ERMITTELN EINES ISTWERTS UND/ODER EINES ISTWERTBEREICHS WENIGSTENS EINER

ZUSTANDSGRÖSSE

EINES FLUIDS IN EINER FLUIDSTRÖMUNG MITTELS WENIGSTENS EINES INDIKATORPARTI KELS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Istwerts und/oder eines Istwertbereichs wenigstens einer Zustandsgröße eines Fluids in einer Fluidströmung mittels wenigstens eines in das Fluid eingebrachten Indikatorpartikels. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer fluidführenden Einrichtung, einen Indikatorpartikel sowie eine Einrichtung zum Ermitteln des Istwerts und/oder des Istwertbereichs der wenigstens einen Zustandsgröße.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift GB 2510862 A bekannt. Diese beschreibt eine auf bildgebenden Verfahren beruhende Geschwindigkeitsmessung. Dabei kommt das sogenannte Defocused Digital Particle Image Velocimetry- Verfahren (DDPIV- Verfahren) zum Einsatz. Dieses umfasst das Einbringen von Partikeln in ein Fluid, wobei an einer Messstel le die Partikel erfasst und zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsfelds des Fluids herangezogen werden. Um zusätzlich eine Temperatur des Fluids an der Messstelle zu ermitteln, können dem Fluid Thermoflüssigkristalle zugesetzt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln des Istwerts und/oder des Istwertbe reichs der wenigstens einen Zustandsgröße des Fluids in der Fluidströmung vorzuschlagen, wel ches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere auch für solche Stellen oder Bereiche einer fluidführenden Einrichtung Erkenntnisse über die Zustandsgröße ermöglicht, welche für eine direkte Messung an diesen Stellen beziehungsweise in diesen Bereichen nicht zugänglich sind.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Ermitteln des Zielwerts der wenigstens einen Zustandsgröße des Fluids mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgese hen, dass der wenigstens eine Indikatorpartikel für eine irreversible Eigenschaftsänderung einer Indikatoreigenschaft des Indikatorpartikels bei Vorliegen eines bestimmten Indikatorwerts der wenigstens einen Zustandsgröße in der Fluidströmung und/oder in Abhängigkeit beziehungswei se als eindeutige Funktion von dem Istwert bei Ablauf einer bestimmten Zeitspanne nach dem Einbringen des Indikatorpartikels in das Fluid vorgesehen und ausgebildet ist, wobei der Indi katorpartikel an einer Erfassungsstelle erfasst, die Indikatoreigenschaft des Indikatorpartikels ausgewertet und aus der Indikatoreigenschaft auf den Istwert und/oder den Istwertbereich der Zustandsgröße stromaufwärts der Erfassungsstelle geschlossen wird.

Das Verfahren wird beispielsweise zum Betreiben einer Einrichtung zum Ermitteln des Istwerts beziehungsweise des Istwertbereichs und/oder zum Betreiben einer fluidführenden Einrichtung herangezogen, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung der Einrichtung. Im Rahmen des Verfahrens soll der Istwert und/oder der Istwertbereich der Zustandsgröße ermittelt werden, nämlich an einer Stelle, welche stromaufwärts der eigentlichen Erfassungsstelle liegt. Diejenige Stelle oder derjenige Bereich, an welcher beziehungsweise in welchem der Istwert und/oder der Istwertbereich ermittelt wird beziehungsweise ermittelt werden soll, kann auch als Untersu chungsstelle beziehungsweise als Untersuchungsbereich bezeichnet werden.

Unter dem Istwert ist der tatsächliche Wert der Zustandsgröße an der Untersuchungsstelle zu verstehen. Der Istwertbereich hingegen beschreibt einen Bereich, in welchem der Istwert liegt. Der Istwertbereich kann ein geschlossenes oder halbgeschlossenes mathematisches Intervall sein. Der Istwertbereich ist also entweder beidseitig oder lediglich einseitig geschlossen bezie hungsweise von einem jeweiligen Grenzwert begrenzt. Im Falle des geschlossenen Intervalls ist der Istwertbereich einerseits, beispielsweise nach unten, von einem ersten Grenzwert und ande rerseits, beispielsweise nach oben, von einem zweiten Grenzwert begrenzt, wobei der erste Grenzwert und der zweite Grenzwert voneinander verschieden sind. Im Falle des halboffenen Intervalls ist der Istwertbereich lediglich von dem ersten Grenzwert oder dem zweiten Grenzwert begrenzt und in Richtung des jeweils anderen Grenzwerts offen. Die Verwendung des Istwertbe reichs ermöglicht ein Eingrenzen des Istwerts auf einen bestimmten Bereich. Bereits an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass falls im Rahmen dieser Beschreibung von dem Istwert ge sprochen wird, stets zusätzlich oder alternativ der Istwertbereich gemeint ist, auch wenn er nicht explizit erwähnt ist.

Das Ermitteln des Istwerts und/oder des Istwertbereichs erfolgt grundsätzlich mithilfe des we nigstens einen Indikatorpartikels. Dieser wird in das Fluid eingebracht, nämlich an einer Ein bringungsstelle, welche in der Fluidströmung stromaufwärts der Untersuchungsstelle liegt. Der Indikatorpartikel durchläuft die Fluidströmung entlang einer Bahnlinie ausgehend von der Ein bringungsstelle über die Untersuchung s stelle bis hin zu der Erfassungsstelle, an welcher die Auswertung des Indikatorpartikels erfolgt. Da die Bahnlinie des Indikatorpartikels in der Flu idströmung und dessen zeitabhängige Position entlang der Bahnlinie nach seiner Einbringung in die Fluidströmung zunächst nicht bekannt sind, kann es vorgesehen sein, die Bahnlinie mittels geeigneter Methoden zu ermitteln, um die Untersuchungsstelle örtlich zu ermitteln. Anschlie ßend kann der Istwert und/oder der Istwertbereich der Untersuchungsstelle zugeordnet werden.

Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem Indikatorpartikel die Rede ist, so sind die ent sprechenden Ausführungen stets auf den wenigstens einen Indikatorpartikel übertragbar und um gekehrt. Dies gilt im Übrigen auch für die Zustandsgröße, wobei entsprechende Ausführungen auf die wenigstens eine Zustandsgröße zutreffen und umgekehrt. Die jeweiligen Ausführungen sind insoweit deckungsgleich. Ebenso können im Rahmen des Verfahrens mehrere Indikatorpar tikel verwendet werden. In diesem Fall sind die Ausführungen für den Indikatorpartikel und den wenigstens einen Indikatorpartikel vorzugsweise jeweils auf mehrere der Indikatorpartikel oder jeden der mehreren Indikatorpartikel anwendbar ist. Die entsprechenden Ausführungen können insoweit stets ergänzend und analog herangezogen werden.

Das Verfahren kann zum Ermitteln des Istwerts und/oder der Istwertbereichs genau einer Zu standsgröße oder zum Ermitteln von Istwerten und/oder Istwertbereichen mehrerer Zustandsgrö ßen herangezogen werden. In letzterem Fall sind die Ausführungen für die Zustandsgröße bezie hungsweise die wenigstens eine Zustandsgröße vorzugsweise auf jede der mehreren Zu standsgrößen übertragbar. Der Indikatorpartikel ist in einer ersten Ausführungsform derart aus gestaltet, dass er bei bestimmten Eigenschaften des Fluids seine Indikatoreigenschaft ändert, also sobald die Zustandsgröße des Fluids den bestimmten Indikatorwert aufweist. Bei seinem Ein bringen in das Fluid an der Einbringungsstelle weist der Indikatorpartikel insoweit eine bestimm te Eigenschaft auf, welche sich ändert, sobald der Indikatorpartikel in dem Fluid an eine Stelle gelangt, an welcher die Zustandsgröße den bestimmten Indikatorwert aufweist. Die sich ändern de Eigenschaft ist beispielsweise eine der folgenden Eigenschaften: Größe, Form, Gewicht, Far be, Reflexionsgrad, Brechungsindex, Materialzusammensetzung, Materialstruktur oder derglei chen. Liegt also der Indikatorwert in dem Fluid entlang der Bahnlinie des Indikatorpartikels vor, so ändern sich die Größe, die Form, das Gewicht, die Farbe, der Reflexionsgrad, der Brechungs index und/oder die Materialstruktur des Indikatorpartikels permanent und irreversibel. Selbstver ständlich können sich mehrere der genannten Eigenschaften ändern, sobald die Zustandsgröße an der Stelle, an welcher der Indikatorpartikel momentan vorliegt, den Indikatorwert aufweist. Un ter der Materialzusammensetzung ist eine Zusammensetzung des Materials zu verstehen, aus welchem der Indikatorpartikel zumindest bereichsweise besteht, insbesondere eine chemische Zusammensetzung. Die Materialstruktur beschreibt beispielsweise eine kristalline Struktur be ziehungsweise Kristallstruktur des Indikatorpartikels beziehungsweise des Materials.

In einer zweiten Ausführungsform erfolgt die Änderung der Indikatoreigenschaft in Abhängig keit oder anders ausgedrückt als eindeutige Funktion von dem Istwert und/oder dem Istwertbe reich, nämlich bei Ablauf der bestimmten Zeitspanne nach dem Einbringen des Indikatorparti kels in das Fluid. Das bedeutet, dass die Indikatoreigenschaft nach dem Einbringen des Indi katorpartikels in das Fluid zunächst konstant bleibt, unabhängig von der Zustandsgröße des Flu ids beziehungsweise ihrem Istwert und/oder Istwertbereich, nämlich über die bestimmte Zeit spanne hinweg. Erst bei dem Verstreichen der Zeitspanne, also an ihrem Ende, reagiert der Indi katorpartikel auf die Zustandsgröße, nämlich genau einmalig. Die Indikatoreigenschaft wird hierbei in Abhängigkeit beziehungsweise als eindeutige Funktion von der Zustandsgröße bezie hungsweise ihrem Istwert und/oder Istwertbereich verändert und bleibt nachfolgend - bevorzugt - wiederum konstant. Die Zeitspanne wird beispielsweise mittels einer Schutzhülle des Indi katorpartikels realisiert. Der Indikatorpartikel ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass die Ände rung der Indikatoreigenschaft nach Ablauf der Zeitspanne in Abhängigkeit beziehungsweise als eindeutige Funktion des dann vorliegenden Istwertes der Zustandsgröße erfolgt. Selbstverständ lich kann auch in einer Kombination der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungs form vorgesehen sein, dass der Indikatorpartikel derart ausgestaltet ist, dass die Veränderung der Indikatoreigenschaft gemäß der ersten Ausführungsform bei Vorliegen des bestimmten Indi katorwerts der wenigstens einen Zustandsgröße in der Fluidströmung auftritt, wobei die Verän derung erst nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne freigegeben wird.

