Lasermesstechnik für Hochdruck-Verbrennungsprüfstände: Entwicklung und Implementierung eines Doppelkamerasystems für gefilterte Rayleigh-Streumessung

Kurzfassung

Bei der Umwandlung von chemischer zu mechanischer Energie werden heutzutage unter anderem Verbrennungskraftmaschinen verwendet. Zur Steigerung des Wirkungsgrads und Verringerung des Stickstoffoxid-Ausstoßes müssen Komponenten von Gasturbinen am Rande der möglichen Materialbelastung eingesetzt werden. Eine Grundvoraussetzung dafür ist die genaue Bestimmung von Strömungsparametern im Turbineninneren. Durch die gefilterte Rayleigh-Streumessung mit der Frequenzscanmethode kann hierfür ein optisches Messprinzip verwendet werden, das durch die simultane, nichtinvasive Messung aller relevanten Größen hervorsticht. Ein Nachteil ist jedoch die Anfälligkeit gegenüber Verschmutzungen durch Verbrennungsrückstände an Sondenoberflächen unter realen Messbedingungen. In dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit ein Doppelkamera-Aufbau zur Minimierung der Störanfälligkeit des Messverfahrens gegenüber Verbrennungsrückstände führt. Dazu wird der optische Aufbau ausgelegt und eine Synchroniesirung der Kameras mit dem Laser erreicht. Der Aufbau des Doppelkamerasystems erzielt eine Verbesserung um den Faktor 3,4 bei der Bestimmung der Strömungsparameter unter simulierten Messbedingunen zum ursprünglichen Einkamerasystem.