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02.04.2003

Geschwindigkeitsprofilsensor

Strömungsprofile berührungslos messen

Auf den ersten Blick haben Flugzeug und Tintenstrahldrucker nichts gemeinsam: Das eine kann nicht drucken, das andere nicht fliegen. Auf den zweiten Blick findet sich doch eine Gemeinsamkeit. Bei beiden Objekten sind Strömungen wichtig, bei dem einen die Luftströmung, bei dem anderen die Mikroströmungen der aus der Patrone fließenden Tinte. Eine genaue Kenntnis der Strömungsverhältnisse ist für eine zuverlässige Funktion unerlässlich.

Für das berührungslose Messen von Strömungsprofilen hat das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) einen optischen Sensor entwickelt, der hochaufgelöste Geschwindigkeitsmessungen ermöglicht. Die erreichte Ortsauflösung von etwa 1µm ist ca. 50-mal genauer als die bisher erreichte Auflösung von 0,05mm. Das neue Verfahren basiert auf einer Vergleichsmessung zweier photoelektrischer Signale, die durch Lichtstreuung eines zweifarbigen Laserstrahls erzeugt werden. Damit eignet sich der Geschwindigkeitsprofilsensor für strömungsmechanische Untersuchungen in der Luftfahrtbranche, beispielsweise für die Messung turbulenter Strömungen in Wandnähe. Dort ist die Kenntnis des Profils einer Umströmung von Flugzeugtragflächen von großer Bedeutung, um den reibungsbedingten Widerstand und damit die Betriebs-kosten reduzieren zu können. Auch in der Mikrofluidik sind hochaufgelöste Geschwindigkeitsmessungen erforderlich, um beispielsweise Motoren-Einspritzdüsen, Tintenstrahldruckköpfe oder Mikrokanäle zu untersuchen.

Der Geschwindigkeitsprofilsensor wurde in Zusammenarbeit mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Braunschweig, und dem Lehrstuhl für Strömungsmechanik der Friedrich-Alexander-Universität, Erlangen-Nürnberg, mit Windkanalmessungen getestet.

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