DE3815214C2 - Verfahren zur Bestimmung einer lokalen Driftgeschwindigkeitskomponente in strömenden Medien und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung einer lokalen Driftgeschwindigkeitskomponente in strömenden Medien und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der Literaturstelle "Review
of Scientific Instruments, Vol. 42, Nr. 9, September 1971" beschrieben.
Hierbei wird ein Laserstrahl durch einen halbdurchlässigen
Spiegel in zwei Strahlen aufgeteilt, die den Meßpunkt
schräg von hinten bzw. schräg von vorn treffen. Hierbei kann
nur mit relativ leistungsschwachen Dauerstrichlasern als Senderquelle
gemessen werden, und es ist daher eine Bestimmung der
Eigenschaften von Medien mit einem hohen Anteil an Eigenleuchten
nicht möglich.
Die Messung von Geschwindigkeiten und anderen Parametern in
einem Plasmastrom mittels Laserdiagnostik bietet die Möglichkeit,
ohne im Plasmastrom anzuordnende und diesen Plasmastrom
störende Sensoren entsprechende Meßwerte zu erhalten.
So ist z.B. im AIAA-Journal Vol. 14 Nr. 3, März 1976, Seite
363 bis 370, die Anwendung der Laseranemometrie bei Flugtriebwerkanwendungen
beschrieben. Gemessen wird hierbei unter Anwendung
des Dopplereffektes die Geschwindigkeit von im Schubgasstrom
mitgeführten festen Teilchen.
Das Journal of Applied Physics, Vol. 37 Nr. 8, Juli 1966 beschreibt
eine Geschwindigkeitsprofilmessung in Plasmaströmen
unter Verwendung eines Impulslasers, der im Plasmastrom einen
"Tracer" produziert, dessen Bewegung im Plasmastrahl analysiert
werden kann.
Ein weiteres Verfahren der Geschwindigkeitsmessung von strömenden
Plasmen mittels Dopplerverschiebung ergibt sich aus der Mitteilung
74/04 "Deutsche Luft- und Raumfahrt" 1974. Hierbei dient als Detektor
ein Bildverstärker mit vorgeschaltetem Gitterspektrographen, dem über
einen Schwenkspiegel abwechselnd ein gegenüber dem Plasmastrahl schräg
nach hinten bzw. schräg nach vorn gerichteter Meßstrahl zugeführt wird.
Diese und andere bekannte ähnliche Verfahren können benutzt werden zur
Bestimmung verschiedener Plasmaparameter, auch zur Geschwindigkeits
bestimmung von im Plasma mitgeführten Teilchen und von "Tracern"
(Plasmadurchbrüchen). Nicht möglich ist hierdurch jedoch die
direkte Messung der Geschwindigkeit des Plasmamediums
selbst, die im allgemeinen nicht übereinstimmt mit der Ge
schwindigkeit der vom Plasmastrahl mitgeführten Teilchen und die
auch nicht aus der Geschwindigkeit dieser mitgeführten Teilchen her
geleitet werden kann. Wenn bei bekannten Verfahren eine Messung an
strömenden Medien selbst erfolgte, so konnte dennoch keine ausreichende
Auflösung erzielt werden, da nur der Schnittpunkt von zwei alternierend
geschalteter Detektionsstrahlengängen zur Verfügung stand und stets eine
Integration der Streulichtintensität längs des Detektionsstrahlenganges
erfolgen mußte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, lokale Parameter, insbesondere
die Geschwindigkeit des aus einer Plasmaquelle austretenden Plasmastrahls
mit hoher lokaler und/oder zeitlicher Auflösung genau und ohne Störung
oder Beeinflussung des Plasmastrahls zu bestimmen.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Kenn
zeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Als Puls
quelle kommt hierbei insbesondere ein Pulslaser in Betracht, der auf
einanderfolgende Impulse hoher Energie liefert, die eine hohe Streu
lichtintensität liefern, die vom Streulichtdetektor selektiv gemessen
und weiterverarbeitet werden kann. Gemessen wird hierbei die Rayleigh-
Streuung oder die Thomson-Streuung.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens sowie zweckmäßige Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus
den Ansprüchen 2 bis 11.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß gleichzeitig
mit der Geschwindigkeit auch die Dichte des Plasmastrahls gemessen
werden kann, was z.B. dann erforderlich ist, wenn der Schub beispiels
weise eines Triebwerks zu bestimmen ist.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Übersichts-Blockschaltbild einer Gesamt-Meßanordnung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine Darstellung der Laserumschaltvorrichtung und der
Streudatenauswerteeinheit;
Fig. 3 eine Einzeldarstellung des optischen Meßaufbaus;
Fig. 4 ein Pulsdiagramm für die Ansteuerung der optischen Komponenten
und der Korrelationsstufe;
Fig. 5 eine Darstellung des dreieckförmigen Transmissionsprofils
des bei dem Aufbau benutzten Monochromators mit schematischer
Darstellung des Zustandekommens einer Intensitätsdifferenz
durch Messung der Streulinien Mb und Mr.