Besonders bevorzugt kann es für eine dritten Ausführungsform des Indikatorpartikels, die im Übrigen bevorzugt auf der ersten Ausführungsform aufbaut und diese weiterbildet, vorgesehen sein, dass eine zeitlich progressiv über die Partikeloberfläche oder das Partikelvolumen ablau fende irreversible Eigenschaftsänderung des jeweiligen Oberflächenelements oder Volumenele ments mit einer zustandsgrößenwertsensiblen Indikatoreigenschaft stattfindet. Hierbei kann vor gesehen sein, dass sich die Indikatoreigenschaft bei Vorliegen eines bestimmten Indikatorwerts ändert oder sich die Indikatoreigenschaft als in Abhängigkeit beziehungsweise eindeutige Funk tion in Abhängigkeit von dem Istwert der Zustandsgröße im Fluid ändert. Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, dass auf dem Grundkörper mehrere Sensorelemente oder Sensorbereiche ausgebildet sind, wobei ein erster Teil der Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche ei nen ersten Indikatorwert beziehungsweise eine erste Indikatoreigenschaft und ein zweiter Teil der Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche einen von dem ersten Indikatorwert ver schiedenen zweiten Indikatorwert beziehungsweise eine von der ersten Indikatoreigenschaft ver schiedene zweite Indikatoreigenschaft aufweist. Soweit im Rahmen dieser Beschreibung von der Indikatoreigenschaft die Rede ist, so kann diese beispielsweise als Indikatorwert verstanden werden. Die erste Indikatoreigenschaft entspricht dann dem ersten Indikatorwert und die zweite Indikatoreigenschaft dem zweiten Indikatorwert. Beispielsweise besteht der erste Teil der Senso relemente beziehungsweise Sensorbereiche aus einem Sensormaterial und der zweite Teil der Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche aus einem von dem Sensormaterial verschie denen Sensormaterial. Die Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche können derart aus gestaltet sein, dass sie einer chemischen Oberflächenreaktion unterzogen werden, sobald sie mit dem Fluid in Kontakt kommen, insbesondere erfolgt eine istwertabhängige Oberflächenreaktion.

Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von Teilen beziehungsweise Bereichen realisiert sein, die sich hinsichtlich ihrer Indikatoreigenschaften unterscheiden. Beispielsweise sind die Teile oder Bereiche derart ausgestaltet, dass sie dieselbe Indikatoreigenschaft aufweisen, die Eigenschaftsänderung jedoch nach unterschiedlicher Expositionszeit abläuft. Das bedeutet, dass entlang der Bahnlinie in der Fluidströmung die Eigenschaftsänderungen der Teile oder Bereiche zu unterschiedlichen Zeitpunkten ablaufen und zwar in Abhängigkeit des Indikatorwertes oder als eindeutige Funktion des Istwerts der Zustandsgröße im Fluid zum jeweiligen Zeitpunkt. Beim Erfassen des Indikatorpartikels kann damit ermittelt werden zu welchem Zeitpunkt bzw. wo auf der Bahnlinie des Indikatorpartikels der ermittelte Istwert der Zustandsgröße vorlag, bzw. auf welchem Anteil der Bahnlinie beziehungsweise in welchen Zeitraum der Indikatorpartikel dem vom Indikatorwert begrenzten Istwertbereich ausgesetzt war.

Die Häufigkeit, mit welcher Änderungen der Indikatoreigenschaft der unterschiedlichen Senso relemente beziehungsweise Sensorbereiche zeitlich wahrgenommen werden, kann als Progressi onsrate bezeichnet werden. In jedem Fall kann es - jedoch rein optional - vorgesehen sein, dass die Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche von der Schutzhülle mit voneinander ver schiedenen Hüllstärken abgedeckt sind, sodass die Progressionsrate letztlich von der Schutzhülle beziehungsweise ihrer Hüllstärken bestimmt ist. Die Änderung der Eigenschaft erfolgt irreversibel, das bedeutet, dass ein einmaliges Vorliegen des bestimmten Indikatorwerts der Zustandsgröße und/oder das Ablaufen der Zeitspanne hinrei chend ist, um die Eigenschaftsänderung dauerhaft zu bewirken, nämlich ausgehend von einer ursprünglichen Indikatoreigenschaft, welcher die Indikatoreigenschaft des Indikatorpartikels bei seinem Einbringen in das Fluid entspricht, auf eine geänderte Indikatoreigenschaft, welche der Indikatorpartikel nach dem Vorliegen des Indikatorwerts und/oder nach dem Ablaufen der Zeit spanne annimmt. Das bedeutet, dass selbst bei einem nachfolgenden Abweichen der Zu standsgröße von dem Indikatorwert die Eigenschaft des Indikatorpartikels auf der geänderten Eigenschaft verbleibt und nicht mehr die ursprüngliche Eigenschaft annimmt. Somit kann im Falle eines Indikatorpartikels der ersten Ausführungsform bereits ein einmaliges Vorliegen des bestimmten Indikatorwerts in der Fluidströmung entlang der Bahnlinie zwischen der Einbrin gungsstelle und der Erfassungsstelle durch das Erfassen des Indikatorpartikels und das Auswer ten der Indikatoreigenschaft festgestellt werden. Beispielsweise ist es so auf einfache Art und Weise möglich, auf das Vorliegen nachteiliger Strömungseffekte in der Fluidströmung deutlich stromabwärts derjenigen Stelle zu untersuchen, an welcher sie tatsächlich auftreten. Beispiels weise kann mithilfe des Verfahrens bei geeigneter Ausgestaltung des Indikatorpartikels ermittelt werden, ob in der fluidführenden Einrichtung, welche beispielsweise als Pumpe, insbesondere als Saugstrahlpumpe, ausgestaltet ist, beziehungsweise in der in der fluidführenden Einrichtung vorliegenden Fluidströmung Kavitation auftritt oder nicht, nämlich insbesondere mittels der ers ten Ausführungsform des Indikatorpartikels. Die Kavitation ist durch das Kollabieren von Kavi tationsblasen und einen hierbei auftretenden hohen Druck gekennzeichnet. Entsprechend wird zum Überprüfen auf Kavitation als Zustandsgröße der Druck verwendet und der Indikatorwert derart gewählt, dass der Indikatorpartikel auf die Kavitation, also insbesondere einen hohen Druck, mit der reversiblen Eigenschaftsänderung reagiert. Weist der Indikatorpartikel an der Erfassungsstelle, also stromabwärts der Untersuchungsstelle, seine ursprüngliche Indikatoreigen schaft auf, so kann davon ausgegangen werden, dass keine Kavitation vorliegt beziehungsweise dass der Druck entlang der Bahnlinie den Indikatorwert nicht überschritten hat. Liegt hingegen die geänderte Indikatoreigenschaft vor, so wird auf das Vorliegen von Kavitation beziehungs weise eines Drucks, der höher ist als der Indikatorwert, erkannt.

Unter dem Vorliegen des bestimmten Indikatorwerts ist insbesondere zu verstehen, dass der Ist wert der Zustandsgröße dem Indikatorwert entspricht oder zumindest in einem - auch als Ist wertbereich bezeichneten - Bereich liegt, welcher von dem Indikatorwert begrenzt wird, nämlich beispielsweise nach unten oder nach oben. Der Indikatorwert begrenzt insoweit ein Werteinter- vall einseitig, welches andererseits offen ist. Sobald der Istwert in dem Werteintervall vorliegt, ist die Bedingung für das Ablaufen der irreversiblen Eigenschaftsänderung der Indikatoreigen schaft erfüllt. Die Indikatoreigenschaft ändert sich also irreversibel vorzugsweise dann, wenn der Istwert der wenigstens einen Zustandsgröße dem Indikatorwert entspricht oder größer ist oder alternativ dem Indikatorwert entspricht oder kleiner ist, also in dem durch den Indikatorwert de finierten Istwertbereich liegt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass unter dem Indikator wert das Werteintervall an sich zu verstehen ist, sodass also der Indikatorwert als Indikatorwert bereich vorliegt. Dieser Indikatorwertbereich ist sowohl nach oben als auch nach unten begrenzt. Der bestimmte Indikatorwert liegt nun dann vor, sobald der Istwert der Zustandsgröße in dem Indikatorwertbereich liegt, sodass hieraus die irreversible Eigenschaftsänderung folgt, welche auch nach einem eventuellen Verlassen des Indikatorwertbereichs durch den Istwert erhalten bleibt. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem Istwert gesprochen wird, so ist zusätz lich oder alternativ implizit stets auch der Istwertbereich gemeint, sodass die entsprechenden Ausführungen auch auf diesen übertragbar sind, auch wenn er nicht explizit genannt ist.

Zum Ermitteln des Istwerts und/oder des Istwertbereichs wird der Indikatorpartikel an der Erfas sungsstelle erfasst. Dies kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen, wobei selbst verständlich nichtintrusive Verfahren, beispielsweise optische beziehungsweise bildgebende Verfahren, bevorzugt werden. Bei oder nach dem Erfassen des Indikatorpartikels wird seine In dikatoreigenschaft ausgewertet. Dieses Auswerten kann sowohl direkt als auch indirekt erfolgen. In ersterem Fall wird die Indikatoreigenschaft vorzugsweise im Zuge des Erfassens des Indi katorpartikels gemessen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Indikatoreigenschaft ledig lich indirekt zu bestimmen, nämlich durch Messen einer von der Indikatoreigenschaft verschie denen, aber von ihr abhängigen Eigenschaft, aus welcher dann anschließend auf die Indikatorei genschaft geschlossen wird.

