DE102014205882B3 - Laser flowmeter and method for calibrating a laser flowmeter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Laser-Durchflussmessgerät (10) mit einer Durchleitung (12) zum Durchleiten eines Fluids, dessen Durchfluss zu bestimmen ist, in einer Strömungsrichtung (R) und einer Laserlichtquelle (14) zum Erzeugen von zwei Laserstrahlen (20, 22), die einander in einem Lichtfeld (24) überlagern und ein Interferenzmuster bilden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Durchleitung (12) an zumindest drei Stellen (S) eine Markierung (36) aufweist und die Laserlichtquelle (14) relativ zur Durchleitung (12) quer zur Strömungsrichtung (R) verfahrbar ist.The invention relates to a laser flow meter (10) having a passage (12) for passing a fluid whose flow is to be determined, in a flow direction (R) and a laser light source (14) for generating two laser beams (20, 22), which superimpose each other in a light field (24) and form an interference pattern. According to the invention, the passage (12) has a marking (36) at at least three points (S) and the laser light source (14) can be moved transversely to the flow direction (R) relative to the passage (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Laser-Durchflussmessgerät mit (i) einer Durchleitung zum Durchleiten eines Fluids, dessen Durchfluss zu bestimmen ist, in einer Strömungsrichtung und (ii) einer Laserlichtquelle zum Erzeugen von zwei Laserstrahlen, die einander in einem Lichtfeld überlagern und ein Interferenzmuster bilden. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren eines Laser-Durchflussmessgeräts.The invention relates to a laser flow meter with (i) a passage for passing a fluid whose flow is to be determined in a flow direction and (ii) a laser light source for generating two laser beams superimposed on each other in a light field and forming an interference pattern. According to a second aspect, the invention relates to a method for calibrating a laser flow meter.

Laser-Durchflussmessgeräte, die auch als Laser-Doppler-Anemometer bezeichnet werden, dienen der berührungsfreien Durchflussmessung. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass Strömungen in der Regel Partikel mit sich führen, die Laserlicht streuen. Durch Überlagerung zweier Laserstrahlen wird ein Messgebiet geschaffen, in dem die Laserstrahlen ein Interferenzstreifmuster ausbilden und in denen die Partikel das Laserlicht streuen. Da die beiden Laserstrahlen unter einem Winkel zueinander verlaufen, ergeben sich zwei Doppler-Verschiebungen, die miteinander gemischt werden können und dann eine Schiebungsfrequenz ergeben, die der Doppler-Frequenz entspricht. Auf diese Weise wird eine Frequenz erhalten die mit hoher Genauigkeit ausgewertet werden kann. So wird die Geschwindigkeit der Partikel im Messvolumen erhalten. Um den Durchfluss zu berechnen, wird diese Messung an einer Vielzahl von Stützstellen durchgeführt und die so erhaltenen Teil-Volumenströme werden aufaddiert.Laser flowmeters, also referred to as laser Doppler anemometers, are used for non-contact flow measurement. It exploits the effect that flows usually carry particles that scatter laser light. By superposition of two laser beams, a measuring area is created in which the laser beams form an interference fringe pattern and in which the particles scatter the laser light. Since the two laser beams are at an angle to each other, there are two Doppler shifts that can be mixed together and then give a shift frequency equal to the Doppler frequency. In this way, a frequency is obtained which can be evaluated with high accuracy. This preserves the speed of the particles in the measuring volume. In order to calculate the flow rate, this measurement is carried out at a multiplicity of interpolation points and the part volume flows obtained in this way are added up.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Geschwindigkeit der Partikel von der Position im Rohr, insbesondere der radialen Position, abhängt und dass diese Position nicht direkt gemessen werden kann. Es ist daher notwendig, die Lage des Messgebiets mit Hilfe des Brechungsgesetzes zu berechnen. Da die Positionen, an denen das Messvolumen zu positionieren ist, auf Basis der verwendeten Messstrategie vorab festgelegt werden, muss die jeweilige Position der Lasersonde, mittels der gekreuzten Laserstrahlen in das Rohr abgegeben werden, aus der gewünschten Lage des Messgebiets berechnet werden. Dies ist ein inverses Problem, das einen hohen Rechenaufwand nach sich zieht. Aufgrund der in das Brechungsgesetz eingehenden Annahmen und Konstanten, die vorab bestimmt werden müssen, ist die Laser-Durchflussmessung mit bekannten Verfahren aufwendig und relativ ungenau.A disadvantage of this method is that the speed of the particles depends on the position in the pipe, in particular the radial position, and that this position can not be measured directly. It is therefore necessary to calculate the position of the measurement area with the aid of the law of refraction. Since the positions at which the measurement volume is to be positioned are predefined on the basis of the measurement strategy used, the respective position of the laser probe, which is emitted into the tube by means of the crossed laser beams, must be calculated from the desired position of the measurement area. This is an inverse problem that requires a lot of computational effort. Due to the assumptions and constants that are included in the law of refraction, which have to be determined in advance, the laser flow measurement using known methods is complicated and relatively inaccurate.

Aus der WO 2012/069031 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von Differenzstreifenabständen zur Kalibrierung von Laser-Doppler-Velozimetern bekannt. Es wird eine Rotationsscheibe verwendet, die eine Vielzahl an Objekten enthält. Mittels eines Linearverstellers wird die Rotationsscheibe verfahren, bis jedes der auf der Rotationsscheibe vorhandenen Objekte ein Interferenzstreifensystem durchquert hat, wobei jeweils die Amplitude des Streulichtsignals von Streulicht erfasst wird, das bei der Interaktion von Rotationsscheibe und Interferenzstreifensystem entsteht. Mittels einer linearen Regressionsrechnung wird aus den so erhaltenen Messdaten auf den Interferenzstreifenabstand geschlossen und damit das Laser-Doppler-Velozimeter kalibriert. Eine derartige Vorrichtung ist relativ aufwendig.From the WO 2012/069031 A1 is a method for determining difference strip distances for calibration of laser Doppler velocimeters known. It uses a rotation disk containing a variety of objects. The rotation disk is moved by means of a linear adjuster until each of the objects present on the rotation disk has passed through an interference fringe system, whereby in each case the amplitude of the scattered light signal is detected by scattered light which arises during the interaction of the rotation disk and interference fringe system. By means of a linear regression calculation is concluded from the measurement data obtained on the interference fringe spacing and thus calibrated the laser Doppler velocimeter. Such a device is relatively expensive.