Bei einem Plasmabrenner (10) wird zwischen Kathode (K) und Anode (A)
über eine Hochspannungszündung (12) und eine elektrische Energieversorgung
(14) ein Lichtbogen gezogen. Der Plasmabrenner wird über Wasserkühlan
schlüsse (16) in einen Kühlkreislauf geschaltet. Die Relativeinstellung
des Plasmabrenners gegenüber dem durch die optische Anordnung festgeleg
ten Streuvolumen erfolgt über Positionierungsmotore (18).
Dem Plasmabrenner wird über eine Leitung (20) Primärgas (Argon) und über
eine Leitung (4) Sekundärgas (H2, N2) zugeführt. Die Achse des Plasma
strahls (24) verläuft in z-Richtung.
Einem Pulslaser (26) hoher Leistung ist ein Farbstofflaser (28) nach
geschaltet, mit dem die Wellenlänge kontinuierlich einstellbar ist. Der
vom Farbstofflaser (28) emittierte Laserstrahl trifft auf ein Schwenk
prisma (Prl), das durch einen Piezoquarz (30) bewegt wird. Der Piezo
quarz (30) wird von einem Piezotreiber (32) synchron zur Impulsfolge
frequenz des Pulslasers (26) derart gesteuert, daß jeweils Laser
impulse von 6 nsec Dauer das Prisma treffen und von diesem aufeinander
folgend über zwei Strahlengänge (34 bzw. 36) auf jeweils einen identischen
Punkt (38) des Plasmastrahles (24) gerichtet werden. Der erste Strahl (34)
trifft den Plasmastrahl (24) direkt schräg von hinten im Punkt (38),
während der zweite Strahl (36) über Spiegelprismen (Pr2, Pr3) abgelenkt
schräg von vorne dem Plasmastrahl im gleichen Schnittpunkt (38) trifft,
wo eine Streulichterzeugung im Plasma stattfindet.
Gemäß Fig. 1 und 2 ist die Anordnung derart getroffen, daß die Achse (x)
des einen Monochromator (40) enthaltenen Streulichtdetektors (42), die
Laserstrahlachse (y) und die Plasmastrahlachse (z) senkrecht aufeinander
stehen.
In einer Lichtfalle (44) wird die Energie des aus dem Plasmastrahl (24)
austretenden Laserstrahls vernichtet. Einem Referenzsignaldetektor (46)
werden über einen teildurchlässigen Spiegel (48) aus dem Streulicht-
Detektor-Strahl Bezugssignale zugeführt. Die Ausgänge von Streulichtde
tektor (42) und Referenz-Detektor (46) werden einer Datenverarbeitungs
anlage (50) zugeführt. Ein Ausgang eines Bezugssignalgenerators (52)
wird über einen Phasenschieber (54) dem Pulslaser (26) zugeführt und ein
weiterer Ausgang über einen Frequenzteiler (56) (1:2) dem Piezotreiber
(32).
Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungs
anordnung anhand der Zeichnung beschrieben.
Die Steuerung der Meßvorrichtung erfolgt mit rechteckförmigen Puls
signalen durch Verwendung der Komponenten (52, 54, 56, 32, 30) und des Prismas
Pr1 gemäß Fig. 2. Das zentrale Steuerungselement bildet ein frequenz
stabilisierter Signalgenerator (52), welchem über den Phasenschieber
(54) die Auslöseelektronik der Pulslichtquelle (26) einerseits und
über den Frequenzteiler (56) ein Piezotreiber (32) andererseits nach
geschaltet ist. Der Piezotreiber (32) liefert entsprechend seiner
Eigenfrequenz fp Hochspannungspulse zur Ansteuerung des besagten
Piezoquarzes, der wiederum das Strahlablenkprisma (Pr1) auf mechanischem
Wege umklappt. Die zur Bestimmung einer Geschwindigkeitskomponente
des strömenden Mediums notwendige alternierende Einstrahlung erfolgt
auf diese Weise sowohl zeitsynchron mit der Aussendung besagter Licht
pulse als auch zeitsynchron mit der im folgenden beschriebenen Signal
verarbeitung.
