DE102008031439A1

DE102008031439A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung eines Füllstandes

Info

Publication number: DE102008031439A1
Application number: DE102008031439A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Göttinger; Alexander Schillinger
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2009-11-19

Abstract

Füllstandserfassungsvorrichtung (1) und Verfahren zur Erfassung einer Füllmenge eines Fluids (6) in einem Tank (5) mit mindestens einem in dem Tank (5) vorgesehenen Lichtleiterfaserbündel (2), das mehrere Lichtleiterfasern (3) aufweist, wobei an mindestens einer Sensorstelle (4) der jeweiligen Lichtleiterfaser (3) ein Eintauchen in das Fluid (6) oder ein Auftauchen aus dem Fluid (6) eine Signalparameteränderung eines Signalparameters eines durch die jeweilige Lichtleiterfaser (3) geleiteten Lichtsignals hervorruft, wobei in Abhängigkeit von Positionsdaten derjenigen Sensorstellen (4), an denen eine Signalparameteränderung detektiert wird, und in Abhängigkeit von Geometriedaten des Tanks (5) ein in dem Tank (5) enthaltenes Fluidvolumen berechnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung eines Füllstandes eines Fluids in einem Tank.
Ein Tank kann zur Vorratshaltung von Flüssigkeiten oder zur Versorgung einer Einrichtung mit einer Flüssigkeit vorgesehen werden. Beispielsweise werden motorbetriebene Fahrzeuge mit einem Treibstoff versorgt, der sich in einem Treibstofftank befindet. Insbesondere in Fahrzeugen, die einen Verbrennungsmotor aufweisen, dem Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zugeführt wird, ist es für den Fahrer bzw. Piloten notwendig, sicher festzustellen, über wieviel Kraftstoff bzw. Treibstoff das Fahrzeug noch verfügt. Erkennt der Fahrer bzw. der Pilot nicht rechtzeitig, dass die Kraftstofftanks geleert sind, kann dies zum Stehenbleiben eines Fahrzeuges bzw. zum Absturz eines Flugzeugs führen.
Es sind verschiedene Füllstandserfassungsvorrichtungen zur Erfassung eines Füllstandes in einem Tank bekannt. Beispielsweise kann der Füllstand in einem Tank durch mechanische Schwimmgeber, elektrische Kapazitätssensoren oder Ultraschallsensoren erfasst werden. Mechanische Schwimmgeber, die einen Füllkörper aufweisen, der an der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmt, haben den Nachteil, dass sie aus einer Vielzahl bewegter mechanischer Teile bestehen und dass die gemessene Bewegstrecke in ein elektrisches Messsignal umgewandelt werden muss. Darüber hinaus sind mechanische Schwimmgeber besonders störanfällig gegenüber Vibrationen oder gegenüber Fahr- bzw. Flugmanövern, bei denen hohe Kräfte auf die mechanischen Teile wirken.
Ein Nachteil von Kapazitätensensoren zur Erfassung des Füllstandes besteht darin, dass innerhalb des Tanksystems ein elektrisches System zum Anlegen eines elektrischen Feldes notwendig ist. Durch das elektrische System sind hohe Anforderungen an die Explosionssicherheit zu stellen. Darüber müssen Vorkehrungen zur EMV-Sicherheit (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) getroffen werden.
Beim Einsatz von Ultraschallsensoren zur Erfassung eines Füllstands im Treibstofftank liegt folgendes Messprinzip zu Grunde:
In einem Tank T nach dem Stand der Technik gemäß 1 befindet sich eine Flüssigkeit bzw. ein Fluid F. Am Boden des Tanks ist eine Ultraschallsignalquelle/Ultraschallempfänger US vorgesehen. Die Ultraschallquelle gibt ein Ultraschallsignal ab, das an der Grenzfläche des Fluids F zu der darüber befindlichen Luft reflektiert wird. Das reflektierte Ultraschallsignal wird durch den Ultraschallempfänger erfasst. Aus der Laufzeit des Ultraschallsignals kann die Pegelhöhe des in dem Tank befindlichen Fluids berechnet werden. Neigt sich der Tank T bzw. kommt der Tank T in eine Schräglage, beispielsweise aufgrund eines Fahr- bzw. Flugmanövers, wird mittels eines Sensors zudem ein Neigungswinkel α erfasst. Aus der Laufzeit des Ultraschallsignals sowie dem erfassten Neigungswinkel und der in einer DV-Einheit hinterlegten Tankgeometriedaten kann bei dem in 2 dargestellten Beispiel die Füllmenge des Fluids in dem Tank T ermittelt werden.
