Hochauflösender Laser-Doppler-Profilsensor zur Durchflussmessung von Hochdruck-Erdgas

Wir berichten über den Einsatz eines Laser-Doppler-Geschwindigkeitsprofilsensors zur Vermessung von Erdgas-Strömungen bei 50 bar Druck. Der Profilsensor dient zur Messung von Strömungsprofilen entlang einer Linie und einer Geschwindigkeitskomponente und beruht auf der Verwendung von zwei fächerförmigen Interferenzstreifensystemen. Im Gegensatz zur konventionellen Laser-Doppler-Technik ermöglicht er eine Ortsauflösung der Strömung innerhalb des Messvolumens mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich. Daher ist der Profilsensor für die Messung von Grenzschichtprofilen prädestiniert. Zur Messung wurde ein passiver faseroptischer Messkopf mit vier 30 m langen polarisationserhaltenden Fasern verwendet, der mit einem 5-Watt-Festkörperlaser betrieben wurde. Die Unterscheidung der Streifensysteme geschah mittels Frequenzmultiplexing unter Verwendung von akusto-optischen Modulatoren. Die Messung erfolgte durch ein Glasfenster von 4 cm Dicke, dessen optische Eigenschaften (Verzeichnung, Doppelbrechung) zu berücksichtigen waren. Der Vorteil des Profilsensors gegenüber konventioneller Lasermesstechnik zeigt sich vor allem in dem deutlich geringeren gemessenen virtuellen Turbulenzgrad.