Die zeitliche Zuordnung der durch die Impulsaufbereitungsvorrichtung
(Fig. 2, (52, 54, 56)) erzeugten Rechteckimpulse geht aus Fig. 4 hervor.
Der Signalgenerator (52) liefert als Hauptoszillator Rechteckpulse (a)
mit einem konstanten Tastverhältnis 1:1 und der Frequenz fs. Mit
Hilfe des Phasenschiebers (54) können jeweils die ungeraden Pulse Nr.
1, 3, 5... und die geraden Pulse Nr. 2, 4, 6... voneinander getrennt zeit
lich verzögert werden (b), um die Pulslichtquelle (26) anzusteuern. Diese
besitzt einen Triggerausgang, der zum Zeitpunkt des Aussendens eines
Lichtpulses ein Bezugssignal (c) für die Signalverarbeitung liefert.
Durch den Frequenzteiler (56) wird erreicht, daß Strahl (34) nur aus
"ungeraden" Impulsen und Strahl (36) nur aus "geraden" Impulsen besteht.
Die Dauer der besagten Lichtpulse ist stets wesentlich kleiner als
die halbe Periodendauer des Generatorsignales (a), so daß gilt:
Diese Tatsache eröffnet zusammen mit dem in Fig. 4(e) gezeigten
Verlauf der Piezotreiber-Ausgangsspannung einen neuartigen Abgleich
der Sendeoptik. Da die Auslenkung des Piezoquarzes und damit auch
die Senderstrahlablenkung proportional zum Verlauf (e) sind, kann
nach einem groben mechanischen Vorabgleich die Feinjustage der
Strahlengänge (34) und (36) mit Hilfe des Phasenschiebers (54) elektro
nisch erfolgen und durch die Signalverarbeitung überwacht werden.
Die nicht am strömenden Medium gestreute Pulsenergie muß in einer
aufwendigen Lichtfalle (44) absorbiert werden. Diese besteht aus mehreren
hintereinander geschalteten, gekühlten Farbgläsern, die bei der ein
gestrahlten Wellenlänge einen maximalen Absorptionskoeffizienten
besitzen. Die Anordnung der Farbgläser in der Lichtfalle ist im
wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß, um eine maximale Absorption
zu erreichen, der Normalvektor (senkrecht auf der Glasplattenebene) mit
dem einfallenden Strahl den sogenannten Brewsterwinkel (hier ungefähr
57°) bildet, wobei der Vektor des einfallenden elektrischen Feldes
in der Reflexionsebene liegt.
Die Detektion des am strömenden Medium gestreuten Lichts erfolgt mit
der in Fig. 3 schematisch dargestellten Anordnung. Über zwei Bikonvex
linsen (L3, L4) sowie zwei Metallfilmspiegel (Sp4, Sp5) wird das
Streuvolumen (SV) auf ein optisches Filter hoher Dispersion (Monochro
mator(58)) abgebildet und anschließend vermöge eines Peltier-gekühlten
(PK) Photomultipliers (60) in ein elektrisches Signal umgesetzt. Die
Transmissionskurve des optischen Filters läßt sich gut durch ein
Dreieckprofil (D) mit der Halbwertsbreite ΔλT sowie der Zentralwellen
länge λT, die um den Betrag ΔλT,0 gegen die eingestrahlte Wellen
länge λ₀ verstimmt ist, annähern (Fig. 5). Strömt nun das zu untersuchende
Medium in der in Fig. 2 gezeigten Richtung, so wird das vom Strahl
(34) herrührende Streulicht aufgrund des optischen Dopplereffektes
um den Betrag Δλd/₂ nach λ0r, das vom Strahl (36) herrührende
Streulicht um Δλd/₂ nach λ0b rot- bzw. blauverschoben sein.
Die sogenannte Dopplerverschiebung hängt mit der zu messenden Geschwin
digkeitskomponente (Vz) in einfacher Weise zusammen:
wobei c=Lichtgeschwindigkeit.