Herkömmliche Ultraschallsensoren haben allerdings den erheblichen Nachteil, dass sie eine relativ glatte Grenzfläche zwischen dem Fluid und der darüberliegenden Luftschicht benötigen, um die Fluidmenge in dem Tank T mit der genügenden Messgenauigkeit ermitteln zu können. In vielen Anwendungsfällen kommt es aufgrund von Vibrationen und Betriebsmanövern zu Turbulenzen innerhalb des Kraftstofftanks, der je nach der chemischen Zusammensetzung des Fluids innerhalb des Tanks zu einer Schaumbildung führen kann. Darüber hinaus weist die Oberfläche des Fluids aufgrund der Vibrationen, beispielsweise innerhalb eines Helikopters, meist keine glatte Oberfläche auf, sodass es bei einer erheblichen Schaumbildung bzw. einer besonders aufgerauten Oberfläche zu Messausfällen kommen kann. Ultraschallsensoren zur Messung des Füllstandes weisen somit in bestimmten Situationen eine erhöhte Störanfälligkeit auf.
Ein weiterer Nachteil der Erfassung eines Füllstandes mittels eines Ultraschallsensors nach dem Stand der Technik besteht darin, dass bei einer relativ geringen Füllmenge innerhalb des Tanks bzw. einer großen Schräglage bzw. einem hohen Neigungswinkel oberhalb des Ultraschallsensors keine erfassbare Grenzfläche mehr besteht, wie in 3 schematisch verdeutlicht wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sicheren Erfassung einer Füllmenge eines Fluids in einem Tank auch bei geringer Fluidmenge und Schräglage des Tanks zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Füllstandserfassungsvorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft eine Füllstandserfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Füllmenge eines Fluids in einem Tank mit mindestens einem in dem Tank vorgesehenen Lichtleiterfaserbündel, das mehrere Lichtleiterfasern aufweist, wobei an mindestens einer Sensorstelle der jeweiligen Lichtleiterfaser ein Eintauchen in das Fluid oder ein Auftauchen aus dem Fluid eine Signalparameteränderung eines Signalparameters eines durch die jeweilige Lichtleiterfaser geleiteten Lichtsignals hervorruft, wobei in Abhängigkeit von Positionsdaten derjenigen Sensorstellen, an denen eine Signalparameteränderung detektiert wird, und in Abhängigkeit von Geometriedaten des Tanks ein in dem Tank enthaltenes Fluidvolumen berechnet wird.
Die erfindungsgemäße Füllstandserfassungsvorrichtung bietet zudem den Vorteil, dass aufgrund des nicht-elektrischen Messprinzips keine explosiven Prozesse generiert werden können, die eine Explosion des in dem Tank befindlichen Fluids verursachen.
Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Füllstandserfassungsvorrichtung den Vorteil, dass sie aufgrund des Messprinzips eine weitgehende elektromagnetische Unempfindlichkeit aufweist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung besteht darin, dass sie in leichter Weise an die geometrische Gestalt des Tanks anpassbar ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung besteht darin, dass die Sensorik gegenüber mechanischen Belastungen sehr robust ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung besteht darin, dass sie weitestgehend wartungsfrei funktioniert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung besteht darin, dass die Füllstandserfassungsvorrichtung ein geringes Gewicht aufweist.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung weist diese mindestens eine Lichtsignalquelle zum Einspeisen von Lichtsignalen in die Lichtleiterfasern der Lichtleiterfaserbündel und mindestens einen Detektor zum Erfassen einer Signalparameteränderung der aus den Lichtleiterfasern austretenden Lichtsignale auf.
