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| JN |
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Verfasst am: 08.12.2012, 13:24
Titel: Entfaltung von Messdaten
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Hallo zusammen,
ich brüte bereits seit ein paar Tagen über dem komplexen Thema der Entfaltung von Messdaten und mir fehlt momentan noch irgendwie das Verständnis, wie ich mit Matlab hier genau ansetzen kann.
Prinzipiell geht es um folgende Messdatenbasis:
Mittels einer mechanischen Nadel wird bei einer Fluidströmung der Impuls eines strömenden Mediums in einem Versuchsaufbau gemessen. Die Nadel ist dabei in Strömumgsrichtung des Mediums ausgerichtet, ist an ihrem hinteren Ende mit einem Kraftsensor zur Messwertaufnahme gekoppelt und tastet mit der vorderen Spitze örtlich den Strahlimpuls des fließenden Mediums ab. Die Spitze des Messsensors ist dabei rund mit einem Durchmesser von 1 mm ausgeführt. Die Nadel wird nun, um die Impulsverteilung des gesamten strömenden Fluids in einer Schnittebene abtasten zu können, auf einer Ebene senkrecht zur Strömungsachse verfahren. Dabei werden auf dieser Messebene horizontale Bahnen abgefahren, die einen Abstand von 0,75 mm haben; die einzelnen Messpunkte auf einer Bahn haben ebenfalls einen Abstand von 0,75 mm (wurde extra so gewählt, um einen Überlapp des Sensors von Messposition zu Messposition zu erreichen). Am Ende des Versuchs habe ich dann für jeden Messpunkt dieses abgerasterten Gitters den zugehörigen von der Nadel erfassten Impulswert des Fluids.
Die weitere Messdatenauswertung habe ich bereits programmiert: Alle Messpunkte werden danach mittels griddata interpoliert und mit dem Befehl pcolor als Falschfarbenbild aufgetragen.
Mein Problem besteht nun darin, dass durch die endliche Größe des Sensorelements (d=1mm) diese 2D-Impulsverteilung des Fluids gestreckt dargestellt wird. Beispielsweise wird, wenn die Mitte der Messnadel sich bereits außerhalb der Strömung befindet, ein kleiner Teil der Sensorfläche aber aufgrund der Größe der Nadel (d=1mm) noch mit der Strömung kontaktiert, auch für diesen Messpunkt ein Impuls protokolliert - damit wird die gemessene Verteilung gegenüber der realen Verteilung in die Breite/Länge gezogen.
Meiner Ansicht nach hat diese Problemstellung etwas mit der Entfaltung von Messdaten zu tun und ich habe bereits einige Beispiele, auch welche hier im Forum recherchiert, die sich mit diesem Thema beschäftigen. Leider konnte ich es auf meine Fragestellung noch nicht übertragen, mir fehlt der richtige Ansatzpunkt, um selbst weiter in die Materie einsteigen zu können. (Habe in Matlab bereits etliches über die Funktionen deconv und FFT zur Signalverarbeitung recherchiert, aber sehe gerade keinen Weg dies irgendwie mit meinem Fall zu verknüpfen).
Vielleicht hat jemand von euch ja schon mal mit einem ähnlichen Problem zu tun gehabt und kann mir eine kleine Hilfestellung geben, in welche Richtung ich weiter denken muss. Ich danke euch für Tipps zu diesem garantiert nicht trivialen Problem!
JN
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| Jan S |
Moderator
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Verfasst am: 08.12.2012, 22:28
Titel: Re: Entfaltung von Messdaten
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Hallo JN,
Deine Frage enthält sehr viele Details. Welches ist der wesentliche Kern der Frage? Ich vermute dies:
| Zitat: |
| Mein Problem besteht nun darin, dass durch die endliche Größe des Sensorelements (d=1mm) diese 2D-Impulsverteilung des Fluids gestreckt dargestellt wird. |
Leider verstehe ich diesen Satz nicht. Was genau wird wohin gestreckt dargestellt?
Es könnte noch wichtig sei zu wissen, ob Du die Sonde zwischen den Messpunkten um 1 Meter oder 1 Micrometer verschoben wird.
Gruß, Jan
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| JN |
Themenstarter
Forum-Newbie
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Verfasst am: 09.12.2012, 00:15
Titel:
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Hallo Jan,
danke für deine Antwort!
Ja, ich sehe wohl auch eben, dass ich bei der Beschreibung des Messaufbaus etwas zu weit ausgeholt habe  - wollte aber einfach alle nötigen Details beschreiben.
