Bildgebende Laser-Vibrometrie mittels Hochgeschwindigkeitskamera (1 Mfps) zur seedinglosen nichtinvasiven Messung in drall-stabilisierten Flammen

Zur Charakterisierung moderner, drall-stabilisierter Triebwerksbrenner wird eine Messung der fluktuierenden Wärmefreisetzungsrate und Strömungsgeschwindigkeit am Brennerausgang benötigt, die optisch, aber ohne Streupartikel erfolgen soll. Möglich ist dies mittels heterodyner Laser-Vibrometrie, welche die interferometrische Erfassung der Wärmefreisetzungsrate aufgrund des Zusammenhangs zur (über die Dichte gekoppelten) Brechungsindexänderung entlang des Laserstrahls erlaubt. Signalkorrelation mehrerer simultan genutzter Vibrometer erlaubt zudem die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit basierend auf dem Phasenunterschied der Interferenzsignale sowie dem bekannten Abstand der Messpositionen. Für die Erfassung räumlicher und zeitlicher Fluktuationen präsentieren wir ein bildgebendes Vibrometer unter Nutzung einer Hochgeschwindigkeitskamera. Diese CMOS-Kameramesstechnik erreicht hohe Messraten bis 30 kHz bei einer Auflösung von 64 x 64 px, wobei ein Übersprechen einzelner Messpositionen mittels Retroreflektoren verhindert wird. Das System ermöglicht erstmals die simultane und flächenhafte Erfassung von Fluktuationen der Wärmefreisetzungsrate und Strömungsgeschwindigkeit in Flammen.