Die schnelle und gleichzeitig präzise Messung der Temperatur in strömender Atmosphäre bereitet Schwierigkeiten, die mittels eines akustischen Gastemperatursensors weitgehend umgangen werden könnnen. Die erreichte Grenzfrequenz liegt weit oberhalb der herkömmlichen (dinglichen) Sensoren. Ein wesentlicher Vorteil akustischer Temperatursensoren liegt darin, daß sie keinen Meßkörper besitzen, so daß weder Reibung noch Wärmekapazität des Sensorkörpers eine nennenswerte Rolle spielen. Hervorzuheben ist auch die gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Partikeleinschlag bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und anderen mechanischen Einwirkungen von außen. Für den Flugbetrieb ist von Interesse, daß der Sensor zum Schutz vor Vereisung beheizt werden kann, die Temperaturmessung aber dennoch prinzipiell möglich ist. Der Nachteil des Sensors liegt vor allem darin, daß simultan mehrere Störgrößen ermittelt werden müssen, vor allem der Strömungsvektor, aber auch der statische Druck und der Wasserdampfgehalt. An Bord des Forschungsflugzeuges vom Typ Do-128 werden diese Größen ohnehin ermittelt, so daß sich der Einsatz eines akustischen Sensors anbietet. Als Schallfrequenz wurden etwa 90 kHz gewählt - Ergebnis eines Kompromisses aus Abstand von störendem Körperschall des Flugzeuges und Dämpfung des Schalls in der Luft. Die akustische Gastemperaturmeßtechnik erlaubt hohe Meßraten und nimmt nur geringen Einfluß auf das zu messende Medium. Brauchbare Signale in strömender Atmosphäre können nur durch differentielle Verfahren erzielt werden. Auch die strömungsgünstige Gestaltung des Sensorgehäuses ist von Wichtigkeit. Auf die Messung der Störgröße 'Strömungsvektor' kann durch den Einsatz eines Dreiachsensensors verzichtet werden, der drei Summen- und drei Differenzsignale liefert, aus denen mit Hilfe datentechnischer Weiterverarbeitung Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit und Anströmwinkel ermittelt werden können. Als geeignete Ansteuerung bietet sich der Einsatz von Phasendemodulatoren an, die sich einer zentralen Referenz bedienen.
Ein flugtaugliches CW-Ultraschall-Anemometersystem zur Messung von Temperatur und Strömungsvektor
2000
9 Seiten, 4 Bilder, 6 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
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