Laser-Doppler-basierte Geschwindigkeitsprofil- und Geschwindigkeitsfeldsensoren für die hochauflösende Untersuchung von Scherschichten:
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Aachen
Shaker
2011
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| Series: | Dresdner Berichte zur Messsystemtechnik
5 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG 1
1.1. MOTIVATION 1
1.2. STAND DER TECHNIK 3
1.3. FORSCHUNGSUMFANG DIESER ARBEIT 5
2. DER LASER-DOPPLER-PROFILSENSOR 7
2.1. DIE LASER-DOPPLER-DIFFERENZ-TECHNIK 7
2.2. LIMITIERUNGEN DER KONVENTIONELLEN LASER-DOPPLER-TECHNIK 8
2.3. PRINZIP DES LASER-DOPPLER-PROFILSENSORS 10
2.4. AUFBAU DES LASER-DOPPLER-PROFILSENSORS UND MULTIPLEXTECHNIKEN 11
2.5. DETEKTION IN VORWAERTS-, RUECKWAERTS- UND SEITWAERTSSTREUUNG 15
2.6. SIGNALVERARBEITUNG AUF FFT- UND QDT-BASIS UND DATENAUSWERTUNG 16
2.7. CHARAKTERISIERUNG DES PROFILSENSORS 20
2.7-I. KAUSTIKMESSUNG 20
2.7.2. KALIBRIERUNG 20
2.8. KURZE ANMERKUNG ZUM BEGRIFF *N-DIMENSIONALE STROEMUNG 21
3. UNTERSUCHUNGEN ZU WANDNAHEN MESSUNGEN 22
3.1. PROBLEMSTELLUNG 22
3.2. LICHTSTREUUNG AM TEILCHEN 23
3.3. LICHTSTREUUNG AN DER WAND 24
3.4. LICHTAKZEPTANZFUNKTION DER DETEKTIONSOPTIK 25
3.5. EMPFINDLICHKEIT DES DETEKTORS 27
3.6. SIGNAL-RAUSCH-VERHAELTNIS BEI WANDNAHEN MESSUNGEN 27
3.7. FOLGERUNGEN 30
4. ERDGASDURCHFLUSSMESSUNG MIT DEM PROFILSENSOR 31
4.1. MOTIVATION 31
4.2. PIGSAR 32
4.3. DAS PROFILSENSOR-MESSSYSTEM MIT FREQUENZMULTIPLEX 34
4.3.1. GESAMTAUFBAU 34
4.3.2. LASER 35
4.3.3. FREQUENZMULTIPLEX MIT AKUSTO-OPTISCHEN MODULATOREN 36
4.3.4. MESSKOPF 39
4.3.5. DETEKTIONSEINHEIT 40
4.3.6. MISCHERSCHALTUNG UND SIGNALVERARBEITUNG 41
4.4. CHARAKTERISIERUNG DES MESSSYSTEMS 42
4.5. AUFBAU DES MESSSYSTEMS AM MESSORT 45
4.6. MESSERGEBNISSE 45
4.6.1. GESCHWINDIGKEITSPROFIL UND TURBULENZGRADPROFIL (GESAMT) 47 4.6.2.
GESCHWINDIGKEITSPROFIL UND GESCHWINDIGKEITSFLUKTUATIONSPROFIL
(SCHERSCHICHT) 47 4.6.3. DURCHFLUSSBESTIMMUNG 49
4.7. BEITRAEGE ZUM MESSUNSICHERHEITSBUDGET DER DURCHFLUSSBESTIMMUNG 49
4.7.1. MESSUNSICHERHEIT BEI DER KALIBRIERUNG 49
4.7.2. ABWEICHUNG DES PROFILS VON DER RADIALSYMMETRIE 50
VII
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1014218780
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VIII INHALTSVERZEICHNIS
4.7.3. ABWEICHUNG DURCH SLOTMITTELUNG 50
4.7.4. ABWEICHUNG DURCH EINE SCHRAEGSTELLUNG DES SENSORS 51
4.7.5. ABWEICHUNG DURCH EINE NICHT-MITTIGE MESSUNG DES DUESENPROFILS 51
4.7.6. DIE ZUFAELLIGE MESSABWEICHUNG DER DURCHFLUSSMESSUNG 51
4.7.7. ABWEICHUNGEN DURCH DIE STROEMUNGSMESSUNG IN EINEM ABSTAND HINTER
DER DUESE 52
4.8. GRENZEN DER MESSBARKEIT 52
4.9. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 53
5. AUFBAU EINES MESSSYSTEMS ZUR STROEMUNGSMESSUNG AN EINEM
KUEHLKREISLAUFMODELL 55 5.1. MOTIVATION 55
5.2. MESSAUFBAU 56
5.3. DAS PROFILSENSOR-MESSSYSTEM MIT WELLENLAENGENMULTIPLEX 57
5.3.1. GESAMTAUFBAU 57
5.3.2. LASER 57
5.3.3. DIE EINKOPPEL- UND AOM-EINHEIT 58
5.3.4. MESSKOPF 59
5.3.5. AUFBAU DER DETEKTIONSEINHEIT 63
5.3.6. MISCHERSCHALTUNG UND SIGNALVERARBEITUNG 64
5.4. STABILITAETSTEST DER JUSTAGE 66
5.5. CHARAKTERISIERUNG DES MESSSYSTEMS 66
5.6. AUFBAU DES MESSSYSTEMS AM MESSORT 68
5.7. MESSERGEBNISSE 68
5.8. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 70
6. DER LASER-DOPPLER-FELDSENSOR ZUR ZWEIDIMENSIONALEN
GESCHWINDIGKEITSFELDMESSUNG 72 6.1. MOTIVATION 72
6.2. STAND DER TECHNIK 72
6.3. AUFBAU 74
6.4. SIGNALVERARBEITUNG 75
6.5. KALIBRIERUNG UND CHARAKTERISIERUNG 76
6.6. GESCHWINDIGKEITSFELDMESSUNG AN EINER EINSPRITZDUESE 78
6.7. MESSUNG DES STROEMUNGSFELDES IN EINEM MIKROKANAL 79
6.8. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 82
7. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 84
7.1. ZUSAMMENFASSUNG 84
7.2. AUSBLICK 86
A. UNTERSUCHUNGEN ZUM UNIVERSELLEN GESCHWINDIGKEITSPROFIL 89
A.L. EINLEITUNG 89
A.2. EXPERIMENT UND ERGEBNISSE 91
B. WEITERE UNTERSUCHUNGEN ZUR MESSTECHNIK 94
B.L. ZEITMULTIPLEX-PROFILSENSOR MIT SUB-MIKROMETERAUFLOESUNG 94
B.2. DAS BESSELSTRAHL-LASER-DOPPLER-ANEMOMETER 95
B.2.1. AUFBAU 96
B.2.2. STROEMUNGSMESSUNG ZUR VERIFIKATION DER HOHEN ORTS- UND
GESCHWINDIGKEITS- AUFLOESUNG 96
C. JUSTAGE DER STRAHLLAGE UND TAILLENPOSITION 99
D. FEHLERFORTPFLANZUNG BEI EINEM ZWEI-PARAMETER-FIT 100
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS IX
E. UNTERSUCHUNG DES GLASFENSTERS DES ERDGAS-PRUEFSTANDS 102
LITERATURVERZEICHNIS 111
DANKSAGUNG 120
PUBLIKATIONEN 122
BETREUTE DIPLOM- UND BELEGARBEITEN 125
LEBENSLAUF 126
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