Optische Strömungsmesstechnik - Teil 7
03 June 2026, Markus Leitner
Anwendung der Laser-Doppler-Velocimetry
Letzte Vorlesung war über Aufbau und Funktion von LDV, diese Vorlesung über speziellere Anwendungen
Anordnung dreidimensionaler Zweistrahl-LDV-Systeme
Genauste Messungen erfordern eine senkrechte Anordnung der drei optischen Achsen. Der Geschwindigkeitsvektor kann auch durch Transformation ermittelt werden, wenn die LDV Systeme nicht senkrecht ausgerichtet sind, dann jedoch in diesen Achsen mit geringerer Präzidsion
Besonderheiten der LDV in Flüssigkeiten
Strahlengang verändert sich beim Eintritt in die Flüssigkeit nach dem Brechungsgesetz:
$$ sin(\theta / 2) = \eta_F sin(\theta^* / 2) $$
Bei verändertem Schnittwinkel und Wellenlänge ändert sich der Interferenzstreifenabstand $\Delta x$ nicht. Schnittwinkel- und Wellenlängenänderungen gleichen sich genau aus
Es findet nur eine Verschiebung des Messvolumens um $\Delta F$ bzw. $\Delta F + \Delta G$ statt (Folie 9, 10)
Bei nicht senkrechter Anordnung der optischen Achse kommt es zu einer fehlerhaften Überlagerung der Laserstrahlen (Siehe Folie 12) und dadurch zu ungleichmäßigem Interferenzmuster und Form des Messvolumens - Messung kann nicht durchgeführt werden
Anwendung eines 3D LDV-Systems zur Untersuchung der Strömung in statischen Mischelementen
- Es existieren unterschiedliche Möglichkeiten ein 3D-LDV-System aufzubauen
- Der Einsatz der LDV in Flüssigkeiten hat Auswirkungen auf die Messung. Es ändert sich z.B. in der Flüssigkeit der Strahlengang und die Position und Größe des Messvolumens
- Der sich zeitlich ändernde Geschwindigkeitsvektor in einem Punkt des Geschwindigkeitsfeldes wird direkt gemessen
- Um ein ganzes Geschwindigkeitsfeld zu erfassen, müssen die Öaserstrahlenpaare natürlich für jeden zu erfassenden Messpunkt stets neu positioniert werden
- Beis stationärer Strömung kann das komplette Geschwindigkeitsfeld miz der 3D-LDV erfasst werden