Novel differential laser Doppler profile sensor with spatial resolution inside the measurement volume for applications in the field of production engineering and fluidics

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Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, einen neuartigen Laser-Doppler-Profilsensor für die gleichzeitige Abstands- und Geschwindigkeitsmessung von technischen Oberflächen zu untersuchen. Das Prinzip des Profilsensors basiert auf der Erzeugung von divergierenden und konvergierenden Interferenzstreifensystemen. Mittels zweier Laserwellenlängen wird eine getrennte Signalauswertung sichergestellt, die eine Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung von Streuobjekten erlaubt. Deren gleichzeitige Messung mit nur einem Sensor weist eine erhebliche Vereinfachung der Messanordnung gegenüber bisher eingesetzten Sensoren auf. Der Profilsensor soll für die Kontrolle der Fertigung von Zylindern und zur Messung der Oberfläche von bewegten Festkörpern, z. B. beim Fräsprozess, qualifiziert werden. Durch seine Universalität erlaubt der Profilsensor außerdem die ortsaufgelöste Geschwindigkeitsmessung von Strömungen. Für die Strömungsmesstechnik eingesetzte Laser-Doppler-Techniken sind hinsichtlich der Ortsauflösung durch die Größe des Messvolumens von typisch 50 µm begrenzt, womit die Erfassung von z. B. steilen Scherschichten nicht sicherzustellen ist. Demgegenüber ist mit dem hier vorgeschlagenen Konzept des Profilsensors eine Ortsauflösung von 1 µm erreichbar. Der Profilsensor soll daher auch für ortsaufgelöste Messungen der Geschwindigkeit sowie der Teilchengröße von Mehrphasenströmungen qualifiziert werden. Mit der daraus gewonnenen Kenntnis über das Strömungsprofil lassen sich z. B. Einspritzdüsen untersuchen.