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Prof. Dr. Uwe Hampel
Head Experimental Thermal Fluid Dynamics
u.hampel@hzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2772
Fax: 12772, 2383

Laser Doppler Anemometer (LDA) und Phasen-Doppler Particle Anemometer (PDPA)

Messprinzip

Die Abteilung verfügt über zwei moderne laserinterferometrische Messsysteme zur Partikelgeschwindigkeitsmessung (LDA, Dantec Inc.) und kombinierten Geschwindigkeits-Größen-Messung (PDPA, Aerometrics/TSI Inc.). Beide Messsysteme erlauben die Bestimmung von Geschwindigkeit (LDA, PDPA) und Partikelgröße (PDPA) in einem Strömungspunkt für verschiedene Strömungsformen (Gas, Flüssig, Mehrphasenströmungen) und Partikelarten (Tröpfchen, Gasbläschen, Feststoffpartikel) mit hoher Genauigkeit. Das Messverfahren beruht auf dem Prinzip der Messung der Dopplerverschiebung des Streulichtes eines sich im Kreuzungsvolumen von zwei Laserstrahlen bewegenden Partikels. Die Dopplerverschiebung wird dabei als Streifenabstand des vom Partikel ausgestreuten Interferenzmusters gemessen. Durch Anordnung mehrerer Detektoren kann beim PDPA die Partikelgröße aus der Phasenverschiebung der Doppler-Pulse bestimmt werden. Die Verfahren sind selbstkalibrierend und damit weitestgehend unabhängig von den optischen Messbedingungen. Das berührungslose und richtungsempfindliche Messprinzip eignet sich besonders bei Anwendungen, bei denen herkömmliche Sonden nur schwierig einsetzbar sind: in reversiblen Strömungen, in chemisch reagierenden Medien, bei hohen Temperaturen oder bei starken Schwankungen von Parametern wie Druck und Temperatur. Weiter sind Messungen in bewegten Systemen möglich, z. B. in Kolben- und Strömungsmaschinen.
Für mehr Informationen siehe Hersteller: DANTEC, TSI.

Systembeschreibung

Das LDA-Messsystem ermöglicht eindimensionale und zweidimensionale Geschwindigkeitsmessungen. Eine Vervollständigung des Messsystems für die Durchführung dreidimensionaler Messungen ist für die nächste Zukunft geplant. Das LDA-System umfasst einen Spectra-Physics Argon Laser, einen optischen Bragg-Modulator, zwei Messsonden sowie eine PC-gesteuerte Traversiervorrichtung für die Sonde. Der PDPA von Aerometrics ist mit einer Sonde ausgestattet und ermöglicht eindimensionale Geschwindigkeitsmessungen sowie Partikelgrößenmessung.

 
LDA - Braggzelle + Laser
 
LDA-Sonde
 
PDPA-System (Foto siehe Hersteller)
 

Systemparameter

DANTEC LDA

Laser Typ Argon
Max. Optische Leistung 8 W
Laserklasse nach DIN EN 60825-1 4
Sonde 1 Medium Messungen in Luft
Messung 1D
Wellenlänge 514 nm
Strahlenabstand 30 mm
Sonde 2 Medium Messungen unter Wasser
Messung 2D
Wellenlänge 514 nm und 488 nm
Strahlenabstand 15 mm
System Geschwindigkeitsmessbereich bis 500 m/s

Aerometrics (TSI) PDPA

Laser Typ Argon
Max. Optische Leistung 300 mW
Wellenlänge 514 nm
  Laserklasse nach DIN EN 60825-1 3b
System Anzahl Sonden 1
Geschwindigkeitsmessbereich bis 500 m/s
Partikelgröße ca. 10 µm ... 1 mm
Dynamikbereich der Größenmessung ca. 50:1

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U. Hampel


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