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PSP

   Pressure Sensitive Paint

   Im Bereich der optischen  Druckverteilungsmessung  hat  sich in  den vergangen-
   en  Jahren die  Pressure Sensitive  Paint (PSP) Technik als  zuverlässiges Arbeits-
   werkzeug  von  Großforschungseinrichtungen wie  z.B.  dem DLR in Göttingen, der
   ONERA in Frankreich, dem JAXA in Japan und der NASA  in den USA, etabliert. Bei
   dieser Technik wird als wesentliches Messprinzip die Deaktivierung photochemisch
   angeregter Farbstoffmoleküle mittels  Sauerstoff  ausgenutzt,  d.h.  die Tatsache,
   dass die Fluoreszenz eines angeregten Farbstoffmoleküls mit Hilfe von Sauerstoff
   ausgelöscht werden kann. Da  die  Sauerstoffkonzentration  im Fluid im  Gleichge-
   wicht proportional zum Druck ist, kann dieser als  Quenchen  bezeichnete Prozess
   direkt für  ortsaufgelöste Druckverteilungsmessungen genutzt  werden. Zu diesem
   Zweck werden die fluoreszierenden Moleküle in eine  sauerstoffdurchlässige Farbe
   eingelagert  und  nach entsprechender  Vorbehandlung auf die  zu untersuchende
   Modelloberfläche  gesprüht. Die aufgesprühte  Farbschicht muss  dabei  möglichst  
   dünn sein, damit eine Beeinflussung  der Strömung  vernachlässigt  werden kann.
   Auf der anderen Seite muss aber die Konzentration der fluoreszierenden Moleküle
   -- bzw.  die  Dicke der  Farbschicht  --  hinreichend groß sein, damit das Signal mit
   einer CCD Kamera zuverlässig aufgezeichnet  werden kann. Nach dem  Aufbringen
   der  Farbschicht und einer Kalibrierung des Messsystems bei verschiedenen Refer-
   enzdrücken  und  Temperaturen  werden  die  Moleküle  beleuchtet  und  das von
   den Molekülen ausgehende Licht im interessierenden Frequenzband mit Hilfe von 
   geeigneten CCD Kameras aufgenommen.Um zu vermeiden, dass z.B. unterschied-
   liche Farbschichtdicken oder eine Variation der Beleuchtungsintensität eine räumlich 
   unterschiedliche Sensitivität  zur  Folge  hat, ist  eine  Referenzkamera notwendig.
   Um auch geringe Intensitätsunterschiede  zuverlässig  registrieren zu  können, ist
   die Verwendung hochwertiger Kameras zwingend erforderlich. Mit  einer  12bit CCD 
   Kamera ergibt sich bei hinreichender zeitlicher Integration z.B. eine Auflösung von
   ca. ±10 mbar oder sigma_cp =±0,05 und bei einer CCD Kamera mit 16bit ±1 mbar 
   oder sigma_cp =±0,005.

  
   Die Pressure Sensitive Paint  (PSP)  Messmethode bietet trotz  jahrelanger Entwick-
   lung  immer  noch  sehr viel  Potential  für Verbesserungen.  Am Institut  für Strö-
   mungsmechanik und  Aerodynamik werden insbesondere  in den  folgenden Berei-
   chen die Entwicklungen vorangetrieben:

  • Datenerfassung mit CCD und CMOS Kameras
  • Beleuchtung mit Blitzlampen, Dioden und Lasern
  • Datenauswertung und Analyse unter Berücksichtigung von Deformationen und Vibrationen von  Modellen und Temperaturdrift
  • simultaner  Einsatz mit  anderen optischen Messtechniken wie  z.B. PIV, Deformationsmesstechnik und IR Thermographie.