粒子碰撞过程的三种相机系统方向。 感兴趣的主要区域是位于翼型驻点线的一个1英寸（2.5cm）方形区域，距离风洞中线左边约2.5英寸。高清和高速摄像系统都集中在这个地区。成像位置选择在风洞的水平中心线附近，以确保结冰条件尽可能标准。这三个摄像系统的成像区域，如图10所示。 图10：显示三个摄像系统成像区域的测试物体前缘的特写观察。试验过程：本试验的目的是评估混合相结冰条件对热防冰系统

19、的性能的影响，。要做到这一点，测试物体要承受混合相结冰条件，其范围从所有的过冷水（100%液体）到有冰颗粒的混合物，再到所有的冰粒子（100%冰）。在这个测试中使用的具体的混合相结冰条件如下表I。LWC,(g/m3)IWC,(g/m3)Ttot,(C)V,(mps).700-11.153.6.35.35-11.153.60.7-11.153.6.700-17.853.6.35.35-17.853.60.7-17.853.6表I混合相结冰试验条件范围针对上述情况，冰保护系统在以下3种方式工作：表面无热应用（IPS关闭）蒸发防冰模式（Tsurf = 150F）湿防冰模式（Tsurf = 50F）对

20、于那些热应用于IPS（信息处理系统）的条件下，保持表面温度设定值的电量被记录下来。这些数据用来评估一个在IPS种特定的混和相条件下的相对影响。一般来说，增加的功率要求转化为对IPS更大的热负荷。成像问题：总体而言，成像方法是直接，并有良好的视觉通路。在少数情况下，水滴在上面流过，观察窗成得模糊，这阻碍了测试物体的观察。所以选择侧视窗（而不是一个底板窗）就已经解决了这个问题。有时很难为高清摄像机找到合适的光阑调整，特别是有积冰在测试物体前缘形成时。积冰造成更多的光被反射回相机，难以体现冰粒子“跳跃”的细节，以及水膜在积冰表面的细节。通常，光阑调整是来回切换，使冰晶从表面反弹与测试运行时冰的表面细

21、节异时观看。成像结果：成像结果从高清视频和高速摄像系统取得了有价值的定性信息，补充从冰保护系统获得的热测量。在测试之前有一个关键的问题，那就是冰粒子冲击飞机表面后的是“插入”还是“反弹”。而回答这个问题的定量值不是来自成像获得的数据，他可以做有关这个问题的一些一般性的统计归纳。当冰风洞喷雾云含有冰粒子时经常观察“反弹”现象。冰粒子冲击后出现弹道轨迹。无论表面是湿的还是干的，冰粒子被观察到冲击表面，破碎成更小的碎片，这些碎片随后被喷射到空气流或重新冲击在翼型表面。在某些情况下，粒子被观察到在一个非常倾斜角度撞击表面，并偏离表面直接进入气流，然后被冲走。并不是所有的撞击冰块被认为会从表面“反弹”。

22、不加热的表面条件下的高清视频的回放，发现冰粒子撞击表面和粉碎后，有一块冰保持在撞击点表面。最终，它被观察到升华了。一些破碎的部分也重新撞击到表面上，它们也最终升华了。图11：从高清摄像机显示冰粒子撞击在未加热的表面帧捕获图像。残余冰块出现在黑色的翼型表面像白色斑点。 在表面被加热的情况下，水珠被观察到形成于翼型前缘的驻点线附近。这是所有混合相喷雾的条件（100%的过冷液体，部分液体和冰，100%冰）。水珠然后开始凝聚成较大的颗粒，最后跑回到的翼型的后缘。图12是以高清摄像机获得的图像为例，显示翼型前缘的水珠。虽然它是不可能确定对任何给定的测试条件下的“反弹”或“插入”总的撞击冰块的确切百分比，

23、因为很明显，有一些冰残留在表面。与干燥条件下测量功率相比，100%冰的条件下测量功率需要增加以保持表面恒定温度。图12：高清摄像机帧捕获图像，显示出水珠在翼型前缘的加热表面。高速摄像机提供视觉证据表明撞击的冰粒子实际上可能飞溅出IPS。运行湿IPS操作期间的高速图像得到回放，发现冰粒子是撞击水珠，导致水溅到远离表面。据观察，飞溅的发生，为在驻点线加热区低后低功耗的要求的提供了一种可能的解释。在这些区域，相比过冷喷雾（100%液体）条件下的功率要求，需要保持恒定的表面温度的混合相（液体和冰）的条件下功率要求比较低。据认为，冰粒子可能飞溅起水从这些地区的翼型表面离开，基本上，减少撞击的总水含量，从

