DE4410422C1

DE4410422C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des aerodynamischen Durchmessers von Teilchen

Info

Publication number: DE4410422C1
Application number: DE4410422A
Authority: DE
Inventors: Bodo Ruck
Original assignee: RUCK BODO PRIV DOZ DR ING
Current assignee: RUCK BODO PRIV DOZ DR ING
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-06-01
Anticipated expiration: 2014-03-26
Also published as: US5679907A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des aerodynamischen Durchmessers von Teil chen, die in einer Strömung mitverfrachtet werden. Der aero dynamische Durchmesser wird auch als aerodynamischer Äquiva lenzdurchmesser eines kugelförmigen Teilchens mit einer be stimmten Normdichte bezeichnet, das sich im Experiment aero dynamisch gleich verhält wie das reale Teilchen. Bei der Erfindung spielt es keine Rolle, ob es sich um Aerosole oder sonstige Fest- oder Flüssigteilchen in Gasen oder Flüssig keiten handelt. Vorstellbar sind Kleinstteilchen in Gas- oder Flüssigkeitsströmungen, die Durchmesser bis hinunter in den Mikrometerbereich besitzen.

Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von Teilchen durchmessern finden insbesondere in der Partikelmeßtechnik Verwendung. Die Messung von Teilchendurchmessern und somit von Teilchengrößenverteilungen ist heutzutage eine wichtige Voraussetzung für die technologische Weiterentwicklung z. B. in der Produktionstechnik. Als Beispiele seien Verfahren der Sprühkühlung, Vernebelung, Beschichtung, Gemischaufbereitung oder Lackierung genannt. Vergleichbares gilt für den Bereich der Reinraumtechnik oder des Umweltschutzes, wo der Nachweis von Luftinhaltsstoffen und die Messung korrespondierender Teilchengrößenverteilung eine zentrale Bedeutung in der Ana lytik erlangt hat.

Die existierenden Teilchengrößenmeßverfahren lassen sich grob einteilen in mechanische Filter- und Trägheitsabschei der, elektrische Meßverfahren, radioaktive Meßverfahren und optische Meßverfahren, wobei noch eine weitere Unterteilung darin besteht, ob am Einzelteilchen oder am Teilchenkollek tiv ausgewertet wird. Den meisten nichtoptischen Meßverfah ren gemein ist, daß entweder keine "in-situ"-Bestimmung der Teilchengrößenverteilung möglich ist, da erst langwierige Auswertungen z. B. von Impaktor- oder Filterflächen vorgenom men werden müssen, oder aber die Meßverfahren selbst zei tigen Rückwirkungen auf das Meßergebnis, wie z. B. bei la dungsbasierten Teilchengrößenmeßverfahren. Demgegenüber ste hen die optischen oder laseroptischen Meßverfahren. Insbe sondere hervorzuheben sind hierbei die Meßverfahren, die "in-situ" die Teilchendurchmesser zu messen erlauben, und zu deren Klasse die vorliegende Erfindung zählt.

Die in den letzten beiden Jahrzehnten entwickelten optischen Teilchengrößenmeßverfahren verwenden überwiegend Laserlicht. Das Laserlicht wird hierbei meist in einem Punkt gebündelt, dem sogenannten Meßvolumen, durch das die zu analysierenden Teilchen geführt werden [1,2]. Das Streulicht, das von Teil chen erzeugt wird, die dieses Meßvolumen durchqueren, wird hinsichtlich verschiedener Eigenschaften ausgewertet. So kommen Meßsysteme zur Anwendung, die auf der Beugung der einfallenden Laserstrahlung an den Teilchen beruhen [3]. Ausgenutzt wird hierbei die Fraunhofer-Beugung, und es wer den Aussagen über den geometrischen Durchmesser von Teilchen möglich. Andere Systeme werten die Amplitudenhöhe des an Teilchen gestreuten Lichtes aus [4,5], um auf die Teilchen größe zurückzuschließen, was der Bestimmung eines optischen Äquivalenzdurchmessers entspricht. Wieder andere Meßverfah ren erlauben es, aus der Modulationstiefe von Laser-Doppler- Anemometrie-Signalen (LDA) Rückschlüsse auf die Teilchen größe zu ziehen [6, 7]. Als Meßverfahren neuerer Art hat sich die Phasen-Doppler-Anemometrie (PDA) etabliert, bei der LDA- Signale mit zwei räumlich getrennten Photodetektoren empfan gen werden und aus dem zeitlichen Versatz (Phasenverzug) der Signale auf die Teilchengröße zurückgeschlossen wird [8-10]. Die PDA-Technik liefert einen geometrischen Äquivalenzra dius. Abschließend zu erwähnen seien noch holographische Verfahren zur Teilchengrößenbestimmung [11] sowie Verfahren, die auf Fluoreszenz-Effekten [12] und Trübungseffekten auf bauen [13]. Diese Verfahren haben jedoch in der Vergangen heit keine praktische Relevanz erreichen können, da entweder ihre relativ komplizierte Handhabung "in-situ"-Messungen verbietet, oder die Aussageunschärfe als zu groß einzuschät zen ist. Zusammenfassende Darstellungen und Erläuterungen über optische und laseroptische Meßverfahren zur Teilchen größenmessung finden sich in der Literatur in Form von Über sichtsartikeln [14-16].

