Im hydraulischen Versuchswesen spielt die Messtechnik eine zentrale Rolle, um präzise und zuverlässig Daten zu erfassen, zu speichern und zu analysieren. Die vorhandene Messtechnik umfasst eine Vielzahl von Datenerfassungssystemen und Messinstrumenten, die verwendet werden, um Parameter wie Wasserspiegelauslenkungen, Geschwindigkeiten, Druck, Kräfte, Bewegungen und weitere wichtige Größen in hydraulischen Systemen zu messen. Diese Messungen sind essenziell für die grundlagen- sowie praxisorientierten Forschungen, die in unserer Versuchshalle stattfinden und dienen als Grundlage für das Prozessverständnis, die Entwicklung neuer Methoden oder für Aufgabenstellungen aus der Praxis.
Ein besonderes Messinstrument stellt das eingetauchte Particle Tracking Velocimetry (PTV) System von LaVision mit einem Underwater Minishaker dar. Für einen sicheren Betrieb werden die verwendeten Tracerpartikel mittels einer LED beleuchtet. Dieses Messinstrument wird zur präzisen Messung von Strömungsgeschwindigkeiten in Fluiden verwendet und kombiniert die leistungsstarke PTV-Technik mit dem innovativen "Shake-the-Box" Ansatz, um genaue und zuverlässige Ergebnisse zu liefern.
Das System von LaVision nutzt hochauflösende Kameras und spezielle Bildverarbeitungsalgorithmen, um die Bewegung der Partikel in der Strömung aufzuzeichnen. Anhand der Verfolgung dieser Partikel kann das System äußerst genaue Informationen über Geschwindigkeitsfelder, Turbulenzen und Strömungsmuster liefern. Die Kameras liefern die Partikelbewegungen in einem Volumen von etwa 300 x 200 x 150 mm mit einer maximalen Aufnahmefrequenz von 500 Bildern pro Sekunde.
Durch diesen besonderen Ansatz besitzen wir ein leistungsfähiges Messinstrument, um komplexe Strömungsphänomene zu analysieren und ein tiefgreifendes Verständnis für verschiedene Fluidsysteme zu gewinnen.
Laserscanner ermöglichen im hydraulischen Versuchswesen die Erhebung von flächenhaften Daten in hoher Präzision und Geschwindigkeit. Neben großflächigen Einzelmessungen mittels der Laserscanner können auch über innovative LiDAR-Scanner die Daten direkt prozessiert und gespeichert werden. Davon profitieren Untersuchungen zu Sedimentverlagerungen und den entstehenden Sohlprofilen.
Mit unseren Wellenpegeln sind wir in der Lage, die Oberflächenauslenkung des Wassers oder den Wellenauf- bzw. überlauf zu messen. Dafür kommen zwei Messtechniken zum Einsatz: Zum einen Widerstandsdrahtpegel, die direkt die Wasserspiegelauslenkung durch den Spannungsabfall zwischen den Elektroden durch umgebendes Wasser messen und zum anderen Ultraschallwellenpegel, welche die Wasserspiegelauslenkung anhand des reflektierten Ultraschalls messen.
Zur Erfassung von Strömungsgeschwindigkeiten nutzen wir elektromagnetische (siehe Bild), akkustische und mechanische Geschwindigkeitssensoren. In Abhängigkeit der Messaufgabe können so unterschiedliche Messtechniken bedarfsgerecht ausgewählt werden.
Bei der elektromagnetischen Messung, werden Strömungsgeschwindigkeiten in zwei Richtungskomponenten basierend auf dem Induktionsprinzip (Faradaysches Gesetz) erfasst. An den Sensoren wird ein Magnetfeld erzeugt, das die Strömung im umgebenden Wasser durch die erzeugte Spannung messen kann. Mit der akustischen Messtechnik sind wir in der Lage, dreidimensionale Fließgeschwindigkeiten abzubilden. Dies kann auch unter turbulenten Bedingungen geschehen, wobei typische Einsatzbereiche hier z.B. Untersuchungen der Brandungszone, Turbulenzmessungen oder die kombinierte Erfassung von Wellen und Strömungen sind. Die mechanische Messung erfolgt über Flügelradsonden, die die Strömung erfassen. Dieses Verfahren ist in der Ausführung sehr einfach, jedoch lassen sich die Strömungsgeschwindigkeiten lediglich betragsmäßig messen, woduch die Strömungsrichtung nicht berücksichtigt wird.
Mittels Kraft- und Momentensensoren können bspw. welleninduzierte Kräfte auf Strukturen gemessen werden. Durch elastische Verformungen werden Kräfte und Momente in alle Raumrichtungen erfasst. Es stehen Sensoren unterschiedlicher Größe, Messbereiche und Genauigkeiten zur Verfügung, die in Abhängigkeit der Messaufgabe ausgewählt werden.
Beschleunigungssensoren ermöglichen es, die Strukturantworten (Beschleunigungen, Wege, Drehungen) aufzuzeichnen, die infolge von hydraulischen Lasten entstehen. Auch Vibrationen (bspw. wichtig bei Vortex-Induzierten Vibrationen von Pfählen) können mit der vorhandenen Messtechnik untersucht werden.
Drucksensoren ermöglichen die Messung von hydraulischen Drücken oder Porenwasserdrücken in verschiedenen Messumgebungen. Beispiele für die Anwendung von Drucksensoren wären bspw. die Messung des statischen und dynamischen Drucks an Bauwerken, Pfählen oder auch die Messung von Porenwasserdrücken in einem Sandkörper.