Beiträge zur Doppler-Global-Velozimetrie mit Laserfrequenzmodulation

Für die Untersuchung komplexer Strömungsvorgänge, wie zum Beispiel die Umströmung eines Zylinderstumpfes, werden zeitaufgelöste Geschwindigkeitsfeldmessungen benötigt. Ein hierfür geeignetes berührungsloses Messverfahren ist die Doppler-Global-Velozimetrie (DGV). Dabei wird die zu untersuchende Strömung, welche Streuteilchen enthält, mittels Laserlicht flächig beleuchtet und durch eine molekulare Absorptionszelle hindurch auf eine Kamera abgebildet. Die Absorption in der Zelle hängt von der Lichtfrequenz ab, weswegen sich die Doppler-Frequenzverschiebung des Streulichts als Intensitätsänderung flächenhaft messen lässt. Da eine Querempfindlichkeit zur Streulichtintensität besteht, muss zwecks Korrektur letztere mit einer zweiten Kamera gemessen werden. Dadurch können Bildausrichtungs- und Strahlteilungsfehler auftreten. Neuere DGV-Verfahren, wie die FM- DGV, benötigen hingegen nur eine Kamera. Sie basieren auf einer Laserfrequenzmodulation und der Auswertung sequentiell aufgenommener Bilder. Das Ziel dieser Arbeit ist der Aufbau und die erstmalige, grundlegende Charakterisierung eines FM-DGV-Messsystems mit hoher Zeitauflösung zur Untersuchung instationärer, turbulenter Strömungen.