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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungsfreien
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Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit in Hochgeschwindigkeitsströmungsfeldern,
bei dem in das Strömungsf eld eingeführte Teilchen bei unterschiedlichen Bewegungszuständen
innerhalb des Strömungsfeldes durch Laserlicht beleuchtet und das von den Teilchen
gestreute Las erlicht registriert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Laser-Anemometer
zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Zur Strömungssichtbarmachung und zur Messung hoher Strömungsgeschwindigkeiten
versagen die konventionellen Verfahren und Vorrichtungen, wie sie im inkompressiblen
Strömungsbereich bei Strömungsgeschwindigkeiten weit unterhalb der Schallgeschwindigkeit
Anwendung finden.
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Im Hochgeschwindigkeitsbereich sind bislang weitgehend Sondenmessungen
mit Drucksonden oder Hitzdrahtanemometern sowie schlierenoptische und interferometrische
Meßverfahren eingesetzt worden. Die Sondenmessungen haben zwar den Vorteil, daß
sie Aufschlüsse über die Strömung an definierten Orten gestatten, durch die endlichen
Dimensionen der Sonden wird jedoch die Strömung selbst gestört, so daß die Meßergebnisse
nur bedingt aussagefähig sind. Die schlierenoptischen und interferometrischen Methoden
gestatten zwar eine störungsfreie Untersuchung der Strömung über die Lichtbrechung
im zu untersuchenden Meßvolumen, liefern aber nur eine integrale Information über
den gesamten durchstrahlten Strömungsquerschnitt.
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In der letzten Zeit sind auch Meßverfahren bekannt geworden, die mit
Laserstrahlen arbeiten. Bei der in der
DE-OS 2 059 534 beschriebenen
Technik mit einem Laser-Doppler-Anemometer (IDA-Verfahren) werden zwei Laserstrahlen
am Meßort so zur Interferenz gebracht, daß dort ein zur Strömungsrichtung senkrecht
stehendes Streifenmuster konstanten Streifenabstandes entsteht. Ein durch dieses
Hell-Dunkel-Feld hindurchfliegendes Teilchen sendet Streulichtimpulse aus, die als
"Doppler-Frequenz; " gemessen werden und proportional zur Partikelgeschwindigkeit
sind.
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Bei dieser einfachen Ausgestaltung des vorbekannten Verfahrens erhält
man lediglich Geschwindigkeitswerte in einer Achsrichtung. Für die gleichzeitige
Bestimmung beider Achskomponenten in einer Meßebene muß ein hoher elektronischer
und optischer Aufwand für die Signalverarbeitung getrieben werden.
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Bei Messungen mit dem in der DEOS 2 739 676 beschriebenen Las er-Zwei-Fokus-Velocimet
er wird das primäre Laserlicht in zwei Teilbündel aufgespalten und anschließend
in zwei räumlich nebeneinander liegende Punkte fokussiert. Passieren die von der
Strömung mitgeführten Partikel die beiden Fokalpunkte nacheinander, so liefert jedes
der Partikel zwei Streulichtimpulse, deren zeitlicher Abstand ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit
parallel zur Fokusverbindungslinie ist. Mit diesem Verfahren läßt sich die Strömungsgeschwindigkeit
nur bei bekannter Richtung bestimmen.
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Zwar haben das IDA-Verfahren und das Laser-Zwei-Fokus-Verfahren (L2F-Verfahren)
in letzter Zeit eine breite Anwendung gefunden, da mit ihnen eine berührungsfreie
Strömungsgeschwindigkeitsmessung auch bei höchsten Strömungsgeschwindigkeiten möglich
ist, beide Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, daß mit einer Messung jeweils
nur ein einziger Geschwindigkeitsvektor zu ermitteln ist und für die Ausmessung
von
Strömungsfeldern der Aufwand mit der Zahl der notwendigen Meßpunkte
steigt und eine optische Gesamtinformation, wie sie mit den schlierenoptischen oder
interferometrischen Verfahren erhalten wird, nicht zu erreichen ist.
