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Strömungsmesstechnik

Arbeitsgruppe 1.41

Profil

In der Arbeitsgruppe Strömungsmesstechnik werden laseroptische Verfahren für die Strömungsgeschwindigkeits- und Durchflussmessung sowie deren messtechnische Rückführung auf die SI-Einheiten entwickelt und eingesetzt. Die messtechnische Ausstattung umfasst traversierbare Laser-Doppler-Anemometersysteme, Laser-Doppler-Strömungsprofilsensoren, eine Doppler-Global-Messeinrichtung zur Erfassung von Geschwindigkeitsvektorfeldern sowie ein neuentwickeltes Wind-Lidar-Messsystem. Eingesetzt werden die Systeme in einem Forschungsprüfstand zur Untersuchung von Strömungsprofilen in Rohrleitungen, in Windkanälen zur Kalibrierung von Anemometern und im freien Gelände für örtlich hochaufgelöste Windgeschwindigkeitsmessungen in Höhen von unter 10 m bis über 200 m.

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Forschung/Entwicklung

Sensorentwicklung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit

Die Laser Anemometrie ist eine berührungsfreie Methode zur präzisen Messung von Geschwindigkeiten in Fluiden. Es wird ein räumliches Streifensystem innerhalb eines genau definierten Messvolumens im Fluid erzeugt. Das von kleinen in der Strömung mitgeführten Teilchen gestreute Licht aus diesem Messvolumen wird von Photodetektoren aufgefangen und analysiert. Dabei ist die Frequenz der detektierten Messsignale direkt proportional zur Geschwindigkeit der Streuteilchen. Mehr Info...

Untersuchung von Installationseffekten

Die Kalibrierung von Volumenmessgeräten erfolgt unter ungestörten, reproduzierbaren Anströmbedingungen, die von den Bedingungen am Einsatzort in Folge der dort vorhandenen Rohrleitungskonfiguration abweichen können. Volumenmessgeräte, insbesondere Turbinenradgaszähler, reagieren auf veränderte Strömungsprofile im Einlauf mit Messfehlern im Prozentbereich. Daher kommt der systematischen Untersuchung, Auswertung und Abschätzung der Auswirkungen gestörter Strömungsprofile auf das Fehlerverhalten der Gasmessgeräte eine große Bedeutung zu. Mehr Info...

Doppler-Global-Messeinrichtung

Die Doppler-Global-Velocimetrie ist ein, im Jahre 1990, patentiertes Verfahren zur Erfassung von Geschwindigkeitsfeldern (Hiroshi Komine, United States Patent 4919536), das in den letzten Jahren sowohl in Forschungs- und Entwicklungsbereichen der Luft und Raumfahrt als auch in der Automobilindustrie zunehmend an Bedeutung gewonnen hat. In der PTB kann die Doppler-Global-Velocimetrie zur Untersuchung von Strömungsfeldern in Rohrleitungen eingesetzt werden, wobei die aufgebaute Messeinrichtung eine vollständige Bestimmung aller drei Geschwindigkeitskomponenten eines Strömungsfeldes in einer Messzeit von wenigen Minuten erlaubt. Mehr Info...

Wind-Lidar

Lidar-Systeme ermöglichen die bodengestützte Messung von Windgeschwindigkeiten, indem ausgesendetes Laserlicht an Partikeln (Aerosolen) in der Strömung gestreut und wieder empfangen wird. Die aufgrund des Dopplereffekts entstandene Frequenzverschiebung des Streulichts wird ausgewertet und dient zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Aerosols.
Die Entwicklung eines neuartigen  bistatischen  Wind- Lidar-System erlaubt die vektorielle Bestimmung der Windgeschwindigkeit anhand des Streulichts einzelner Aerosole... Mehr Info...

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Dienstleistungen

Laser-Doppler-Anemometer

Präzisionsgeschwindigkeitsmessungen mit Laser-Doppler-Anemometersystemen erfordern die genaue Kenntnis des Streifenabstandes und eine Überprüfung der Äquidistanz des Streifensystems innerhalb des gesamten Messvolumens. Eine Voraussetzung für die Benutzung eines Laser-Doppler-Ane-Primärnormal zur LDA Kalibrierungmometers als Bezugs- oder Transfernormal ist die vorangegangene Kalibrierung mit Hilfe eines Primärnormals. In der PTB wird als Primärnormal eine mit hoher Präzision um ihre Achse rotierende zylindrische Glasscheibe genutzt, deren Umfangsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit einzelner Streuteilchen auf der Mantelfläche mit einer  Messunsicherheit von besser als 0,05 % darstellt. Die Vermessung des Streifenabstands über das gesamte Messvolumen erlaubt eine Kalibrierung von LDA-Systemen mit einer Messunsicherheit ≥ 0,1 %.

Anemometer unterschiedlicher Bauarten

Kleiner WindkanalDie Kalibrierung von Strömungsgeschwindigkeitssensoren erfordert die Realisierung definierter Strömungsverhältnisse zur Darstellung und Weitergabe der Einheit Strömungsgeschwindigkeit. Eingesetzt werden Windkanäle der Eiffeler oder Göttinger Bauart, in denen  kalibrierte Laser-Doppler-Anemometer als Bezugsnormale eingesetzt werden.

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Informationen

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