Basic Preexaminations of Inline Monitoring of Process Sprays by Statistical Extinction Method

Abstract

The objective of this study is to develop a sensor which is able to monitor spray processes by measuring a mean droplet size as well as the droplet concentration. To minimize the manipulation of the spray by the sensor, an optical measurement principle which is called statistical extinction method is used. The sensor can be constructed lanceolate because only one laser beam is necessary to illuminate the spray, and the intensity of the laser beam has to be measured at only one place behind the measurement volume. Consequently, the sensor can be inserted in the spray tower through only one notch with a diameter of about 50 mm. The laser beam can be shielded using adaptable sheaths, which can spatially limit the measuring volume. In addition, the optical components of the sensor can be protected against fouling by a rinse volume flow through the sheaths in direction of the measuring volume.To prove suitability of this measuring principle for the monitoring of spray processes, droplet sizes of different sprays are measured by a prototype of the sensor. The measuring principle, the construction of the sensor, and measurement results are presented and discussed in this paper.

Inline‐Measurement of Mean Droplet Diameter and Droplet Concentration of Process Sprays

“…Der Einfluss von sich nur teilweise im Messvolumen befindenden Tropfen wird durch eine entsprechende Randzonenkorrektur bei der Berechnung der Extinktionsquerschnitte berücksichtigt [6]. Dabei dürfen sich keine Tropfen an Orten im Messvolumen befin-den, die bereits durch andere Tropfen abgeschattet werden.…”

“…Dabei dürfen sich keine Tropfen an Orten im Messvolumen befin-den, die bereits durch andere Tropfen abgeschattet werden. Dieser Effekt wird durch einen Überlappungskorrekturterm bei der Berechnung der Extinktionskoeffizienten berücksichtig [6]. Zusätzlich muss das gesamte Messvolumen gleichmäßig ausgeleuchtet werden.…”

“…Der entwickelte Sensor bestimmt eine mittlere Tropfengröße und die Tropfenkonzentration von Sprays in Sprühprozessen inline auf Basis der dynamischen Extinktionsmessung [1]. Hierzu Der Einfluss von sich nur teilweise im Messvolumen befindenden Tropfen wird durch eine entsprechende Randzonenkorrektur bei der Berechnung der Extinktionsquerschnitte berücksichtigt [6]. Die Korrektur der durch die reale Apertur der Sensoroptik zu klein bestimmten Extinktion des Laserstrahls erfolgt bei der Berechnung der Extinktionskoeffizienten [7].…”

“…Befinden sich Tropfen an Orten, an denen der Laserstrahl bereits durch andere Tropfen teilweise abgeschattet wird, werden sie zu klein gemessen. Dieser Effekt wird durch einen Überlappungskorrekturterm bei der Berechnung der Extinktionskoeffizienten berücksichtig [6]. Eine gleichmäßige Ausleuchtung des Messvolumens ist durch das in Abschn.…”

“…Dass diese Bandbreite ausreicht, um die Signale proportional zu verstärken, wird mit geeigneten Messreihen nachgewiesen[6].Da die Messsignale statistisch ausgewertet werden, ist keine Mindestabtastrate erforderlich. Dass diese Bandbreite ausreicht, um die Signale proportional zu verstärken, wird mit geeigneten Messreihen nachgewiesen[6].Da die Messsignale statistisch ausgewertet werden, ist keine Mindestabtastrate erforderlich.…”