वेलोसिमेट्री

वेलोसिमेट्री तरल पदार्थों का वेग माप होता है। यह ऐसा कार्य है जिसे अधिकांशतः मान लिया जाता है और इसमें अपेक्षा से कहीं अधिक जटिल प्रक्रियाएँ सम्मिलित होती हैं। इसका उपयोग अधिकांशतः औद्योगिक और प्रक्रिया नियंत्रण अनुप्रयोगों के साथ-साथ नए प्रकार के द्रव प्रवाह सेंसर के निर्माण में द्रव गतिकी समस्याओं को हल करने, द्रव नेटवर्क का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार वेलोसिमेट्री की विधियों में कण प्रतिबिम्ब वेगमिति और कण ट्रैकिंग वेलोसिमेट्री, आणविक टैगिंग वेलोसिमेट्री, लेजर-आधारित इंटरफेरोमेट्री, अल्ट्रासोनिक डॉपलर विधि, फोटो ध्वनिक डॉपलर प्रभाव सेंसर्स और नए सिग्नल प्रोसेसिंग मेथोडोलॉजी सम्मिलित हैं।

सामान्यतः, वेग मापन संदर्भ के लैग्सीमाियन या यूलेरियन फ्रेम में किए जाते हैं (लैग्सीमाियन और यूलेरियन निर्देशांक देखें)। लैग्सीमाियन विधियां निश्चित समय में तरल पदार्थ की मात्रा के लिए वेग प्रदान करती हैं, जबकि यूलेरियन विधियां निश्चित समय में मापन डोमेन की मात्रा के लिए वेग प्रदान करती हैं। इस प्रकार भेद का उत्कृष्ट उदाहरण कण ट्रैकिंग वेलोसिमेट्री है, जहां विचार व्यक्तिगत प्रवाह ट्रैसर कणों (लैग्रैंगियन) और कण प्रतिबिम्ब वेलोसिमेट्री के वेग को खोजने के लिए होता है, जहां उद्देश्य के क्षेत्र के उप-क्षेत्र के अंदर औसत वेग का अनुमान लगाया जाता है। देखें (यूलेरियन)।

इतिहास
सामान्यतः वेलोसिमेट्री का अनुमान लियोनार्डो दा विंसी के दिनों में लगाया जा सकता है, जो प्रवाह पर घास के बीजों को तैराते थे और बीजों के परिणामी प्रक्षेपवक्र को रेखाचित्र करते थे जिसे उन्होंने देखा था (लैग्रैंगियन माप)। अंतत: दा विंची के प्रवाह में मानसिक- दर्शन का उपयोग उनके कार्डियो वैस्कुलर (हृदय तथा रक्तवाहिकाओं संबंधी) अध्ययनों में किया गया था, जिससे पूर्ण मानव शरीर में रक्त प्रवाह के बारे में अधिक जानने का प्रयास किया गया था। विधिक सीमाओं के कारण लगभग चार सौ वर्षों तक दा विंची की समान विधि अपनाई गयी है। इस प्रकार अन्य उल्लेखनीय अध्ययन सन्न 1833 में फेलिक्स सैवर्ट से आया है। अतः स्ट्रोबोस्कोप उपकरण का उपयोग करके, उन्होंने जल जेट प्रभावों को चित्रित किया है।

19वीं शताब्दी के अंत में इन विधियों में बड़ी सफलता तब प्राप्त हुई जब प्रवाह पैटर्न की तस्वीरें लेना संभव हो गया था। इसका उल्लेखनीय उदाहरण लुडविग मच है, जिसमें स्ट्रीमलाइन्स की कल्पना करने के लिए नग्न आंखों से अघुलनशील कणों का उपयोग किया जाता है। 20वीं शताब्दी में एटिने-जूल्स मारे द्वारा और उल्लेखनीय योगदान हुआ था, जिन्होंने धूम्रपान बॉक्स की अवधारणा को प्रस्तुत करने के लिए फोटोग्राफिक विधियों का उपयोग किया था। इस मॉडल ने प्रवाह की दिशाओं को ट्रैक करने की अनुमति दी, किन्तु साथ ही साथ गति को भी ट्रैक किया था, जिससे कि साथ स्ट्रीमलाइन ने तेज प्रवाह का संकेत दिया था।

हाल ही में, उच्च गति कैमरों और डिजिटल विधि ने इस क्षेत्र में क्रांति ला दी है। इस प्रकार अनेक विधियों की संभावना और तीन आयामों में प्रवाह क्षेत्रों के प्रतिपादन की अनुमति देता है।

विधि
आज लियोनार्डो द्वारा स्थापित मूल विचार वही हैं। प्रवाह को उन कणों से सीड किया जाना चाहिए जिन्हें पसंद की विधि द्वारा देखा जा सकता है। अतः सीडिंग कण द्रव, संवेदन विधि, माप डोमेन के आकार और कभी-कभी प्रवाह में अपेक्षित त्वरण सहित अनेक कारकों पर निर्भर करते हैं। यदि प्रवाह में ऐसे कण होते हैं जिन्हें स्वाभाविक रूप से मापा जा सकता है, तब प्रवाह को बोना अनावश्यक होता है।

