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Tätigkeitsberichte

der Spektrometeransteuerung, Datenerfassung und -auswertung , sowie die Bereitstel-
lung der Messdaten teilen. Das System integriert sämtliche bisher notwendigen Ein-
zelgeräte wie Funktionsgenerator, Laserdiodentreiber, Photodiodenverstärker, Ana-
log/Digitalwandler und Auswerterechner. Damit können die bei vielen Industrie-
einsätzen überforderten Laborgeräte durch eine wesentlich bessere und kompaktere
Elektronik ersetzt werden. Kernstück der neuen Auswerteelektronik ist ein digitaler
Signalprozessor (Motorola DSP56303), der die hohen Datendurchsätze der mit meh-
reren Kilohertz Wiederholfrequenz auf vier Kanälen parallel aufgenommenen Spek-
tren bewältigen kann. Gleichzeitig wird die rechenintensive Anpassung von model-
lierten Absorptionslimen an die gewonnen Daten vom DSP-Prozessor übernommen.
Ein weiterer Microcontroller (Siemens C167) übernimmt die Steuerung der Spektro-
metereinstellungen (z.B. Lasertemperatur, Signalverstärkung, Korrektur thermischer
Strahlung) und stellt die Messdaten an einer schnellen seriellen Schnittstelle bereit.
Weiterhin werden unterschiedliche analoge und digitale Schnittstellen zur Kommuni-
kation des Spektrometer mit der Außenwelt (weitere Sensoren, Kraftwerkssteuerung,
Fernwartung usw.) zur Verfügung gestellt.
Inzwischen konnte erfolgreich gezeigt werden, dass dieses System in der Lage ist,
auch bei Wiederholfrequenzen von 5 kHz eine hundertprozentige, d. h. lückenlose
Aufzeichnung aller Signale und gleichzeitig und vor der eigentlichen Mittelung eine
schnelle Bewertung und Selektion der einzelnen Absorptionsprofile ermöglicht. In
zukünftigen Arbeiten soll die vorhandene Basissoftware des DSP-Spektrometers wei-
terentwickelt und zur Untersuchung von großtechnischen Prozessen eingesetzt wer-
den. Schließlich wird die neue Elektronik unter industriellen Bedingungen validiert
und zur weiteren Optimierung der Datenauswertung eingesetzt.
Neben der Weiterentwicklung und Perfektionierung des Laserspektrometers wur-
den eine Vielzahl neuer Anwendungsfelder erschlossen bzw. vertieft. Dies betrifft
einerseits den in-situ Nachweis von atomaren Spezies wie Alkaliatomen (vor allem
Kalium aber auch Lithium und Rubidium) in industriellen Verbrennungsprozessen.
Diese Spezies spielen eine entscheidende Rolle bei der Korrosionsvermeidung in
modernen Kohlekraftwerken und speziell in den in Entwicklung befindlichen GUD-
Hochdruck-Kohlekraftwerken. Diese Anwendungen werden in Zusammenarbeit mit
den Firmen E.On und Steag und dem Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) bearbei-
tet. Das in-situ Spektrometer wurde dazu sowohl in atmosphärisch gefeuerten als auch
in druckgefeuerten Prozessen bis 16 bar mit Erfolg zur Untersuchung der Freiset-
zungsmechanismen, aber auch als schnelle Schutzeinrichtung für Gasturbinen einge-
setzt. Eine Weiterentwicklung zur Erfassung weiterer Verbrennungsparameter ist in
Vorbereitung. Eine spezifische Anwendung des Sensors wird derzeit zusammen mit
dem FZK zum Patent eingereicht.
In Zusammenarbeit mit amerikanischen Forschungspartnern des Navy Technology
Center for Safety & Survivability des Naval Research Laboratory in Washington, DC,
wurde mit Unterstützung durch das Department of Chemistry der George Washing-
ton University ein neuartiges Laserspektrometer zum in-situ Nachweis von Sauerstoff
für Fragestellungen bei der Optimierung neuer Feuerlöschverfahren entwickelt und
während einer Vielzahl von Brand- und Löschtests an einer amerikanischen Versuchs-
kammer (28 m3 Volumen) erfolgreich eingesetzt. Ziel dieser Untersuchungen ist es,
Wasser in -Form feinster Tröpfchen (0 10-30 pm) - als Ersatz für herkömmliche
Halon-basierte Löschmittel einzusetzen. Dabei wird versucht, über Experimente und