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Herkömmliche stroboskopische Methoden scheiden bei Hochgeschwindigkeitsmessungen
aus, da mit den dafür eingesetzten Gasentladungsröhren nicht genügend kurze Impulsfolgen
erhalten werden können und auch die Lichtintensität nicht ausreicht, um ein einwandfrei
registrierbares Streulicht der wegen ihrer hohen Geschwindigkeit nur sehr kurzzeitig
beleuchteten Partikel zu erzeugen. Für Flächenmessungen scheitert der Einsatz eines
herkömmlichen Stroboskopes auch daran, daß eine nicht genügend genaue Lichtschnittebene
für den Meßbereich erzeugt werden kann.
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Entstanden ist das Bedürfnis zur Bestimmung von Hochgeschwindigkeitsvektorfeldern
bei Messungen im Windkanal.
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Hier kommt noch hinzu, daß wegen der langen Pumpzeiten bei bestimmten
Windkanalkonstruktionen die zu untersuchenden Strömungazustände oft nur kurzzeitig
aufrecht erhalten werden können, 90 daß das zur Anwendung kommende Meßverfahren
außer seiner Eigenschaft, überhaupt für Hochgeschwindigkeitsmessungen geeignet zu
sein und eine beruhrungsfreie Messung zu ermöglichen, die die Strömungszustände
nicht stört, möglichst ein gesamtes Vektorfeld kurzzeitig und gleichzeitig aufnehmen
können soll.
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Dies ist mit den bekannt gewordenen Laserverfahren nicht möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein nach
diesem Verfahren arbeitendes Gerät für eine berührungsfreie Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit
in Hochgeschwindigkeitsströmungsfeldern unter Verwendung
von Laserlicht
zu schaffen, mit denen es möglich ist, innerhalb einer kurzen Meßzeit Informationen
über die Strömungsverhältnisse in einem gesamten Strömungsbereich, vorzugsweise
einer bestimmten Strömungsebene zu erhalten.
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Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß zur Beleuchtung der Teilchen eine Folge von Laserlichtimpulsen bekannten Z eitabstand
es verwendet wird, die durch elektronische Gütesteuerung eines Lasers erhalten werden.
Aus Gründen der erforderlichen Lichtintensität ist hierfür insbesondere ein Festkdrperlaser,
beispielsweise ein Rubinlaser, geeignet, der mittels einer Pockelszelle gütegesteuert
wird. Soll die Bestimmung der Geschwindigkeitsvektoren in einer bestimmten Strömungsebene
erfolgen, so wird der Laserstrahl vorzugsweise in einer Ebene aufgeweitet und durch
geeignete Umlenkmittel in die Meßebene eingestrahlt.
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Durch die sehr kurzzeitige Folge von mehreren Laserlichtimpulsen wird
ein mit hoher Geschwindigkeit sich fortbewegendes Teilchen entsprechend oft hintereinander
beleuchtet und die an dem Teilchen entstehenden Streulichtimpulse können beispielsweise
von einer fotografischen Kamera festgehalten werden. Aus dem Abstand der auf dem
Film entstehenden Lichtpumkte lägt sich unter Berücksichtigung des Zeitabstandes
zwischen den einzelnen Laserlichtimpulsen die Bahngeschwindigkeit des Teilchens
ermitteln. Um auch die Bewegungsrichtung des Teilchens auf dem Filmbild einwandfrei
festlegen zu können, verwendet man zweckmäßigerweise einen Anfangs- oder Endimpuls
unterschiedlicher Intensität, der dann beispielsweise in einer abweichenden Filmschwärzung
auf dem fotografischen Bild zu erkennen ist. Auf diese Weise läßt
sich
auf der Aufnahme genau ablesen, in welcher Reihenfolge das betreffende Teilchen
die einzelnen Lichtpunkte erzeugt hat. Es bedarf keiner besonderen Erläuterung,
daß durch das Einführen einer Mehrzahl von Teilchen in das Strömungsfeld mit einer
einzigen fotografischen Aufnahme eine Vielzahl von Strömungsvektoren festgehalten
werden können.
