Was ist ein Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser?
Der Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser ist ein Geschwindigkeitsmessgerät, das den Dopplereffekt nutzt, um die Geschwindigkeit eines sich bewegenden oder rotierenden Objekts zu messen, indem ein Laserstrahl auf das zu messende Objekt gerichtet wird. Zu den Vorteilen dieses Geräts gehören eine hohe Auflösung und die Möglichkeit, eine Rückwärtsdrehung zu erkennen.
Handelt es sich bei dem zu messenden Objekt um ein Gas oder eine Flüssigkeit, so spricht man von einem Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser. Dabei werden winzige Wassertröpfchen oder andere Substanzen in die Strömung gemischt, mit einem Laserstrahl bestrahlt und die Geschwindigkeit der Strömung gemessen. Im Vergleich zu anderen Geräten zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit, wie z. B. Pitot-Röhren und Hitzdrahtanemometern, ist das Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser insofern überlegen, als es keine Kalibrierung erfordert, eine berührungslose Messung ermöglicht und auch die Rückströmung messen kann.
Anwendungen von Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmessern
Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser können zur Messung der Geschwindigkeit von sich bewegenden Objekten wie Bändern und rotierenden Objekten wie Walzen, Motoren und Getrieben eingesetzt werden. Sie werden auch verwendet, um das Öffnen und Schließen von Aufzügen zu erkennen. Es kann eine breite Palette von Objekten gemessen werden, darunter Papier, Baumaterialien, Aluminiumfolie, Kabel, Käse (Lebensmittel) und Stahlplatten.
Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt von der Grundlagenforschung zur Strömungsdynamik bis hin zur industriellen Messung der Strömung um Objekte wie Flugzeuge, Schiffe und Fahrzeuge.
Funktionsweise von Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmessern
Sowohl Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser als auch Anemometer nutzen den Doppler-Effekt und bestehen aus einer Laserquelle, einem Splitter und einem Detektor. Der Dopplereffekt ist ein Phänomen, bei dem sich die Frequenz einer Welle verschiebt, wenn sich entweder die Wellenquelle (z. B. das Licht, das die Welle erzeugt) oder das Gerät, das die Welle beobachtet oder erfasst, bewegt oder beide. Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser messen die Geschwindigkeit, indem sie die Frequenzverschiebung des reflektierten Lichts feststellen, wenn ein sich bewegendes Messobjekt beleuchtet wird. Da die verschobene Frequenz kleiner ist als das Licht und schwer zu erkennen, wird sie durch Überlagerung des Lichts der ursprünglichen Lichtquelle erfasst.
Beim Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser, der die Geschwindigkeit von Gasen und Flüssigkeiten misst, müssen winzige Tracerpartikel wie Wassertröpfchen, Silikonöl oder Titandioxid in die Strömung gemischt werden. Zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit wird ein Laserstrahl auf diese Tracerpartikel gerichtet und das von den Partikeln emittierte Streulicht erfasst, um die Geschwindigkeit der Tracerpartikel zu bestimmen. Es ist daher wichtig, dass die Tracerpartikel der Strömung ausreichend folgen.