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Berührungslose, kontinuierliche Messverfahren zur Bestimmung der Temperatur von Gasen

Dominik Exel M.Sc.

Dominik Exel M.Sc.

Berührungslose, kontinuierliche Messverfahren zur Bestimmung der Temperatur von Gasen werden zur Automatisierung von industriellen Prozessabläufen eingesetzt. An einen universell einsetzbaren Temperaturmesser werden eine Reihe von Anforderungen gestellt, wie zum Beispiel die Funktionsgarantie in einer staubigen, rauchigen und aggressiven Industrieluft, Genauigkeit, Sicherheit und nicht zuletzt eine kostengünstige Realisierung.

Das Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der Machbarkeit eines nichtinvasiven, nichtoptischen Verfahrens zur Messung der Gastemperatur. Als zu untersuchende Methode wird die in der Meteorologie bereits seit einiger Zeit eingesetzte Geschwindigkeits- und Temperaturprofilmessung der Atmosphäre bis in den Stratosphärenbereich basierend auf dem radio-acoustic sounding system (RASS) kombiniert mit einem sound detecting and ranging (SODAR) Konzept verfolgt.

Das Basiskonzept von RASS ist die Messung der Schallgeschwindigkeit mittels Dopplerradar. Durch Kompression der Luft, welche durch Schallwellen erzeugt wird, wird der Brechungsindex der Luft periodisch verändert, was die Reflexion von elektromagnetischen Wellen verursacht. Damit eine möglichst hohe elektromagnetische Leistung reflektiert werden kann, muss die akustische- mit der Radarwellenlänge BRAGG abgestimmt sein.

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Prototyp entwickelt, der es erlaubt, die Temperatur im Indoor-Bereich dreidimensional zu ermitteln. Eine weitere Frage, die im Rahmen dieses Projekts zu untersuchen ist, ist welche chemische Zusammensetzung zu welcher (temperaturabhängigen) Schallgeschwindigkeit führt, denn nur die relativ exakte Kenntnis der Schallgeschwindigkeit als Funktion der Temperatur wird die gezielte Messung des Profils ermöglichen.

Abbildung 1: links: Grundkonzept RASS, rechts: Temperaturprofil

Abbildung 1: links: Grundkonzept RASS, rechts: Temperaturprofil