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Als lichtstreuende Partikel im Luftstrom eines sind kanales haben
sich insbesondere Bärlappsporen (Lycopodium) besonders gut bewährt. Diese Sporen
haben eine sehr geringe Masse, sind ~ gleichmäßig in ihrer Größe.
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und besitzen eine stark strukturierte Oberfläche, so daß sie einerseits
praktisch trägheitslos der Strömung in Richtung und Geschwindigkeit folgen und andererseits
ein sehr gleichmäßig diffuses Streulicht erzeugen.
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Das beanspruchte Verfahren ist insbesondere für die Messung an Windkanalen
geeignet, kann aber grundsätzlich für Untersuchungen an allen Strömungsmaschinen
und auch für einmalige Vorgänge, z.B. Explosionen, verwendet werden.
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Allgemein wird es zweckmäßig sein, Laserimpulse mit gleichbleibenden
Zeitabständen zu verwenden, in besonderen Anwendungsfällen könnte es aber auch erforderlich
sein, den zeitlichen Abstand zwischen den Impulsen einer Pulskette zu verändern.
Bei Hochgeschwindigkeitsmessungen am Windkanal kommen beispielsweise Zeitabstände
zwischen den einzelnen Laserimpulsen von 10 6 bis 10 4 Sekunden in Frage.
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Ein Laser-Anemometer zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens
besteht im wesentlichen aus einem Laser-Stroboskop mit einem gütegesteuerten Festkörperlaßer
zur Abgabe von Laserlichtimpulsen sehr kurzer Zeitfolge, Laserstrahlleiteinrichtungen
zum Einleiten der Laserimpulse
in den Meßbereich, eine optische
Registriereinrichtung zum Empfang der sron Meßteilchen gestreuten Lichtimpulse sowie
einer Steuerschaltung zum Auslösen der Lichtimpulse und zur Synchronisation des
Laser-Stroboskopes mit der Registriereinrichtung. Wesentlicher Teil des beanspruchten
Gerätes ist das Laser-Stroboskop, bestehend aus einem Laserkopf mit Pockelszelle
als Güteschalter für eine gepulste Gütesteuerung des Laserresonators und einer Blitzlampe
zum optischen Pumpen des Lasers, einer Treiberstufe zur Ansteuerung des Güteschalters,
einer Kondensatorbatterie zur Energieversorgung der Blitzlampe und einem Ladegerät
mit Kochspannungsnetzt eil zum Laden der Kond ensat orbatt eri e.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen d eudes Laser-Anemometers, insbesondere
der Treiberstufe des laser-Stroboskops, sind in den Unteransprüchen beansprucht.
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Die Verwendung von parallelem, kohärentem Laserlicht ist für das beanspruchte
Verfahren für Messungen im Hochgeschwindigkeitsbereich unbedingte Voraussetzung.
In den der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen wurde gefunden, daß sich mit
gütegesteuerten Festkörperlasern einerseits Lichtimpulse mit Zeitabständen im Bereich
von 10-6 bis 10 4 Sekunden erzeugen lassen, die dennoch eine derart hohe Intensität
aufweisen, daß sie selbst bei Auffächerung in eine Lichtschnittebene bei Beleuchtungszeiten
der sich fortbewegenden Teilchen in der Größenordnung von 10-8 Sekunden ein genügend
starkes Streulicht an den Teilchen erzeugen, um dadurch eine Registriereinrichtung
anzusprechen, bzw. eine Filmebene zu schwärzen.
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Ein besonderer Vorteil der Laser-Stroboskop-Methode besteht darin,
daß sowohl die Amplituden als auch die Abstände der Lichtimpulse durch einfache
elektronische
Maßnahmen variabel gestaltet werden können. Dadurch
wird es möglich, sowohl die Richtung einer vorgegebenen Strömung eindeutig zu kennzeichnen,
als auch stark beschleunigte Strömungen mit guter Genauigkeit darzustellenwund zu
vermessen.