Sowohl in unserer technischen als auch natürlichen Umwelt kommt es vielfach darauf an, den aerodynamischen Durchmesser von Teilchen zu bestimmen. Hierunter ist der Durchmesser eines kugelförmigen Teilchens mit einem definierten spezifi schen Gewicht zu verstehen, das sich in der Strömung aerody namisch gleich verhält wie das reale, eventuell komplex ge formte Teilchen. Für Fragen der Schadstoffausbreitung, Teil chendeposition, der Optimierung von technischen partikelge bundenen Prozessen oder auch in der Medizin für die Ein schätzung der Lungengängigkeit von Schwebstoffen kommt dem aerodynamischen Durchmesser eine entscheidende Bedeutung zu.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den aero dynamischen Durchmesser von Teilchen zu bestimmen und die Erfassung der aerodynamischen Teilchengrößenverteilung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merk malen im Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 15. Vorteilhafte Aus- und Weiterbil dungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Charakteristisch für das Verfahren ist, daß die Geschwindig keit der teilchenbeladenen Strömung in einem Bereich verän dert wird und an mindestens einem Punkt vor diesem Bereich und an mindestens einem Punkt in, oder nach diesem Bereich Teilchengeschwindigkeitsmessungen vorgenommen werden. Vor zugsweise kann die Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit bei einem geschlossenen Kanal durch eine Veränderung des Querschnittes erfolgen. Durch die Querschnittsveränderung werden Gebiete von entweder Strömungsverzögerung oder Strö mungsbeschleunigung erzeugt. Vergleichbare Gebiete können auch in einer offenen Strömung z. B. bei der Umströmung eines Hindernisses erhalten werden.

Charakteristisch für das Verfahren ist somit, daß an minde stens zwei Meßpunkten im Strömungsfeld die Teilchengeschwin digkeiten gemessen werden, wobei sich ein Meßpunkt in der ungestörten Zuströmung befindet, in der alle Teilchen noch annähernd dieselbe Geschwindigkeit aufweisen. Der zweite Meßpunkt befindet sich im oder nach dem Bereich der Strö mungsgeschwindigkeitsveränderung. Die Teilchengeschwindig keitsmessungen können hierbei durch zwei Meßeinrichtungen oder auch nur durch eine, die beweglich ist und kurz hinter einander die beiden erwähnten Meßpunkte anfährt, vorgenommen werden. Aufgrund des unterschiedlichen Folgevermögens von Teilchen in Strömungsverzögerungs- oder Strömungsbeschleuni gungszonen, also in Zonen mit vorhandenem Geschwindigkeits gradienten, werden im Bereich dieser Zonen, und auch noch kurz danach, unterschiedliche Teilchengeschwindigkeiten in Abhängigkeit vom aerodynamischen Durchmesser der Teilchen gemessen. Bei konstanter Eintrittsgeschwindigkeit der Teil chen, z. B. in einen Strömungskanal gemäß der vorliegenden Erfindung, werden am zweiten Meßpunkt für jedes Teilchen charakteristische, individuelle Geschwindigkeiten gemessen, die in direktem Zusammenhang mit seinem aerodynamischen Durchmesser stehen. Da nun die Eintrittsgeschwindigkeit der Teilchen am ersten Meßort gemessen wird, kann eine eindeuti ge Zuordnung von Teilchengeschwindigkeit und Teilchengröße selbst dann erfolgen, wenn die Eintrittsgeschwindigkeit der Teilchen nicht mehr konstant ist, wie dies häufig bei ablau fenden technischen Strömungsvorgängen der Fall ist. Aus ei ner statistischen Auswertung der einzelnen aerodynamischen Durchmesser kann die aerodynamische Teilchengrößenverteilung erhalten werden. Die Kalibrierung des erfindungsgemäßen Meß verfahrens kann durch das Experiment, oder einfacher, theo retisch erfolgen, da die Bewegungsgleichung für kugelförmige Teilchen in einem zähen Fluid bekannt ist.