24、而产生较低的IPS热负荷。冰粒子撞击在水含量传感器上被本文讨论的高速的特写镜头成像技术的最终应用，包括冰粒子撞击的热线云水含量传感器。混合相结冰试验时，冰粒子被观察到“反弹”出测试物体表面。这是真的，每一个模拟的混合相结冰条件下，冰粒子都被引入到气流中。这个观察导致我们推测在撞击热线总水含量（TWC）传感器时是否冰粒子也可能是“跳跃”，这已被假定为捕获和蒸发所有撞击粒子（无论是冰或过冷液体）。进一步调查，测试是2003年六月在勒克莱尔结冰研究实验室的风洞中进行的。热线 LWC和TWC的探针进行了一系列的结冰条件下具有液体和冰粒子的实验。这些仪器获得的测量结果进行了相互的比较。与以前的混合相测试

25、一样，高速特写镜头成像技术被用来研究冰粒子对几种探针的热线传感元件的撞击。测试的目的如下：确定冰颗粒是否“反弹”了探针的热线传感元件如果反弹发生，尝试测量液体水含量从而量化弹跳的影响在受控环境中，比较热线探针混合相结冰条件下的反应测试设置：Cox公司风洞的试验段# 1，如图7所示，是用于本次研究的。这个更小的试验段尺寸是宽28英寸（0.71m），高46英寸（1.17m时），提供更接近的视觉观察，而且比试验段# 2有更高的空速（用于前面提到的混合相的研究）。一种特殊的地板制造保护热线探头的安装在风洞地板上的架子。安装的架子是制作用于每一个热线探针的，这些架子依次用螺栓固定在特殊的底板组件。这地板

26、/安装架的方法，确保每个探头的传感元件位于风洞的纵向和横向中心线。这样做的目的是在三维空间中通过定位每个仪器传感元件在相同的物理位置减少实验的不确定性。通过他们对冰粒子的反应，对几种不同的热线水含量探测器进行了评估：（1）Nevzorov TWC/LWC探针，（2）科学工程协会TWC探针，和（3）King LWC 探针。Nevzorov 探针（图14）有一个TWC探针和一个LWC 探针，集成到一个叶片。此功能使它不仅测量水的总含量（液体+冰），但提供了在混合相的条件的冰水含量（IWC）的估量。虽然水含量的测量是通过两个传感器记录，但是成像设备只集中在锥形的TWC传感元件。图14：Nevzoro

27、v TWC/LWC探针另一个由科学工程协会（SEA）开发的外护罩移除的TWC探针也进行了评估。通常该探头一个环形护罩，被半圆柱状的传感元件围绕着。然而，护罩被移除以便照亮和观看测试中的传感元件。图15：科学工程协会TWC探针一个King LWC探针也通过它对于冰粒子的反应来评估。传感线是成像设备的关注重点，在两个横向支撑臂之间延长了。图16：King LWC探针King探针被包括在这个测试中是因为它多年来已被广泛使用，以致有一个大的数据库来表征其性能。因此，King探针在这个测试中的结果可能会与这个机构在液体和混合相的条件下的现有数据进行比较。成像系统：在这个测试中所用的相机与之前讨论的混合相

28、结冰试验所使用的相机是一样。高清摄像机和一个幻影V5高速摄像机，是用于可视化研究冰粒子撞击在热线云水含量探针的传感元件上。高清摄像机的目的是为每个测试运行提供一个实时的高分辨率记录。高速摄影的目的是在高帧速率下捕获的冰粒子的撞击过程，以便降低速度后回放。在测试的仪器的成像和照明是用试验段# 1侧窗完成的。这个测试的成像设置，如图17所示。图17:冰粒子对云水含量的仪器撞击研究成像装置 试验过程：为评估冰粒子对热线探针测量的的影响，测试物体承受了一系列的条件，包括过冷的水（100%液体），冰粒子和液体的混合物，以及所有的冰粒子（100%冰）。水含量的测量和探头的传感元件的特写视频，获得了为所有这

