A szélcsatorna létesítésével párhuzamosan szükséges a szélcsatorna méréstechnikájának fejlesztése is. Olyan eszközöket kívánunk beszerezni, amelyek sokoldalúan (nem csak egy kutatási projektben) használhatóak, ezzel biztosítva az eszközök szakmai megtérülését, hosszútávú jó kihasználtságát.
1. Szondamozgató traverz
A határréteg szélcsatorna legfontosabb méréstechnikai felszerelése a tetszőleges szonda, érzékelő, kamera 3D mozgatására képes traverz. A rendszer lépetőmotorokból, léptetőmotor kontrollerekből és lineáris vezetékekből, golyósorsós lineáris egységekből épül fel. Az új szondamozgató a nagy göttingeni típusú szélcsatorna 2012-ben elkészült szondamozgató rendszerének felépítését követi, amely elnyerte a National Instruments Magyarország 2010-2011 pályázat 2. helyét.
Specifikáció
Mozgástartomány (H x Sz x M): kb. 14 m x 2.6 m x 1 m
Lineáris vezeték típusok: Bosch / Isel
Pozicionálási pontosság: 0.5 x 0.2 x 0.2 mm
Mozgásvezérlő: National Instruments PXI/PCI 7344/7354
2. Sokcsatornás szimultán nyomásmérő rendszer
Az épületekre ható szélterhelés meghatározásának egyik módja az épület felületén elhelyezett nyomásmérő pontok felületen történő integrálása. Komplex épületgeometriáknál ehhez 200-600 nyomásmérő pont szükséges. A tradicionális rendszerek mechanikus nyomáspontváltókat alkalmaztak, ezek egymás után kötötték össze a nyomáspontokat egyetlen nyomástávadóval, ily módon mérték meg a nyomáspontokon a nyomás átlagértékét és szélső értékeit. Ez a módszer időigényes és nem szolgáltat egyidejű, pillanatnyi nyomáseloszlást.
Az új rendszer kedvező árú (40-50 EUR/db) miniatür nyomásszenzorok szimultán mérésén alapul, sokcsatornás A/D átalakítók segítségével. A PXI formátumú A/D átalakítók a laboratórium meglévő PXI keretrendszerébe sorolhatóak, belőlük akár 500-600 csatornás rendszer építhető. A teljes rendszer kiépítése előtt kisebb csatornaszámú pilot rendszerrel teszteljük a megfelelő működést.
Specifikáció
Tervezett csatornaszám: 496-576
Szenzortípus: Sensortechnics HCLA, Honeywell Trustability
Szenzor jellemzők: erősített analóg kimenet, hőmérséklet kompenzált
Szenzor méréshatár: +/- 500 Pa … +/- 800 Pa
Szenzor kombinált mérési bizonytalanság: <0.5% FS
Adatgyűjtő kártya: National Instruments PXIe-6375, 208 Analog Inputs
3. Erő- és nyomatékmérő rendszer
Az épületekre ható szélterhelés meghatározásának másik módja az épületre ható erők közvetlen mérése az épület többkomponensű erőmérő platformra történő rögzítésével. Így például egy magasház modell esetében az alapoknál ható erők és nyomatékok meghatározhatóak. Mivel nem csak erők és nyomatékok átlaga, hanem azok időbeli lefutása is fontos mennyiség, ezért a rendszer sajátfrekvenciájának jóval a várt frekvenciák felett kell lennie. A pályázat keretében a rendszer építéséhez szükséges erőmérő cellákat és távadókat szerezzük be.
Specifikáció
Komponensek száma: 6
Cellák mérési bizonytalansága: <0.2% FS
Cellák méréshatára: 50-100 N
Cellák kimeneti fezsültsége: max. +/- 10V
Cellák sajátfrekvenciája: >1000 Hz
4. Rezgés/deformációmérés 3D digitális képkorrelációs rendszerrel (DIC)
Az új laboratórium aeroelasztikus vizsgálatok végzésére is alkalmas lesz, azaz a szélerők és az épületek / szerkezetek lengéseinek kölcsönhatását tudjuk vizsgálni. Egy korábbi, a nagy göttingeni szélcsatornában végzett mérés videofelvételén egy ilyen aeroelasztikus hídmodell belebegése (flutter) látható (A vizsgálatot Dr. Lajos Tamás professzor és Dr. Szabó Gergely végezte).
