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1. (WO2019011916) ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR STÖRUNGSKORREKTUR FÜR BILDGEBENDE STRÖMUNGSMESSVERFAHREN
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Veröff.-Nr.: WO/2019/011916 Internationale Anmeldenummer PCT/EP2018/068669
Veröffentlichungsdatum: 17.01.2019 Internationales Anmeldedatum: 10.07.2018
IPC:
G02B 26/06 (2006.01) ,G01N 21/03 (2006.01) ,G02B 27/00 (2006.01)
G Physik
02
Optik
B
Optische Elemente, Systeme oder Geräte
26
Optische Vorrichtungen oder Anordnungen mit beweglichen oder verformbaren optischen Elementen zum Steuern der Intensität, Farbe, Phase, Polarisation oder Richtung von Licht, z.B. Schalten, Austasten, Modulieren
06
zum Steuern der Phase von Licht
G Physik
01
Messen; Prüfen
N
Untersuchen oder Analysieren von Stoffen durch Bestimmen ihrer chemischen oder physikalischen Eigenschaften
21
Optisches Untersuchen oder Analysieren von Stoffen, d.h. durch die Anwendung infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Lichts
01
Anordnungen oder Geräte zum Erleichtern optischer Untersuchungen
03
Küvetten
G Physik
02
Optik
B
Optische Elemente, Systeme oder Geräte
27
Andere optische Systeme; andere optische Geräte
Anmelder:
TECHNISCHE UNIVERSITÄT DRESDEN [DE/DE]; Helmholtzstraße 10 01069 Dresden, DE
Erfinder:
BÜTTNER, Lars; DE
CZARSKE, Jürgen; DE
TEICH, Martin; DE
KOUKOURAKIS, Nektarios; DE
Vertreter:
KAILUWEIT UND UHLEMANN PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB; Bamberger Straße 49 01187 Dresden, DE
Prioritätsdaten:
10 2017 211 837.711.07.2017DE
Titel (DE) ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR STÖRUNGSKORREKTUR FÜR BILDGEBENDE STRÖMUNGSMESSVERFAHREN
(EN) ARRANGEMENT AND METHOD FOR DISTURBANCE CORRECTION FOR IMAGING FLOW MEASURING PROCESSES
(FR) DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE CORRECTION DE PERTURBATIONS POUR PROCÉDÉS DE MESURE D’ÉCOULEMENT OPTIQUES
Zusammenfassung:
(DE) Eine in der Regel zeitlich veränderliche Grenzfläche zwischen mehreren strömenden Fluiden mit unterschiedlichen Brechungsindizes, z. B. die Grenzfläche zwischen Wasser und Luft mit freier Wasseroberfläche, stellt eine optische Störung dar. Optische Strömungsmessverfahren, die durch die Grenzfläche erfolgen, werden durch diese Störung beeinflusst, was zu signifikanten Messabweichungen führt oder eine Messung sogar vollständig verhindern kann. Die Erfindung trägt zur Lösung dieses messtechnischen Problems bei, indem Anordnungen (1, 1a, 1') und Verfahren zur instantanen und hardwareseitigen Korrektur der von einer fluktuierenden Grenzfläche (211) hervorgerufenen optischen Störungen vorgeschlagen werden. Dazu wird ein Wellenfrontmodulator (5) in den Strahlengang des optischen Messverfahrens eingebracht, der mittels einer Regelung die hervorgerufene optische Störung aktiv kompensiert. Die Erfindung ermöglicht es, optische Strömungsmessungen durch eine fluktuierende Grenzfläche hindurch vorzunehmen. Sie ist dabei nicht auf ein einzelnes Strömungsmesstechnikverfahren beschränkt, sondern kann in alle bekannten abbildenden Verfahren implementiert werden. Die Erfindung kann in einer Vielzahl technischer Anwendungen eingesetzt werden. Beispielhaft zu nennen sind: Flüssigkeits-Luft-Grenzflächen, z.B. in Wasserkanälen mit offener Oberfläche; Filmströmungen, z. B. in der chemischen Verfahrenstechnik zur Kühlung, Reinigung oder der Destillation; Flüssigkeitsstrahlen (Jets) mit allseits fluktuierender Oberfläche; Messungen in levitierten oder auf einer undurchsichtigen Unterlage haftenden Tropfen, oder in Flüssigkeiten auftretenden Gasblasen. Die Erfindung ist auch zur Korrektur von Störungen durch Temperaturgradienten bei Verbrennungen, Druckgradienten, z. B. bei Druckstößen, oder Konzentrationsgradienten, z. B. bei Elektrolysevorgängen, geeignet.