29、些在表II中列出了的测试条件。过冷水条件包括与冰叶片的测量进行比较。相对于参考测量，这提供了探头的性能测量的一个“基准”。不幸的是，冰相条件下没有这样的参考。ConditionTypeLWC,(g/m)NominalIWC,(g/m)Ttot,(C)V,(mps)spray 1.5-12.267spray 2.75-12.267spray 31.0-12.267shaver 1-.2-12.267shaver 2-.4-12.267shaver 3-.6-12.267shaver 4.9-12.267mixed.5.6-12.267表II-用于评价热线探头对冰粒子反应的试验条件范围。（注：过冷

30、的水喷雾30M MVD）四“全冰”的条件是采用Cox公司的刨冰机系统生成的。与这些模拟的冰冻条件相关的名义测量冰的水含量显示在表II中。与显示的名义IWC值相比，IWC的真正价值要高，这是因为弹跳的影响和在这个我们标记的“共享”的试验中观察到的现象。也有一个混合相位测试条件包括过冷喷涂粒子和冰刨粒子。成像结果：在混合相结冰试验中，高清视频和高速摄影得到冰粒子碰撞过程中有价值的定量信息。这个图像证实原猜想（冰可能观察到“反弹”离开传感器），同时也揭示了一些意想不到的结果。图18：冰粒子在科学工程协会TWC热线传感元件上的撞击（半圆柱截面） 冰颗粒被观察到的撞击探针的热线传感元件。在某些情况下，冰

31、粒子粉碎成多个较小的片段，其中一些反弹离开传感器表面，进入气流然后被冲走。同时，在撞击后，一些微小的残余冰往往停留在传感元件表面上，直到它明显升华或熔化。在其他情况下，从冰粒子的撞击观察到液体从传感元件飞溅到气流中，最后被冲走了。典型的高帧频相机的冰粒子撞击图像是在图18和19所示，分别为SEA TWC传感器，和King探测线。这一实验努力的目标是估计冰粒子的“反弹”会对水含量的测定影响到什么程度。一个非常简单的方法是尝试使用高速图像，其中入射粒子和反弹颗粒会被计算在一定时间段内。在试图对图像的几个时间段实施这种方法之后，发现，这种方法是不切实际的。因此，我们无法利用视觉成像数据估计“反弹”的

32、程度和用一个特定的传感器关联它。我们计划使用当前获取的数据和未来可能的测试研究其他潜在的方法，用来估计反弹的程度。图19：冰粒子在King探针热线传感元件上的撞击（圆截面） 有一个意想不到的结果，是一个现象，我们称之为“池”。最早发现在Nevzorov TWC传感器上，而且高速摄像图像测试后的审查表明，它也可以发生在SEA TWC传感器（在某种程度上）上。这种现象表现为一个积累，似乎是一个部分融化冰粒子的泥泞的“混合”块，如图20所示。这种块似乎在增大，并在某一时刻，最终从锥形传感元件弹出，接着循环将再次开始。是否这是一个人为的试验条件（即与自然条件下存在的相比，选择较高的IWC水平，）还不清

33、楚。 图20：Nevzorov TWC热线传感元件反映融化冰颗粒的特写高清视频图像的审查表明，这可能不会发生在较低的IWC水平，。未来的测试将探索得更详细，而且预计在未来，高帧速率的相机和高清视频将是在这种性质的试验中发挥重要的作用的工具。总结和结论高速的特写镜头成像的使用已经在三种不同的实验应用中进行了讨论。对超高速摄像机系统运用在描述结冰风洞喷雾云中大液滴撞击和飞溅的特征进行评价。此评价结果表明，相比在冰风洞的喷雾，超高速摄像机系统可能更适合用于单个液滴撞击/飞溅的实验。由从冰云滴散射光引起的高水平的背景噪声限制了解决和量化的程度所需的液滴撞击/飞溅事件到所需程度的能力。高速摄像系统和高清晰度视频被用来研究冰粒子在模拟热防冰系统的撞击。这些摄像机显示，弹跳的冰粒子（或碎片）据观察是存在的（无论是什么表面条件：不加热，运行加湿，或蒸发）。 高速图像还表明，撞击冰粒子也可能在撞击后从表面溅出水。这一观察与降低测试物体前缘的尾部区域的热功率测量相关。在这些区域，冰粒子被认为以很小的入射角度撞击测试物体的表面。高速相机和高清摄像机也被用来研究冰粒子在热线云水含量仪器上的撞击。冰粒子撞击/“反弹”可以确定，由于反弹，故不可能去量化额定IWC减少量的影响。