Aus der DE 195 11 666 A1 sind ein gattungsgemäßes Laser-Durchflussmessgerät und ein Verfahren zur Durchführung von örtlich hochaufgelösten Geschwindigkeitsmessungen im Strömungsquerschnitt einer Rohrleitung bekannt. Dazu ist an einem Rohrleitungsstück, das ein Messfenster aufweist, eine Laserlichtquelle angeordnet, die zwei Laserstrahlen aussendet, die durch das Messfenster in die Rohrleitung eintreten und dort auf bekannte Art und Weise das Interferenzstreifenmuster erzeugt. Das zurückgestreute Licht wird frequenzanalysiert und aus der ermittelten Frequenz und dem Abstand der Interferenzstreifen die Strömungsgeschwindigkeit ermittelt. Die Laserstrahlen werden so umgelenkt, dass sie an einer berechenbaren Stelle innerhalb des Rohrquerschnitts den Überlagerungsbereich bilden. Nachteilig an diesem Laser-Doppler-Velozimeter ist, dass die genaue Position des Überlagerungsbereichs im Rohr nicht oder nur mit hoher Messunsicherheit bestimmt werden kann.From the DE 195 11 666 A1 For example, a generic laser flowmeter and a method for performing high-resolution local velocity measurements in the flow area of a pipeline are known. For this purpose, a laser light source, which emits two laser beams which enter the pipeline through the measuring window and there generate the interference fringe pattern in a known manner, is arranged on a pipe section which has a measuring window. The backscattered light is frequency analyzed and determined from the determined frequency and the distance of the interference fringes the flow velocity. The laser beams are deflected so that they form the overlay area at a calculable point within the tube cross-section. A disadvantage of this laser Doppler velocimeter is that the exact position of the overlay area in the tube can not be determined or only with high measurement uncertainty.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messgenauigkeit bei der Laser-Durchflussmessung zu verbessern.The invention has for its object to improve the measurement accuracy in the laser flow measurement.

Die Erfindung löst das Problem durch ein gattungsgemäßes Laser-Durchflussmessgerät, bei dem die Durchleitung zumindest an drei Stellen eine Markierung aufweist und die Laserlichtquelle relativ zur Durchleitung einer Ebene quer zur Strömungsrichtung verfahrbar ist. Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 7.The invention solves the problem by a generic laser flow meter in which the passage has a marking at least at three points and the laser light source is movable relative to the passage of a plane transverse to the flow direction. According to a second aspect, the invention solves the problem by a method having the features of claim 7.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass mittels der Markierungen eine Kalibrierung der Position der Laserlichtquelle möglich ist. Je größer die Zahl der Stellen ist, an denen Markierungen vorhanden sind, je besser ist die Genauigkeit, mit der aus der Position der Laserlichtquelle auf die Lage des Lichtfelds geschlossen werden, das das Messvolumen darstellt. Es ist in anderen Worten möglich, aus der Position der Laserlichtquelle direkt auf die Lage des Lichtfelds zu schließen, ohne auf die Messung von Materialparametern, bspw. den Brechungsindices der beteiligten Materialien, angewiesen zu sein. Das erhöht die Messgenauigkeit deutlich.An advantage of the invention is that by means of the markings, a calibration of the position of the laser light source is possible. The greater the number of locations where marks are present, the better the accuracy with which the location of the light field is closed from the position of the laser light source which represents the measuring volume. In other words, it is possible to deduce the position of the light field directly from the position of the laser light source, without having to rely on the measurement of material parameters, for example the refractive indices of the materials involved. This significantly increases the measuring accuracy.

Es ist ein weiterer Vorteil, dass die Durchflussmessung auch außerhalb eines Labors durchgeführt werden kann. So ist es lediglich notwendig, ein erfindungsgemäßes Laser-Durchflussmessgerät in der Rohrleitung zu installieren, in der das Fluid fließt, dessen Durchfluss zu messen ist. Nach Einbau kann das Laser-Durchflussmessgerät ohne Verwendung zusätzlicher externer Geräte kalibriert werden. Das erfindungsgemäße Laser-Durchflussmessgerät ist damit auch für eine Massenanwendung geeignet.It is another advantage that the flow measurement can be performed outside of a laboratory. So it is only necessary to install a laser flow meter according to the invention in the pipeline in which flows the fluid whose flow is to be measured. Once installed, the laser flowmeter can be calibrated without the use of additional external equipment. The laser flowmeter according to the invention is therefore also suitable for mass application.

Vorteilhaft ist zudem, dass die Kalibrierung automatisiert durchgeführt werden kann. Es ist daher möglich, die Kalibrierung in regelmäßigen Zeitabschnitten automatisiert durchzuführen, was die erreichbare Messgenauigkeit weiter erhöht.It is also advantageous that the calibration can be performed automatically. It is therefore possible to perform the calibration automatically at regular time intervals, which further increases the achievable measurement accuracy.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter der Durchleitung insbesondere eine Vorrichtung verstanden, die so transparent ist, dass sowohl das Laserlicht der Laserlichtquelle als auch das gestreute Licht passieren können. Besonders günstig ist es, wenn die Durchleitung ein transparentes Rohr und eine Druckkammer aufweist, die mit Druck beaufschlagt werden kann, sodass der Druck im Rohr und der das Rohr umgebende Druck gleich sind. Das Rohr ist dann im Kräftegleichgewicht und deformiert sich nicht, auch wenn sich der Druck im Rohr ändert. Vorzugsweise umfasst das Laser-Durchflussmessgerät einen Drucksensor zum Erfassen eines Fluiddrucks im Rohr und eine Druckregelvorrichtung, die auch so ausgebildet ist, dass der Druck der Druckkammer stets den Druck im Rohr entspricht. Sofern das zu vermessene Fluid dafür geeignet ist, kann bspw. das Rohr eine Öffnung aufweisen, sodass in der Druckkammer zwangsläufig der gleiche Druck herrscht wie im Rohr.In the context of the present description, the passage means in particular a device which is so transparent that both the laser light of the laser light source and the scattered light can pass. It is particularly advantageous if the passage has a transparent tube and a pressure chamber which can be pressurized so that the pressure in the tube and the pressure surrounding the tube are the same. The tube is then in equilibrium of forces and does not deform, even if the pressure in the tube changes. Preferably, the laser flow meter comprises a pressure sensor for detecting a fluid pressure in the tube and a pressure control device, which is also designed so that the pressure of the pressure chamber always corresponds to the pressure in the tube. If the fluid to be measured is suitable for this purpose, the pipe can have an opening, for example, so that the same pressure inevitably prevails in the pressure chamber as in the pipe.

Unter der Laserlichtquelle wird insbesondere eine Quelle verstanden, die zwei zueinander kohärente Laserstrahlen abgibt. Jeder Laserstrahl hat einen Strahlwinkel zu einer optischen Achse der Laserlichtquelle, wobei diese optische Achse der Mittelhalbierenden zwischen den beiden Laserstrahlen entspricht.The laser light source is understood in particular to mean a source which emits two laser beams which are coherent to one another. Each laser beam has a beam angle to an optical axis of the laser light source, this optical axis corresponding to the middle bisector between the two laser beams.

