Dissertation / Verlagsveröffentlichung

Verarbeitung stochastisch abgetasteter Signale - Anwendung in der Laser-Doppler-Anemometrie
Nobach, H.
Shaker Verlag Aachen 1998, ISBN 978-3-8265-3332-7, (Zugl.: Rostock, Univ., Diss., 1997)
Dissertation

Die Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) hat als ortshochauflösendes, berührungsloses, optisches Geschwindigkeitsmeßverfahren in der Strömungsmechanik starke Verbreitung gefunden. Die Verarbeitung aufgenommener Geschwindigkeits-Zeit-Reihen zu statistischen Kennwerten und -funktionen ist Inhalt der vorliegenden Dissertation. Die physikalisch bedingte zufällige Abtastung und die Korrelation von Meßrate und Meßwert erfordern fundamental andere Verarbeitungsverfahren als in der klassischen Signalverarbeitung.

Schwerpunkt der Untersuchung bilden die statistischen Eigenschaften parameterfreier direkter und rekonstruktionsbasierter sowie parametrischer Verarbeitungsverfahren. Der empirische Vergleich unter definierten Meßbedingungen gibt Aufschluß über prinzipielle Einsatzmöglichkeiten und -grenzen der Verfahren. Die Untersuchungsergebnisse werden in Diagrammen dargestellt und ausführlich diskutiert.

Der signaltheoretische Zusammenhang von Meßprinzip und Eigenschaften des LDA-Datensatzes wird hergeleitet und hieraus ein Verfahren zur Korrektur systematischer Fehler bei Rekonstruktionsverfahren entwickelt, welches auch auf Mehrpunkt- und Mehrkomponentenmessungen erweitert wird. Weitere Neuentwicklungen zur direkten spektralen Rauschunterdrückung und zur indirekten Prozeßidentifikation, auch für nichtlineare Spektralmodelle, werden vorgestellt.

Die systematischen Untersuchungen erfordern neben der experimentellen Verifikation auch die rechentechnische Simulation des komplexen LDA-Meßprozesses. Die verwendeten Simulationsmodelle für ein- und dreidimensionale Strömungen sowie für die stochastische Abtastung werden als Voraussetzung für die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse ausführlich dargestellt.

Verarbeitung stochastisch abgetasteter Signale - Anwendung in der Laser-Doppler-Anemometrie

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