Background Oriented Schlieren: BOS, Schlieren

L’imagerie Schlieren est basée sur la déflexion des rayons lumineux traversant des gradients de l'indice de réfraction dans un milieu transparent. Ces gradients d'indice de réfraction peuvent être introduits par des variations de densité dans un fluide ou dans des procédés de mélange de différents matériaux optiques. Le Schlieren est une technique d’imagerie intégrée sur une ligne qui permet uniquement une visualisation qualitative de l’écoulement.
Dans des configurations classiques de Schlieren, un faisceau lumineux collimaté est dévié à travers une lame ou « couteau de Foucault », provoquant un changement d'intensité lumineuse dans la direction perpendiculaire à la lame. Une quantification directe de la déviation de lumière n’est pas possible. La version numérique de la Schlieren est appelée Background Oriented Schlieren (BOS) ou Schlieren synthétique et repose sur la Corrélation Numérique d’Image (DIC). En pratique, seul un mouchetis à l’arrière-plan de l’écoulement est imagé avec une caméra haute résolution avant et pendant le test. En comparant les deux images (ou plus précisément, en corrélant les deux motifs de manière similaire à la corrélation d’image en PIV), le déplacement local du mouchetis peut être utilisé pour fournir des informations sur les variations de l’indice de réfraction intégrées le long du trajet des rayons lumineux. Par rapport à la méthode classique de Schlieren, la BOS permet de visualiser des phénomènes d’écoulement à grande échelle et de mesurer la distorsion optique de l’écoulement sous la forme d'une carte vectorielle numérique. Pour les écoulements bidimensionnels ou axisymétriques, la BOS permet de mesurer des champs absolus tridimensionnelles de densité et de température.