Unter dem Merkmal, dass die Durchleitung an zumindest drei Stellen eine Markierung aufweist, wird insbesondere verstanden, dass die Durchleitung an diesen Stellen auf messbar andere Weise mit dem Laserlicht interagiert als abseits der Markierung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Markierung streuend ausgebildet. Beispielsweise kann die Markierung durch Ritzen hergestellt sein. Eine Ausführungsform einer derartigen Markierung ist eine Ritzung, die in die Innenoberfläche der Durchleitung eingebracht ist und sich vorzugsweise um den Innenumfang der Durchleitung erstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann die Markierung auch absorbierend oder reflektierend ausgebildet sein und bspw. Farbstoff oder eine Metallisierung umfassen.The feature that the transmission has a marking at at least three places is understood to mean, in particular, that the transmission at these locations interacts with the laser light in a measurably different manner than away from the marking. According to a preferred embodiment, the mark is formed scattering. For example, the marking may be made by scribing. One embodiment of such a marking is a scribe, which is introduced into the inner surface of the passage and preferably extends around the inner circumference of the passage. Alternatively or additionally, the marking can also be designed to be absorbent or reflective and, for example, comprise a dye or a metallization.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Markierungen in nur einer axialen Höhe bezüglich einer Längsachse der Durchleitung angeordnet. Die Markierungen liegen dann in der Regel auf einem Kreis. Das macht die Kalibrierung besonders einfach. Selbstverständlich ist es möglich, dass mehrere Markierungen existieren, die nicht notwendigerweise auf nur einer axialen Höhe liegen. Wichtig ist im bevorzugten Fall, dass zumindest eine Markierung existiert, die auf nur einer axialen Höhe angeordnet ist.According to a preferred embodiment, the markings are arranged in only one axial height with respect to a longitudinal axis of the passage. The markers are then usually on a circle. This makes the calibration very easy. Of course, it is possible that several markings exist that are not necessarily at only one axial height. It is important in the preferred case that at least one mark exists, which is arranged on only one axial height.

Vorzugsweise umfasst die Durchleitung ein transparentes Rohr. Besonders günstig ist es, wenn ein Durchmesser und/oder Außendurchmesser des transparenten Rohrs eine Abweichung von einem idealen Kreis von weniger als 200 μm hat. Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Innendurchmesser und/oder der Außendurchmesser eine Abweichung von höchstens 10–3 in Bezug auf den Durchmesser eines idealen Kreises mit diesem Durchmesser hat. Hat das Rohr also bspw. einen Innendurchmesser von 10 Millimeter, so beträgt die Abweichung von einem idealen Kreis weniger als 10 Mikrometer, bei einem Durchmesser von 100 mm ist die Abweichung vorzugsweise kleiner als 0,1 Millimeter.Preferably, the passage comprises a transparent tube. It is particularly favorable if a diameter and / or outer diameter of the transparent tube has a deviation from an ideal circle of less than 200 μm. Alternatively or additionally, it is advantageous if the inner diameter and / or the outer diameter has a deviation of at most 10 -3 with respect to the diameter of an ideal circle with this diameter. If, for example, the tube has an inner diameter of 10 millimeters, the deviation from an ideal circle is less than 10 micrometers, with a diameter of 100 mm, the deviation is preferably less than 0.1 millimeters.

Vorzugsweise umfasst das Laser-Durchflussmessgerät eine Positions-Messvorrichtung, mittels der eine Laserlichtquellen-Position der Laserlichtquelle relativ zur Markierung messbar ist. Besonders günstig ist es, wenn das Laser-Durchflussmessgerät zudem eine Positioniervorrichtung aufweist, mittels der die Laserlichtquelle automatisch auf eine vorgegebene Laserlichtquellen-Position relativ zur Markierung positionierbar ist. Es ist möglich, dass die Positions-Messvorrichtung Teil der der Positioniervorrichtung ist. Beispielsweise kann die Positioniervorrichtung einen x-y-Tisch umfassen. Die Messung der Position eines Objekts ist aus dem Stand der Technik bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.The laser flow meter preferably comprises a position measuring device, by means of which a laser light source position of the laser light source relative to the marking can be measured. It is particularly advantageous if the laser flowmeter additionally has a positioning device by means of which the laser light source can be automatically positioned relative to a predetermined laser light source position relative to the marking. It is possible that the position measuring device is part of the positioning device. For example, the positioning device may comprise an x-y table. The measurement of the position of an object is known from the prior art and will therefore not be described in detail.

Vorzugsweise besitzt das Laser-Durchflussmessgerät eine elektrische Ansteuereinheit, die ausgebildet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den folgenden Schritten (a) Verfahren der Laserlichtquelle auf eine Laserlichtquellen-Position, (b) Messen einer Partikelgeschwindigkeit entlang einer Längsachse der Durchleitung mittels der Laserlichtquelle, (c) Wiederholen der beiden Schritte und (d) Berechnen der Lagen des Lichtfelds aus den Laserlichtquellen-Positionen anhand von Kalibrierparametern, die durch Einmessen der Markierung erhalten wurden, und (e) berechnen des Durchflusses aus den Partikelgeschwindigkeiten. Dieses Laser-Durchflussmessgerät hat eine besonders hohe Messgenauigkeit. Preferably, the laser flowmeter has an electric drive unit configured to automatically perform a method comprising the following steps: (a) moving the laser light source to a laser light source position, (b) measuring a particle velocity along a longitudinal axis of the feed through the laser light source; c) repeating the two steps; and (d) calculating the positions of the light field from the laser light source positions using calibration parameters obtained by measuring the mark; and (e) calculating the flow rate from the particle velocities. This laser flow meter has a particularly high measuring accuracy.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Ansteuereinheit ausgebildet zum Durchführen eines Verfahrens, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Erfassen einer Laserlichtquellen-Position der Laserlichtquelle relativ zur Markierung, (b) Bestrahlen der Markierung mit zumindest einem der Laserstrahlen, (c) Erfassen einer Licht-Intensität an von der Markierung gestreutem Licht, (d) Bewegen der Laserlichtquelle relativ zur Markierung, sodass sich die Licht-Intensität ändert, (e) Wiederholen der Schritte (a) bis (d) für die zumindest drei Markierungen, sodass Licht-Intensitäten für zumindest drei Laserlichtquellen-Positionen erhalten werden, und (f) Ermitteln einer Lage des Lichtfelds relativ zu den Markierungen aus den Licht-Intensitäten und den zugehörigen Laserlichtquellen-Positionen, so dass aus einer vorgegebenen Laserlichtquellen-Position die Lage des Lichtfelds in der Durchleitung berechenbar ist.According to a preferred embodiment, the electrical drive unit is configured to perform a method comprising the steps of: (a) detecting a laser light source position of the laser light source relative to the marker, (b) irradiating the marker with at least one of the laser beams, (c) detecting (d) moving the laser light source relative to the marker so that the light intensity changes; (e) repeating steps (a) through (d) for the at least three markers, such that light is incident on the marker Intensities for at least three laser light source positions are obtained, and (f) determining a position of the light field relative to the markers from the light intensities and the associated laser light source positions, such that from a given laser light source position the position of the light field in the Durchleitung is calculable.