(EN) A generally time-varying boundary surface between multiple flowing fluids with different refractive indices, for example the boundary surface between water and air with a free water surface, represents an optical disturbance. Optical flow measuring processes that take place through the boundary surface are influenced by this disturbance, which leads to significant measurement deviations or even completely prevents measurement. The invention contributes to solving this technical measurement problem by proposing arrangements (1, 1a, 1’) and processes for the instantaneous, hardware-based correction of the optical disturbances caused by a fluctuating boundary surface (211). For this purpose, a wavefront modulator (5) is introduced into the beam of the optical measuring process and, by means of a feedback control, actively compensates for the optical disturbance that is caused. The invention makes it possible to perform optical flow measurements through a fluctuating boundary surface. It is at the same time not restricted to a single flow measuring process but can be implemented in all known imaging processes. The invention can be used in a large number of technical applications. To be mentioned by way of example are: liquid-air boundary surfaces, for example in water channels with an open surface; film flows, for example in chemical process engineering for cooling, cleaning or distillation; liquid jets with the surface fluctuating on all sides; measurements in levitated drops or drops adhering on an opaque underlying surface or gas bubbles occurring in liquids. The invention is also suitable for the correction of disturbances due to temperature gradients in combustion processes, pressure gradients, for example in the case of pressure surges, or concentration gradients, for example in the case of electrolytic processes.
(FR) Une interface, variant généralement dans le temps, entre une pluralité de fluides en écoulement ayant des indices de réfraction différents, par exemple l’interface entre l’eau et l’air avec la surface de l’eau libre, représente une perturbation optique. Les procédés de mesure d’écoulement optique qui sont effectués par le biais de l’interface sont affectés par cette perturbation, ce qui peut entraîner des écarts de mesure importants, voire empêcher totalement une mesure. L’invention contribue à résoudre ce problème métrologique en proposant des dispositifs (1, 1a, 1’) et des procédés de correction instantanée et matérielle de perturbations optiques provoquées par une interface fluctuante (211). Pour cela, on introduit dans le trajet de faisceau du procédé de mesure optique un modulateur de front d’onde (5) qui compense activement, au moyen d’une régulation, la perturbation optique générée. L’invention permet de réaliser des mesures d’écoulement optiques par le biais d’une interface fluctuante. Elle ne se limite pas à une technique de mesure d’écoulement unique, mais peut être mis en œuvre dans tous les procédés d’imagerie connus. L’invention peut être utilisée dans un grand nombre d’applications techniques. On peut mentionner à titre d’exemples : les interfaces liquide-air, par exemple dans les canaux d’eau à surface ouverte ; les écoulements pelliculaires, par exemple en génie chimique pour le refroidissement, la purification ou la distillation ; les jets de liquides dont les surfaces fluctuent de toutes parts ; les mesures en gouttes lévitantes ou adhérentes sur une base opaque, ou les bulles de gaz dans les liquides. L’invention est également appropriée pour la correction de perturbations causées par des gradients de température lors de combustions, de gradients de pression, par exemple dans des coups de bélier, ou de gradients de concentration, par exemple dans des procédés d’électrolyse.
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Afrikanische regionale Organisation für geistiges Eigentum (ARIPO) (BW, GH, GM, KE, LR, LS, MW, MZ, NA, RW, SD, SL, ST, SZ, TZ, UG, ZM, ZW)
Eurasisches Patentamt (EAPO) (AM, AZ, BY, KG, KZ, RU, TJ, TM)
Europäisches Patentamt (EPA) (AL, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, RS, SE, SI, SK, SM, TR)
Afrikanische Organisation für geistiges Eigentum (OAPI) (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, KM, ML, MR, NE, SN, TD, TG)
Veröffentlichungssprache: Deutsch (DE)
Anmeldesprache: Deutsch (DE)