Messverfahren zur Analyse von Mehrphasenströmungen
Am Lehrstuhl für Elektronische Schaltungstechnik werden Multisensorkonzepte zur Bestimmung der Phasenverteilung und Flussgeschwindigkeit einzelner Fluide in einer Mehrphasenströmung entwickelt. Eine große Herausforderung stellt hierbei der Einfluss unterschiedlicher Flussregime dar. Um trotz dieser variierenden Messbedingungen präzise Messergebnisse zu erzielen, ist der Einsatz von komplementären Messverfahren erforderlich. Zum Einsatz kommen ultra-breitbandige elektromagnetische Wellen, Ultraschallsignale und Elektrische-Impedanz-Tomografie.
UWB-Messungen
Mithilfe von ultrabreitbandigen elektromagnetischen Wellen wird die Frequenzabhängigkeit der dielektrischen Eigenschaften der Medien untersucht. Zur Bestimmung des Volumenanteils von Wasser an der Mehrphasenströmung wird der starke Kontrast der Permittivitäten von Wasser im Vergleich zu Öl und Gas ausgenutzt. Die zu entwickelnden Messsystemkomponenten liegen im Bereich der breitbandigen Signalsynthese und -einkopplung sowie der Steuer- und Messelektronik zur Aufzeichnung der Reflexions- und Transmissionsverläufe. Darüber hinaus steht die Entwicklung und Implementierung von Auswertealgorithmen im Vordergrund.
Ultraschallmessungen
Mittels breitbandiger Ultraschallsignale werden Mehrphasenströmungen ortsaufgelöst analysiert. Hierbei können insbesondere Flüssigkeiten und Gase anhand ihrer akustischen Impedanzen unterschieden werden. Neben der Dimensionierung von piezoelektrischen Wandlern liegt das zentrale Augenmerk auf dem Entwurf der Steuer- und Messelektronik sowie der Entwicklung und Implementierung von Auswertealgorithmen.
Elektrische-Impedanz-Tomografie
Bei der EIT handelt es sich um ein nichtinvasives bildgebendes Messverfahren, bei dem die elektrische Leitfähigkeit, oder bei nicht leitenden Stoffen die dielektrische Leitfähigkeit, über den Querschnitt einer Messumgebung rekonstruiert wird. Anhand der Leitfähigkeitsverteilung kann auf die Fluidverteilung rückgeschlossen werden. Aufgrund der schlecht konditionierten mathematischen Rekonstruktionsalgorithmen ist die Entwicklung von rauscharmen Systemkomponenten mit großer Dynamik erforderlich. Um hohe Messraten zu erzielen, werden GPU basierte Rekonstruktions-algorithmen entwickelt.