Alternativ oder zusätzlich ist das Laser-Durchflussmessgerät mittels eines derartigen Verfahrens kalibriert worden. Laser-Durchflussmessgeräte, die hohe Genauigkeiten erreichen sollen, umfassen in der Regel einen Kalibrierschein, in dem beschrieben ist, auf welche Weise das Laser-Durchflussmessgerät kalibriert worden ist.Alternatively or additionally, the laser flowmeter has been calibrated by means of such a method. Laser flowmeters that are designed to achieve high accuracy typically include a calibration certificate that describes how the laser flowmeter has been calibrated.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird vorzugsweise mittels eines erfindungsgemäßen Laser-Durchflussmessgeräts durchgeführt.A method according to the invention is preferably carried out by means of a laser flowmeter according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Laser-Durchflussmessgerät zu einer Längsachse der Durchleitung ausgerichtet. Das erfolgt beispielsweise dadurch, dass für zumindest drei Stellen auf der Markierung die Koordinaten im Koordinatensystem der Positions-Messvorrichtung bestimmt werden. Ergibt sich, dass die Koordinaten keine konstante y-Koordinate haben, wird die Positions-Messvorrichtung so gedreht, dass der y-Tisch parallel zur Längsachse der Durchleitung verläuft.According to a preferred embodiment, the laser flow meter is aligned to a longitudinal axis of the passage. This is done, for example, by determining the coordinates in the coordinate system of the position measuring device for at least three positions on the marking. If the coordinates do not have a constant y-coordinate, the position measuring device is rotated so that the y-table is parallel to the longitudinal axis of the passage.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laser-Durchflussmessgeräts, 1 a perspective view of a laser flow meter according to the invention,

2 das Laser-Durchflussmessgerät gemäß 1 mit einem schematischen Vergleich zwischen der positionsabhängig gemessenen Streuintensität und der Lage des Lichtfelds relativ zu einer Markierung, 2 the laser flowmeter according to 1 with a schematic comparison between the positionally measured scattering intensity and the position of the light field relative to a marking,

3 eine Grafik zur Darstellung, wie die Lage des Lichtfelds bestimmt wird, 3 a graph showing how the position of the light field is determined

4 eine Grafik mit der Darstellung, wie die Position der Strahlteile bestimmt wird, 4 a graphic showing how the position of the beam parts is determined

5a einen Querschnitt durch die Durchleitung und 5a a cross section through the passage and

5b die Bestimmung der Lage des Lichtfelds in x-Richtung bei einer Kalibrierung gemäß der Erfindung. 5b the determination of the position of the light field in the x-direction in a calibration according to the invention.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Laser-Durchflussmessgerät 10, das eine Durchleitung 12 und eine Laserlichtquelle 14 aufweist. Die Durchleitung 12 umfasst ein transparentes Rohr 16, das in einer Druckkammer 18 angeordnet ist. Die Druckkammer 18 ist so ausgebildet, dass in ihr stets der gleiche Druck herrscht wie im Inneren des Rohrs 16, sodass eine Druckdifferenz zwischen einer Außenseite des Rohrs 16 und einer Innenseite des Rohrs 16 in hinreichend guter Annäherung Null ist. 1 shows a laser flow meter according to the invention 10 that a passage 12 and a laser light source 14 having. The passage 12 includes a transparent tube 16 in a pressure chamber 18 is arranged. The pressure chamber 18 is designed so that it always has the same pressure inside it as inside the tube 16 , so that there is a pressure difference between an outside of the pipe 16 and an inside of the tube 16 in reasonably close approximation is zero.

Die Laserlichtquelle 14 erzeugt im Betrieb einen ersten Laserstrahl 20 und einen zweiten Laserstrahl 22, die einander in einem Lichtfeld 24 überlagern. Da die Laserstrahlen 20, 22 aus kohärentem Licht bestehen und beispielsweise aus einem Laserstrahl durch Strahlteilung erzeugt worden sind, bildet sich im Lichtfeld 24 ein Interferenzmuster aus.The laser light source 14 generates a first laser beam during operation 20 and a second laser beam 22 , each other in a field of light 24 overlap. Because the laser beams 20 . 22 consist of coherent light and have been generated for example from a laser beam by beam splitting, forms in the light field 24 an interference pattern.

Das Rohr 16 ist aus einem Material hergestellt, das für das Laserlicht und das durch die Doppler-Verschiebung entstehende Streulicht hinreichend transparent ist. Beispielsweise ist das Rohr 16 aus Glas aufgebaut. The pipe 16 is made of a material which is sufficiently transparent to the laser light and the scattered light resulting from the Doppler shift. For example, the pipe 16 built of glass.

Das Laser-Durchflussmessgerät 10 umfasst eine Positioniervorrichtung 26, die im vorliegenden Fall einen ersten Lineartisch 28, mittels dem die Laserlichtquelle 14 in eine x-Richtung verfahrbar ist, und einen zweiten Lineartisch 30 zum Verfahren der Laserlichtquelle 14 in einer zur x-Richtung senkrechten y-Richtung umfasst. Die Positioniervorrichtung 26 besitzt zudem einen dritten Lineartisch 32 zum Verfahren der Laserlichtquelle 14 in einer z-Richtung, die senkrecht auf der x- und der y-Richtung steht. Die y-Richtung verläuft parallel zu einer Längsachse L des Rohrs 16. Die beiden Laserstrahlen 20, 22 verlaufen in der x-y-Ebene, was die Auswertung vereinfacht.The laser flow meter 10 includes a positioning device 26 , in the present case a first linear stage 28 , by means of which the laser light source 14 in an x-direction is movable, and a second linear table 30 for moving the laser light source 14 in a direction perpendicular to the x-direction y-direction comprises. The positioning device 26 also has a third linear stage 32 for moving the laser light source 14 in a z-direction that is perpendicular to the x and y directions. The y-direction is parallel to a longitudinal axis L of the tube 16 , The two laser beams 20 . 22 run in the xy plane, which simplifies the evaluation.

Die Druckkammer 18 besitzt ein schematisch eingezeichnetes Fenster 34, durch das die Laserstrahlen 20, 22 auf das Rohr 16 fallen. Es ist zu erkennen, dass das Rohr 16 eine Markierung 36 besitzt, die im vorliegenden Fall durch eine Ritzung gebildet ist, die auf einer Innenseite 38 eingebracht ist. Die Markierung 36 erstreckt sich auf nur einer axialen Höhe bezüglich der Längsachse L des Rohrs 16 und ist daher kreisförmig oder teilkreisförmig und insbesondere in erster Näherung nicht ellipsoid. Das Rohr 16 hat einen Innendurchmesser dinnen, der dinnen = 75 mm ± 30 μm beträgt. Der Außendurchmesser daußen beträgt daußen = 89 mm ± 100 μm.The pressure chamber 18 has a schematically drawn window 34 through which the laser beams 20 . 22 on the pipe 16 fall. It can be seen that the pipe 16 a mark 36 own, which is formed in the present case by a scribe, which on an inside 38 is introduced. The mark 36 extends only at an axial height with respect to the longitudinal axis L of the tube 16 and is therefore circular or part-circular and in particular not to the first approximation ellipsoidal. The pipe 16 has an inner diameter d inside , the d inner = 75 mm ± 30 microns. The outside diameter d outside is d outside = 89 mm ± 100 μm.

