Entwicklung optimierter Ansteuer- und Auswerteverfahren für ein Infrarot-Messsystem zur Fluidüberwachung

Abstract:
Im Bereich der Hydraulikflüssigkeiten findet sich eine große anwendungsspezifische Variantenvielfalt. Der Fokus im Projekt NaMiFlu liegt hauptsächlich auf den Hydraulikfluiden für Mobil- und Anlagenhydraulik sowie auf Fluiden für die Flugzeughydraulik. Dabei werden maßgeblich Grundöle auf Kohlenwasserstoffbasis (Mineralöle) als auch, bei Luftfahrtanwendungen, schwer entflammbare Phosphorsäureester (Phosphat-Ester) genutzt. Beide Hydraulikflüssigkeiten unterscheiden sich in ihrer chemischen Struktur als auch in ihren Degradationsmechanismen und somit auch in ihrem Infrarotabsorptionsspektrum sowie in den bei zunehmendem Verschleiß feststellbaren Veränderungen. Somit wird zunächst eine Auswahl charakteristischer Bereiche getroffen, um die Degradation mit Hilfe eines 4-kanaligen Detektors (drei Messkanäle sowie ein Referenzkanal) zu erfassen. Um insgesamt ein miniaturisiertes Sensorsystem zu erhalten, ist es ebenso notwendig, die Ansteuer- und Auswerteelektronik klein zu halten. Zudem wurden Algorithmen entwickelt, die eine zuverlässige Auswertung des Degradationsgrades der Hydraulikflüssigkeiten ermöglichen und auf einer kompakten Elektronik mit begrenzter Rechenleistung implementiert werden können. Um einen zuverlässigen Betrieb des Sensorsystems zu gewährleisten, wurden applikationsnahe Betriebsbereiche des Sensorsystems untersucht sowie der Einfluss der Umgebungstemperatur auf das Sensorsystem ermittelt und kompensiert. Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit wurden die Ergebnisse von FTIR-Analysen und Messergebnisse des Sensorsystems von gealterten Hydraulikflüssigkeiten korreliert und mit Laborwerten der Acid Number und des Wassergehalts verglichen.