Das Vorsehen einer Lichtsignalquelle ermöglicht die Abgabe eines kalibrierbaren Lichtsignals mit einer vorgebbaren Lichtintensität, so dass die Erfassung der Füllmenge eines in dem Tank befindlichen Fluids sehr genau erfolgen kann.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung enthält diese einen Speicher zum Speichern der Positionsdaten aller Sensorstellen der in dem Tank vorgesehenen bzw. verlegten Lichtleiterfasern und zum Speichern der Geometriedaten des Tanks.
Das Vorsehen eines Speichers zum Speichern der Positionsdaten der Sensorstellen und zum Speichern der Geometriedaten des Tanks ermöglicht es eine Konfiguration der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung für ein bestimmtes Fahrzeug in einfacher Weise durchzuführen. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Füllstanderfassungsvorrichtung flexibel für unterschiedlichste Fahrzeuge bzw. Fahrzeugtypen einsetzen.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung weist diese eine mit den Detektoren und dem Speicher verbundene Berechnungseinheit auf, welche das in dem Tank enthaltene Fluidvolumen in Abhängigkeit von den gespeicherten Positionsdaten derjenigen Sensorstellen, an denen eine Signalparameteränderung detektiert wird, und in Abhängigkeit von den gespeicherten Geometriedaten des Tanks berechnet.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung sind die Lichtleiterfasern jeweils an der zugehörigen Sensorstelle gekrümmt verlegt.
Durch die gekrümmte Verlegung der Lichtleiterfasern ist der Bearbeitungsaufwand für die jeweilige Lichtleiterfaser gering, das heißt die Fertigung und Montage der Lichtleiterfasern kann mit geringem Aufwand erfolgen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung sind die Lichtleiterfasern jeweils an der zugehörigen Sensorstelle der Lichtleiterfaser unterbrochen, wobei die beiden Stirnseiten der Lichtleiterfaserenden an der Sensorstelle zu einer Längsachse der Lichtleiterfaser in einem Winkel schräg verlaufen.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Sensorstellen sehr empfindlich sind und somit eine starke Signalparameteränderung beim Eintauchen in das Fluid oder beim Auftauchen aus dem Fluid hervorrufen.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung verlaufen die Stirnseiten der beiden Lichtleiterfaserenden an der Sensorstelle symmetrisch zueinander in einem Winkel von etwa 45°.
Der symmetrische Verlauf in einem Winkel von etwa 45° bietet eine besonders hohe Empfindlichkeit der Sensorstelle, das heißt eine maximale Signalparameteränderung beim Eintauchen der Sensorstelle in das Fluid oder beim Auftauchen der Sensorstelle aus dem Fluid.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung verändert eine Berührung der Sensorstelle mit dem Fluid einen Signalanteil des eingespeisten Lichtes, der an der Sensorstelle reflektiert wird.
Hierdurch ist die erfindungsgemäße Füllstanderfassungsvorrichtung aufgrund des Messprinzips robust und unempfindlich gegenüber äußerlichen Einflüssen.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung vermindert der höhere Brechungsindex des Fluids den Signalanteil des an der Sensorstelle reflektierten Lichtsignals, sodass die Signaldämpfung des detektierten Lichtsignals erhöht wird.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Signaldämpfung als Signalparameter auf der Detektorseite mit geringem Aufwand messbar ist.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung sind die verschiedenen Lichtleiterfaserbündel in eine Wandung des Tanks eingebettet, wobei die Sensorstellen der Lichtleiterfasern an einer Innenseite der Wandung mit dem in dem Tank befindlichen Fluid in Berührung kommen.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Aufwand für die Montage der erfindungsgemäßen Füllstanderfassungsvorrichtung geringer ist und die Füll standserfassungsvorrichtung gleichzeitig gegenüber von außen einwirkenden Kräften unempfindlich ist.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung ist ein Abstand zwischen Sensorstellen von Lichtleiterfasern des gleichen Lichtleiterfaserbündels in einem unteren Bereich des Tanks zur Erhöhung einer Auflösung geringer als in einem oberen Bereich des Tanks.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Anzahl der notwendigen Sensorstellen minimiert werden kann. Dies wiederum führt dazu, dass der Durchmesser eines Lichtleiterbündels, bei dem für jede Sensorstelle eine zugehörige Lichtleiterfaser vorgesehen ist, ebenfalls minimiert werden kann. Dadurch sinkt insgesamt der Fertigungs- und Montageaufwand.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung ermittelt die Berechnungseinheit aus der Veränderung des Signalparameters des detektierten Lichtsignals eine Fluidart des in dem Tank befindlichen Fluids.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Fehlbetankung des Tanks mit einem nicht in den Tank gehörenden Fluid verhindert werden kann. Darüber hinaus kann das Eindringen einer anderen Flüssigkeit in den Tank, welche die chemischen Eigenschaften des in dem Tank enthaltenen Fluids beeinträchtigen, rechtzeitig erkannt werden.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstanderfassungsvorrichtung sind die Lichtleiterfasern Glasfasern.