Nach dem Auswerten der Indikatoreigenschaft wird diese herangezogen, um den Istwert bezie hungsweise den Istwertbereich der Zustandsgröße zu bestimmen, welche/welcher an der Unter suchungsstelle und mithin stromaufwärts der Erfassungsstelle vorliegt. Weil zunächst der Istwert beziehungsweise Istwertbereich an der Untersuchung s stelle nicht bekannt ist und der Indikator partikel beispielsweise nur zwei unterschiedliche Zustände wiedergeben kann, die die Zu standsgröße entlang des gesamten Strömungswegs beziehungsweise der gesamten Bahnlinie be schreiben, kann es notwendig sein, mehrere unterschiedliche Indikatorpartikel mit unterschiedli chen Indikatorwerten in das Fluid einzubringen, an der Erfassungsstelle zu erfassen und die je- weilige Indikatoreigenschaft auszuwerten, um tatsächlich zu dem Istwert beziehungsweise Ist wertbereich der Zustandsgröße an der Untersuchungsstelle zu gelangen. Die beschriebene Erfas sung von Istwerten beziehungsweise Istwertbereichen der Zustandsgröße einer Fluidströmung auf der Bahnlinie oder Trajektorie eines Indikatorpartikels entspricht einer Lagrangeschen Be schreibung der Fluidströmung.

Um den Istwert oder den Istwertbereich der Zustandsgröße des Fluids an einer bestimmten Stelle in der Fluidströmung oder in einem bestimmten Bereich der Fluidströmung (sogenannte Euler- sche Beschreibung der Fluidströmung) mittels der beschriebenen grundsätzlichen Vorgehens weise unter Einsatz eines oder mehrerer Indikatorpartikel (Fagrangesche Beschreibung) zu er mitteln, kann es notwendig sein, Indikatorpartikel der oben angeführten Ausführungsformen, auch unterschiedlicher Ausführungsformen, sowie ein repräsentatives Computermodell der Flu idströmung und der Bahnlinien der darin aufgegebenen Indikatorpartikel (sogenannter Digital Twin) zu erstellen. Hierauf wird nachfolgend noch eingegangen werden.

Das Erfassen des Indikatorpartikels kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen, solange die Indikatoreigenschaft unmittelbar oder zumindest mittelbar mit erfasst wird. Bei spielsweise kann das Erfassen des Indikatorpartikels im Rahmen des PIV- Verfahrens (PIV : Par- ticle Image Velocimetry) oder des PT V- Verfahrens (PTV: Particle Tracking Velocimetry) erfol gen. In diesen Fällen kann zusätzlich zu der Indikatoreigenschaft und damit dem Istwert bezie hungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße an der Erfassungsstelle die Geschwindigkeit be ziehungsweise das Geschwindigkeitsfeld des Fluids beziehungsweise der Fluidströmung an der Erfassungsstelle ermittelt werden. Zudem kann die Position und der Geschwindigkeitsvektor des Indikatorpartikels ermittelt werden. Das PIV-Verfahren basiert auf einer Eulerschen Betrach tungsweise der Fluidströmung, wohingegen das PTV-Verfahren auf die Fagrangesche Betrach tungsweise zurückgreift. Selbstverständlich ist jedoch auch ein Erfassen der Indikatorpartikel möglich, bei welchem das Geschwindigkeitsfeld und/oder die Position und Geschwindigkeit des Indikatorpartikels nicht (mit) erfasst werden/wird.

Die beschriebene Vorgehensweise hat den Vorteil, dass das Ermitteln des Istwerts beziehungs weise Istwertbereichs auch an unzugänglichen Stellen der fluidführenden Einrichtung möglich ist, indem nämlich von dem Zustand des Indikatorpartikels an der Erfassungsstelle, nämlich der Indikatoreigenschaft, auf den Istwert beziehungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße des Fluids an der stromaufwärts gelegenen Untersuchungsstelle geschlossen wird. Angesichts dieses deutlichen Vorteils kann durchaus in Kauf genommen werden, dass der mithilfe des beschriebe- nen Verfahrens ermittelte Istwert beziehungsweise Istwertbereich an der Untersuchungsstelle möglicherweise mit einem größeren Fehler behaftet sein wird als bei einer unmittelbaren Mes sung direkt an der Untersuchungsstelle. Auch kann in Kauf genommen werden, dass aufgrund des lediglich mittelbaren Bestimmens des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs möglicher weise mehrere unterschiedliche Indikatorpartikel, also Indikatorpartikel mit unterschiedlichen Indikatorwerten und/oder Zeitspannen bis zu einer Änderung der Indikatoreigenschaft als ein deutige Funktion des Istwertes der Zustandsgröße und/oder Indikatorpartikel unterschiedlicher Ausführungsformen, zum Einsatz kommen müssen, bis der Istwert, also der Wert der Zu standsgröße entlang der Bahnlinie, beziehungsweise der Istwertbereich mit einem akzeptablen Fehler ermittelt werden kann. Auch kann in Kauf genommen werden, dass für die Ermittlung des Istwerts beziehungsweise des Istwertbereichs der Zustandsgröße an einer bestimmten, räumlich festgelegten Untersuchungsstelle in der Fluidströmung (Eulersche Beschreibung) ein repräsenta tives Computermodell der Fluidströmung und der Bahnlinien der darin aufgegebenen Indikator partikel (sogenannter Digital Twin) erforderlich ist, um aus den erfassten Indikatoreigenschaften der Indikatorpartikel (Lagrangesche Beschreibung) auf den Istwert beziehungsweise den Ist wertbereich der zuvor räumlich festgelegten Untersuchungsstelle zu schließen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Indikatorpartikel Teil einer Vielzahl von Indikatorpartikeln ist, die in das Fluid eingebracht werden, wobei der Indikatorwert der Zustandsgröße für einen ersten Teil der Indikatorpartikel einem ersten Indikatorwert und für einen zweiten Teil der Indikatorpartikel einem zweiten Indikatorwert und/oder die Zeitspanne, insbesondere bis zu einer Änderung der Indikatoreigenschaft als eindeutige Funktion des Istwer tes der Zustandsgröße, für den ersten Teil der Indikatorpartikel einer ersten Zeitspanne und für den zweiten Teil der Indikatorpartikel der zweiten Zeitspanne entspricht. Grundsätzlich kann dem Fluid eine beliebige Anzahl an Indikatorpartikeln zugeführt werden, nämlich beispielsweise zumindest zum Teil an der Einbringung s stelle. Der vorstehend bereits erwähnte wenigstens eine Indikatorpartikel bildet hierbei einen der mehreren Indikatorpartikeln, liegt also nicht zusätzlich zu diesen vor. Die Indikatorpartikel sind nun in mehrere Teile aufgeteilt, beispielsweise in zwei Teile. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass jeder der Teile dieselbe Anzahl an Indikatorparti keln aufweist. Selbstverständlich kann jedoch auch einer der Teile mehr oder weniger Indikator partikel enthalten als einer der anderen Teile.

Die Indikatorpartikel der unterschiedlichen Teile unterscheiden sich hinsichtlich des Indikator werts und/oder der Zeitspanne, insbesondere bis zu einer Änderung der Indikatoreigenschaft als eindeutige Funktion des Istwertes der Zustandsgröße. Für den ersten Teil der Indikatorpartikel entspricht der Indikatorwert dem ersten Indikatorwert beziehungsweise der ersten Zeitspanne und für den zweiten Teil dem zweiten Indikatorwert beziehungsweise der zweiten Zeitspanne. Anders ausgedrückt verfügt der erste Teil über einen oder mehrere Indikatorpartikel mit dem ersten Indikatorwert beziehungsweise der ersten Zeitspanne und der zweite Teil über einen oder mehrere Indikatorpartikel mit dem zweiten Indikatorwert beziehungsweise der zweiten Zeitspan ne. Selbstredend kann jedoch eine beliebige Anzahl an Teilen vorliegen, also beispielsweise zu sätzlich ein dritter Teil, ein vierter Teil und/oder ein fünfter Teil vorliegen. Die Verwendung der Indikatorpartikel mit den unterschiedlichen Indikatorwerten beziehungsweise den unterschiedli chen Zeitspannen ermöglicht eine besonders genaue Ermittlung des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs der Zustandsgröße.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Teil der Indikatorpartikel und der zweite Teil der Indikatorpartikel gleichzeitig oder zeitversetzt und/oder an derselben Einbrin gungsstelle oder an voneinander beabstandeten Einbringungsstellen in das Fluid eingebracht werden, wobei der erste Teil mit einer unveränderlichen, von der jeweiligen Indikatoreigenschaft unabhängigen ersten Kennzeichnung und der zweite Teil mit einer unveränderlichen, von der jeweiligen Indikatoreigenschaft unabhängigen zweiten Kennzeichnung versehen wird. Die Kennzeichnung der Indikatorpartikel, also sowohl die erste Kennzeichnung als auch die zweite Kennzeichnung, dient einer einfachen Identifikation des jeweiligen Indikatorpartikels, trotz der eventuellen Eigenschaftsänderung. Hierzu sind die Kennzeichnungen unveränderlich und vor allem von der jeweiligen Indikatoreigenschaft unabhängig. Die Veränderung der jeweiligen In dikatoreigenschaft bewirkt also keine Veränderung der Kennzeichnung, vielmehr bleibt diese dauerhaft gleich.

