Durchflusssensoren mittels LDA
Technische Beschreibung
Bei der LDA werden zwei Laserstrahlen überlagert. Im Kreuzungsbereich entsteht ein Messvolumen, in dem sich ein Interferenzstreifenmuster ausbildet. Innerhalb dieses Messvolumens werden Strömungsgeschwindigkeiten erfasst. Für die Anwendung der LDA ist es unbedingt erforderlich, den Interfe-renzstreifenabstand, die Größe und die Position des Messvolumens zu bestimmen. Bisher konnte der Interferenzstreifenabstand nur im Labor bestimmt werden. Ein Messverfahren zur Positionsbestimmung existierte nicht.
Mit dem neu entwickelten Verfahren können diese Parameter erstmals direkt am Messort erfasst werden. Dazu werden die Laserstrahlen mit Hilfe eines Positioniersystems über ein Target, z.B. eine Markierung auf dem optischen Zugang, verfahren und dabei das vom Target rückgestreute Licht detektiert. Aus der Leistung des rückgestreuten Lichtes wird der Strahlverlauf der interferierenden Laserstrahlen rekonstruiert und der Interferenzstreifenabstand, die Position und die Größe des Messvolumens bestimmt.
Anwendung
Das Verfahren findet in der Volumenstrommessung bei Flüs-sigkeiten Verwendung. Mit Hilfe der LDA können Durchflusssensoren, die z.B. im Kraftwerksbereich Anwendung finden, bei Temperaturen bis 230 °C und einem Druck bis 40 bar kalibriert werden.
Wirtschaftliche Bedeutung
Durch das Verfahren zur Vermessung der Laserstrahlen an einem Target wird die Unsicherheit des LDA-Messverfahrens deutlich reduziert. Davon profitieren vor allem Hersteller und Dienstleister im Bereich der LDA durch eine Verbesserung ihrer Produkte und Angebote. Weiterhin können Kraftwerksbetreiber durch Kalibrierung ihrer Durchflusssensoren eine geringere Unsicherheit bei der Volumenstrommessung erreichen, wodurch der Kraftwerkswirkungsgrad verbessert werden kann.
Entwicklungsstand
Das System wurde ausführlich auf Laborebene getestet. Eine deutsche Patentanmeldung ist anhängig.