Background Oriented Schlieren (BOS)

Background Oriented Schlieren (BOS) Verfahren zur Visualisierung von Raumluftströmungen

Die Background Oriented Schlieren Methode, kurz BOS, ist ein optisches, nicht-invasives Verfahren, um Raumluftströmungen zu visualisieren. Der Versuchsaufbau besteht aus einer Hintergrundstruktur (i.d.R. schwarze Pixel auf weißem Grund), einer hochauflösenden Kamera, die während des Versuchs auf den Hintergrund fokussiert ist, sowie dem zu untersuchenden Phasenobjekt. Zur besseren Ausleuchtung der Aufnahmen wird der Hintergrund zusätzlich mit Blitzlichtern erhellt.

Mit der BOS-Technik werden Dichtegradienten, die auf Unterschieden in Temperatur oder Druck basieren, sichtbar gemacht. Diese Dichteunterschiede verursachen Brechungsindexgradienten, die das Licht, welches das Messfeld passiert, ablenken. Um die Gradienten auszuwerten, werden eine Aufnahme der ungestörten Hintergrundstruktur (flow-off) sowie eine Aufnahme des Dichtegradienten vor dem Hintergrund (flow-on) benötigt. Aufgrund des Brechungsindexgradienten wird das Licht gebrochen, sodass ein Pixel auf der flow-on-Aufnahme an einer anderen Stelle erscheint als auf dem Referenzbild. Mit computergestützten Algorithmen ist es daraufhin möglich, die Bildverschiebung der einzelnen Pixel zu ermitteln und somit den Dichtegradienten abzubilden.

Die Vorteile der BOS-Methode sind im Wesentlichen der einfache und flexible Versuchsaufbau sowie die nahezu unbegrenzte Größe des Messfelds. Das BOS-Verfahren kann somit auch außerhalb des Labors oder unter freiem Himmel zum Einsatz kommen.


Das Background-Oriented-Schlieren-Verfahren sowie das Schlierenverfahren wurden im Jahr 2021 mit dem Thüringer Forschungspreis in der Kategorie "Angewandte Forschung" ausgezeichnet.