Aufgrund des Transmissionsprofils des optischen Filters (Fig. 5)
führt die unterschiedliche Position der beiden Streulicht
anteile von Strahl (34) bzw. (36) auf der Wellenlängenskala
zu unterschiedlichen mit dem Photomultiplier (60) meßbaren Intensi
täten (Ir bzw. Ib), deren Differenz
ein Maß für die Dopplerverschiebung Δλd und damit für die Ge
schwindigkeitskomponente Vz ist. Um ein maximales meßbares Signal
ΔI zu erhalten, müssen die einstellbaren Parameter ΔλT,0 und
ΔλT durch die numerische Auswertung des Faltungsintegrals F
unter Berücksichtigung eines maximalen Signalrauschverhältnisses
bei gegebenem Streulinienprofil M(λ-λ₀) optimiert werden.
Mit der Datenerfassungseinheit werden die auf Magnetplatte gespeicher
ten Streulichtpulse ausgewertet. Das Triggersignal (c) gewähr
leistet die synchrone Aufnahme mit Hilfe eines schnellen Transienten
rekorders. Die korrekte Zuordnung der Transientenrekorderaufnahme
eines Pulses zur Einstrahlrichtung (Strahl "34" oder "36") wird durch
folgende zusätzliche Komponenten erreicht.
Das Aussteuersignal der Piezoquarz-Treiberstufe (Fig. 4(d)) schaltet
gleichzeitig ein schnelles Reed-Relais (62), das wiederum das Triggersignal
in der Weise umschaltet, daß die Triggerung bei der Einstrahlung aus
(34) verzögert wird, während die Triggerung bei Einstrahlung aus (36)
unverzögert erfolgt. Dies hat zur Folge, daß das vom Strahl (34)
herrührende Streusignal gemäß der in Fig. 1, 2 gezeigten koaxialen
30 m-Verzögerungsleitung um ca. 100 nsec früher als das vom Strahl (36)
herrührende Streusignal aufgezeichnet wird. Diese Zeitverzögerung
sowie die maximalen Streusignale abzüglich eines mit aufgezeichneten
Hintergrundrauschen werden durch die Datenverarbeitungseinheit be
stimmt. Die Meßgröße
ΔI = Ir - Ib
wird durch Mittelwertbildung über eine ausreichende Anzahl von Puls
paaren (500 ... 1000) bestimmt.
Eine Zusatzvorrichtung sowie ein Zusatzverfahren wird notwendig,
falls die Streupulsenergie z.B. aufgrund von Dichtefluktationen des
strömenden Mediums oder Senderleistungsschwankungen von Puls zu Puls
nicht konstant ist und damit vom Dopplereffekt nicht unterschieden
werden kann.
Die auftretenden Probleme werden durch eine Referenzsignal-Detektions
einheit (46) gemäß Fig. 2 beseitigt. Diese empfängt die durch den Strahl
teiler (48) ausgekoppelten Streulichtsignale und unterscheidet sich
von der Streulichtdetektionseinheit nur durch eine wesentlich breitere
Transmissionskurve:
ΔλT,REF»ΔλT
und/oder durch eine kleinere Verstimmung:
0≈ΔλT,0 REF«ΔλT,0
d.h. eine Dopplerverschiebung wird durch die Referenzsignal-Detektions
einheit nicht erfaßt. Normiert man nun sämtliche Meßsignale Ir, Ib auf
die entsprechenden Referenzsignale, so kann der Einfluß von doppler
freien Schwankungen eliminiert werden. Die Referenzsignal-Methode
erfordert einen zweiten Transientenrekorder-Kanal und wegen zweifacher
Auswertung jedes einzelnen "rot-blau" Pulspaares eine längere Rechen
zeit.
- a) Das beschriebene Verfahren gestattet erstmals die simultane Bestimmung der Dichte und der Geschwindigkeit eines strömenden Mediums, da sich aus der Meßgröße ΔI=Ir-Ib die Geschwindigkeit und aus der mittleren Intensität nach geeigneten Kalibrierverfahren (z.B. Rayleigh-Streuung an einem Gas mit bekanntem Streuquerschnitt) die Dichte berechnen lassen. Das Dichte × Geschwindigkeits-Produkt hat Bedeutung beim Flugtriebwerk.