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Im folgenden werden Verfahren und Vorrichtung anhand der beigefügten
Zeichnungen im einzelnen noch naher erläutert.
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Darin stellen dar: Fig. 1 eine schaubildliche, schematische Darstellung
des Meßverfahrens, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zur Durchführung dieses Meßverfahrens
geeigneten Laser-Anemomet ers, Fig. 3a die zeitlichen Verläufe der Spannung bis
c am Güteschalter, der daraus resultierenden Gütemodulation des Laserresonators
und den Impulsverlauf des dadurch erzeugten Laserlichtes, und Fig. 4 das Blockschaltbild
einer Treiberstufe für die Pockelszelle des Laserkopfes.
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Die Erläuterung des Verfahrens und der Vorrichtung erfolgt anhand
einer Windkanalmessung.
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Durch die Kreise 1 und 2 in Fig. 1 seien die Schauglaser eines Windkanals
angedeutet, hinter denen sich die Meßstrecke befindet. Im Windkanal ist ein Modell
3 angeordnet, an dem Strömungsverlaufsuntersuchungen im Strömungsschatten der Abstufung
4 vorgenommen werden sollen. Die Strömungsrichtung ist durch einen Pfeil 5 angedeutet.
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Ein Laserstrahl 6 wird im Punkt 7 durch weiter unenrioch zu beschreibende
Mittel zu einer Lichtebene 8 aufgefächert, die durch das Schauglas 1 in den Windkanol
eingestrahlt wird. Innerhalb des Windkanales ist ein optisches Umlenkelement 9 in
Form eines Spiegels oder Prismas angeordnet, durch das die Licht ebene 8 in eine
Richtung parallel zur Luftströmung 5 umgelenkt wird. Durch das symbolhaft dargestellte
Diagramm 10 ist angegeben, daß die Lichtebene aus zeitlich aufeinanderfolgenden
Laserlichtimpulsen der Intensität I besteht, welche zu den Zeitpunkten t1 bis t4
aufeinanderfolgen. Während die Impulse zu den Zeitpunkten t2 bis t4 gleicher Intensität
I sind, hat der erste Impuls zum Zeitpunkt t1 eine deutlich höhere Intensität. In
Richtung des Strömungspfeiles 6 werden Feststoffpartikel, beispielsweise Bärlappsporen,
in die Strömung eingeführt, von denen nur ein Teilchen 11 dargestellt ist. Dieses
Teilchen 11 wird während seiner Fortbewegung durch den Windlcanal zu den Zeitpunkten
t1 bis t4 viermal hintereinander durch die Laserlichtimpulse beleuchtet.
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Das vom Teilchen 11 zu den vier Zeitpunkten nacheinander ausgehende
Streulicht wird in Form von Lichtpunkten 12 auf der Filmebene 13 einer vor dem Schauglas
2 angeordneten Kamera abgebildet. Die Folge der Lichtpunkte 12 entspricht in ihrer
räumlichen Anordnung der Flugbahn des Teilchens 11 im Windkanal. An der stärkeren
Intensität des ersten Lichtpunktes 12 auf dem Film 13 läßt sich zusätzlich die Bewegungsrichtung
des Teilchens 11 erkennen.
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Bei gleichzeitiger Bewegung einer Mehrzahl von Partikeln 11 durch
den Windkanal erhält man auf dem Film 13 ein Abbild des gesamten Strömungsvektorfeldes,
wie es im Windkanal bei 14 angedeutet ist.
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Ein Blockschaltbild eines Laser-Anemometers für die Durchführung des
in Fig. 1 veranschaulichten Meßverfahrens ist in Fig. 2 dargestellt.
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In Fig. 2 ist ein Teilabschnitt des Windkanales zu erkennen, dessen
Seitenwände 15 in einem Horizontalschnitt schematisch dargestellt sind. In der Wand
15 des Windkanales sind die Schaugläser 1 und 2 enthalten. Hinter dem Schauglas
2 befindet sich im Windkanal das Strömungsmodell 3, an dem Untersuchungen ausgeführt
werden sollen.