Der erste Teil der Indikatorpartikel verfügt über die erste Kennzeichnung und der zweite Teil über die zweite Kennzeichnung, wobei sich die erste Kennzeichnung und die zweite Kennzeich nung voneinander unterscheiden, nämlich derart, dass bei dem Erfassen der Indikatorpartikel an der Erfassungsstelle die Indikatorpartikel dem ersten Teil und dem zweiten Teil zugeordnet wer den können. Das bedeutet, dass für einen an der Erfassungsstelle erfassten Indikatorpartikel, vor zugsweise für jeden der erfassten Indikatorpartikel, die Kennzeichnung ermittelt und der Indi katorpartikel dem der Kennzeichnung entsprechenden Teil der Indikatorpartikel zugeordnet wird. Beispielsweise werden die Indikatorpartikel in Abhängigkeit von der ursprünglichen Indikatorei genschaft und/oder der jeweiligen Einbringungsstelle und/oder dem jeweiligen Einbringungs zeitpunkt mit einer entsprechenden Kennzeichnung versehen. Die Kennzeichnung wird insoweit in Abhängigkeit von wenigstens einem oder mehreren der genannten Parameter beziehungsweise Indikatoreigenschaften ausgewählt, sodass bei dem Erfassen der Indikatorpartikel an der Erfas sungsstelle eine eindeutige Zuordnung der Indikatorpartikel erfolgen kann. Indikatorpartikel, für welche unterschiedliche Parameter beziehungsweise Indikatoreigenschaften vorliegen, weisen insoweit unterschiedliche Kennzeichnungen auf, Indikatorpartikel mit den gleichen Parametern beziehungsweise Indikatoreigenschaften hingegen die gleichen Kennzeichnungen.

Grundsätzlich kann das Einbringen der Indikatorpartikel der mehreren Teile gleichzeitig oder zeitversetzt erfolgen. In ersterem Fall werden alle Indikatorpartikel der mehreren Teile gleichzei tig in das Fluid eingebracht, in letzterem Fall erfolgt dies zeitversetzt, also mit zeitlichem Ab stand. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, die Indikatorpartikel der mehreren Teile an derselben Einbringung s stelle oder an voneinander beabstandeten Einbringung s stellen in das Fluid einzubringen. Hierdurch lässt sich eine hohe zeitliche und/oder räumliche Auflösung des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs der Zustandsgröße in der Fluidströmung erreichen, sodass ein höherer Detailgrad hinsichtlich des Istwerts und/oder des Istwertbereichs bezie hungsweise der Fluidströmung erzielt wird. Besonders bevorzugt erfolgt das Einbringen der In dikatorpartikel gleichzeitig an voneinander beabstandeten Einbringungsstellen oder zeitversetzt an derselben Einbringungsstelle. Auch das zeitversetzte Einbringen an beabstandeten Einbrin gungsstellen und das gleichzeitige Einbringen an derselben Einbringung s stelle kann jedoch sinn voll sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Erfassen des wenigstens einen Indikator- partikels und das Auswerten der Indikatoreigenschaft berührungslos in dem Fluid oder nach ei nem Entnehmen des wenigstens einen Indikatorpartikels aus dem Fluid erfolgt. Hierauf wurde bereits hingewiesen. Das berührungslose Erfassen und Auswerten wird beispielsweise auf opti schem Wege vorgenommen, insbesondere mittels eines optischen Sensors oder einer bilderfas senden Kamera. Der optische Sensor basiert zum Beispiel auf Lichtstreuung (Reflexion, Bre chung und/oder Beugung) und/oder Lichtabsorption des Indikatorpartikels. Alternativ kann der Indikatorpartikel auch zunächst aus dem Fluid entnommen werden und erst nach dem Entneh men seine Indikatoreigenschaft ausgewertet werden. Dies erfolgt beispielsweise durch mikro skopische Bilderfassung (REM/SEM oder TEM) oder berührungslose spektroskopische Auswer- tung mittels eines Aerosolmassenspektrometers. Zusätzlich oder alternativ wird die Auswertung tomografisch vorgenommen.

Auch eine Kombination der beiden genannten Vorgehensweisen ist grundsätzlich möglich. Hier bei wird beispielsweise zunächst der Indikatorpartikel berührungslos erfasst, insbesondere op tisch und bevorzugt unter Erfassung des Geschwindigkeitsfelds des Fluids beziehungsweise der Geschwindigkeit des Indikatorpartikels an der Erfassungsstelle. Nach dem berührungslosen Er fassen wird der Indikatorpartikel aus dem Fluid entnommen, die Indikatoreigenschaft ausgewer tet und aus dieser auf den Istwert beziehungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße entlang der Bahnlinie oder an der Untersuchungsstehe geschlossen. Hierdurch wird eine besonders hohe Flexibilität des beschriebenen Verfahrens erzielt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Ausbleiben der Eigenschaftsänderung der Indikatorwert verändert wird, bis die Eigenschaftsänderung auftritt, oder bei Auftreten der Ei genschaftsänderung der Indikatorwert verändert wird, bis die Eigenschaftsänderung ausbleibt, wobei aus dem Indikatorwert Ii, bei welchem die Eigenschaftsänderung zum ersten Mal ausge- blieben ist, und aus dem Indikatorwert h, bei welchem die Eigenschaftsänderung zum ersten Mal aufgetreten ist, auf den Istwert beziehungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße geschlos sen wird. Anders ausgedrückt ist es vorgesehen, dass bei Ausbleiben der Eigenschaftsänderung der Indikatorwert verändert wird, bis die Eigenschaftsänderung auftritt, oder bei Auftreten der Eigenschaftsänderung der Indikatorwert verändert wird, bis die Eigenschaftsänderung ausbleibt, wobei aus einem ersten Indikatorwert des Indikatorwerts, bei welchem die Eigenschaftsänderung ausgeblieben ist, und aus einem zweiten Indikatorwert des Indikatorwerts, bei welchem die Ei genschaftsänderung aufgetreten ist, auf den Istwert beziehungsweise Istwertbereich der Zu standsgröße geschlossen wird.

In anderen Worten, es werden mehrere Indikatorpartikel mit unterschiedlichen Indikatorwerten verwendet, beispielsweise Indikatorpartikel, die teilweise einen ersten Indikatorwert und teil weise einen zweiten Indikatorwert aufweisen. Hierbei ist es vorgesehen, zunächst den ersten Teil der Indikatorpartikel in das Fluid einzubringen und an der Erfassungsstelle die Indikatorei genschaft auszuwerten. Entspricht die Indikatoreigenschaft der ursprünglichen Indikatoreigen schaft, ist also die Eigenschaftsänderung ausgeblieben, so wird der zweite Teil der Indikatorpar tikel mit dem von dem ersten Indikatorwert verschiedenen zweiten Indikatorwert in das Fluid eingebracht, beispielsweise an derselben Einbringungsstelle. Sollte die Eigenschaftsänderung erneut ausbleiben, so werden Indikatorpartikel mit einem von dem ersten Indikatorwert und dem zweiten Indikatorwert verschiedenen weiteren Indikatorwert in das Fluid eingebracht. Dies wird solange durchgeführt und entsprechend der Indikatorwert so lange verändert, bis die Eigen schafts änderung zum ersten Mal auftritt (und zwar bei I ₂ ) und bei dem Auswerten festgestellt wird.

Wird bereits für den ersten Teil der Indikatorpartikel die Eigenschaftsänderung festgestellt, so erfolgt ebenfalls das Verändern des Indikatorwerts und das Einbringen des zweiten Teils der Indikatorpartikel. Hierbei wird der Indikatorwert verändert, bis die Eigenschaftsänderung zum ersten Mal ausbleibt (und zwar bei Ii) Sollte also auch für den zweiten Teil der Indikatorpartikel die Eigenschaftsänderung auftreten, so wird der dritte Teil der Indikatorpartikel in das Fluid ein gebracht, welche den von dem ersten Indikatorwert und dem zweiten Indikatorwert weiteren Indikatorwert aufweisen. Diese Vorgehens weise wird insbesondere erst unterbrochen, sobald die Eigenschaftsänderung der Indikatorpartikel ausbleibt.

Aus den unterschiedlichen Indikatorwerten der in das Fluid eingebrachten Indikatorpartikel wer den nun der erste Indikatorwert Ii und der zweite Indikatorwert I ₂ ermittelt. Der erste Indikator wert ist der Indikatorwert eines Indikatorpartikels, bei welchem die Eigenschaftsänderung zum ersten Mal ausgeblieben ist und der zweite Indikatorwert der Indikatorwert eines solchen Indi katorpartikels, bei welchem die Eigenschaftsänderung zum ersten Mal aufgetreten ist. Bevorzugt werden der erste Indikatorwert Ii und der zweite Indikatorwert I ₂ derart gewählt, dass ihre Werte möglichst weit voneinander entfernt sind.. Der erste Indikatorwert und der zweite Indikatorwert grenzen also den Istwert beziehungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße in der Fluidströ mung ein. Aus den beiden Indikatorwerten kann folglich besonders genau auf die Istwerte der Maximal- und Minimalwerte der Zustandsgröße beziehungsweise den Istwertbereich der Zu standsgröße bezüglich der betrachteten Untersuchungsstellen geschlossen werden. Liegen die Untersuchung s stellen räumlich in unmittelbarer Nähe, so nähern sich die ermittelten Indikator werte Ii und Leinander an und entsprechen dem Istwert an der Untersuchungsstelle.

