BMBF-Forschungsprojekt: innovativ messen mit optischen Fasern
BAM und Spin-off Fibris Terre entwickeln digitale optische Frequenzbereichs-Reflektometrie weiter.
Die Flügel von Windkraftanlagen, die Felsen einer Steilküste, das reibungslose Funktionieren einer Produktionsanlage – ein plötzliches Versagen kann schwere Folgen haben. Mit Hilfe von faseroptischen Sensoren ist es möglich, frühzeitig kleinste Veränderungen zu lokalisieren und somit ein Frühwarnsystem zu installieren. Faseroptische Systeme eignen sich deshalb nicht nur für die Informationsübertragung, sondern können auch als Mess-Sensoren eingesetzt werden. Um das Potenzial dieser Technik weiter ausschöpfen zu können, hat die FibrisTerre GmbH gemeinsam mit der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung ein neues Forschungsprojekt gestartet.
Abb.: Überwachung eines Hangs mit verteilten faseroptischen Sensoren integriert in Geotextilien (Bild: BAM)
Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms „KMU-innovativ“ geförderten Projektes ist die Entwicklung eines neuen Messgerätes, das optische Fasern zu hochempfindlichen Sensoren macht, die Dehnungen, Temperaturänderungen, Vibrationen und viele andere Änderungen in der Umgebung spüren. Wenn beispielsweise Zugkräfte auf die Faser einwirken, ändern sich an dieser Stelle der Faser die optischen Eigenschaften. Es entsteht ein Streulicht. Das rückgestreute Licht wird aufgefangen, und das Messgerät kann aus der Laufzeit schließen, an welcher Stelle das Ereignis stattgefunden hat.
Bei dem neuen Messgerät setzt man auf die digitale optische Frequenzbereichs-Reflektometrie (OFDR). Im Gegensatz zu herkömmlichen Geräten, die die Laufzeit der Rückstreuung von kurzen Lichtimpulsen messen, wird bei der OFDR der Impuls in seine spektralen Anteile aufgespalten, die dann einzeln gemessen werden. Die neue Technik ermöglicht so kurzen Messzeiten, dass Schwingungen, etwa an Brücken oder Windkraftanlagen, schneller erfasst werden. Darüber hinaus wird das neue Verfahren neben den beispielsweise aus dem Telekombereich bekannten Glasfasern auch neuartige verlustarme Polymerfasern nutzen und somit Bereiche erschließen, für die Glasfasern zu zerbrechlich sind.
Im Projekt wird das Know-how zur digitalen Fasersensorik der 2010 in Berlin gegründeten FibrisTerre GmbH mit der Erfahrung der BAM in der faseroptischen Mess- und Prüftechnik zusammenfließen. „Ziel ist es, nach Abschluss des Projektes ein universelles, kosten- und energieeffizientes Messgerät zu entwickeln, das sich auch am Markt etablieren kann“, sagt Projektleiter Nils Nöther. Das Forschungsvorhaben innerhalb des „KMU-innovativ“-Programms läuft bis März 2015. Mit „KMU-innovativ“ fördert das BMBF kleine und mittlere Unternehmen, die Forschung für neue Hightech-Produkte betreiben.
BAM / OD