Verfahren, die der vorliegenden Erfindung nahekommen, ohne jedoch die entscheidenden kennzeichnenden Merkmale der vor liegenden Erfindung aufzuweisen, finden sich in den ein schlägigen Datenbanken [17-21]. In [17] wird ein teilchenbe ladener Luftstrom mit konstanter Geschwindigkeit durch eine Düse gepreßt. Direkt hinter der Düse wird mit Hilfe eines laseroptischen Teilchengeschwindigkeitsmeßverfahrens die Ge schwindigkeit der Teilchen gemessen. Größere Teilchen können der Strömungsbeschleunigung in der Düse nicht so schnell folgen und liefern eine geringere Geschwindigkeit. Charakte ristisch für das Verfahren nach [17] ist, daß nur an einem Punkt nach einer Strömungsbeschleunigung die Teilchenge schwindigkeit gemessen wird, und die teilchenbeladene Zu strömung eine konstante Geschwindigkeit aufweisen muß, was nur mit beträchtlichem experimentellen Aufwand zu bewerk stelligen ist. Das Verfahren funktioniert ähnlich einer Pro bennahme z. B. aus dem Strömungsraum. Als Nachteil bei diesem Verfahren ist ferner anzusehen, daß größere Teilchen durch die Scherkräfte beim Durchfliegen der Düse zerrissen werden können, was die resultierende Bestimmung des aerodynamischen Durchmessers verfälschen kann.

Die Ausnutzung von Trägheitseffekten liegt auch dem Verfah ren nach [18] zugrunde, bei dem die mit Teilchen versetzte Strömung auf ein halbkugelförmiges Hindernis gelenkt wird. Das Trägerfluid wird hierbei bis auf den Wert Null am Stau punkt abgebremst. Teilchen unterschiedlicher Größe machen die Abbremsung nur in einer für ihren aerodynamischen Durch messer charakteristischen Weise mit, so daß an einem Punkt in einem bestimmten Abstand vor dem Staupunkt unterschiedli che Teilchengeschwindigkeiten gemessen werden. Das Verfahren ähnelt sehr dem zuvor bereits erläuterten Verfahren nach [17], da es eine Einpunktmessung darstellt, die, um Mehrdeu tigkeiten zu vermeiden, voraussetzt, daß die Strömungsge schwindigkeit der Anströmung bei der Messung konstant gehal ten werden und a priori bekannt sein muß. Verändert man näm lich die Geschwindigkeit der Zuströmung, so ist nicht mehr zu differenzieren, ob die kurz vor dem Staupunkt gemessene Teilchengeschwindigkeit sich nun aufgrund eines unterschied lichen aerodynamischen Teilchendurchmessers oder aufgrund der Änderung der Zuströmgeschwindigkeit ergeben hat. Diese Mehrdeutigkeit haftet den meisten Einpunktmeßverfahren an und verhindert ihre Anwendung unter realistischen variablen Strömungsbedingungen.