Schematisch eingezeichnet ist eine elektrische Ansteuereinheit 40, die mit einem schematisch eingezeichneten ersten Stellmotor 42 des ersten Lineartischs 28, einem schematisch eingezeichneten zweiten Stellmotor 44 des zweiten Lineartischs 30 und einem dritten schematisch eingezeichneten Stellmotor 46 des dritten Lineartischs 32 zum Ansteuern verbunden ist. Mittels der Ansteuereinheit 40 kann die Laserlichtquelle 14 auf eine vorgebbare Position P(x, y, z) gebracht werden.Schematically drawn is an electrical drive unit 40 , which has a schematically drawn first servomotor 42 of the first linear stage 28 , a schematically drawn second servomotor 44 of the second linear stage 30 and a third schematically drawn actuator 46 of the third linear stage 32 connected to the driving. By means of the drive unit 40 can the laser light source 14 be brought to a predetermined position P (x, y, z).

2 zeigt, dass die Laserlichtquelle 14 einen Laser 48, einen Kollimator 50, einen Strahlteiler 52, eine Strahloptik 54 und eine Streulichtauskopplung 56 umfasst. Mittels der Streulichtauskopplung 56 wird von Partikeln gestreutes Laserlicht in eine Lichtleitfaser 57 eingekoppelt, die das Streulicht zu einer Auswerteeinheit leitet. 2 shows that the laser light source 14 a laser 48 , a collimator 50 , a beam splitter 52 , a ray optic 54 and a scattered light decoupling 56 includes. By means of the scattered light decoupling 56 becomes particle-scattered laser light in an optical fiber 57 coupled, which directs the scattered light to an evaluation unit.

Schematisch sind Positionen der Markierung 36.1, 36.2, 36.3, 36.4 relativ zur Laserlichtquelle 14 eingezeichnet. Es ist anhand des oben eingezeichneten Diagramms zu erkennen, dass die Streulichtintensität I in Abhängigkeit von der y-Position ein umso schärferes Maximum zeigt, je dichter das Lichtfeld 24, das auch als Messvolumen bezeichnet werden kann, an der Markierung 36 liegt. (Bezugszeichen ohne Zählsuffix beziehen sich auf alle entsprechenden Objekte.) Die gezeigten Kurven I(y) werden erhalten, indem eine feste x-Position angefahren wird und danach die Licht-Intensität I für mehrere y-Positionen gemessen wird.Schematically, positions of the mark are 36.1 . 36.2 . 36.3 . 36.4 relative to the laser light source 14 located. It can be seen on the basis of the diagram shown above that the scattered light intensity I shows a sharper maximum as a function of the y-position, the more dense the light field 24 , which can also be referred to as the measuring volume, at the marking 36 lies. (Reference numerals without counting suffix refer to all corresponding objects.) The curves I (y) shown are obtained by approaching a fixed x-position and then measuring the light intensity I for several y-positions.

Die erhaltenen Streulichtintensitätskurven I(y) werden um ihr Maximum herum mit einer Anpassfunktion angepasst, beispielsweise mit einer Gauß-Funktion. Mittels der Anpassfunktion wird die Lage des Maximums ypeak berechnet. Es ergibt sich folglich für jede x-Position eine y-Position ypeak, an der das Maximum der Licht-Intensität I liegt.The resulting scattered light intensity curves I (y) are adjusted around their maximum with a fitting function, for example with a Gaussian function. By means of the fitting function, the position of the maximum y peak is calculated. Consequently, a y position y peak , at which the maximum of the light intensity I lies, results for each x position.

In 3 sind für eine Vielzahl von x-Positionen die zugehörigen ypeak-Positionen des Maximums aufgetragen. Für den ersten Laserstrahl 20 liegen die Werte für ypeak auf einer ersten Gerade g20, für den zweiten Laserstrahl 22 liegen die Maxima auf einer zweiten Gerade g22. Die beiden Geraden g20, g22 schneiden sich an der x-Position xM, an der sich der Mittelpunkt des Messvolumens 24 befindet. In anderen Worten zeigt 3, wie die x-Koordinate xM des Mittelpunkts des Messvolumens 24 bestimmt wird. Die zugehörige y-Koordinate ist die Y-Koordinate yM des Mittelpunkts des Messvolumens 24.In 3 For a plurality of x-positions, the associated y peak positions of the maximum are plotted. For the first laser beam 20 the values for y peak lie on a first straight line g 20 , for the second laser beam 22 the maxima lie on a second straight line g 22 . The two lines g 20 , g 22 intersect at the x-position x M , at which the center of the measuring volume 24 located. In other words shows 3 , such as the x-coordinate x M of the center of the measurement volume 24 is determined. The associated y-coordinate is the Y-coordinate y M of the center of the measurement volume 24 ,

Beim Anpassen der Funktionen I(Y), die in 2 gezeigt sind, wird zudem die Strahlbreite d erhalten. 4 zeigt das Diagramm, in dem diese Strahlbreite d über die x-Koordinate aufgetragen ist. Durch erneutes Anpassen, beispielsweise mit einer Parabel, lässt sich die x-Koordinate xW der Strahltaille berechnen.When adjusting the functions I (Y), the in 2 are shown, the beam width d is also obtained. 4 shows the diagram in which this beam width d is plotted over the x-coordinate. By re-fitting, for example with a parabola, the x-coordinate x W of the beam waist can be calculated.

Durch das Vorgehen, das in den 3 und 4 gezeigt ist, können folglich die Koordinaten xM, yM berechnet werden, die die Laserlichtquelle 14 einnehmen muss, damit das Messvolumen 24 an einer Stelle der Markierung 36 positioniert ist.By the procedure, which in the 3 and 4 Thus, the coordinates x M , y M which are the laser light source can be calculated 14 must take, so the measurement volume 24 at one point of the mark 36 is positioned.

Das geschilderte Verfahren wird für eine Vielzahl an Stellen auf der Markierung durch geführt. Man erhält so eine Menge an Punkten (xM,i, yM,i, zM,i) für i = 1, 2, 3, ... N, die die Lage der Markierung 36 im Koordinatensystem der Laserlichtquelle 14 beschreiben.The described method is performed for a variety of locations on the label. One thus obtains a set of points (x M, i , y M, i , z M, i ) for i = 1, 2, 3,... N, which are the position of the marking 36 in the coordinate system of the laser light source 14 describe.

