Hochauflösender Laser-Doppler-Sensor zur dreikomponentigen ortsverteilten Geschwindigkeitsmessung in Strömungsfeldern

Wir berichten über einen Laser-Doppler-Sensor, der die Messung des Geschwindigkeitsfeldes von Strömungen in zwei Ortsdimensionen (2D) und drei Geschwindigkeitskomponenten (3C) ermöglicht. Das Messprinzip beruht auf vier überlagerten, fächerförmigen Interferenzstreifensystemen, die durch Wellenlängen- und Frequenzmultiplexing-Techniken unterschieden werden können. Durch eine ortsverteilte Messung mit nur einem Einzeldetektor kann ein zweidimensionales Bild der Strömung gewonnen werden. Dadurch werden die Beschränkungen durch Pixelauflösung und Beugungsbegrenzung, die bei kamerabasierten Systemen auftreten, umgangen. Ortsauflösungen im Submikrometerbereich und hohe Geschwindigkeitsauflösungen lassen sich erreichen. Mögliche Anwendungsfelder des 2D-3C-Laser-Doppler-Feldsensors liegen im Bereich der Turbulenzforschung, in der hochpräzisen Durchflussbestimmung und im Gebiet der Mikrofluidik. Das Grundprinzip des Sensors und erste Ergebnisse aus Simulationen und Experimenten werden vorgestellt.