Regelung von Kavitationsprozessen mittels Self-Sensing Kavitationsdetektion

Autor: Kai-Alexander Saalbach

ISBN: 978-3-95900-455-8

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2020

Herausgeber der Reihe: Jörg Wallaschek

Band-Nr.: IDS 01/2020

Umfang: 132 Seiten, 62 Abbildungen

Schlagworte: Ultraschall, Self-Sensing, akustische Kavitation

Kurzfassung: Durch einen Unterdruck kann Kavitation in einer Flüssigkeit entstehen. Existieren die Kavitationsblasen nur für kurze Zeit und implodieren, wird von transienter Kavitation gesprochen.
Ein charakteristisches Merkmal von Kavitation sind Schallsignale mit bestimmten Frequenzanteilen, anhand derer eine Detektion von Kavitation möglich ist.
In dieser Arbeit wird Kavitation gezielt mit Hilfe eines piezoelektrischen Ultraschallwandlers erzeugt. Durch die Anwendung von Self-Sensing kann der Wandler sowohl als Aktor zur Kavitationserzeugung, als auch als Sensor für die akustischen Emissionen genutzt werden. Hierdurch kann ermittelt werden, ob transiente Kavitation entsteht. Durch den Abgleich von potentiellen Self-Sensing Indikatoren für Kavitation mit Messungen eines Referenzsensors und durch den Abgleich mit Fotoaufnahmen kann ein Frequenzanteil, das 1,5-fache der Betriebsfrequenz des Ultraschallwandlers, als Indikator für transiente Kavitation bestimmt werden. Mit Hilfe von Self-Sensing ist es somit möglich ein Regelungskonzept zu entwickelt, das die Erzeugung und das stabile Aufrechterhalten von transienter Kavitation ermöglicht.