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Zu erkennen sind ferner der Laserstrahl 6 sowie der aufgefächerte
Laserstrahl 8, der durch das Schauglas 1 in den Windkanal eingestrahlt und durch
das optische Umlenkbauteil, hier ein Spiegel 9,in die Meßebene umgelenkt wird. Ein
optisches Bauteil zum Aufspreizen des Laserstrahles 6 in die Lichtschnittebene des
Strahles 8 ist mit 16 bezeickuiet. Dieses Bauteil befindet sich an der in Fig. 1
mit 7 bezeichneten Stelle. Für das Einbringen der zu beleuchtenden Meßpartikel 11,
hier der Bärlappsporen, ist ein Partikeldosiergerät 17 vorgesehen. Vor dem Schauglas
2 ist eine fotografische Kamera 18 mit fernsteuerbarem Verschluß angeordnet, in
welcher sich der Film 13 (Fig. 1) befindet.
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Innerhalb der gestrichelten Linie 19 sind die einzelnen Bestandteile
des Laser-Stroboskops als Blockschaltbild dargestellt. Das Laser-Stroboskop 20 besteht
aus einem Ladegerät 21, einer Kondensatorbatterie 22, einer Treiberstufe 23 und
dem eigentlichen Laserkopf 24, der den Laserstrahl 6 aussendet. Das Ladegerät 21
enthält eine Auslöseeinrichtung der zugehörigen Steuerschaltung, um einen Startimpuls
auf die Anordnung zu geben, der durch den Pfeil'tfl"angedeutet ist. Der Pfeil 26
repräsentiert den Netzanschluß des Ladegerätes 21. Zur Weitergabe des Startimpulses
auf das Partikeldosiergerät 17 und den Verschluß der Kamera 18 sind entsprechende
Signalübertragungsleitungen 27 und 28 vorgesehen.
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Das Partikeldosiergerät 17 arbeitet mittels Druckluft und schleußt
die Bärlappsporen über ein Düsensystem in den :9indkanal ein. Die Kamera 18 mit
dem extern ansteuerbaren Verschluß dient der fotografischen Aufzeichnung der Partikelflugbahnen.
Zur Erzielung einer hohen Zeßgenauigkeit sollte sie ein auf Verzeichnungsfreiheit
korrigiertes Objektiv besitzen sowie die Verwendung großformatiger Filme oder Platten
gestatten.
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Vom Ladegerät 21 führt ferner eine Übertragungsleitung 29 zur Kondensatorbatterie
22, eine tbertragungsleitung 30 zur Treiberstufe 23 und eine Übertragungsleitung
31 zur Kondensatorbatterie. Von der Treiberstufe 23 führen Stoppleitungen 25,32
zum Partikeldosiergerät 17 und zur Kamera 18, über die nach Beendigung der Laserimpulsfolge
das Partikeldosiergerät gestoppt und der Kameraverschluß geschlossen werden. Schließlich
ist noch eine tbertragungsleitung 33 zwischen der Treiberstufe 23 und dem Laserkopf
24 vorgesehen.
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Außerhalb des Laser-Stroboskopes befindet sich noch ein Impulsdetektor
34, der über eine Signalverbindung 35 op-24 tisch mit dem Laserkopf/gekoppelt ist.
Der Impulsdetektor 34 ist ferner über eine Steuerleitung 36 an die Treiberstufe
23 angeschlossen.
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Die Haupteinheiten des Laser-Stroboskops 20, nämlich das Ladegerät
21, die Kondensatorbatterie 22, die Treiberstufe 23 und der Laserkopf 24 weisen
im einzelnen die im folgenden erläuterten Merkmale und Funktionen auf.
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Der Laserkopf 24 enthält einen gütegesteuerten Festkörperlaser, speziell
einen Rubinlaser, der mit einer Xenonblitzlampe optisch gepumpt wird. Er ist elektrisch
verbunden
mit der Kondensatorbatterie 22 über eine Leitung 37, die die elektrische Energie
für die Blitzlampe und den Hochspannungsimpuls zu deren Zündung liefert, und mit
der Treiberstufe 23 über die Leitung 33 zur elektro-optischen Güteschaltung der
Pockelszelle des Laserkopfes 24.