Glasfasern sind robust und leiten Licht zuverlässig mit geringer Dämpfung über weite Strecken.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstanderfassungsvorrichtung sind die Lichtleiterfasern Kunststofffasern.
Kunststofffasern zeichnen sich durch ein geringes Gewicht aus und sind besonders robust.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Erfassen eines Füllstandes eines Fluids in einem Tank mit den folgenden Schritten:
Einspeisen von Lichtsignalen in mehrere Lichtleiterfasern von mindestens einem in dem Tank vorgesehenen Lichtleiterfaserbündel;
Detektieren von Signalparameteränderungen der aus den Lichtleiterfasern austretenden Lichtsignale, wobei eine Signalparameteränderung durch ein Eintauchen einer Sensorstelle der jeweiligen Lichtleiterfaser in das Fluid oder durch ein Auftauchen der Sensorstelle aus dem Fluid hervorgerufen wird, und
Berechnen eines Füllstandes eines Fluids in Abhängigkeit von Positionsdaten derjenigen Sensorstellen, an denen eine Änderung des Signalparameters detektiert wird, und in Abhängigkeit von Geometriedaten des Tanks.
Die Erfindung schafft ferner ein Computerprogramm mit Programmbefehlen zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Die Erfindung schafft ferner einen Datenträger zum Speichern eines derartigen Computerprogramms.
Die erfindungsgemäße Füllstandserfassungseinrichtung kann in beliebige Flüssigkeitstanks eingesetzt werden, beispielsweise in Treibstofftanks, Heizöltanks, Chemikalientanks oder Regenwassertanks, allgemein in allen Behältnissen in Industrie, Handwerk und Haushalt.
Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Er fassen eines Füllstandes eines Fluids in einem Tank unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise einer Füllstandserfassung mittels eines konventionellen Ultraschallsensors nach dem Stand der Technik;
2 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise eines herkömmlichen Ultraschallsensors zur Erfassung eines Füllstandes bei einem Tank in Schräglage nach dem Stand der Technik;
3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Nachteile einer herkömmlichen Füllstandserfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Füllstandes eines Fluids innerhalb eines Tanks mit Hilfe eines Ultraschallsensors nach dem Stand der Technik;
4 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung;
5 eine Schnittansicht einer in einer Tankwandung eingelassenen Sensorstelle bei der in 4 dargestellten Ausführungsform;
6 eine Schnittansicht einer in einer Tankwandung eingebetteten Sensorstelle gemäß einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung;
7 ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Lichtleiterfaserbündels der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung;
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterfaserbündels, wie es bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung eingesetzt werden kann;
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterfaserbündels, wie es bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung eingesetzt werden kann;
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterfaserbündels, wie es bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung eingesetzt werden kann;
11 ein Diagramm zur Darstellung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung;
12 eine Schnittansicht durch einen Tank zur Darstellung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung;
13 ein Ausführungsbeispiel eines Tanksystems mit mehreren Tanks zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung.
Wie man aus 4 erkennen kann, weist die erfindungsgemäße Füllstandserfassungsvorrichtung 1 mindestens ein Lichtleiterfaserbündel 2 auf, das mehrere Lichtleiterfasern 3 enthält. Bei dem in 4 dargestellten einfachen Beispiel enthält das Lichtleiterfaserbündel 2 drei Lichtleiterfasern 3-1, 3-2, 3-3. Die Lichtleiterfasern 3 sind bei einer Ausführungsform Glasfasern. Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Lichtleiterfasern 3 Kunststofffasern.