अनुरेखक की लंबी अनावृत्ति इमेजिंग का उपयोग करके द्रव स्ट्रीमट्यूब के स्थानिक पुनर्निर्माण को स्ट्रीमलाइन इमेजिंग वेलोसिमेट्री, स्थिर प्रवाह के उच्च संकल्प फ्रेम दर मुक्त वेलोसिमेट्री के लिए प्रयुक्त किया जा सकता है। वेलोसिमेट्रिक जानकारी के अस्थायी एकीकरण का उपयोग द्रव प्रवाह को समग्र बनाने के लिए किया जा सकता है। अतः गतिमान सतहों पर वेग और लंबाई मापने के लिए, लेजर सतह वेगमीटर का उपयोग किया जाता है। द्रव सामान्यतः कण चयन को उसके विशिष्ट गुरुत्व के अनुसार सीमित करता है। इस प्रकार कण आदर्श रूप से द्रव के समान घनत्व के होने चाहिए। यह उच्च त्वरण के साथ प्रवाह में विशेष रूप से महत्वपूर्ण होता है (उदाहरण के लिए, 90-डिग्री पाइप कोहनी के माध्यम से उच्च गति प्रवाह)। इस प्रकार जल और तेल जैसे भारी तरल पदार्थ वेलोसिमेट्री के लिए अधिक आकर्षक होते हैं, जबकि अधिकांश विधियों में वायु विज्ञापन चुनौती है कि वायु के समान घनत्व के कणों को खोजना संभवतः ही संभव होता है।

फिर भी, यहां तक ​​कि पीआईवी जैसी बड़े क्षेत्र की माप विधियों को वायु में सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया गया है। सीडिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले कण तरल बूंदों या ठोस कण दोनों हो सकते हैं। इस प्रकार उच्च कण सांद्रता आवश्यक होने पर ठोस कणों को प्राथमिकता दी जा रही है। अतः लेजर डॉपलर वेलोसिमेट्री जैसे बिंदु मापन के लिए, नैनोमीटर व्यास सीमा में कण, जैसे कि सिगरेट के धुएं में, माप करने के लिए पर्याप्त होते हैं।

सामान्यतः जल और तेल में विभिन्न प्रकार के सस्ते औद्योगिक मनके होते हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि प्रवाहकीय चूर्ण (दस माइक्रोमीटर व्यास सीमा के दसियों) या पेंट और कोटिंग्स में परावर्तक और बनावट एजेंटों के रूप में उपयोग किए जाने वाले अन्य मनकों के रूप में निर्मित चांदी-लेपित खोखले कांच के गोले कणों को गोलाकार होने की आवश्यकता नहीं है; अतः अनेक स्थितियों में टाइटेनियम डाइऑक्साइड कणों का उपयोग किया जा सकता है।

प्रासंगिक अनुप्रयोग
विमान के शोर को नियंत्रित करने के लिए अनुसंधान में पीआईवी का उपयोग किया गया है। यह शोर पर्यावरण के परिवेश के तापमान के साथ उष्ण जेट निकास के उच्च गति मिश्रण द्वारा बनाया गया है। इस व्यवहार को मॉडल करने के लिए पीआईवी का उपयोग किया गया है।

इसके अतिरिक्त, डॉपलर वेलोसिमेट्री यह निर्धारित करने के लिए गैर-आक्रामक विधियों को सक्षम करती है कि गर्भावस्था की दी गई अवधि में भ्रूण उचित आकार के हैं या नहीं।

चार आयामी पल्मोनरी इमेजिंग के लिए आधार
रक्त प्रवाह और ऊतक गति के क्षेत्रीय माप प्राप्त करने के लिए वेलोसिमेट्री को चिकित्सा प्रतिबिम्बों पर भी प्रयुक्त किया गया है। प्रारंभ में, मानक पीआईवी (एकल विमान प्रकाश) को एक्स-रे प्रतिरूप (पूर्ण मात्रा प्रकाश) के साथ कार्य करने के लिए अनुकूलित किया गया था, जिससे रक्त प्रवाह जैसे अपारदर्शी प्रवाह की माप को सक्षम किया जा सकता है। इसके पश्चात् इसे फेफड़े के ऊतकों की क्षेत्रीय 2डी गति की जांच के लिए बढ़ाया गया है और यह क्षेत्रीय फेफड़ों की बीमारी का संवेदनशील संकेतक पाया गया है।

वेलोसिमेट्री को नई विधि - कंप्यूटेड टोमोग्राफिक एक्स-रे वेलोसिमेट्री - के साथ 3डी क्षेत्रीय माप रक्त प्रवाह और ऊतक गति में भी विस्तारित किया गया था - जो 2डी प्रतिबिम्ब अनुक्रमों से 3डी माप निकालने के लिए पीआईवी क्रॉस-सहसंबंध के अंदर निहित जानकारी का उपयोग करता है। विशेष रूप से, कंप्यूटेड टोमोग्राफिक एक्स-रे वेलोसिमेट्री मॉडल समाधान उत्पन्न करती है, मॉडल के क्रॉस-सहसंबंधों की 2डी प्रतिबिम्ब अनुक्रम से क्रॉस-सहसंबंध की तुलना करती है और मॉडल क्रॉस-सहसंबंधों और प्रतिबिम्ब अनुक्रम के मध्य अंतर तक मॉडल समाधान को दोहराती है। इस प्रकार क्रॉस-सहसंबंध कम से कम होता हैं। अतः फेफड़ों के कार्यात्मक प्रदर्शन को मापने के लिए इस विधि का उपयोग गैर-इनवेसिव विधि के रूप में किया जा रहा है। इसका उपयोग चिकित्सकीय व्यवस्था में किया जा रहा है, और ड्यूक विश्वविद्यालय वेंडरबिल्ट यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर सहित संस्थानों द्वारा संचालित नैदानिक ​​परीक्षणों में उपयोग किया जा रहा है।

बाहरी संबंध

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