5a zeigt, wie bei konstanter z-Koordinate an einer ersten Stelle S1 und einer zweiten Stelle S2 die Lage der Markierung 36 bestimmt wird. 5a shows, as with a constant z-coordinate at a first location S1 and a second location S2, the location of the marker 36 is determined.

Muss die Laserlichtquelle auf die Koordinaten (xM,1, yM,1, zM,1) gefahren werden, damit das Messvolumen die Markierung 36 an der Stelle S1 = (x1, y1, z1) trifft und muss die Laserlichtquelle auf die Koordinaten (xM,2, yM,2, zM,2) gefahren werden, damit das Messvolumen die Markierung 36 an der Stelle S2 = (x2, y2, z1) trifft, so liegt das Messvolumen an einer Stelle S3 = (x3, y3, z1) = (x1, y1, z1) + a[(x2, y2, z1) – (x1, y1, z1)] mit 0 < a < 1, so muss die Laserlichtquelle auf die x- und y-Koordinaten (xM,3, yM,3) = (xM,1, yM,1) + a[(xM,2, yM,2) – (xM,1, yM,1)] gefahren werden. In anderen Worten kann die Position in der x-y-Ebene, an die die Laserlichtquelle gefahren werden muss, durch lineare Interpolation berechnet werden.If the laser light source has to be moved to the coordinates (x M, 1 , y M, 1 , z M, 1 ), the measurement volume must be marked 36 at the point S1 = (x 1 , y 1 , z 1 ), the laser light source is hit and has to be moved to the coordinates (x M, 2 , y M, 2 , z M, 2 ) so that the measurement volume is the marking 36 at the point S2 = (x 2 , y 2 , z 1 ), the measuring volume is at one point S3 = (x 3 , y 3 , z 1 ) = (x 1 , y 1 , z 1 ) + a [(x 2 , y 2 , z 1 ) - (x 1 , y 1 , z 1 )] with 0 <a <1, so the laser light source must be on the x and y coordinates (x M, 3 , y M, 3 ) = (x M, 1 , y M, 1 ) + a [(x M, 2 , y M, 2 ) - (x M, 1 , y M, 1 )] be driven. In other words, the position in the xy plane to which the laser light source must be driven can be calculated by linear interpolation.

5b zeigt, dass die z-Koordinate weiter mit Hilfe des Brechungsgesetzes berechnet werden muss, sofern die beiden Laserstrahlen nicht die Oberflächen des Glasrohrs unter einem rechten Winkel schneiden. 5b shows that the z-coordinate must be further calculated using the law of refraction unless the two laser beams intersect the surfaces of the glass tube at a right angle.

Ist das Strömungsprofil bekannt, insbesondere als radialsymmetrisch bekannt, ist es vorteilhaft, da ausreichend, ausschließlich in derjenigen x-y-Ebene zu messen, die durch den Mittelpunkt M des Rohrs verläuft. Diese x-y-Ebene kann aus den Koordinaten der Stellen, an denen die Markierung vorliegt, berechnet werden, da diese auf einem Kreis liegen. Alternativ kann die Intensität des am Rohr rückgestreuten Laserlichts in Abhängigkeit von der z-Koordinate gemessen werden, wenn die Oberkante des Rohrs und die Unterkante des Rohrs getroffen wird. So werden die z-Koordinaten von Ober- und Unterkante ermittelt und der Mittelpunkt M liegt auf halber Strecke.If the airfoil is known, in particular known as radially symmetrical, it is advantageous, since sufficient, to measure exclusively in that x-y plane that runs through the center M of the pipe. This x-y plane can be calculated from the coordinates of the locations where the marker is present since they lie on a circle. Alternatively, the intensity of the laser light backscattered on the tube may be measured as a function of the z-coordinate as the top of the tube and the bottom of the tube are hit. Thus, the z-coordinates of upper and lower edge are determined and the center M is halfway.

Bei Verfahren nach dem Stand der Technik muss die Position, auf die die Laserquelle gefahren werden muss, auch für die x- und y-Koordinate aus dem Brechungsgesetz berechnet werden.In prior art methods, the position to which the laser source must be driven must also be calculated for the x and y coordinates from the law of refraction.

Zum Messen eines Durchflusses Q wird die Partikelgeschwindigkeit v für eine Mehrzahl an Stellen im Rohr 16 ermittelt und durch Aufsummieren der Durchfluss Q ermittelt. Dieses Verfahren gehört zum Stand der Technik und wird daher nicht weiter erläutert.To measure a flow Q, the particle velocity v becomes a plurality of locations in the tube 16 determined and determined by adding the flow Q. This method belongs to the prior art and will therefore not be explained further.

Die Geschwindigkeit v des Partikels am Ort des Messvolumens 24 ergibt sich aus v = LI·fD wobei LI der Interferenzstreifenabstand ist und fD die Dopplerfrequenz.The velocity v of the particle at the location of the measurement volume 24 turns out v = L I · f D where L I is the interference fringe spacing and f D is the Doppler frequency.

Es gilt

Figure DE102014205882B3_0002
mit

φ:
Winkel zwischen den Laserstrahlen
xM:
x-Koordinate des Mittelpunkts des Messvolumens
xw:
x-Koordinate der Strahltaille
λ:
Wellenlänge des Laserstrahls
xR:
Rayleighlänge des Laserstrahls (Abstand zwischen der Strahltaille und dem Ort, an dem der Durchmesser des Laserstrahls auf das -fache zugenommen hat
It applies
Figure DE102014205882B3_0002
With
φ:
Angle between the laser beams
x M :
x-coordinate of the center of the measurement volume
x w :
x-coordinate of the beam waist
λ:
Wavelength of the laser beam
x R :
Rayleigh length of the laser beam (distance between the waist of the beam and the location where the diameter of the laser beam has increased by a factor of two)

Alternativ wird der Interferenzstreifenabstand LI mittels eines Geschwindigkeitsnormals ermittelt.Alternatively, the interference fringe spacing L I is determined by means of a velocity standard.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Laser-DurchflussmessgerätLaser flowmeter
1212
Durchleitungby line
1414
LaserlichtquelleLaser light source
1616
Rohrpipe
1818
Druckkammerpressure chamber
2020
erster Laserstrahlfirst laser beam
2222
zweiter Laserstrahlsecond laser beam
2424
Lichtfeld, MessvolumenLight field, measuring volume
2626
Positioniervorrichtungpositioning
2828
erster Lineartischfirst linear stage
3030
zweiter Lineartischsecond linear stage
3232
dritter Lineartischthird linear stage
3434
Fensterwindow
3636
Markierungmark
3838
Innenseiteinside
4040
Ansteuereinheitcontrol unit
4242
Erster StellmotorFirst servomotor
4444
zweiter Stellmotorsecond servomotor
4646
dritter Stellmotorthird servomotor
4848
Laserlaser
5050
Kollimatorcollimator
5252
Strahlleiterray Head
5454
Strahloptikbeam optics
5656
StreulichtauskopplungStray light extraction
dinnen inside
Innen-DurchmesserInner Diameter
dd
StrahldurchmesserBeam diameter
fD f D
DopplerfrequenzDoppler frequency
II
Licht-Intensität des StreulichtsLight intensity of the scattered light
LL
Längsachselongitudinal axis
LI L I
InterferenzstreifenabstandInterference fringe spacing
MM
Mittelpunkt des RohrsCenter of the tube
PP
Laserlichtquellen-PositionLaser light source position
QQ
Querflusscross river
SS
StelleJob
xM x M
Lichtfeld-MittelpunktLight field-center

