Hochauflösende Messung der raumzeitlichen Variation der Neigung winderzeugter Wasserwellen

Zwei neue Systeme zur Messung der Neigung winderzeugter Wasserwellen wurden an zwei Wind-Wellen Kanälen in Heidelberg aufgebaut. Das dabei verwendete Prinzip der Imaging Slope Gauge (ISG) bestimmt die Neigung der wellenbewegten Wasseroberfläche aus der Ablenkung von Lichtstrahlen, die an der Luft-Wasser-Grenzfläche gebrochen werden. Beide ISG-Systeme arbeiten mit der bisher unerreichten zeitlichen Auflösung von 1500 Hz, wodurch erstmals verhindert werden kann, dass die Messungen durch zeitliches Aliasing beeinträchtigt werden. Beide Systeme arbeiten jeweils mit unterschiedlichen helligkeitskodierten Lichtquellen. Für die größere der beiden Lichtquellen wurde in dieser Arbeit eine neue Methode zur Kalibrierung entwickelt, getestet und angewendet. Die Methode wird ausführlich beschrieben und wird bei zukünftigen Messungen am Heidelberger Aeolotron zum Einsatz kommen. Die Methode der bereits bestehenden Kalibrierung für die kleinere Lichtquelle wurde im Rahmen dieser Arbeit validiert und wird hier erstmals beschrieben. Ein in Heidelberg bisher nicht verwendeter Algorithmus zur Auswertung der Daten, die Fourier Decomposition Method (FDM), wird erläutert. Als Ergänzung zur bisher verwendeten Auswertung, in der Spektren durch direkte Fouriertransformation gewonnen wurden kann der Algorithmus durch Verwendung der Phaseninformation den Messbereich der ISG deutlich erweitern und auch Wellen mit kleineren Wellenzahlen erfassen. Der Algorithmus wurde auf Daten, aufgenommen am Heidelberger linearen Wind-Wellen Kanal, erfolgreich getestet.