Die in Deutschland angestrebte Energiewende soll auf Dauer die erneuerbaren
Energien fördern, damit diese den Hauptanteil der verfügbaren Energie liefern. Ziel
ist es, Nuklear- sowie Kohlestrom dabei weitestgehend zu ersetzen. Bis zum Jahr 2050
soll die Stromerzeugung der erneuerbaren Energieträger von aktuell 28 % auf 80 %
wachsen 1. Die damit einhergehende Veränderung der Energieversorgung fordert
unter anderem die Nutzung und Etablierung von umweltfreundlichen und
leistungsfähigen dezentralen Energiespeichern 2. Für diese Anwendung ist die
Speicherung in Form von chemischer Energie in Batterien, welche je nach Bedarf sehr
schnell Strom speichern und an das Netz zurückgeben können, eine sinnvolle
Maßnahme. Ein kostengünstiger Betrieb sowie ein hoher Wirkungsgrad sind die
Voraussetzung, um einen (chemischen) Energiespeicher wirtschaftlich betreiben zu
können. Ein mögliches Konzept zur dezentralen Energiespeicherung ist die Zink-Luft
Batterie (ZLB).
Aktualisiert: 2023-01-01
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Die Entwicklung von Durchflusssensoren für Fluide ist gekennzeichnet durch verschleißfreie und flexible Messsysteme mit hoher Genauigkeit. Grundlage des behandelten Ultraschallmessprinzipes bilden schallreflektierende Schwebstoffe im Fluid, welche schlupffrei in der Strömung mitgeführt werden.
Die vorliegende Arbeit beschreibt fusionierte Signalverarbeitungsverfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung von Schwebstoffen in Fluiden. Zusammen mit einem Phased-Array-Ultraschallsensor wird die sukzessive Vermessung des Geschwindigkeitsprofils entlang des Querschnittes möglich.
Das realisierte Sensorkonzept, bestehend aus einem Phased-Array-Strahler, digitalen Signalprozessor und Mikrocontroller, zeichnet sich mit den implementierten Auswerteverfahren durch folgende Merkmale aus:
● Verwendung der Phased-Array-Technologie
● Erstellung zweidimensionaler Strömungsmodelle
● Steigerung der Messentfernung/-geschwindigkeit, des SNR und des Informationsgehalts durch optimierte Signalcodierung
● Zeitliche Verfolgung von Reflektorspuren durch Objektverfolgungsverfahren
● Dopplerfrequenzbestimmung mittels Schätzmethoden
● Fusion von Doppler- und Entfernungsinformationen durch Kalman- und (J)PDA-Filter oder räumlicher Clustering-Methode
Aktualisiert: 2021-04-16
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Die Viskosität ist in vielen industriellen Bereichen ein wichtiger Parameter für die Materialcharakterisierung und die Sicherung der Produktqualität. Für eine effiziente Prozesskontrolle ist dabei eine kontinuierliche und direkte Erfassung dieser Größe notwendig. Häufig erfolgt in der laufenden Produktion die Überwachung noch über Offline-Messungen, an Online- und vor allem Inline-Prozessmessgeräten besteht großer Bedarf. Im Rahmen dieser Dissertation wurde ein nicht-invasives Inline-Prozessviskosimeter entwickelt. Geringe Modifikationen eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers erlauben die Bestimmung zweier vom Strömungsprofil abhängiger Messgrößen. Unter Verwendung von a priori Wissen in Form eines rheologischen Parametermodells wird hieraus in Kombination mit einem Differenzdrucksensor, der einen weiteren rheologischen Parameter liefert die Viskosität des strömenden Materials bestimmt. Für die Auslegung des Messsystems wurde der Sensor mit numerischen Methoden modelliert. Durch Vermessung des Magnetfeldes wurde die Sensormodellierung verifiziert und im Weiteren das rheologische Modell mittels Laser-Doppler-Anemometrie validiert. Experimentelle Untersuchungen sowohl im Labor als auch im Produktionsumfeld haben die Praxistauglichkeit des Prozessviskosimeters belegt.
Aktualisiert: 2021-02-11
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