Kavitationsdetektion mittels Self-Sensing-Ultraschallwandler

Peter Bornmann 1 , Tobias Hemsel 1 , Walter Sextro 1 , Gianluca Memoli 2 , Mark Hodnett 2 ,  and Bajram Zeqiri 2
  • 1 Universität Paderborn, Lehrstuhl für Mechatronik und Dynamik, Paderborn
  • 2 National Physical Laboratory, Teddington, United Kingdom

Zusammenfassung

Eine Vielzahl von Prozessen in der Chemie und Verfahrenstechnik kann durch Ultraschall positiv beeinflusst werden. Oftmals ist ultraschallinduzierte Kavitation der Hauptwirkmechanismus für die positiven Effekte der Beschallung. Daher ist es notwendig die Kavitationsaktivität während des Prozesses zu quantifizieren um die Beschallung für den jeweiligen Prozess optimal gestalten und überwachen zu können. Eine Möglichkeit der prozessbegleitenden Kavitationsdetektion ist die Auswertung der akustischen Emissionen von oszillierenden und kollabierenden Kavitationsblasen mittels Drucksensoren in der Flüssigkeit. Raue Prozessrandbedingungen wie hohe Temperaturen oder aggressive Flüssigkeiten erschweren es jedoch geeignete Sensoren zu finden. Als Alternative wurde daher die Nutzbarkeit der Rückwirkung von Kavitationsereignissen auf das elektrische Eingansgssignal des Ultraschallwandlers zur Quantifizierung von Kavitation untersucht. Die experimentelle Analyse hat ergeben, dass das Einsetzen und in einigen Fällen auch die Art der Kavitation auf Basis der Rückwirkung auf das Stromsignal des Ultraschallwandlers bestimmt werden kann. Die Stärke der Kavitation war hingegen nicht aus den Stromsignalen abzuleiten.

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