- b) Die Sendeoptik, die zur Einstrahlung der Lichtpulse in das strömende Medium dient, kann elektronisch abgeglichen werden.
- c) sämtliche strömenden Medien können lokal vermessen werden, d.h. auch solche, die nicht selbst Licht emittieren.
- d) Richtungsempfindlichkeit der Meßvorrichtung, daher keine a priori Annahme über Strömungsrichtung erforderlich.
- e) Referenzsignalbildung gestattet Messung an fluktuierenden
Medien, was bei Emissionsspektroskopie nicht möglich ist wegen
- - Einfluß von Schwankungen des emittierten Lichts
- - Dejustage der Optik während der Messung
- - Plasmastrahlwanderung: Verschiebung des Plasmastrahls während der Messung.
- f) Der Streuprozeß spielt für Geschwindigkeitsmessung keine Rolle.
- g) Vermessung von Plasmastrahlen, die zur Beschichtung/Veredelung von Oberflächen Verwendung finden.
- h) Neben lokaler Auflösung ist auch eine zeitliche Auflösung möglich (entsprechend der Pulsfolgefrequenz der Senderanordnung).
- i) Mittlere makroskopische Plasmabewegung (plasma bulk velocity) wird unterscheidbar von thermischer Bewegung.
- j) Störungsfreie Messung (Meßobjekt wird durch Messung/Meß verfahren nicht gestört).
- k) Der Nachteil von zwei getrennten Detektionsstrahlengängen wird vermieden, die optischen Komponenten lassen sich senderseitig wegen der dort herrschenden großen eingestrahlten Lichtmengen besser handhaben.
- l) MIE-Streuung an vom strömenden Medium mitgeführten Partikeln (Staub, Elektrodenabbrand) kann einfach eliminiert werden durch besagte Senderstrahlumschaltung sowie durch die vorgestellte Art der Referenz signalbildung.
Die Vorteile der Erfindung bestehen demgemäß darin, daß lokale Parameter,
insbesondere die Driftgeschwindigkeiten von strömenden Medien, mit
und ohne eigenleuchtendem Anteil störungsfrei bestimmt werden können.
Die alternierende Umschaltung des Senderstrahlenganges zwischen auf
einanderfolgenden Impulssignalen gewährleistet die vorteilhafte
Ausnutzung der hohen Pulsenergien von z.B. heute verfügbaren Riesen
puls-Lasern. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine Messung
auch an fluktuierenden Medien mit hohem Eigenleuchten (z.B. Plasmen)
durch die Auswertung von entsprechenden Referenzsignalen. Die durch
die schräg von vorn bzw. schräg von hinten in den Medienstrom ein
gestrahlten Wellen bewirkte Dopplerverschiebung des Streulichts
ermöglicht die Bestimmung der entsprechenden Geschwindigkeitskom
ponente, unabhängig von der Art des Streuprozesses, von Fluktuationen
im Medium und Senderleistungsschwankungen. Die alternierende Umschal
tung der Senderstrahlengänge wird vorgenommen, weil die zu erwartende
Dopplerverschiebung klein ist gegen die eingestrahlte Wellenlänge
(Wellenlängenverschiebung/eingestrahlte Wellenlänge ist ungefähr v/c=
Mediengeschwindigkeit/Lichtgeschwindigkeit). Durch diese Umschaltung
können relative Wellenlängenverschiebungen bestimmt werden, ohne daß
die absoluten Größen der Wellenlängen bekannt sein müssen.
Die von mehreren Pulspaaren gebildete Dopplerverschiebung kann auch
gemittelt werden.
Claims (12)
1. Verfahren zur Bestimmung einer lokalen Driftgeschwindigkeitskomponente
in strömenden Medien (24) durch Messung der
Dopplerverschiebung des Streulichtes, bei welchem sich zwei
Senderstrahlengänge und ein Empfängerstrahlengang in einem
Punkt in dem zu messenden Medienstrom schneiden,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der lokalen Driftgeschwindigkeitskomponente
von medieneigenen Teilchen (z. B.
