Berührungslose Detektion der Struktur und Messung ausgewählter Paramater von Zweiphasenströmungen durch Mustererkennungsverfahren unter Verwendung von Ultraschall als Meßsonde. Abschlußbericht zum Vorhaben 1500 967

Es wird ein Ultraschall-Meßverfahren für Zweiphasenströmungen vorgestellt, das die simultane Messung der Volumenstromdichte der Gas- und der Flüssigphase in einer Rohrleitung ermöglicht. Ein Prototyp wurde in Zusammenarbeit mit der Universität Nishny Novgorod (Rußland) aufgebaut. Es realisiert einen gepulsten Transmissions- und Reflexionsbetrieb mit Wellenleitersensoren, die auch an heiße Rohrleitungen bis zu 350°C direkt angekoppelt werden können. Kernstück der Meßmethode ist ein Mustererkennungsverfahren, das in bestimmten Volumenstrombereichen nach einer umfangreichen Kalibrierung (Trainingsprozeß) einen Meßfehler von kleiner 10 % besitzt, wenn die thermodynamischen und geometrischen Randbedingungen nahezu konstant bleiben. Durch die Erweiterung der Trainingsmatrizen um einen, die thermodynamischen Eigenschaften determinierenden Parameter (z. B. Temperatur, Druck) kann das Klassifizierungsverfahren auch auf Fälle mit veränderlichen Stoffwerten angewandt werden. Das Mustererkennungsverfahren und die Ultraschalltechnik wurden experimentell optimiert und erprobt. Die Ultraschallsignale wurden außerdem mit Hilfe der Methode des unüberwachten Lernens klassifiziert. Die gefundenen Gruppen von Signalmustern weisen eine deutliche Ähnlichkeit zu bekannten Strömungskarten auf. Es wird gezeigt, daß das Verfahren des unüberwachten Lernens sich für die objektive Aufstellung von Strömungskarten eignet. In einem speziellen Kapitel werden die Ergebnisse von Tests zur Füllstandsmessung in einem Segment der Hauptumwälzleitung von Druckwasserreaktoren vorgestellt.