Vectrino – ein Mikrosensor für Wirbelströmungen

NORTEK AS, ein hochspezialisiertes Unternehmen zur Entwicklung von Geräten für die Messung von Turbulenzen, hat einen neuen Mikrosensor für ein von der Europäischen Kommission finanziertes Projekt entwickelt. Neben der Anwendung in biologischen Laborexperimenten kann der so genannte Vectrino auch für andere Zwecke eingesetzt werden wie beispielsweise für technische Studien, die Modelle in kleinem Maßstab von wenigen Millimetern bis zu einem Meter nutzen.

Im Rahmen des NTAP-Projekts konzentrierte man sich auf die Untersuchung der Nährstoffdynamik in europäischen Küstengewässern, die durch ausgeglichen wird. Dies schloss die ausgedehnte Nutzung von Laborkolben und Kulturgefäßen in Biologielaboratorien ein. Allgemein gebräuchliche Sensoren eigneten sich aufgrund ihrer Größe und Form jedoch nicht für einen Einsatz in dieser äußerst eingeschränkten Umgebung.

Aus diesem Grund wurde ein neuer Sensor für Labormessungen von kleinen Turbulenzen benötigt. Unter Berücksichtigung der gegebenen Einschränkungen wurde Vectrino entwickelt. Dieser Sensor basierte ursprünglich auf einem bestehenden Gerät, dem weiträumig genutzten Akustischen Doppler-Strömungsmesser (Acoustic Doppler Velocimeter – ADV). Dieser umfasst ein hochauflösendes 3D-Instrument zur Messung von Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit durch konzentrierte akustische Strahlen mit hohen Abtastraten.

Der ADV wurde umfassend modifiziert, da die Sensorelemente und die damit verbundene Elektronik miniaturisiert werden mussten. Dies beinhaltete auch die Ergänzung durch eine erst kürzlich konstruierte Sonde mit minimalen technischen Ausmaßen, die sich aufgrund der Größe der akustischen Keramikelemente ergaben. Es wurden auch verschiedene leistungssteigernde Elemente eingeführt wie beispielsweise ein viertes Empfangselement für noch genauere Messungen bei niedrigen bis mittelmäßigen Turbulenzgraden.

Im Gegensatz zum ADV verfügt Vectrino über das Potenzial, geringere Lautstärken bei noch niedrigeren Turbulenzgraden auf schnellere, kosteneffizientere und präzisere Art und Weise zu messen. So wurde zum Beispiel die Ausgaberate für die 3D-Strömungsgeschwindigkeitsmessung von 25Hz auf 200Hz erhöht und damit die Nutzung auf ein breiteres Gebiet möglicher Anwendungen ausgedehnt. Vectrino kann, neben biologischen Studien, auch in weiteren Bereichen wie der elementaren Strömungsmechanik oder der Meereswellenbewegung eingesetzt werden.