In der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung der Partikeldiagnostik Particle Shape Imaging (PSI) dargestellt. Dieses bildgebende Verfahren wurde speziell für die Untersuchung eines Industrieprozesses zur Oberflächenbeschichtung ausgelegt, der allgemein unter dem Namen Thermisches Spritzen bekannt ist. Die Prinzipien könne aber auch auf Partikeluntersuchungen in anderen technischen Bereichen übertragen werden. Mit PSI werden am individuellen Partikel im Spritzstrahl die relevanten Eigenschaften Form, Größe und Geschwindigkeit berührungslos, simultan und mit hoher Ortsauflösung bestimmt. Hierbei sind folgende extreme Bedingungen, die speziell beim Plasmaspritzen auftreten zu berücksichtigen: Eigenleuchten des Plasmas (optische Störquelle), Mindestabstand (10cm) des Diagnostiksystems zum Meßvolumen im Plasmaspritzstrahl (thermische Belastung), Kleinheit der Partikel (Durchmesserbereich von 5µm bis 100µm) und geringe Partikeldichten (n\"0,03mm-3). Um diesen Anforderungen zu begegnen, wird bei der PSI Diagnostik eine extrem sensitive Bildverstärkerkamera (ICCD-Kamera) mit Belichtungszeiten im Nanosekundenbereich, ein hochauflösendes Fernmikroskopie-System und ein Dauerstrichlaser hoher Intensität eingesetzt. Verfahrenstechnisch ist die PSI-Diagnostik durch folgende Eigenschaften charakterisiert: - Auf der Grundlage einer stereoskopischen Durchlichtbeleuchtung können die Partikel mit hoher Ortsauflösung in einem eng begrenzten Meßvolumen lokalisiert werden. Diese Technik löst auch das "Problem der Tiefenschärfe". - Durch die Kombination mit einem System zur Triggerung der Bildaufnahmen kann die PSI-Meßtechnik auch bei niedrigen Partikeldichten erfolgreich eingesetzt werden. Die Triggerung ermöglicht zusätzlich eine elektronische Vorauswahl von Partikeln, die wegen ihrer Nähe zur Gegenstandsebene der abbildenden Optik in den aufgenommenen Bildern mit hoher Schärfe und gutem Kontrast erscheinen. Als Folge ergeben sich gesteigerte Genauigkeit und Effizienz der Bildauswertung. - Eine speziell auf das PSI-Verfahren abgestimmte Bildverarbeitungstechnik identifiziert die Partikel in den aufgenommenen Bildern. Durch die Anwendung eines Klassifizierungsverfahrens, das auf einem Ellipsenvergleich basiert, werden trotz der Formenvielfalt der Partikel statistisch auswertbare Ergebnisse erzielt. - In PSI wurde ein vollständiges Laser Doppler Anemometrie Meßverfahren integriert, das die Sendeseite der PSI-Diagnostik zur Objektbeleuchtung verwendet. Dadurch wird der Vergleich mit einem bereits etablierten Meßverfahren möglich. Darüber hinaus kann experimentell eine Zuordnung zwischen den Streulichtsignalen und den Form- und Größenmerkmalen der Partikel hergestellt werden. - Die an unterschiedlichen Meßorten (scannender Meßmodus) aufgenommenen statistischen Partikeldaten werden für PSI und LDA nach einem einheitlichen Prinzip ausgewertet und graphisch dargestellt. - Die komplexe optische Abbildungstechnik des Particle Shape Imaging Verfahrens wird über ein Modell auf Basis der skalaren Wellentheorie in ihren wesentlichen Eigenschaften beschrieben. Über die Umsetzung dieses Modells in eine Computersimulation gelingt eine Verbindung zwischen den Systemkenngrößen und den zu erwartenden Bildergebnissen.    «

In der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung der Partikeldiagnostik Particle Shape Imaging (PSI) dargestellt. Dieses bildgebende Verfahren wurde speziell für die Untersuchung eines Industrieprozesses zur Oberflächenbeschichtung ausgelegt, der allgemein unter dem Namen Thermisches Spritzen bekannt ist. Die Prinzipien könne aber auch auf Partikeluntersuchungen in anderen technischen Bereichen übertragen werden. Mit PSI werden am individuellen Partikel im Spritzstrahl die relevanten Eigenschaften...    »