von Molekülen, Atomen, Ionen und freien oder gebundenen Elektronen)
die von diesen gestreuten elektromagnetischen Wellen
verwendet und folgende Schritte durchgeführt werden:
- - es werden von einer Pulsquelle (26, 27) elektromagnetische Impulse mit einer Frequenz λo erzeugt;
- - die elektromagnetischen Impulse der Pulsquelle (26) durchlaufen abwechslungsweise die beiden Senderstrahlengänge;
- - der eine Senderstrahlengang bildet zur lokalen Driftgeschwindigkeitskomponente (vz) einen Winkel αo, der andere Senderstrahlengang einen Winkel 180°-αo, so daß eine gleich große Rot- und Blauverschiebung im Streulicht auftritt;
- - der Empfängerstrahlengang verläuft durch ein optisches Filter (40) hoher Dispersion;
- - die eingestrahlte Wellenlänge λo wird derart auf eine Flanke der Transmissionskurve (D) des Filters (40) gelegt, daß auch das dopplerverschobene Streulicht (λor, λob) auf dieser Flanke zu liegen kommt;
- - die resultierende Intensitätsdifferenz ΔI wird in eine Wellenlängendifferenz Δλd umgeformt;
- - die Wellenlängendifferenz Δλd wird nach der Formel in die lokale Driftgeschwindigkeitskomponente vz umgeformt, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsquelle ein Pulslaser (26)
ist, daß die vom Pulslaser ausgehenden Impulse von einer
Laserstrahlablenkeinrichtung in ihrer Richtung ablenkbar
sind, daß die Laserstrahlablenkeinrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Laserimpulsen von Schaltelementen (52,
54, 56, 32, 30) derart umschaltbar ist, daß die Lichtimpulse
abwechslungsweise die zwei Senderstrahlengänge durchlaufen,
daß das optische Filter hoher Dispersion im Empfängerstrahlengang
angeordnet ist, daß ein Lichtintensitätsdetektor
(60) am Ausgang des optischen Filters angeordnet ist, und
daß eine Datenverarbeitungseinheit mit dem elektrischen Ausgang
des Lichtintensitätsdetektors verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß als Laserstrahlablenkeinrichtung
ein Strahlumlenkprisma (Pr1) vorgesehen ist, das von einem
Piezoquarz (30) mit der Pulsfolgefrequenz des Lasers synchron
angesteuert wird und in zwei definierte Schwenkstellungen
überführbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Empfängerstrahlengang
ein Teil des Streulichts ausgekoppelt wird und einer Referenzsignal-
Detektionseinheit (46), bestehend aus einem weiteren
optischen Filter und einem weiteren Lichtintensitätsdetektor,
zugeführt wird, daß die Transmissionskurve des weiteren
optischen Filters wesentlich breiter gewählt ist als die
Transmissionskurve des optischen Filters hoher Dispersion,
womit durch die Referenzsignal-Detektionseinheit die Dopplerverschiebung
des Streulichts nicht erfaßt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung der Strömungsrichtung
des zu untersuchenden Mediums ein Signalgenerator
(52) vorgesehen ist, der Rechteckimpulse (a) mit konstantem
Tastverhältnis 1:1 liefert, von denen die geraden und die
ungeraden Impulse getrennt zeitlich unterschiedlich verzögert
werden, um den Pulslaser (26) anzusteuern.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung als optisches Filter hoher Dispersion
ein frequenzvariables und bandbreitenvariables
Spektralfilter, z.B. ein Monochromator (58), vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß als optisches Filter hoher Dispersion
ein Gittermonochromator (58) hoher Dispersion vorgesehen
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulslaser (26) ein Farbstofflaser
(28) zur Veränderung der eingestrahlten Wellenlänge
nachgeschaltet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine hohe lokale Auflösung der
zu messenden Driftgeschwindigkeit dadurch gewährleistet wird,
daß die Laserstrahltaille von der Achse der Detektionsoptik
(42, 46) geschnitten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Medienstrom ein Plasmastrahl
eines Plasmabrenners ist, daß der Detektorstrahl zur Optimierung
der lokalen Auflösung im wesentlichen senkrecht auf der
durch die Plasmastrahlachse und den Laserstrahlachsen aufgespannten
Ebene steht.
11. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Kalibrierverfahren an
einem Glas mit bekanntem Streuquerschnitt und mit bekannter
Dichte die Messung der Absolutwerte der Streulichtintensitäten
ermöglicht wird, und daß aufgrund der gemessenen Absolutwerte
des rot- und blauverschobenen Streulichts die Mediendichte
ermittelt wird.
12. Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 11
zur Ermittlung des Produkts von Geschwindigkeit und Dichte
im Schubstrahl eines Flugtriebwerkes.
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