Optimierung eines Laser-Zwei-Fokus-Meßsystems zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung in Turbomaschinen:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
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| adam_text | Titel: Optimierung eines Laser-Zwei-Fokus-Meßsystems zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung in Turbo
Autor: Bramesfeld, Wulf
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis Bezeichnungen und Symbole......................VIII 1 Einleitung 1 1.1 Problemstellung.......................... 1 1.2 Stand der Forschung....................... 4 2 Das Laser-Zwei-Fokus-Verfahren 8 2.1 Partikel-Tracer-Anemometrie .................. 8 2.2 Optische Detektion der Strömungsgeschwindigkeit....... 8 2.3 Das Meßprinzip des Laser-Zwei-Fokus-Verfahrens ....... 11 2.3.1 Das Korrelationsverfahren................ 13 2.3.2 Das Histogrammverfahren................ 14 2.4 Die Auswertung von Laser-Zwei-Fokus-Meßdaten ....... 16 2.4.1 Die theoretischen Grundlagen.............. 16 2.4.2 Die zweidimensionale Auswertung............ 21 2.4.3 Das Randverteilungsverfahren.............. 23 2.5 Das Mehrfensterverfahren.................... 28 3 Einsatz des L2F-Verfahrens in Turbomaschinen 31 3.1 Der diagonale Uberschallverdichter............... 31 3.2 Aufbau des Laser-Zwei-Fokus-Meßplatzes ........... 35 3.2.1 Einsatzbedingungen am Uberschallverdichter...... 36 3.2.2 Der optische Aufbau................... 38 3.2.3 Die analoge Signalverarbeitung............. 41
VI Inhaltsverzeichnis 3.2.4 Die digitale Signalverarbeitung ............. 44 3.2.5 Konzepte der digitalen Ereignisregistrierung...... 47 3.2.6 Die Steuerung des Meßsystems ............. 51 3.3 Eine Bewertung bestehender Systeme.............. 52 4 Gerätekonzept zur Steigerung der Systemleistung 55 4.1 Optimierung der Flugereignis-Registrierung .......... 57 4.1.1 Digitale Signalprozessoren................ 57 4.1.2 Konzept einer signalprozessorgestützten Flugereignis- Registrierung ....................... 59 4.1.3 Einbindung der Signalprozessorkarte in das L2F-Meß- system........................... 62 4.2 Konzept einer leistungsfähigen L2F-Systemsteuerung..... 71 4.2.1 Der Personal-Computer als Grundlage einer L2F-Meß- platzsteuerung....................... 72 4.2.2 Struktur der Software zur Meßplatzsteuerung ..... 75 4.3 Erhöhung der Ortsauflösung durch das Halbfensterverfahren . 80 5 Neuartige Verfahren zur Optimierung des Meßvorgangs 82 5.1 Die Meßwertaufnahme...................... 82 5.1.1 Struktur der Meßwertaufnahme............. 82 5.1.2 Einflußfaktoren auf die Meßdauer............ 87 5.2 Neue Verfahren zur Reduzierung der Meßdauer ........ 89 5.2.1 Qualitätsbewertung der vorläufigen Histogramme ... 89 5.2.2 Dynamische Wahl des Winkelbereichs.......... 91 5.2.3 Benutzerschnittstelle................... 93 5.3 Aufbau der Systemsteuerungssoftware.............. 97 5.3.1 Die asynchrone Verarbeitung von Meßdatenerfassung und Meßdatendarstellung ................ 98 5.3.2 Abstrahierung des L2F-Datenmodells durch Objekte . 99
VII 6 Meßergebnisse und Bewertungen 103 6.1 Meßgenauigkeit des Leiser-Zwei-Fokus-Verfahrens .......103 6.1.1 Vergleich von L2F-Messungen mit pneumatischen Sondenmessungen .......................103 6.1.2 Ortsauflösung des Laser-Zwei-Fokus-Verfahrens .... 105 6.2 Bewertung des Meßsystems ...................108 6.2.1 Meßzeitreduzierung durch Ereignisregistrierung .... 108 6.2.2 Meßzeitreduzierung durch automatische Messung . . . 109 6.2.3 Erhöhung der Qualität der Meßdaten durch die Systemsteuerung .......................110 6.3 Laser-Zwei-Fokus-Messungen im diagonalen Uberschallrotor . 111 7 Zusammenfassung 115 Literaturverzeichnis 118
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