Ultraschallmesstechnik
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Leon Knüpfer
Projektleiter: Dr.-Ing. Sascha Heitkam
Laufzeit: 07/2020 – 01/2023
Finanzierung: AiF/IGF
Die Untersuchung der Dynamik sowie der Zusammensetzung von flüssigen Schäumen in dreidimensionalen Geometrien erfordert Messtechniken, welche Informationen über die Regionen hinter der optisch opaken Oberfläche des Schaums liefern können.
In Zusammenarbeit mit der Professur für Mess- und Sensorsystemtechnik untersuchen wir die Möglichkeit von Ultraschallsystemen zur Schaumcharakterisiereung für den Einsatz in der Forschung bis hin zu industriellen Großanlagen. Ultraschall mit geringer Frequenz im Bereich 40 kHz bis 200 kHz liefert hier eine Eindringtiefe von mehreren Zentimetern. Durch senden von Schallwellen in den Schaum und Analyse des zurückgestreuten Echos können Aussagen über die lokale Zusammensetzung des Schaums getroffen werden. Die Schallwellen werden dabei im Schaum reflektiert, wobei die gemessene Stärke der Reflektion Rückschlüsse auf den Wassergehalt zulässt.
Durch Anwenden der Ultraschall-Doppler-Verfahren ist es zusätzlich Möglich die Geschwindigkeit eines fließenden Schaumes zu bestimmen. Dafür wird die Frequenzänderung einer Schallwelle bestimmt, welche an einem sich im Schaum befindlichen Reflektor reflektiert wird. Wird zusätzlich die Laufzeit gemessen, welche die reflektierte Schallwelle vom Reflektor zur Ultraschallsonde benötigt, können diese Informationen genutzt werden um die lokale Geschwinigkeit des Schaums zu bestimmen. Die Fließgeschwindigkeit von Schäumen selbst ist ein wichtiger Parameter in vielen industriellen Anlagen, wie sie zum Besipiel in der Schaumflotation genutzt werden.
Publikationen
Nauber et al., Ultrasonic measurements of the bulk flow field in foams, Phys. Rev. E 97, 2018, 10.1103/PhysRevE.97.013113
Emmerich et al., Linear, spatio-temporally resolved ultrasound measurement of the liquid fraction distribution in froth, Technisches Messen 88 (9), 2021, 10.1515/teme-2021-0047
Zusammenfassung des Abschlussberichts - Für den vollständigen Abschlussbericht kontaktieren sie bitte Sascha Heitkam.