Die Trägheit größerer Partikel wird auch in [19, 20] ausge nutzt, wo eine teilchenbeladene Strömung über eine Schall quelle geführt wird und die mitverfrachteten Teilchen hier durch quer zur Strömungsrichtung beschleunigt werden. Die Quergeschwindigkeit wird mit dem Laser-Doppler-Anemometer gemessen und dient als Maß für die Teilchengröße. Eine wei tere Arbeit [21] basiert auf der elektrischen Aufladung von Teilchen und der anschließenden Einwirkung eines Wechselfel des. Aus dem Phasenverzug, den die Teilchen gegenüber der Phase des Wechselfeldes aufweisen, lassen sich Informationen über den aerodynamischen Durchmesser der Teilchen herleiten. Auch all diesen Verfahren ist gemein, daß nur an einem Punkt gemessen wird und somit zwecks Eindeutigkeit der Meßwerte konstante Rand- bzw. Zuströmbedingungen geschaffen werden müssen. Hinzu kommt, daß z. B. Techniken zur elektrischen Aufladung eingesetzt werden, die, wie wir heute wissen, nicht rückwirkungsfrei auf die Partikelphase arbeiten.

Demgegenüber steht die vorliegende Erfindung, die durch eine mindestens zweifache Teilchengeschwindigkeitsmessung die Bestimmung des aerodynamischen Teilchendurchmessers unab hängig von der Zuströmgeschwindigkeit der teilchenbeladenen Strömung ermöglicht. Eine Probennahme des teilchenbeladenen Fluides wird überflüssig. Eine auf dem Verfahren beruhende Vorrichtung kann somit direkt zur "in-situ"- Bestimmung des aerodynamischen Durchmessers von Teilchen in offenen oder geschlossenen Strömungskreisläufen mit unterschiedlichen d. h. variierenden Strömungsgeschwindigkeiten betrieben wer den. Derartige partikelbehaftete Strömungskreisläufe sind technisch von hoher Praxisrelevanz z. B. in Kraft- und Ar beitsmaschinen, Strömungsmaschinen, Kreisläufen der Verfah renstechnik, Gemischaufbereitung, Spray- und Sprühtechnik, Beschichtungstechnik, Reinraumtechnik etc. Bei dem erfin dungsgemäßen Meßverfahren findet z. B. aufgrund einer strö mungsgünstigen Profilgebung des Strömungskanals nur eine minimale Scherbelastung der zu vermessenden Teilchen statt. Eine Verfälschung der Bestimmung des aerodynamischen Durch messers von Teilchen durch Schervorgänge wird somit weitge hend vermieden. Diese Tatsache ist besonders wichtig für die Praxis, wo häufig höchstpräzise auf die Volumen- und Massen konzentration zurückgeschlossen werden muß. Das erfindungs gemäße Verfahren ermöglicht z. B. unter Verwendung von Dio denlaser-basierten optischen Teilchengeschwindigkeitsmeß systemen die berührungslose, rückwirkungsfreie Bestimmung des aerodynamischen Durchmessers von Teilchen und hieraus den Erhalt der Teilchengrößenverteilung. Ein weiterer Vor teil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die eigentlich komplexe Teilchengrößenbestimmung auf die sehr gut beherrschbare Teilchengeschwindigkeitsmessung zurückge führt wird, für die eine Vielzahl von elektronischen Auswer temöglichkeiten existiert. Es steht somit außer Frage, daß die Messung des aerodynamischen Durchmessers von Teilchen durch das erfindungsgemäße Verfahren zukünftig deutlich ko stengünstiger und schneller durchgeführt werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und der qualitati ve Verlauf der Geschwindigkeit von Teilchen beim Passieren einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von zwei Zeich nungen im einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Zeichnung der Erfindung, in der eine Ausfüh rungsform basierend auf einem Strömungskanal mit Strömungsverzögerung und mit zwei Laser-Doppler- Anemometrie-Meßsystemen zur Teilchengeschwindig keitsmessung dargestellt wird.

Fig. 2 eine Zeichnung des qualitativen Verlaufs der Teil chengeschwindigkeiten als Funktion des Ortes in einer Ausführungsform basierend auf einem Strö mungskanal mit Strömungsverzögerung.

