Überwachung der Tankstruktur bei Erdgasfahrzeugen
Mit der Möglichkeit, die Abgabe gefährlicher Abgase an die Umgebung zu verringern, kann die Förderung alternativer Kraftstoffe für die Transportindustrie die Abhängigkeit Europas von Öl verringern. Verschiedene Faktoren verhindern jedoch die Verbreitung von Erdgasfahrzeugen, auch wenn diese als die derzeit saubersten Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor gelten. Die Herstellung von Kraftstofftanks aus Verbundwerkstoffen für die Speicherung von komprimiertem Erdgas ist sehr teuer. Zudem sind trotz der langen Lebensdauer Sicherheit und Wartung nicht zu vernachlässigende Themen für den verbreiteten Einsatz in Fahrzeugen. Das europäische ZEM-Projekt hat ein Überwachungssystem auf Grundlage von faseroptischen Sensoren entwickelt, um die regelmäßige Überwachung zu vereinfachen und die detaillierte Bewertung der strukturellen Integrität der Tanks zu ermöglichen. Um die Abfrage während der Betankung zu ermöglichen, wurde das System für die dauerhafte Montage an Erdgastanks ausgelegt. Es wurden also fortschrittliche faseroptische Sensoren für die Einbettung in die Verbundwerkstoffe von Kraftstofftanks entwickelt. Die Forschungsarbeiten an der University of Strathclyde haben sich auf Veränderungen der Faserdämpfung konzentriert. Diese sind ein deutliches Zeichen für Ungenauigkeiten und sind hauptsächlich auf Mikrokrümmung der Fasern bei der Druckbeaufschlagung des Tanks zurückzuführen. Um dieses Problem zu umgehen, wurde eine bewährte Technologie auf Basis von Phasenmessungen des Hilfsträgers des mittels Hochfrequenz modulierten Lichts ausgewählt und für die Belastungsmessung von Gastanks angepasst. Durch Kombination von Phasen- und Blindstrommessung und Bestimmung des Ausgabeverhältnisses ist die Methode über einen großen Wertebereich unabhängig von optischen Leistungspegeln. Die Leistungspegel ändern sich aufgrund Alterung der Komponenten und einer Vielzahl externer Bedingungen, unabhängig davon kann der verbesserte faseroptische Belastungssensor für verschiedene Belastungsmessungen verwendet werden. Weiterhin kann er als lichtdurchlässiger oder reflektiver Sensor verwendet werden, um entfernte Geräte in einem Multiplex-Glasfasernetzwerk nacheinander abzufragen. Zukünftiges Forschungsziel der ZEM-Projektpartner ist die Entwicklung von Sensoren, die Genauigkeit und Beständigkeit im Microstrain-Bereich liefern und für die Massenfertigung zu wirtschaftlichen Kosten geeignet sind.