Die Veränderung des Indikatorwerts eines Indikatorpartikels von dem ersten auf den zweiten Indikatorwert kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielsweise wird der Istwert des Minimalwerts der Zustandsgröße auf den Mittelwert des ersten Indikatorwerts und des zwei ten Indikatorwerts gesetzt, falls für den ersten Indikatorwert eine Eigenschaftsänderung ausbleibt und für den zweiten Indikatorwert eine Eigenschaftsänderung stattfindet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass komplexere, insbesondere nicht auf Mittelwertbildung basierende, Verfah ren zum Ermitteln der Istwerte der Maximal- und Minimalwerte der Zustandsgröße beziehungs- weise des Istwertbereichs verwendet werden. Beispielsweise werden die Istwerte der Maximal- und Minimalwerte der Zustandsgröße beziehungsweise des Istwertbereichs der Zustandsgröße aus der Indikatoreigenschaft des Indikatorpartikels beziehungsweise den Indikatorwerten der mehreren Indikatorpartikel mittels Machine-Learning und/oder eines neuronalen Netzwerks er mittelt. Dies gilt im Übrigen unabhängig von der beschriebenen Vorgehensweise der Verwen dung der unterschiedlichen Indikatorwerte. Hierdurch wird eine besonders genaue sowie zeit- und kosteneffiziente Bestimmung der Istwerte der Maximal- und Minimalwerte der Zu standsgröße beziehungsweise des Istwertbereichs der Zustandsgröße bezüglich der herangezoge nen Untersuchungsstellen ermöglicht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass unter Verwendung eines Modells der Flu idströmung und/oder der Bewegung des Indikatorpartikels in der Fluidströmung wenigstens ein Prädiktionswert beziehungsweise ein Prädiktionswertebereich für die Zustandsgröße, insbeson dere entlang der Bahnlinie des wenigstens einen modellierten Indikatorpartikels, berechnet und mithilfe des wenigstens einen Indikatorpartikels verifiziert wird, wobei bei einer Abweichung des Prädiktionswerts beziehungsweise des Prädiktionswertebereichs von dem mittels des wenigs tens einen Indikatorpartikels ermittelten Istwert beziehungsweise Istwertbereich das Modell an den Istwert beziehungsweise Istwertbereich angeglichen wird. Das Modell liegt insbesondere in Form eines digitalen Zwillings (Digital Twin) der Fluidströmung beziehungsweise der fluidfüh renden Einrichtung vor. Das Modell ist insoweit dazu vorgesehen und ausgebildet, das Verhalten der Fluidströmung und damit die Bewegung des Indikatorpartikels, beispielsweise in Form der Bahnlinie, zu ermitteln, insbesondere zumindest räumlich aufgelöst. Zusätzlich kann eine tempo rale Auflösung des Verhaltens der Fluidströmung von dem Modell berücksichtigt werden. Das Modell beruht beispielsweise auf der Finite Differenzen-, der Finite Volumen-, der Finite Ele mente- oder einer netzfreien Methode.

Das Modell wird herangezogen, um den wenigstens einen Prädiktionswert beziehungsweise Prä diktionswertebereich für die Zustandsgröße und/oder die Bewegung des Indikatorpartikels be ziehungsweise die Bahnlinie zu berechnen. Unter dem Prädiktionswert ist ein Wert der Zu standsgröße zu verstehen, welchen die Zustandsgröße gemäß dem Modell an einer bestimmten Stelle, insbesondere der Untersuchungsstelle, aufweist. Unter dem Prädiktionswertebereich ist ein Wertebereich der Zustandsgröße zu verstehen, in welchem sich die Zustandsgröße gemäß dem Modell innerhalb eines bestimmten Zeitraums beziehungsweise innerhalb einer bestimmten Wegstrecke entlang der Bahnlinie befindet. Um den Prädiktionswert beziehungsweise den Prä- diktionswertebereich zu überprüfen beziehungsweise zu verifizieren, wird der wenigstens eine Indikatorpartikel in das Fluid eingebracht. Bei seinem Erreichen der Erfassungsstelle wird der Indikatorpartikel erfasst und seine Indikatoreigenschaft ausgewertet. Aus der Indikatoreigen schaft wird nachfolgend auf den Istwert beziehungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße ge schlossen. Entspricht der Istwert dem Prädiktionswert beziehungsweise entspricht der Istwertbe reich dem Prädiktionswertebereich, so kann das Modell als bestätigt angesehen werden, zumin dest hinsichtlich des Istwerts an der Untersuchungsstelle beziehungsweise hinsichtlich des Ist wertbereichs entlang der untersuchten Wegstrecke der Bahnlinie. Selbstverständlich können mehrere Prädiktionswerte beziehungsweise Prädiktion s Wertebereiche ermittelt werden und mit tels eines oder mehreren Indikatorpartikeln auf die beschriebene Art und Weise verifiziert wer den.

Weicht hingegen der Istwert beziehungsweise der Istwerbereich von dem Prädiktionswert bezie hungsweise von dem Prädiktionswertebereich ab beziehungsweise sind diese nicht im Einklang, so ist das momentane Modell nicht hinreichend, um die Fluidströme vollständig und korrekt zu beschreiben. Aus diesem Grund erfolgt eine Korrektur des Modells derart, dass nachfolgend der wenigstens eine (erneut berechnete) Prädiktionswert beziehungsweise Prädiktionswertebereich dem Istwert beziehungsweise Istwertbereich entspricht, zumindest innerhalb einer vorgegebenen Toleranz. Es kann vorgesehen sein, dass die beschriebene Vorgehens weise mehrfach wiederholt wird, insbesondere für eine Vielzahl von unterschiedlichen Untersuchungsstellen beziehungs weise für eine Vielzahl von unterschiedlichen Wegstrecken entlang einer Bahnlinie , sodass eine eingehende Überprüfung und Anpassung des Modells an die tatsächliche Fluidströmung erfolgt. Hierbei wird jeweils ein neuer Prädiktionswert beziehungsweise ein neuer Prädiktionswertebe reich berechnet und auf die beschriebene Art und Weise verifiziert, sodass schlussendlich eine Mehrzahl an Prädiktionswerten beziehungsweise Prädiktionswertebereichen vorliegt.

Der Prädiktionswert wird vorzugsweise für die Untersuchung s stelle berechnet, insbesondere für die zweite Ausführungsform des Indikatorpartikels. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mithilfe des Modells der Weg des Indikatorpartikels von der Einbringung s stelle bis hin zu der Erfassungsstelle modelliert wird, sodass nachfolgend der Verlauf des Istwerts beziehungsweise der Istwertbereich entlang der von dem Indikatorpartikel zurückgelegten Wegstrecke bekannt ist. Diese Vorgehens weise wird vor allem für die erste Ausführungsform und die dritte Ausfüh rungsform des Indikatorpartikels durchgeführt. Aus dem Verlauf des Istwerts beziehungsweise aus dem Istwertbereich wird nachfolgend darauf geschlossen, ob die Eigenschaftsänderung des Indikatorpartikels durch das Fluid zu erwarten ist oder nicht. Diese Erkenntnis wird nachfolgend zum Verifizieren und Anpassen des Modells herangezogen. Im Falle der dritten Ausführungs form kann vorgesehen sein, dass der Verlauf des Istwerts entlang zumindest eines Teils der Bahnlinie oder der gesamten Bahnlinie aus den Indikatoreigenschaften der einzelnen Teilberei che ermittelt wird. Insgesamt wird mithilfe der beschriebenen Vorgehens weise die Erstellung eines Modells beziehungsweise eines digitalen Zwillings der Fluidströmung beziehungsweise der aktuellen Strömungsverhältnisse in der fluidführenden Einrichtung mit einer äußerst hohen Ge nauigkeit umgesetzt.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer fluidführenden Einrichtung, wobei ein Istwert und/oder ein Istwertbereich wenigstens einer Zustandsgröße des Fluids in einer in der Einrichtung vorliegenden Fluidströmung mittels wenigstens eines in das Fluid eingebrach- ten Indikatorpartikels ermittelt wird, insbesondere unter Verwendung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung. Dabei ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Indikatorpartikel für eine irreversible Eigenschaftsänderung einer Indikatoreigenschaft des Indi katorpartikels bei Vorliegen eines bestimmten Indikatorwerts der wenigstens einen Zustandsgrö ße in der Fluidströmung und/oder in Abhängigkeit beziehungsweise als eindeutige Funktion von dem Istwert bei Ablauf einer bestimmten Zeitspanne nach dem Einbringen des Indikatorpartikels in das Fluid vorgesehen und ausgebildet ist, wobei der Indikatorpartikel an einer Erfassungsstelle erfasst, die Indikatoreigenschaft des Indikatorpartikels ausgewertet und aus der Indikatoreigen schaft auf den Istwert und/oder den Istwertbereich der Zustandsgröße stromaufwärts der Erfas sungsstelle geschlossen wird.

Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehens weise beziehungsweise einer derartigen Ausgestal tung der fluidführenden Einrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die fluidführende Ein richtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rah men dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. Der Hinweis hinsichtlich des Istwerts und des Istwertbereichs gilt weiterhin.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer Abweichung des Istwerts von einem bereits zuvor ermittelten Istwert und/oder von einem mithilfe eines Modells der Fluidströmung ermittelten Prädiktionswert auf eine Fehlfunktion der fluidführenden Einrichtung erkannt wird. Es ist also beispielsweise vorgesehen, den Istwert beziehungsweise Istwertbereich mithilfe des beschriebenen Verfahrens zu einem ersten Zeitpunkt zu ermitteln, insbesondere unmittelbar nach einer Inbetriebnahme der fluidführenden Einrichtung. Nachfolgend wird der Istwert bezie- hungsweise Istwertbereich für dieselbe Untersuchungsstelle beziehungsweise Wegstrecke auf der Bahnlinie mit zeitlichem Abstand wiederholt ermittelt. Tritt hierbei eine Veränderung des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs auf, weicht also der zuletzt ermittelte Istwert bezie hungsweise Istwertbereich von dem zuvor ermittelten Istwert beziehungsweise Istwertbereich ab, insbesondere um mehr als eine zulässige Toleranz, so wird auf die Fehlfunktion der fluidführen den Einrichtung erkannt und diese beispielsweise einem Benutzer der Einrichtung angezeigt. Entspricht hingegen der Istwert beziehungsweise Istwertbereich dem zuvor ermittelten Istwert beziehungsweise Istwertbereich, bevorzugt wiederum innerhalb der gewünschten Toleranz, so wird auf eine ordnungsgemäße Funktion der fluidführenden Einrichtung erkannt.

Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, mithilfe des Modells den Prädiktionswert zu ermitteln, nämlich insbesondere für die Untersuchungsstelle beziehungsweise Wegstrecke auf der Bahnlinie, für welche auch der Istwert beziehungsweise Istwertbereich mittels des mindesten einen Indikatorpartikels bestimmt wird. Bevorzugt wird das Modell zunächst kalibriert und unter Verwendung des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs derart angepasst, dass der Prädikti onswert dem Istwert entspricht beziehungsweise der Prädiktionswertebereich dem Istwertbe reich entspricht. Nachfolgend wird der Istwert beziehungsweise Istwertbereich erneut ermittelt, beispielsweise periodisch, vorzugsweise mittels wenigstens eines weiteren Indikatorpartikels, welcher beispielsweise identisch zu dem Indikatorpartikel ausgestaltet ist. Gleichzeitig wird der Prädiktionswert bzw. Prädiktionswertebereich ermittelt, nämlich insbesondere für dieselbe Un tersuchung s stelle beziehungsweise Wegstrecke auf der Bahnlinie, für welche auch der Istwert beziehungsweise Istwertbereich ermittelt wird. Weicht der Istwert beziehungsweise Istwertbe reich von dem Prädiktionswert ab, so wird wiederum auf die Fehlfunktion erkannt. Entspricht der Istwert dem Prädiktionswert beziehungsweise entspricht der Istwertbereich dem Prädikti onswertbereich, so wird auf die ordnungsgemäße Funktion erkannt. In beiden Fällen wird vor zugsweise wiederum der bereits erwähnte Toleranzbereich beachtet. Hierdurch kann mit äußerst geringem Aufwand und ohne starke und dauerhafte Beeinflussung der Fluidströmung eine Diag nose der fluidführenden Einrichtung während einem laufenden Betrieb derselben erzielt werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Indikatorpartikel zum Ermitteln eines Istwerts und/oder eines Istwertbereichs wenigstens einer Zustandsgröße eines Fluids in einer Fluidströmung, wobei dieses Ermitteln insbesondere unter Verwendung des im Rahmen dieser Beschreibung erläuter ten Verfahrens erfolgt. Es ist vorgesehen, dass der Indikatorpartikel für eine irreversible Eigen schafts änderung einer Indikatoreigenschaft des Indikatorpartikels bei Vorliegen eines bestimm- ten Indikatorwerts der wenigstens einen Zustandsgröße in der Fluidströmung und/oder in Ab hängigkeit beziehungsweise als eindeutige Funktion von dem Istwert bei Ablauf einer bestimm ten Zeitspanne nach einem Einbringen des Indikatorpartikels in das Fluid vorgesehen und ausge bildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und möglicher Weiterbildungen wird auf die weiteren Aus führungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zustandsgröße eine Normalspannung und/oder eine Scherspannung des Fluids ist und der Indikatorpartikel einen Grundkörper mit einer einen Hohlraum einschließenden Partikelhülle aufweist, wobei in dem Hohlraum ein Refe- renzdruck vorliegt und die Partikelhülle dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei einem Abwei chen der Normalspannung von dem Referenzdruck um eine bestimmte Druckdifferenz die Indi katoreigenschaft in Gestalt ihrer Form irreversibel zu ändern und/oder zu reißen, und/oder wobei die Partikelhülle dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei einem Abweichen der Scherspannung von einer Referenzspannung die Indikatoreigenschaft in Gestalt ihrer Form irreversibel zu än dern und/oder zu reißen. Die Normalspannung beschreibt hierbei den Fluiddruck.

Der Indikatorpartikel soll also derart ausgestaltet sein, dass er die Ermittlung des Fluiddrucks ermöglicht, nämlich insbesondere an der Untersuchungsstelle und/oder entlang des Wegs des Indikatorpartikels von der Einbringung s stelle bis hin zu der Erfassungsstelle. Hierzu verfügt der Indikatorpartikel über den Grundkörper, welcher wiederum die Partikelhülle aufweist, die den Hohlraum zunächst fluiddicht einschließt. Die Partikelhülle umgreift insoweit den Hohlraum vollständig. Beispielsweise weist der Hohlraum bezogen auf ein Gesamtvolumen des Grundkör pers ein Volumen von mindestens 50 %, mindestens 75 % oder mindestens 90 % auf. Vor dem Einbringen des Indikatorpartikels in das Fluid liegt zumindest in der ersten Variante in dem Hohlraum der Referenzdruck vor, welcher insbesondere dem Indikatorwert entspricht.

Befindet sich der Indikatorpartikel in dem Fluid, so ergibt sich eine auf die Partikelhülle wirken de Kraft aus der Druckdifferenz zwischen dem momentanen Istdruck beziehungsweise der Nor malspannung an der Stelle, an welcher sich der Indikatorpartikel befindet, und dem Referenz druck. Überschreitet diese Kraft einen bestimmten Grenzwert, weicht also der Fluiddruck um die bestimmte Druckdifferenz von dem Referenzdruck ab, so soll die Partikelhülle reißen und/oder ihre Form ändern, wobei beide Vorgänge irreversibel sind. Bei dem Reißen der Partikelhülle tritt insbesondere ein Bersten des Grundkörpers beziehungsweise des Indikatorpartikels auf. Die Än derung der Form der Partikelhülle erfolgt beispielsweise als irreversible Volumenverkleinerung des Grundkörpers beziehungsweise des Hohlraums. Beispielsweise ist der Indikatorpartikel be- ziehungsweise die Partikelhülle derart ausgestaltet, dass bei der Formänderung beziehungsweise dem Reißen ein Druckausgleich zwischen dem Hohlraum und dem Fluid erfolgt, sodas s nachfol gend in dem Hohlraum durchgehend derselbe oder zumindest nahezu derselbe Fluiddruck vor liegt wie in dem Fluid. Die Formänderung beziehungsweise das Bersten der Partikelhülle kann besonders einfach erfasst und ausgewertet werden.

In einer zweiten Variante wird die Scherspannung in dem Fluid ausgewertet. Weicht die Scher spannung von der Referenzspannung ab, insbesondere um eine bestimmte Differenz, so erfolgt wiederum die irreversible Formänderung beziehungsweise das Reißen der Hülle. Das Material der Partikelhülle wird basierend auf der Größe des Indikatorpartikels, der Dicke der Partikelhül le, dem Referenzdruck und der Druckdifferenz beziehungsweise der Scherspannungsdifferenz zwischen der Scherspannung und der Referenzspannung gewählt. Die Größe des Indikatorparti kels kann ganz grundsätzlich im Mikro- und/oder Nanometerbereich liegen. Als Material des Grundkörpers kann ein Polymer, ein Metall, eine Metalllegierung, Kohlenstoff oder ein anderes geeignetes Element zum Einsatz kommen. Auch eine Kombination der genannten Materialien, also die Verwendung wenigstens zwei der Materialien für den Indikatorpartikel beziehungsweise den Grundkörper kann vorgesehen sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf dem Grundkörper ein die Indikatoreigen schaft bereitstellendes Sensormaterial vorliegt, das zustandsgrößensensibel ist, wobei die Zu standsgröße der Fluiddruck, eine Fluidtemperatur oder eine Fluidkonzentration ist. Das Sensor material ist auf den Grundkörper aufgebracht. Der Grundkörper kann gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgestaltet sein und insoweit den Hohlraum und die diesen einschließende Parti kelhülle aufweisen. Der Grundkörper kann bei der Verwendung des Sensormaterials jedoch grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, also beispielsweise auch massiv sein.

Das Sensormaterial ist derart gewählt, dass es auf die Zustandsgröße sensibel reagiert, also seine Indikatoreigenschaft beim Vorliegen des bestimmten Indikatorwerts der Zustandsgröße ändert. Anders ausgedrückt ist das Sensormaterial zustandsgrößensensibel beziehungsweise zu standsgrößenwertsensibel. Das Sensormaterial ist überdies derart ausgestaltet beziehungsweise gewählt, dass diese Eigenschaftsänderung irreversibel abläuft. Die Zustandsgröße, welche mit tels des Sensormaterials ausgewertet wird, kann beispielsweise der Fluiddruck, die Fluidtempe ratur, die Fluidkonzentration, eine Stoffkonzentration, die Normalspannung oder die Scherspan nung sein. Auch andere Zustandsgrößen können selbstverständlich mit einem entsprechenden Sensormaterial ausgewertet werden. Die Verwendung des Sensormaterials ermöglicht eine be- sonders einfache Ausgestaltung des Indikatorpartikels und zudem eine einfache Auswertung der Indikatoreigenschaft.

Als Sensormaterial kommt ganz grundsätzlich bevorzugt ein Material in Frage, welches eine oder mehrere seiner messbaren Eigenschaften in Abhängigkeit einer äußeren Zustandsgröße permanent ändert. Diese wenigstens eine Eigenschaft kann die optische Reflexivität bezie hungsweise der Brechungsindex, der elektrische Widerstand, die elektrische Kapazität, die Pho tolumineszenz oder die chemische Zusammensetzung sein. Zu geeigneten Materialien gehören insbesondere mehrlagige poröse photonische Siliziumkristalle, thermochrome Pigmente sowie selbstorganisierende isotrope oder anisotrope Nanostrukturen, insbesondere stimuliert durch ver schiedene äußere Zustandsgrößen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Grundkörper, insbesondere das Sensorma terial, von einer von dem Fluid abbaubaren Schutzhülle abgedeckt ist, sodass der Grundkörper beziehungsweise das Sensormaterial erst eine bestimmte Zeitspannte nach dem Einbringen in das Fluid dem Fluid ausgesetzt ist. Die Schutzhülle ermöglicht eine besonders genaue räumliche Auswertung der Zustandsgröße beziehungsweise eine Auswertung oder Eingrenzung des Ist werts beziehungsweise des Istwertbereichs. Sie deckt den Grundkörper zumindest bereichsweise oder sogar vollständig ab. Bevorzugt übergreift sie hierbei das Sensormaterial zumindest be reichsweise oder vollständig, sofern das Sensormaterial vorliegt. Die Schutzhülle ist derart aus gestaltet, dass sie von dem Fluid abgebaut wird beziehungsweise sich in dem Fluid auflöst oder sich selbstständig abbaut, sobald sie in dem Fluid angeordnet beziehungsweise ihm ausgesetzt ist.