Die Erfindung kann z. B., wie in Fig. 1 dargestellt, reali siert werden durch ein kreisförmiges Rohrstück 1, dessen Querschnitt von einem Durchmesser D₁ auf einen Durchmesser D₂ erweitert wird. Der Übergang vom Durchmesser D₁ auf einen größeren Durchmesser D₂ kann hierbei kontinuierlich oder ab rupt erfolgen. Durchströmt eine mit Teilchen 2 beladene Strömung dieses Strömungsbauteil, so wird das Fluid durch die Querschnittserweiterung augenblicklich abgebremst. Die mitverfrachteten Teilchen 2 werden mit zunehmender aerody namischer Teilchengröße zunehmend langsamer abgebremst. Mißt man nun durch Fenster 13, 14 in, oder kurz nach dem Bereich der Querschnittserweiterung die Geschwindigkeit der Teilchen in einem Punkte 4 mit Hilfe eines laseroptischen Teilchen geschwindigkeitsmeßsystems, bestehend aus einem Laser-Dopp ler-Anemometer (LDA) mit Sende- 7 und Empfangseinheit 8 und den in den Meßpunkt geführten Laserstrahlen 10, so ergeben sich für unterschiedlich große Teilchen unterschiedliche Geschwindigkeiten. Mit Hilfe eines zweiten LDA-Teilchenge schwindigkeitsmeßsystems, bestehend aus Sende- 5 und Empfangseinheit 6 und den dazugehörigen in den Meßpunkt ge führten Laserstrahlen 9, wird in einem Punkt 3 vor der Quer schnittserweiterung, wo die Teilchen verschiedener Größe noch alle annähernd die gleiche Geschwindigkeit aufweisen, die Eintrittsgeschwindigkeit der Teilchen durch die Fenster 11, 12 gemessen. Durch Bezug der individuell für jedes Teil chen gemessenen Geschwindigkeiten aus Punkt 4 auf die Ein trittsgeschwindigkeit in Punkt 3 kann der aerodynamische Teilchendurchmesser unabhängig von der Strömungsgeschwindig keit am Eintritt erhalten werden. Der physikalische Vorgang, der der Meßmethode zugrunde liegt, läßt sich auch theore tisch fassen. Entscheidende Parameter sind in diesem Fall die Eintrittsgeschwindigkeit u₁, die Zähigkeit des Fluides, das Verhältnis der Querschnittsflächen nach und vor der Querschnittsveränderung, sowie die Teilchengröße und die Dichte des Teilchenmaterials, die bei der Berechnung des aerodynamischen Äquivalenzdurchmessers eines kugelförmigen Teilchens häufig mit der Normdichte 1 g/cm³ angesetzt wird.

In Fig. 2 wird in korrespondierender Weise zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der qualitative Verlauf der Geschwindigkeit für Teilchen von unterschiedlichem aerodyna mischen Durchmesser wiedergegeben. Die Geschwindigkeitskur ven 15 bis 19 repräsentieren hierbei in aufsteigender Rei henfolge Teilchen mit größer werden dem aerodynamischen Durchmesser, die mit einer Eintrittsgeschwindigkeit u₁, die am Meßort x_E vor der Querschnittsveränderung gemessen wird und dem Punkt 3 in Fig. 1 entspricht, in den Meßkanal ein treten. Durch Messung am Punkt x_m, der dem zweiten Meßpunkt 4 aus Fig. 1 entspricht, erhält man für jeden aerodynami schen Teilchendurchmesser einen charakteristischen Teilchen geschwindigkeitswert, siehe z. B. 20. Nach hinreichend langer Strecke und Zeit gleichen sich die Teilchengeschwindigkeiten dann wieder der veränderten Fluidgeschwindigkeit u₂ an. Ver ändert sich die Eintrittsgeschwindigkeit u₁ auf einen neuen Wert u₁′, so ergeben sich für Teilchen mit zunehmendem aero dynamischen Durchmesser, repräsentiert durch die Geschwin digkeitskurve 15′ bis 19′ in aufsteigender Reihenfolge, ebenfalls eindeutige Teilchengeschwindigkeitsmeßwerte, die sich mit der Zeit der veränderten Fluidgeschwindigkeit u₂′ anpassen. Aus den an den Punkten x_E und x_M gemessenen Ge schwindigkeitswerten kann rechnerisch, oder durch eine mit Eichpartikeln erstellte Kalibrierkurve, über einen Computer augenblicklich der aerodynamische Durchmesser bestimmt wer den. Voraussetzung für die "in-situ"-Funktionstüchtigkeit des Verfahrens bei variablen Strömungsgeschwindigkeiten ist somit, daß die Eintrittsgeschwindigkeit als Kennparameter zur Identifizierung der Kurvenschar gemessen wird und vor liegt. Letzteres ist aber gerade ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung.

