Miniaturisierte optische Messsonde zur Detektion von Tropfengrößen in Dampfturbinen

Optische Messtechnik wird bereits in vielen Bereichen erfolgreich eingesetzt. Zur Erschließung weiterer Anwendungsfelder werden neue Möglichkeiten untersucht, um Messmittel zu verkleinern. Am Beispiel einer Messsonde zur Vermessung von Tropfengrößen in Dampfturbinen wird ein bestehendes Messsystem miniaturisiert. Dazu wird zum einen das optische System auf die besonderen Erfordernisse kleiner Bauräume angepasst und zum anderen wird ein neuartiges Fertigungssystem für die mechanische Linsenhalterung eingesetzt. Das der Messsonde zugrundeliegende Messprinzip zur Bestimmung der lokalen Tropfengrößenverteilung beruht auf der Theorie der Lichtstreuung am sphärischen Partikel. Hierfür wird Laserlicht in das Messvolumen eingespeist und die von den Topfen induzierte Streulichtintensität gemessen. Auf Grund der kompakten Baugröße von Ø ≤ 8 mm und der erforderlichen Aufnahme von bis zu 9 optischen Elementen (Linsen, Blende, Faser) werden individualisierte Linsenfassungen in Form von Quarzglastuben mittels Selective Laser Etching (SLE) hergestellt. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Umsetzung des Konzepts sowie der Prototyp der aufgebauten Messsonde präsentiert.