Das Abbauen erfolgt bevorzugt mit einer bekannten und im Wesentlichen konstanten Rate, so dass aus der Dicke beziehungsweise Stärke der Schutzhülle unmittelbar auf die Zeitspanne ge schlossen werden kann, nach welcher das Fluid auf den Grundkörper beziehungsweise das Sen sormaterial einwirkt. Besonders bevorzugt ist bei einer derartigen Ausgestaltung das Sensorma terial derart gewählt, dass es die Eigenschaftsänderung lediglich unmittelbar bei dem Inkontakt geraten mit dem Fluid zulässt. Die Eigenschaftsänderung ist wiederum zustandsgrößensensibel beziehungsweise zustandsgrößenwertsensibel. Ist also die Schutzhülle abgebaut, sodass das Sen sormaterial dem Fluid ausgesetzt ist, so erfolgt die Eigenschaftsänderung entsprechend dem bei Inkontakttreten mit dem Fluid vorliegenden Istwert beziehungsweise Istwertbereich.. Dies er möglicht eine besonders genaue Ermittlung des Istwerts der Zustandsgröße beziehungsweise eine besonders genaue Lokalisierung der Untersuchungsstelle. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf dem Grundkörper mehrere Sensorelemente und/oder Sensorbereiche ausgebildet sind, wobei ein erster Teil der Sensorelemente beziehungs weise Sensorbereiche aus dem Sensormaterial und ein zweiter Teil der Sensorelemente bezie hungsweise Sensorbereiche aus einem von dem Sensormaterial verschiedenen Sensormaterial besteht. Der Indikatorpartikel weist insoweit unterschiedliche Sensormaterialien auf, welche den mehreren Sensorelementen beziehungsweise Sensorbereichen zugeordnet sind. Beispielsweise sind die Sensormaterialien für dieselbe Zustandsgröße, jedoch verschiedene Indikatorwerte und/oder Zeitspannen gewählt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Sensormaterialien dem Ermitteln unterschiedlicher Zustandsgrößen dienen.

Grundsätzlich können eine beliebige Anzahl an Sensorelementen und/oder Sensorbereiche und eine beliebige Anzahl an unterschiedlichen Sensormaterialien vorliegen. Sind lediglich zwei Sensormaterialien vorgesehen, nämlich das Sensormaterial und das von diesem verschiedene Sensormaterial, so sind die Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche in den ersten Teil und den zweiten Teil aufgeteilt. Selbstverständlich können jedoch auch mehr unterschiedliche Sensormaterialien vorliegen, wobei die Anzahl der Teile, auf welche die Sensorelemente bezie hungsweise Sensorbereiche aufgeteilt sind, der Anzahl der unterschiedlichen Sensormaterialien entspricht. Die Verwendung der unterschiedlichen Sensormaterialien ermöglicht eine höhere Genauigkeit bei dem Ermitteln des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs und/oder eine Re duzierung der für das Ermitteln benötigten Zeit.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sensorelemente und/oder Sensorbereiche von der Schutzhülle mit voneinander verschiedenen Hüllstärken abgedeckt sind. Das bedeutet schlussendlich, dass die Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche nach unterschiedlichen Zeitspannen nach dem Einbringen des Indikatorpartikels in das Fluid dem Fluid ausgesetzt sind. Dienen die Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche dem Ermitteln von Istwerten bezie hungsweise Istwertbereichen derselben Zustandsgröße und sind hierzu die Änderungen ihrer Indikatoreigenschaften zustandsgrößenwertsensibel, entweder über unterschiedliche Indikator werte oder Indikatoreigenschaften die als eindeutige Funktion der Istwerte vorliegen, , so kann der Istwert beziehungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße zu unterschiedlichen Zeitpunkten beziehungsweise unterschiedlichen Zeitintervallen erfasst werden. Hierdurch ist eine besonders präzise Ermittlung des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs entlang der von dem Indikator partikel in dem Fluid zurückgelegten Wegstrecke, also der Bahnlinie, möglich. Beispielsweise ist die eingangs erwähnte dritte Ausführungsform des Indikatorpartikels mit einer Vielzahl von Sen- sorelementen beziehungsweise Sensorbereichen ausgestaltet, die mit unterschiedlichen Hüllstär ken abgedeckt sind. Die Schutzhülle ist dabei bevorzugt derart dimensioniert, dass ein erstes der Sensorelemente beziehungsweise Sensorbereiche unmittelbar bei dem Einbringen des Indikator- partikels in das Fluid mit dem Fluid beaufschlagt wird und ein letztes der Sensorelemente bezie hungsweise Sensorbereiche unmittelbar vor der Erfassungsstelle. Hierdurch ist ein Rückschluss auf den Istwert beziehungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße über die gesamte Bahnlinie möglich.

Die Erfindung betrifft schließlich eine Einrichtung zum Ermitteln eines Istwerts und/oder eines Istwertbereichs wenigstens einer Zustandsgröße eines Fluids in einer Fluidströmung mittels we nigstens eines in das Fluid eingebrachten Indikatorpartikels, insbesondere unter Verwendung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung. Dabei ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Indikatorpartikel für eine irreversible Eigenschaftsänderung einer Indi katoreigenschaft des Indikatorpartikels bei Vorliegen eines bestimmten Indikatorwerts der we nigstens einen Zustandsgröße in der Fluidströmung und/oder als eindeutige Funktion von dem Istwert bei Ablauf einer bestimmten Zeitspanne nach dem Einbringen des Indikatorpartikels in das Fluid vorgesehen und ausgebildet ist, wobei die Einrichtung dazu vorgesehen und ausgebil det ist, den Indikatorpartikel an einer Erfassungsstelle zu erfassen, die Indikatoreigenschaft des Indikatorpartikels auszuwerten und aus der Indikatoreigenschaft auf den Istwert und/oder den Istwertbereich der Zustandsgröße stromaufwärts der Erfassungsstelle zu schließen. Hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Weiterbildungen wird auf die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie le näher erläutert, ohne dass dabei eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Ermitteln eines Istwerts bezie hungsweise Istwertbereichs wenigstens einer Zustandsgröße eines, insbesondere flüssigen, Fluids in einer Fluidströmung sowie eine fluidführende Einrichtung,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Indikatorpartikels,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Indikatorparti kels, Figur 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Indikatorpartikels, sowie

Figur 5 einen Indikatorpartikel sowie ein Diagramm, in welchem ein Druck des Fluids ent lang von mehreren Indikatorpartikel in dem Fluid zurückgelegten Bahnlinien aufge- tragen sind.

Die Figur 1 zeigt zum einen eine fluidführende Einrichtung 1, nämlich eine Strahlpumpe, welche einen Saugmediumeinlass 2, einen Treibmediumeinlass 3 sowie einen Auslass 4 aufweist. Der Treibmediumeinlass 3 ist düsenförmig ausgestaltet und mündet in eine Mischkammer 5 ein. In Verlängerung des Treibmediumeinlasses 3 schließt sich ein Diffusor 6 strömungstechnisch an die Mischkammer 5 an. Über den Diffusor 6 ist die Mischkammer 5 strömungstechnisch an den Auslass 4 angeschlossen. Ebenfalls strömungstechnisch an die Mischkammer 5 angeschlossen ist der Saugmediumeinlass 2.

Der fluidführenden Einrichtung 1 wird ein erstes Fluid, das sogenannte Treibmedium, bei hohem Druck und - optional - hoher Temperatur über den Treibmediumeinlass 3 zugeführt. Eine Be schleunigung dieses erstens Fluids durch die Düse 3 führt zu einem geringeren Druck des ersten Fluids in der Mischkammer 5 bezogen auf einen Druck an dem Saugmediumeinlass 2. Infolge dessen wird ein zweites Fluid, das sogenannte Saugmedium, das an dem Saugmediumeinlass 2 - mit optional geringer Temperatur - vorliegt, unter weiterer Druckreduzierung von dem Saugme diumeinlass 2 in die Mischkammer 5 gefördert. Das erste Fluid und das zweite Fluid vermischen sich in der Mischkammer 5 und im darauffolgenden Diffusor 6 unter Temperaturausgleich und erneuter Druckerhöhung bevor ein aus den beiden Fluiden bestehendes Fluidgemisch die Ein richtung durch den Auslass 4 verlässt. Hierbei können das erste Fluid und das zweite Fluid stoff gleich sein.

Der fluidführenden Einrichtung 1 ist eine Einrichtung 7 zugeordnet, welche zum Ermitteln eines Istwerts beziehungsweise eines Istwertbereichs wenigstens einer Zustandsgröße eines in der flu idführenden Einrichtung 1 vorliegenden Fluids dient. Die Einrichtung 7 kann insoweit auch als Messeinrichtung bezeichnet werden. Zum Ermitteln des Istwerts oder des Istwertbereichs ist es vorgesehen, an einer Einbringung s stelle 8 oder mehreren Einbringungsstellen 8 (jeweils) einen (oder mehrere) Indikatorpartikel 9 in das Fluid einzubringen. In dem hier dargestellten Ausfüh rungsbeispiel liegt die Einbringungsstelle 8 an dem Saugmediumeinlass 2 vor. Sie kann auch strömungstechnisch zwischen dem Saugmediumeinlass 2 und der Mischkammer 5 vorliegen, jedenfalls also stromaufwärts der Mischkammer, des Diffusors 6 und des Auslasses 4. Das Ein bringen der Indikatorpartikel 9 erfolgt mittels einer Einbringeinrichtung 10, welche hier lediglich angedeutet ist. Nach dem Einbringen der Indikatorpartikel 9 in das Fluid durchlaufen diese die fluidführende Einrichtung 1 ausgehend von der Einbringungsstelle 8 entlang einer jeweiligen Bahnlinie 11a, 11b oder 11c. Stromabwärts der Einbringungsstelle 8 liegt eine Erfassungsein richtung 12 vor, welche dem Erfassen der Indikatorpartikel 9 dient. Das Erfassen der Indikator partikel 9 wird beispielsweise mittels einer optischen Erfassungseinrichtung vorgenommen. Dies ist hier lediglich äußerst schematisch angedeutet.