Genau, du hast ganz recht, der wesentliche Punkt besteht darin, dass durch die Größe des mechanischen Elements Einfluss auf die tatsächliche Verteilung des Impulses genommen wird.
Zur Erklärung habe ich nun eine Zeichung beigefügt. Dabei steht das in Schwarz gezeichnete Gitternetz für die Verfahrwege der Sonde, die schwarz markierten Punkte stellen die Orte dar, an denen Messpunkte aufgenommen werden. Alle Punkte haben dabei sowohl in x- als auch in y-Richtung einen Abstand von 0,75 mm. Die Sonde hat einen Durchmesser von 1 mm, es kommt also zu einer Überlappung der Messfläche von Messposition zu Messposition (wie ich es mit dem durchgehenden blauen und dem gestrichelten blauen Kreis angedeutet habe, die sich überlappen). Die rote Linie soll - ideal gedacht - die äußere Grenze des strömenden Fluides darstellen. Auch außerhalb der Strömung gibt es Messpunkte, fährt man einen solchen mit der Sonde an (unterer blau gestrichelter Kreis) kann es passieren, dass der eigentliche Mittelpunkt der Sonde (also auch mein späterer Ergebnispunkt) außerhalb des Fluids liegt, aber durch die Größe des Sensors wie gezeigt der Randbereich der Strömung noch erwischt wird. So bekomme ich für einen Messpunkt außerhalb der Strömung noch einen gewissen Impulswert. Das habe ich damit gemeint, dass meine tatsächliche Impulsverteilung in die Breite bzw. in die Länge gestreckt wird, da ich für Punkte außerhalb der Strömung noch Werte erhalte.
Wie gesagt habe ich schon etwas recherchiert und bin dabei auf das Thema der Faltung von Messdaten gestoßen. Meiner Ansicht nach wird das eigentliche Signal (in diesem Sinne die Verteilung des Impulses über die Strömung) mit einer von meiner Sonde abhängigen Funktion gefalten (ich nehme an, es könnte sich dabei um eine Rechtecksfunktion handeln, bin mir aber nicht sicher). Das heißt, um die wirklich korrekte Verteilung zu bekommen, müsste ich meine Ausgangssignale entfalten. Wie schon beschrieben, fehlt mir im Moment irgendwie der Punkt, wo ich hier konkret ansetzen könnte, und bin über jede Hilfe sehr dankbar.
Gruß und danke,
JN
| Beschreibung: |
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| Jan S |
Moderator
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Verfasst am: 09.12.2012, 11:41
Titel:
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Hallo JN,
Nun wird mir die Frage klar. Die Skizze ist wirklich erhellend!
Ich halte das Problem für tückisch. Du suchst praktisch nach einer Methode um Subpixel zu messen, also Informationen zu bekommen, die unterhalb des Auflösungsvermögens de Messapparatur liegen. Dazu gibt es Methoden, aber man muss sehr genau aufpassen, ob sie sich auch wirklich wissenschaftlich begründen lassen.
Das ähnelt dem alten Problem, dass man mit einem Thermomemter nicht die Temperatur eines Objekts messen kann, sondern nur die Durchschnittstemperatur zwischen dem Objekt und dem Thermometer selbst, gewichtet mit Masse und Wärmekapazität. So versagt z.B. ein Quecksilbertermometer bei einer Schneeflocke.
Ich gebe hier lieber keinen Ratschlag, als einen ungenauen oder falschen. Eine Diskussion mit Deinem Professor wäre hier sicherer - wobei ich mal rate, dass Du an einer Uni arbeitest. Aber vielleicht gibt es im Forum jemand anderen, der sich mit dem interessanten Problem wirklich gut auskennt.
Gruß, Jan
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| JN |
Themenstarter
Forum-Newbie
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Verfasst am: 09.12.2012, 12:33
Titel:
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Hallo Jan,
danke für Deine Antwort, ich weiß Dein ehrliches Feedback zu schätzen!
Ganz recht, es handelt sich exakt um die Problemstellung, die du aufgezeigt hast - ich muss ausgehend von konkreten Messpunkten Werte von Subpixeln erhalten. In der Tat ist es ein hochwissenschaftliches und durchaus spannendes Problem, zwar an keiner Uni, aber dennoch Grundlagenforschung .
Meiner Ansicht nach steckt die mögliche Lösung aber in einer Entfaltung der gemessenen Daten, bin in dieser Richtung weiterhin am Recherchieren.
Ich bin, wie Jan schon geschrieben hat, für jeden noch so kleinen Hinweis von der Community sehr dankbar!
Gruß,
JN
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