Digital Image Correlation (DIC) rendszer alkotóelemei: világítás, kamerák, kontroller, szoftver (Fotó: Lavision GmbH)
Aeroelasztikus modellek vizsgálatánál, amennyiben a rendszer szabaságfokainak száma magas, az elmozdulások pontos térbeli meghatározását 3D digitális képkorrelációs rendszer (digital image correlation, DIC) teszi lehetővé. A rendszer sztereoszkopikus kameraelrendezéssel határozza meg a referenciapontok térbeli elmozdulását. A modell megfelelő festésével a referenciapontok száma akár több millió is lehet. Objektív cserével a vizsgált tartomány mérete széles tartományban változtatható, és a rendszer nem csak szélcsatorna lengésmérésre, hanem pld. ponyvaszerkezeti anyagok tönkremeneteli vizsgálatánál is használható lesz. A rendszer időbeli felbontását a kamerák sebessége határozza meg. Aeroelasztikus szélcsatorna modelleken történő alkalmazásnál ennek 100 Hz felett kell lennie.
5. Prandtl-csövek, nyomástávadók, mérőerősítők
Az új szélcsatornában a beállított referencia szélsebesség mérésére több nagyméretű Prandtl-cső és kapcsolódó nyomástávadó szükséges.
Specifikáció
Prandtl-cső darabszám: 3
Prandtl-cső hossz: min. 1 m
Nyomástávadó darabszám: 3-6
Nyomástávadó méréstartomány: 0-5 mbar, +/-5 mbar, +/-1″WC
Kimeneti feszültség: 0-5 V vagy 1-5 V
Mérési bizonytalanság: max 0.15% FS
6. Többlyukú szonda
A szélcsatornában kialakuló atmoszférikus határréteg mindhárom sebesség-komponensének időfüggő mérésére többlyukú (4, 5, 7-lyukú) szonda és hozzá tartozó mérőszoftver a legalkalmasabb. A rendszer mérési elvét és egy gyakorlati szondamegvalósítást az alábbi képeken láthatunk.
Specifikáció
Min. mérési frekvencia: 500 Hz
Max. szondafejátmérő: 5 mm
Egyéb jellemző: Mérőrendszer és szoftver kapcsolható legyen meglévő National Instruments analóg adatgyűjtő kártyához
7. Nagy teljesítményű lézerforrások LDA alkalmazáshoz
szilárdtest-lézer forrás lézer-Doppler anemométeres (LDA) alkalmazáshoz (Fotó: TSI Inc.)
Az új szélcsatornában az épületek, szerkezetek körüli, leválási buborékban (visszaáramlásban) történő nagy térbeli és időbeli felbontású szélsebesség-mérésre lézer-Doppler anemometriát fogunk alkalmazni (a többlyukú szonda erre nem alkalmas). Az 500 mm feletti fókusztávolsággal történő méréshez a laboratóriumban rendelkezésre álló 300 mW-os egységnél erősebb lézerforrásokra van szükség. Az energiafelhasználás korlátozására és a lézerek komplikált vízhűtésének elkerülésére nem gázlézer, hanem szilárdtest-lézerforrások beszerzését tervezzük. Az LDA technikával a Budapest József Nádor tér modelljén végzett szélcsatorna mérést és eredményeit mutatják az alábbi képek.
Specifikáció
Lézerforrás darabszám: 2
Hullámhossz: 2 különböző hullámhossz, 457 – 532 nm között
Lézerteljesítmény egységenként: >500 mW
Egyéb jellemzők:
– szilárdtest lézer
– 40 MHz-el eltolt lézersugár kiadása szükséges
– TSI 2D LDV rendszer optikai couplereihez kompatibilis csatlakozás szükséges.
Atmoszférikus Áramlások Laboratórium kialakítása 