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5.6 Gittersensor 73
5.6 Gittersensor
Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Verfahren und Algorithmen zur digitalen
Bildanalyse haben den Nachteil, dass sie nur einen Teil der Messstrecke
optisch abbilden und die gesamte Bildtiefe erfassen. Aus diesen Gründen wurde
ein Sensor entwickelt [Fab03], der Gasgehalte ortsaufgelöst messen kann. Das
Messprinzip basiert auf der Messung der lokalen Leitfähigkeit zwischen zwei Elektroden,
durch eine elektronische Schaltung kann eine Matrix gekreuzter leitfähiger
Drähte (Drahtgitter) ausgelesen und in Gasgehalte umgerechnet werden [PZB98b]
[PZB98a] [PZB98c].
Dieses Verfahren wurde ursprünglich vom Forschungszentrum Rossendorf 4 entwickelt
und über die Firma Teletronic Rossendorf GmbH 5 zur Marktreife geführt.
Gittersensoren wurden bisher hauptsächlich zur Messung des Gasgehalts in Rohren
senkrecht zur Strömungsrichtung eingesetzt.
Im Gegensatz hierzu wurde ein Sensor entwickelt, der nicht senkrecht zur
Strömungsrichtung, sondern in der Mittelachse in Strömungsrichtung eingesetzt
wird. Er erlaubt erstmals Gasgehaltsmessungen im gesamten Löschmittelbehälter
in einem Längsschnitt durch die Mittelachse [Fab03].
Analog zu dem Verfahren in Kap. 5.3 werden die Ergebnisse der Gasgehaltsmessungen
in einen 3D-Stack eingelesen und ein Schnittbild in der t-y-Ebene
erzeugt (s. Abb. 5.19). Dieses wird binärisiert, der Schwellwert liegt bei einem
Gasgehalt von ɛ = 5%. Die Phasengrenze wird aus dem Binärbild mithilfe eines
Kantendetektions-Algorithmus ermittelt. Der zeitliche Verlauf der Phasengrenzfläche
wird linear approximiert, es wird nach Festlegung des Nullpunkts der Phasengrenzfläche
nur die Steigung der Ausgleichsgeraden variiert. Aus der Steigung
wird die Sinkgeschwindigkeit der Phasengrenzfläche und der Volumenstrom Q
berechnet. Ein Beispiel ist in Abb. 5.20 dargestellt. Zum Vergleich wurde der
Phasengrenzflächenverlauf auf Basis der Videodaten (s. Kap. 5.3) ermittelt. Die
Ergebnisse des Volumenstroms stimmen sehr gut überein und differieren um nicht
mehr als 2,5 %.
Mit Hilfe dieses Verfahrens konnten somit die Ergebnisse der Schnitttechnik
4 Homepage: http://www.fz-rossendorf.de
5 Homepage: http://www.tz-rotech.de/teletronic/deu/index.htm