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AKE: Energie
AKE 2: Sonnenenergie
AKE 2.2: Talk
Tuesday, March 19, 2002, 14:20–14:40, HS 17
Flussdichtemessungen mit optischen Fasern — •Gregor Schmitt1, Bernd Diekmann2 und Andreas Neumann1 — 1Physikalisches Institut der Universität Bonn und DLR Köln-Porz — 2Physikalisches Institut der Universität Bonn
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreibt am Standort Köln-Porz einen Sonnenofen. Dort werden durch Konzentration der Sonnenstrahlung Flussdichten bis zu 5 MW/m2 erreicht. Zur Bestimmung von Strahlleistung und Verteilung über eine gegebene Apertur werden derzeit zwei Systeme eingesetzt, die beide auf dem Prinzip der Messung über Lambertsche Reflektoren beruhen: Eine Kamera misst die von einem diffusen Target reflektierte Strahlung. Aufgrund der Helligkeitsverteilung kann nach einer Kalibrierung die Flussdichte bestimmt werden. Da der Weg der reflektierten Strahlung bis zur Kamera frei bleiben muss, ist der Einsatz dieser Messsysteme auf eng begrenztem Raum nicht möglich.
Die neue Lösung ist eine Verbindung von Target und Kamera durch Glasfasern, wodurch die freizuhaltende Reflektionsstrecke entfällt. So kann die zu messende Flussdichte an einem Punkt z.B. in einem Experiment in die Glasfaser eingekoppelt und an einer entfernten Stelle detektiert werden. Jedoch müssen bei der Entwicklung des Verfahres einige Probleme untersucht und bearbeitet werden. Eine Glasfaser ist zunächst kein Lambertscher Strahler; die Einkopplung des Lichts erfolgt nicht mehr richtungsunabhängig. Ausserdem liegt die typische Temperaturbelastbarkeit optischer Fasern bei ca. 150 oC, die in der Bestrahlungsregion im Sonnenofen des DLR um mehr als das 10-fache überschritten wird. Zur Detektion des Lichts aus der Glasfaser stehen die Möglichkeiten der direkten Einkopplung oder der optischen Abbildung auf einen Detektor wie beispielsweise eine Kamera offen.
Die Prinzipien, Probleme und weiteren Möglichkeiten dieses Messverfahrens sollen im Vortrag diskutiert werden.