Die Indikatorpartikel 9 sind derart vorgesehen und ausgebildet, dass sie bei Vorliegen eines be stimmten Indikatorwerts der zu ermittelnden Zustandsgröße einer irreversiblen Eigenschaftsän- derung einer Indikatoreigenschaft des jeweiligen Indikatorpartikels 9 unterzogen werden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Form der Indikatorpartikel 9 als Indikatoreigen schaft herangezogen. Es ist zu erkennen, dass im Bereich der Erfassungseinrichtung 12 einer der Indikatorpartikel 9 eine geänderte Form aufweist, wohingegen die anderen Indikatorpartikel 9 dieselbe Form aufweisen wie bei ihrer Einbringung in das Fluid an der Einbringung s stelle 8. Hieraus kann geschlossen werden, dass der Indikatorpartikel 9, welcher seine Form verändert hat, entlang der jeweiligen Bahnlinie 11a, 11b oder 11c in einen Bereich der Fluidströmung ge langt ist, in welcher die Zustandsgröße einen Istwert aufweist, welcher einem Indikatorwert des Indikatorpartikels 9 entspricht oder diesen übersteigt beziehungsweise unterschreitet. Bei einer solchen Entsprechung oder einem solchen Übersteigen beziehungsweise Unterschreiten des In dikatorwerts durch den Istwert erfolgt die irreversible Eigenschaftsänderung, in diesem Fall eine Veränderung der Form. Hierfür liegen die Indikatorpartikel 9 in einer ersten Ausführungsform vor, in welcher die Zustandsgröße der Fluiddruck ist und der Indikatorwert der Indikatorpartikel so gewählt ist, dass die auftretende Formänderung auf das Auftreten von Kavitation in der Flu idströmung hinweist. Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh- rungsform des Indikatorpartikels 9 beziehungsweise einem der Indikatorpartikel 9. In dem dar gestellten Ausführungsbeispiel weist der Indikatorpartikel 9 einen Grundkörper 13 auf, auf wel chem wenigstens ein Sensorelement 14 aus einem Sensormaterial (in dem hier dargestellten Aus- führungsbeispiel mehrere Sensorelemente 14) ausgebildet sind. Von den Sensorelementen 14 sind lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet. Bevorzugt sind jeweils mehrere baugleiche Sensorelemente, gleichmäßig über die Oberfläche des Indikatorpartikels verteilt. Die Sensorel emente 14 sind von einer Schutzhülle 15 abgedeckt, wobei die Schutzhülle 15 für die verschie denen Sensorelemente 14 unterschiedliche, über das jeweilige Sensorelement 14 konstante Hüll- stärken aufweist. Bevorzugt haben baugleiche Sensorelemente dieselbe Schutzhülle, insbesonde re mit gleicher Hüllstärke. Die Schutzhülle 15 ist derart ausgestaltet, dass sie von dem Fluid nach dem Einbringen des Indikatorpartikels 9 in dieses zersetzt wird, sodass die Sensorelemente 14 erst nach einer bestimmten Zeitspanne dem Fluid unmittelbar ausgesetzt sind. Das Sensormateri al, aus welchen die Sensorelemente 14 bestehen, ist zustandsgrößensensibel beziehungsweise zustandsgrößenwertsensibel. Das bedeutet, dass das Sensormaterial der irreversiblen Eigen schafts änderung seiner Indikatoreigenschaft unterzogen wird, sobald es mit dem umgebenden Fluid in Kontakt tritt, , wobei sich die Indikatoreigenschaft entsprechend dem Istwert bezie hungsweise Istwertbereich der Zustandsgröße unmittelbar nach dem Beaufschlagen des jeweili gen Sensorelements 14 mit dem Fluid ändert. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass sich die Eigenschaft des Sensormaterials der unterschiedlichen Sensorelemente 14 bei Vorliegen dessel ben oder unterschiedlicher Indikatorwerte irreversibel ändert. Es kann auch vorgesehen sein, dass sich die Eigenschaft des Sensormaterials der unterschiedlichen Sensorelemente 14 als ein deutige Funktion von dem Istwert der Zustandsgröße direkt nach in Kontakt treten der Sensorel emente 14 mit dem umgebenden Fluid ändert. Das Sensormaterial kann zusätzlich oder alterna tiv für unterschiedliche Zustandsgrößen des Fluids ausgelegt sein.

Die Verwendung mehrerer identischer über die Partikeloberfläche verteilter Sensorelemente er möglicht eine sehr einfache optische Erfassung der Indikatoreigenschaft eines Indikatorpartikels. Eine eindeutige Zuordnung von Hüllstärke und Oberfläche eines Sensorelements erlaubt eine sehr einfache Zuordnung zwischen der erfassten Indikatoreigenschaft und dem Zeitpunkt (nach Einbringen des Indikatorpartikels in das Fluid) an dem der Istwert oder Istwertbereich vorlag.

Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausgestaltung des Indikatorparti kels 9. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen hingewiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Diese liegen darin, dass von dem Grundkörper 13 mehrere Sensorelementanordnungen 16 ausgehen, von welchen lediglich einige beispielhaft ge kennzeichnet sind. Jede dieser Sensorelementanordnungen 16 verfügt über mehrere Sensorele mente 14. Dies ist ebenfalls lediglich beispielshaft angedeutet. Die Sensorelementanordnungen 16 erstrecken sich jeweils ausgehend von dem Grundkörper 13 nach außen und sind hierbei von einander beabstandet. In zwischen den Sensorelementanordnungen 16 vorliegenden Zwischen räumen 17 (wiederum lediglich beispielhaft gekennzeichnet), liegt die Schutzhülle 15 vor. Nach dem Einbringen des Indikatorpartikels 9 in das Fluid wird die Schutzhülle 15 von außen nach innen abgetragen. Das bedeutet, dass die Sensorelemente 14 zeitlich gesehen nacheinander mit dem Fluid beaufschlagt werden.

Jedes der Sensorelemente 14 ist derart ausgestaltet, dass sich die Eigenschaft des Sensormaterials irreversibel ändert, sofern der bestimmte Indikatorwert der Zustandsgröße vorliegt, wenn es mit dem Fluid beaufschlagt wird. Alternativ ist jedes der Sensorelemente 14 derart ausgestaltet, dass sich die Eigenschaft des Sensormaterials irreversibel als eindeutige Funktion von dem Istwert der Zustandsgröße direkt nach in Kontakt treten des Sensormaterials mit dem umgebenden Fluid ändert. Besonders bevorzugt sind die Sensorelemente 14 derart ausgestaltet, dass die irreversible Eigenschaftsänderung lediglich unmittelbar zu Beginn des dem Fluidaussetzens des jeweiligen Sensorelements 14 möglich ist. Entsprechend kann nachfolgend bei dem Auswerten der Indika toreigenschaft des Indikatorpartikels 9 beziehungsweise der Indikatoreigenschaften der Senso relemente 14 ein zeitlicher Ablauf des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs der Zu standsgröße entlang einer der Bahnlinien 1 la, 1 lb und 1 lc ausgewertet werden.

Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des Indikatorpar tikels 9. Erneut wird auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen. Wiederum hegen mehrere Sensorelementanordnungen 16 vor, die jeweils mehrere Sensorelemente 14 aufweisen. Die Sensorelemente 14 sind jeweils unmittelbar auf dem Grundkörper 13 angeordnet bezie hungsweise ausgebildet. Beispielsweise hegt ein zentrales Sensorelement 14 vor, welches von den weiteren Sensorelementen 14 jeweils umgriffen ist, beispielsweise ringförmig. Jede der Sen sorelementanordnungen 16 ist von der Schutzhülle 15 Übergriffen, welche beispielsweise kugel abschnittsförmig auf dem Grundkörper 13 ausgebildet ist. Die Schutzhülle 15 ist derart angeord net, dass sie vor dem Einbringen des Indikatorpartikels 9 in das Fluid zumindest einen Teil der Sensorelemente 14, vorzugsweise alle Sensorelemente 14, übergreift. Da die Schutzhülle 15 mit der Zeit von dem Fluid aufgelöst wird und die Hüllstärke der Schutzhülle 15 für die Sensorele mente 14 unterschiedlich ist, werden wiederum die Sensorelemente 14 nacheinander dem Fluid ausgesetzt. Auch diese Ausgestaltung des Indikatorpartikels 9 ermöglicht eine feine zeitliche Auflösung des Verlaufs des Istwerts beziehungsweise Istwertbereichs der Zustandsgröße, insbe sondere entlang der jeweiligen Bahnlinie 11a, 11b oder 11c der Indikatorpartikel 9 (Langrange sche Beschreibung) oder der lokalen Istwerte der Zustandsgröße in der Fluidströmung (Eulersche Beschreibung), bevorzugt nachdem die Bahnlinien 11a, 11b und 11c der Indikatorpartikel 9 im Rahmen eines kalibrierten Models der Fluidströmung und der Partikelbewegung ermittelt wur den. Die Figur 5 zeigt einen Indikatorpartikel 9 sowie ein Diagramm, in welchem ein Druck p über eine Strecke s der Bahnlinien 11a, 11b und 11c für die anhand der Figur 1 beschriebene fluidfüh rende Einrichtung 1 aufgetragen ist. Der gezeigte Indikatorpartikel 9 steht stellvertretend für mehrere identische Indikatorpartikel 9. Diese weisen jeweils den Grundkörper 13 auf, der hohl und aus einem definierten Material gefertigt ist. Der Grundkörper 13 ist durch einen Außen durchmesser D, einen Hohlraum 18 mit einem Innendurchmesser d, einen Referenzdruck in dem Hohlraum 18 des Grundkörpers 13 und eine bestimmte Wandstärke w = D - d definiert. Ein Ver lauf 19a zeigt den Verlauf des Drucks entlang der Bahnlinie 11a, ein Verlauf 19b entlang der Bahnlinie 11b und ein Verlauf 19c entlang der Bahnlinie 11c. Alle Bahnlinien beginnen beim Druck po an der Einbringungsstelle 8 und enden beim Druck p4 im Auslass 4. Für den der Bahn linie 11a zugeordneten Indikatorpartikel 9 fällt der lokale Fluiddruck ausgehend vom dem Druck po zunächst unter den Dampfdruck P _D des Fluids, sodass es zur Bildung von Kavitationsblasen kommt, die in Folge von Druckanstieg nach überschreiten des Dampfdrucks P _D implodieren und zu sehr hohen (über dem festgelegten Indikatorwert pi liegenden) Druckspitzen im Fluid führen, welche dann eine bleibende Formänderung des Indikatorpartikel herbeirufen. Dies ist für die den Bahnlinien 11b und 11c zugeordneten Indikatorpartikel 9 nicht der Fall, sodass diese - wie angedeutet - ihre Gestalt beibehalten.