Lasersensor für Spalt- und Schwingungsmessungen

Der bereits patentierte Lasersensor ermöglicht eine Online-Kontrolle der Spaltweite zwischen den rotierenden Schaufeln und dem Gehäuse von Turbomaschinen. Das ist wichtig, da mechanische und thermische Einflüsse zu einer ständigen minimalen Veränderung der Spaltweite im Mikrometerbereich führen, der jedoch für den funktionierenden Betrieb der Turbomaschine fortwährend kontrolliert werden muss und zudem wirtschaftliche Bedeutung besitzt. Eine so genau und gering wie möglich eingestellte Spaltweite, die in der Regel bei circa 0,5 mm liegt, kann bei dem hohen Energieverbrauch der Turbomaschinen schließlich zu enormen Kosteneinsparungen führen.

Die neue Technologie basiert auf dem bekannten Laser-Doppler- Verfahren, wobei Wissenschaftler um Prof. Jürgen Czarske, Professor für Mess- und Prüftechnik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Dresden einen Sensor entwickelt haben, der mit der elektronischen Signalverarbeitung von zwei Doppler- Frequenzen - statt wie bisher üblich einer - für zwei Laserwellenlängen - rotes und infrarotes Licht - die mathematische Errechnung der Spaltweite erlaubt.

Dabei werden zwei Laserwellenlängen über ein Glasfaserkabel an einen Messkopf gesendet, der sich an der Außenwand der Turbine befindet. Von dort gelangen die Laserstrahlen über ein Fenster an die Schaufeln, die die Strahlen reflektieren. Die zurückgegebenen optischen Signale werden schließlich in elektrische Signale umgewandelt und mit einem Computer ausgewertet.

Einen wichtigen Anwendungsbereich des Lasersensors stellen auch Werkzeugmaschinen dar wie Dreh-, Fräs- und Schleifmaschinen, sodass während der Bearbeitung des Werkstücks sowohl Abtrag als auch absoluter Durchmesser bestimmt werden können.

COMPAMED.de; Quelle: Technische Universität Dresden