Claims (10)

Laser-Durchflussmessgerät (10) mit (i) einer Durchleitung (12) zum Durchleiten eines Fluids, dessen Durchfluss zu bestimmen ist, in einer Strömungsrichtung (R) und (ii) einer Laserlichtquelle (14) zum Erzeugen von zwei Laserstrahlen (20, 22), die einander in einem Lichtfeld (24) überlagern und ein Interferenzmuster bilden, dadurch gekennzeichnet, dass (iii) die Durchleitung (12) an zumindest drei Stellen (S) eine Markierung (36) aufweist, (iv) die Laserlichtquelle (14) relativ zur Durchleitung (12) quer zur Strömungsrichtung (R) verfahrbar ist und (v) das Laser-Durchflussmessgerät eine Positions-Messvorrichtung, mittels der eine Laserlichtquellen-Position der Laserlichtquelle (15) relativ zur Markierung (36) messbar ist, aufweist.Laser flowmeter ( 10 ) with (i) a transmission ( 12 ) for passing a fluid whose flow is to be determined in a flow direction (R) and (ii) a laser light source ( 14 ) for generating two laser beams ( 20 . 22 ), which are in a field of light ( 24 ) and form an interference pattern, characterized in that (iii) the transmission ( 12 ) at least three places (S) a mark ( 36 ), (iv) the laser light source ( 14 ) relative to the passage ( 12 ) is transversely to the flow direction (R) is movable and (v) the laser flow meter, a position measuring device by means of a laser light source position of the laser light source ( 15 ) relative to the mark ( 36 ) is measurable. Laser-Durchflussmessgerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (36) auf nur einer axialen Höhe bezüglich einer Längsachse (L) der Durchleitung (12) angeordnet sind.Laser flowmeter ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the markings ( 36 ) at only one axial height with respect to a longitudinal axis (L) of the passage ( 12 ) are arranged. Laser-Durchflussmessgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Durchleitung (12) ein transparentes Rohr (16) umfasst, dessen Innendurchmesser (dinnen) und/oder Außendurchmesser eine Abweichung von einem idealen Kreis von weniger als 200 Mikrometer hat und/oder dass – die Markierung (36) an einem Umfang des Rohrs (16) ausgebildet ist. Laser flowmeter ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the passage ( 12 ) a transparent tube ( 16 ) whose inner diameter (d inside ) and / or outer diameter has a deviation from an ideal circle of less than 200 micrometers and / or that - the marking ( 36 ) on a circumference of the pipe ( 16 ) is trained. Laser-Durchflussmessgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Positioniervorrichtung (26), mittels der die Laserlichtquelle (14) automatisch auf eine vorgegebene Laserlichtquellen-Position (P) relativ zur Markierung (36) positionierbar ist.Laser flowmeter ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by a positioning device ( 26 ), by means of which the laser light source ( 14 ) automatically to a predetermined laser light source position (P) relative to the marker ( 36 ) is positionable. Laser-Durchflussmessgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrische Ansteuereinheit (40), die ausgebildet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten: (a) Verfahren der Laserlichtquelle (14) auf eine Laserlichtquellen-Position (P), (b) Messen einer Partikelgeschwindigkeit entlang einer Längsachse der Durchleitung (12) mittels der Laserlichtquelle (14), (c) Wiederholen der Schritte (a) und (b) für andere Laserlichtquellen-Positionen (P), (d) Berechnen der Lagen des Lichtfelds (24) aus den Laserlichtquellen-Positionen (P) anhand von Kalibrierparametern, die durch Einmessen der Markierungen (36) erhalten wurden, und (e) Berechnen des Durchflusses aus den Partikelgeschwindigkeiten.Laser flowmeter ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by an electrical drive unit ( 40 ) adapted to automatically perform a method comprising the steps of: (a) laser light source method ( 14 ) to a laser light source position (P), (b) measuring a particle velocity along a longitudinal axis of the passage ( 12 ) by means of the laser light source ( 14 ), (c) repeating steps (a) and (b) for other laser light source positions (P), (d) calculating the positions of the light field ( 24 ) from the laser light source positions (P) on the basis of calibration parameters obtained by calibrating the markings ( 36 ) and (e) calculating the flow rate from the particle velocities. Laser-Durchflussmessgerät (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ansteuereinheit (40) ausgebildet ist zum Durchführen eines Verfahrens, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Erfassen einer Laserlichtquellen-Position der Laserlichtquelle (14) relativ zur Markierung (36), (b) Bestrahlen der Markierung (36) mit zumindest einem der Laserstrahlen (20, 22), (c) Erfassen einer Licht-Intensität (I) an von der Markierung (36) gestreutem Licht, (d) Bewegen der Laserlichtquelle (14) relativ zur Markierung (36), sodass sich die Licht-Intensität (I) ändert, (e) Wiederholen der Schritte (a) bis (d) für die zumindest drei Markierungen, sodass Licht-Intensitäten (I) für zumindest drei Laserlichtquellen-Positionen erhalten werden, und (f) Ermitteln einer Lage des Lichtfelds (24) relativ zu den Markierungen (36) aus den Licht-Intensitäten (I) und den zugehörigen Laserlichtquellen-Positionen, sodass aus einer vorgegebenen Laserlichtquellen-Position (P) die Lage des Lichtfelds (24) in der Durchleitung (12) berechenbar ist.Laser flowmeter ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the electrical drive unit ( 40 ) is adapted to carry out a method comprising the following steps: (a) detecting a laser light source position of the laser light source ( 14 ) relative to the mark ( 36 ), (b) irradiating the mark ( 36 ) with at least one of the laser beams ( 20 . 