Literatur

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Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des aerodynamischen Durchmes sers von Teilchen, die in einer Strömung mitverfrachtet werden, bei dem die Geschwindigkeit der Strömung in einem Bereich verändert wird und an mindestens einem Punkt in, oder nach diesem Bereich die Teilchengeschwin digkeit gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengeschwindigkeit auch an mindestens einem Punkt vor diesem Bereich gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren "in-situ" erfolgt.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung durch einen geschlossenen Kanal geführt wird und die Geschwindigkeit der Strömung vorzugsweise durch eine Querschnittsänderung des Kanals verändert wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenbela dene Strömung um mindestens ein Hindernis gelenkt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenbela dene Strömung auf eine senkrecht oder schräg angeordnete Prallplatte geführt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenge schwindigkeitsmessungen mit nur einer Meßeinrichtung vorgenommen werden, die beweglich ist.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Teilchengeschwindigkeit mit Methoden der optischen oder laseroptischen Meßtechnik erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengeschwindigkeitsmessung durch die Laser- Doppler-Anemometrie oder die Laser-Zwei-Fokus-Anemome trie erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengeschwindigkeitsmessung durch Lichtschran kenmeßverfahren erfolgt.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengeschwindig keitsmessung durch akustische Meßverfahren erfolgt.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengeschwindig keitsmessung elektrisch oder elektronisch erfolgt.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengeschwindig keitsmessung anstelle mit sichtbarem Licht mit elektro magnetischen Wellen aus dem unsichtbaren Wellenlängen spektrum erfolgt.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengeschwindig keitsmessung mit Methoden der Teilchensichtbarmachung und der Auswertung entweder der bildgebenden Spur von Teilchen, oder der Anfangs- und Endpunkte der Teilchen spur erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Teilchengeschwindigkeiten anhand von Bildaufnahmen entweder der Spur von Teilchen, oder der Anfangs- und Endpunkte der Teilchenspur, mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung erfolgt.

15. Vorrichtung zur Bestimmung des aerodynamischen Durchmes sers von Teilchen, die in einer Strömung mitverfrachtet werden, bestehend aus

- einem Strömungskanal, der so gestaltet ist, daß die Strömung eine Geschwindigkeitsänderung erfährt, und
- mindestens einer Meßeinrichtung, mit der die Teil chengeschwindigkeiten an mindestens zwei Punkten im Strömungsfeld meßbar sind, wobei einer stromaufwärts des Ortes der Geschwindigkeitsänderung und einer am Ort oder stromabwärts des Ortes der Geschwindig keitsänderung angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal mindestens zwei unterschiedliche Querschnitte aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn zeichnet, daß anstelle eines geschlossenen Strömungska nals eine offene Strömung mit entweder Bereichen der Strömungsverzögerung oder der Strömungsbeschleunigung vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hin dernis vorgesehen ist, um das die Strömung gelenkt wird.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine senkrecht oder schräg zur Strömungsrichtung angeordnete Prallplatte vorgesehen ist, auf die die teilchenbeladene Strömung geführt wird.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Meßeinrich tung, die beweglich ist, für die Teilchengeschwindig keitsmessungen vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Teilchengeschwindigkeitsmessungen mit Methoden der optischen oder laseroptischen Meßtechnik arbeitet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Teilchengeschwindigkeits messungen mit der Laser-Doppler-Anemometrie oder der Laser-Zwei-Fokus-Anemometrie arbeitet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Teilchengeschwindigkeits messungen mit Lichtschranken arbeitet.

24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Teilchengeschwindigkeitsmessungen mit akusti schen Meßverfahren arbeitet.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Teilchengeschwindigkeitsmessungen für elektri sche oder elektronische Teilchengeschwindigkeitsmessun gen ausgelegt ist.

26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Teilchengeschwindigkeitsmessungen mit elektro magnetischen Wellen aus dem unsichtbaren Wellenlängen spektrum arbeitet.

27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Teilchengeschwindigkeitsmessungen mit Methoden der Teilchensichtbarmachung und der Auswertung der bild gebenden Spur von Teilchen arbeitet.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Teilchengeschwindigkeits messungen die Auswertung der bildgebenden Spur von Teil chen mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung durch führt.