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Die Treiberstufe 23 dient der Ansteuerung des Güteschalters des Laserresonators.
Sie gibt an die Pockelszelle einen elektrischen Impulszug ab, wie er in Fig. 3a
dargestellt ist, wodurch die Güte des Laserresonators in der Form des Diagrammes
der Fig. 3b moduliert wird. Das hat zur Folge, daß die im Laserstab gespeicherte
Energie sukzessiv abgerufen und in einen Zug von Laserlichtimpulsen umgewandelt
wird. Diese zugehörige Lichtimpulsfolge ist im Diagramm der Fig. 3c veranschaulicht.
Angesteuert wird die Treiberstufe 23 durch einen Zündimpuls über die Verbindungsleitung
30 mit dem Ladegerät. Über die Leitung 36 gibt die Treiberstufe 23 ein Startsignal
zu Beginn des Impulszuges, das Partikeldosiergerät 17 und die Kamera 18 erhalten
über die Leitungen 25,32 am Ende des Impulszuges ein Stppsignal von der Treiberstufe
23.
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Die Kondensatorbatterie 22 dient der Speicherung der elektrischen
Energie zum Betrieb der Blitzlampe im Laserkopf 24 und besteht aus einer Gruppe
elektrischer Kondensatoren, die mit Induktivitäten zu einer Entladungsleitung zusammengeschaltet
sind, deren Wellenwiderstand dem Entladungswiderstand der Blitzlampe angepaßt ist.
Außerdem enthält die Kondensatorbatterie 22 einen Zündimpulsverstärker zur Zündung
der Blitzlampe im Laserkopf 24. Über die Leitungsverbindung 29 wird die Kondensatorbatterie
22 vom Ladegerät 21 aufgeladen.
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Das Ladegerät 21 besteht im wesentlichen aus einem Hochspannungsnetzteil
zur Aufladung der Kondensatorbatterie
22 und kontrolliert gleichzeitig
deren Ladezustand. Ist dieser ausreichend, gibt sie bei Betätigung der Auslöseein
richtung "Ein" am Ladegerät 21 den Zündimpuls an die Treiberstufe 23 und die Kondensatorbatterie
22 sowie den Startimpuls an das Partikeldosiergerät 17 und die Kamera 18 ab.
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Der Impulsdetektor 34 hat die Aufgabe, die zeitliche Folge und die
Intensitätsverteilung des vom Laser gelieferten Lichtimpulszuges zu kontrollieren,
zu registrieren und der fotografischen Aufnahme zuzuordnen. Er läßt sich beispielsweise
realisieren durch einen Fotoempfänger und einen Elektronenstrahloszillographen mit
Registrierkamera. Es sind aber auch andere Registrier- und Speichertechniken denkbar.
Optisch ist er an den Laserkopf 24 gekoppelt, sein Startsignal erhält er von der
Treiberstufe 23.
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Das optische Aufweitungssystem 16 dient, wie bereits erwährt, dazu,
den aus dem Laserkopf 24 austretenden Laserlichtstrahl 6 von etwa 5 bis 8 mm Durchmesser
auf die für den Licht schnitt in der Meßebene notwendige geometrische Form, beispielsweise
die Lichtstrahlebene 8 nach Fig. 1, zu bringen. In der Regel genügt eine eindimensionale
Aufweitung des Lichtbündelquerschnittes mit Hilfe einer oder mehrerer Zylinderlinsen.
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Mit dem optischen Umlenksystem 9 wird schließlich das flächenhaft
aufgeweitete La-serlichtbündel 8 in die gewünschte Beobachtungsebene gebracht. Es
ist leicht durch justierbare optische Spiegel oder Prismen realisierbar.