22 ), (c) detecting a light intensity (I) on from the mark ( 36 scattered light, (d) moving the laser light source ( 14 ) relative to the mark ( 36 ), so that the light intensity (I) changes, (e) repeating steps (a) to (d) for the at least three markers so that light intensities (I) are obtained for at least three laser light source positions, and ( f) determining a position of the light field ( 24 ) relative to the marks ( 36 ) from the light intensities (I) and the associated laser light source positions, so that from a predetermined laser light source position (P) the position of the light field ( 24 ) in transit ( 12 ) is calculable. Verfahren zum Kalibrieren eines Laser-Durchflussmessgeräts (10), das (i) eine Durchleitung (12) zum Durchleiten eines Fluids, dessen Durchfluss zu bestimmen ist, in einer Strömungsrichtung (R) und (ii) eine Laserlichtquelle (14) zum Erzeugen von zwei Laserstrahlen (20, 22), die einander in einem Lichtfeld (24) überlagern und ein Interferenzmuster bilden, aufweist, (iii) wobei die Durchleitung zumindest drei Markierungen aufweist, mit den Schritten: (a) Erfassen einer Laserlichtquellen-Position der Laserlichtquelle (14) relativ zur Markierung, (b) Bestrahlen der Markierung (36) mit zumindest einem der Laserstrahlen (20, 22), (c) Erfassen einer Licht-Intensität (I) an von der Markierung (36) gestreutem Licht, (d) Bewegen der Laserlichtquelle (14) relativ zur Markierung (36), sodass sich die Licht-Intensität (I) ändert, (e) Wiederholen der Schritte (a) bis (d) für die zumindest drei Markierungen, sodass Licht-Intensitäten (I) für zumindest drei Laserlichtquellen-Positionen erhalten werden, (f) Ermitteln einer Lage des Lichtfelds (24) relativ zu den Markierungen aus den Licht-Intensitäten (I) und den zugehörigen Laserlichtquellen-Positionen, sodass aus einer vorgegebenen Laserlichtquellen-Position die Lage des Lichtfelds (24) in der Durchleitung (12) berechenbar ist.Method for calibrating a laser flowmeter ( 10 ), (i) a transmission ( 12 ) for passing a fluid whose flow is to be determined in a flow direction (R) and (ii) a laser light source ( 14 ) for generating two laser beams ( 20 . 22 ), which are in a field of light ( 24 (iii) wherein the transmission has at least three markings, with the steps: (a) detecting a laser light source position of the laser light source ( 14 ) relative to the label, (b) irradiation of the label ( 36 ) with at least one of the laser beams ( 20 . 22 ), (c) detecting a light intensity (I) on from the mark ( 36 scattered light, (d) moving the laser light source ( 14 ) relative to the mark ( 36 ), so that the light intensity (I) changes, (e) repeating steps (a) to (d) for the at least three marks so that light intensities (I) are obtained for at least three laser light source positions (f ) Determining a position of the light field ( 24 ) relative to the markers from the light intensities (I) and the associated laser light source positions, so that from a predetermined laser light source position, the position of the light field ( 24 ) in transit ( 12 ) is calculable. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen der Laserlichtquelle (14) ein Bewegen in zwei unabhängigen Raumdimensionen ist und das Ermitteln einer Lage des Lichtfelds (24) die folgenden Schritte umfasst: (f1) für die Licht-Intensitäten (I), die von der Streuung des ersten Laserstrahls an einer vorgegebenen Markierung (36) hervorgerufen werden, Berechnen eines Erstlaserstrahl-Mittelpunkts (y20,peak) des ersten Laserstrahls (20) durch Anpassen der Licht-Intensität (I) mit einer Fit-Funktion, (f2) für die Licht-Intensitäten (I), die von der Streuung des zweiten Laserstrahls (22) an der vorgegebenen Markierung hervorgerufen werden, Berechnen eines Zweitlaserstrahl-Mittelpunkts (y22,peak) des zweiten Laserstrahls durch Anpassen der Licht-Intensität (I) mit einer Fit-Funktion und (f3) Berechnen eines Lichtfeld-Mittelpunkts (xM) aus den Erstlaserstrahl-Mittelpunkten (y20,peak) und den Zweitlaserstrahl-Mittelpunkten, insbesondere durch Anpassen der Erstlaserstrahl-Mittelpunkte (y20,peak) mit einer ersten Geraden (g20), Anpassen der Zweitlaserstrahl-Mittelpunkte (y22,peak) mit einer zweiten Geraden (g22) und Berechnen des Lichtfeld-Mittelpunkts (24) als Schnittpunkt der ersten Geraden (g20) und der zweiten Geraden (g22).Method according to Claim 7, characterized in that the movement of the laser light source ( 14 ) is moving in two independent spatial dimensions and determining a position of the light field ( 24 ) comprises the following steps: (f1) for the light intensities (I) which depend on the scattering of the first laser beam at a given mark ( 36 ), calculating a first laser beam center (y 20, peak ) of the first laser beam ( 20 ) by fitting the light intensity (I) with a fit function, (f2) for the light intensities (I), which is derived from the scattering of the second laser beam ( 22 ) at the predetermined mark, calculating a second laser beam center (y 22, peak ) of the second laser beam by adjusting the light intensity (I) with a fit function, and (f3) calculating a light field center (x M ) the first laser beam centers (y 20, peak ) and the second laser beam centers, in particular by adjusting the first laser beam centers (y 20, peak ) with a first straight line (g 20 ), adjusting the second laser beam centers (y 22, peak ) with a second line (g 22 ) and calculating the light field center ( 24 ) as the intersection of the first straight line (g 20 ) and the second straight line (g 22 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch den Schritt: Berechnen des Winkels zwischen den beiden Laserstrahlen (20, 22) aus den Maxima der Intensitäten.Method according to one of claims 7 or 8, characterized by the step: Calculating the angle between the two laser beams ( 20 . 22 ) from the maxima of the intensities. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der Lage des Lichtfelds (24) die folgenden Schritte umfasst: (g1) für die Licht-Intensitäten (I), die von der Streuung des ersten Laserstrahls an einer vorgegebenen Markierung (36) hervorgerufen werden, Berechnen eines Erstlaserstrahl-Durchmessers des ersten Laserstrahls, insbesondere durch Anpassen der Licht-Intensität (I) mit einer Fit-Funktion, oder (g2) für die Licht-Intensitäten (I), die von der Streuung des zweiten Laserstrahls an der vorgegebenen Markierung (36) hervorgerufen werden, Berechnen eines Zweitlaserstrahl-Durchmessers des zweiten Laserstrahls, insbesondere durch Anpassen der Licht-Intensität (I) mit einer Fit-Funktion und (g3) Berechnen einer Lichtfeld-Strahltaille aus den Erstlaserstrahl-Durchmessern, insbesondere durch Anpassen mit einer Anpassfunktion oder aus den Zweitlaserstrahl-Durchmessern, insbesondere durch Anpassen mit einer Anpassfunktion.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the calculation of the position of the light field ( 24 ) comprises the following steps: (g1) for the light intensities (I) which depend on the scattering of the first laser beam at a predetermined mark ( 36 ), calculating a first laser beam diameter of the first laser beam, in particular by adjusting the light intensity (I) with a fit function, or (g2) for the light intensities (I), that of the scattering of the second laser beam the predetermined mark ( 36 ), calculating a second laser beam diameter of the second laser beam, in particular by adjusting the light intensity (I) with a fit function and (g3) calculating a light field beam waist from the first laser beam diameters, in particular by fitting with a fitting function or from the second laser beam diameters, in particular by fitting with a fitting function.
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