DE3815214C2 - Verfahren zur Bestimmung einer lokalen Driftgeschwindigkeitskomponente in strömenden Medien und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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.

Ansteuerung der optischen und elektronischen Komponenten

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.

Detektion und Verarbeitung der optischen Signale

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 Δλ_T sowie der Zentralwellen­ länge λ_T, die um den Betrag Δλ_T,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 Δλ_d/₂ nach λ_0r, das vom Strahl (36) herrührende Streulicht um Δλ_d/₂ nach λ_0b rot- bzw. blauverschoben sein.

Die sogenannte Dopplerverschiebung hängt mit der zu messenden Geschwin­ digkeitskomponente (Vz) in einfacher Weise zusammen:

wobei c=Lichtgeschwindigkeit.

Verarbeitung der elektronischen Signale

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 (I_r bzw. I_b), deren Differenz ein Maß für die Dopplerverschiebung Δλ_d und damit für die Ge­ schwindigkeitskomponente Vz ist. Um ein maximales meßbares Signal ΔI zu erhalten, müssen die einstellbaren Parameter Δλ_T,0 und Δλ_T 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 = I_r - I_b

wird durch Mittelwertbildung über eine ausreichende Anzahl von Puls­ paaren (500 ... 1000) bestimmt.

Referenzsignalbildung

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:

Δλ_T,REF»Δλ_T

und/oder durch eine kleinere Verstimmung:

0≈Δλ_{T,0 REF}«Δλ_T,0

d.h. eine Dopplerverschiebung wird durch die Referenzsignal-Detektions­ einheit nicht erfaßt. Normiert man nun sämtliche Meßsignale I_r, I_b 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.

Anwendungen und Vorteile

• a) Das beschriebene Verfahren gestattet erstmals die simultane Bestimmung der Dichte und der Geschwindigkeit eines strömenden Mediums, da sich aus der Meßgröße ΔI=I_r-I_b 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 λ_o erzeugt;
• - die elektromagnetischen Impulse der Pulsquelle (26) durchlaufen abwechslungsweise die beiden Senderstrahlengänge;
• - der eine Senderstrahlengang bildet zur lokalen Driftgeschwindigkeitskomponente (v_z) einen Winkel α_o, der andere Senderstrahlengang einen Winkel 180°-α_o, so daß eine gleich große Rot- und Blauverschiebung im Streulicht auftritt;
• - der Empfängerstrahlengang verläuft durch ein optisches Filter (40) hoher Dispersion;
• - die eingestrahlte Wellenlänge λ_o wird derart auf eine Flanke der Transmissionskurve (D) des Filters (40) gelegt, daß auch das dopplerverschobene Streulicht (λ_or, λ_ob) auf dieser Flanke zu liegen kommt;
• - die resultierende Intensitätsdifferenz ΔI wird in eine Wellenlängendifferenz Δλ_d umgeformt;
• - die Wellenlängendifferenz Δλ_d wird nach der Formel in die lokale Driftgeschwindigkeitskomponente v_z 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.