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Die Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild über die nähere Ausbildung der
Treiberstufe 23. Der Zündimpuls von dem
Uber Leitung 30 Ladegerät
21 gelangt/zur Verbesserung der Störsicherheit des Systems über einen Optokoppler
38 an einen Impulsverzögerer 39, der den Impuls nach Ablauf der Pumpzeit des Lasers
an einen Oszillator 40 weiterleitet und diesen startet. Der entstehende elektrische
Impulszug wird im Zähler 41 aufgefächert, so daß jeweils ein Impuls an jeden der
Vorverstärker 421 bis 42n gelangt, deren Verstärkung einzeln einstellbar ist, wie
dies in Fig. 4 durch die Pfeile in den Blöcken der Vorverstärker 42 angedeutet ist.
Mit dem letzten Impuls n wird der Oszillator 40 über die Verbindung 44 wieder gestoppt.
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Die Impulse unterschiedlicher Amplitude U1 bis Un werden am Endverstärker
43 wieder zusammengeführt, der beispielsweise durch eine Sendetetrode im Betrieb
realisiert ist.
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Die Verstärkungen der einzelnen Vorverstärker 421 bis 42n werden so
eingestellt, daß der Idchtimpulszug des Lasers eine gewünschte Intensitätsverteilung
hat, die iiber den Impulsdetektor 34 beobachtet werden kann. Die Impulsverteilung
wird aweckmäßigerweise derart gewählt, wie dies in dem Diagramm der Fig. 3c dargestellt
ist, nämlich so, daß ein Eckimpuls des Impulszuges eine von den übrigen, gleichbleibenden
Impulsen abweichende Intensität aufweist, um später auf der fotografischen Aufnahme
die Richtung des Bahnvektors des beleuchteten Teilchens bestimmen zu können. Durch
eine entsprechende Auslegung des Zählers 41 können die Impulsabstände nischen den
Impulsen t1 bis tn verändert werden.
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Der Funktionsablauf einer Messung mit dem Laser-Stroboskop-Anemometer
ist wie folgt: Kit Einschalten des Netzschalters lädt das Ladegerät 21 die Kondensatorbatterie
22 auf. Ist die eingestellte
Ladespannung erreicht, so läßt sich
der meßvorgang durch Betätigen der Auslöseeinrichtung "Ein am Ladegerät 21 starten.
Über die Zündimpulsleitung wird über den Zündverstärker in der Kondensatorbatterie
22 die Blitzlampe im Laserkopf 24 gezündet und parallel dazu die Treiberstufe 23
für den Güteschalter des Lasers gestartet. Gleichzeitig wird über die von dem Ladegerät
21 ausgehenden Startleitungen 27 und 28 das Partikeldosiergerät 17 in Betrieb gesetzt
und der Verschluß der Kamera 18 geöffnet.
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Nach Verstreichen der Pumpzeit des Lasers sendet die Treiberstufe
23 einen Impulszug an den Güteschalter im Laserkopf 24. Der Laser emittiert daraufhin
einen Lichtstrahl mit der eingestellten Impulsmodulation, beispielsweise nach Fig.
3c, über das Aufweitungssystem 16 und das Umlenksystem 9 in die gewünschte Beobachtungsebene
am Strömungsmodell 3. Die in dieser Ebene von der Strömung mitgeführten Partikel
werden in der zeitlichen Impulsfolge des Laserstrahles beleuchtet und ihre jeweilige
Lage mit der Kamera registriert. Parallel dazu registriert der Impulsdetektor 34,
der über die Leitung 36 mit dem gleichen Startimpuls wie der Oszillator 40 gestartet
wird, die Zeit- und Ampltiudenfolge des Laserlichtes. Mit dem letzten Impuls der
Treiberstufe 23 werden über die Stoppleitungen 25 und 32 das Partikeldosiergerät
17 abgeschaltet und der Verschluß der Kamera 18 geschlossen. Nach Aufladen der Kondensatorbatterie
22 und Weitertransport des Filmes in der Kamera 18 und in der Registrierkamera des
Impulsdetektors 34 ist das Laser-Anemometer wieder betriebsbereit.
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