Die Lichtleiter 3 sind Fasern aus einem transparenten, lichtdurchlässigen Material. Bei diesem lichtdurchlässigen Material kann es sich beispielsweise um Glas oder um Kunststoff handeln. Beispielsweise sind die Lichtleiterfasern Glasfasern, polymere optische Fasern oder andere lichtleitende Fasern aus Kunststoff.
Als Glasfaser werden bei einer möglichen Ausführungsform hochtransparente Glasfasern aus Kieselglas eingesetzt, die mit einem Glas niedrigerer Brechung ummantelt sind. Die Lichtleiterfasern 3 bestehen aus einem Kern und einem Mantel bzw. Cladding sowie gegebenenfalls mit einer Schutzbeschichtung. Der lichtführende Kern dient zur Übertragung des Lichtsignals. Der Mantel des Lichtleiters weist vorzugsweise eine niedrigere optische Brechzahl als der Kern des Lichtleiters 3 auf. Der Mantel bewirkt dadurch eine Totalreflektion an der Grenzschicht und somit eine Führung der Lichtstrahlung im Kern der Lichtleiterfaser 3.
Bei einer möglichen Ausführungsform können auch mehrere Lichtleiterabschnitte einer Lichtleiterfaser 3 über Steckverbindungen miteinander verbunden sein.
Die Anzahl der in dem Lichtleiterfaserbündel 2 enthaltenen Lichtleiterfasern 3 kann erheblich höher sein. Jede Lichtleiterfaser 3 des Lichtleiterfaserbündels 2 weist eine zugehörige Sensorstelle 4 auf. Das Lichtleiterfaserbündel 2 ist in einem Tank 5 verlegt, in dem sich ein Fluid 6 befindet. Bei dem Fluid 6 kann es sich beispielsweise um einen Treibstoff, insbesondere Kerosin, handeln. In dem oberen Bereich des Tanks 5 befindet sich ein Gas oder Gasgemisch 7, beispielsweise Luft. Durch die Lichtleiterfasern 3 des Lichtleiterfaserbündels 2 wird ein Lichtsignal geleitet. Hierzu wird ein von einer Lichtquelle 8 generiertes Lichtsignal in die Lichtleiterfasern 3 des Lichtleiterfaserbündels 2 eingespeist. An der Sensorstelle 4 der jeweiligen Lichtleiterfaser 3 kann ein Signalparameter des eingespeisten Lichtsignals verändert sein, wenn die Sensorstelle 4 in das Fluid 6 eingetaucht ist. Das Eintauchen einer Sensorstelle 4 in das Fluid 6 oder ein Auftauchen der Sensorstelle 4 aus dem Fluid 6 führt zu einer Signalparameteränderung des durch die Lichtleiterfaser 3 geleiteten Lichtsignals, wobei diese Signalparameteränderung durch einen Detektor 9 erfasst werden kann. Bei einer möglichen Ausführungsform ist der Signalparameter, dessen Veränderung erfasst wird bzw. detektiert wird, die Signal amplitude bzw. die Signaldämpfung des Lichtsignals. Auch andere Signalparameter des Lichtsignals, wie beispielsweise Signalphase oder Polarität können detektiert werden.
In dem Tank 5 können mehrere Lichtleiterbündel 2 verlegt sein, die jeweils mehrere Lichtleiterfasern 3 aufweisen. Diese Lichtleiterbündel 2 sind vorzugsweise voneinander getrennt an der Peripherie des Tanks 5 verlegt. Dadurch ist die Füllstandserfassungsvorrichtung 1 an die Bauform und Geometrie des Tanks 5 angepasst, so dass die Messgenauigkeit hoch ist. Bei einer Ausführungsform sind die Lichtleiterfaserbündel 2 entlang einer Wandung des Tanks 5 verlegt. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Lichtleiterfaserbündel 2 in eine Wandung des Tanks 5 eingebettet.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 führt eine Berührung der Sensorstelle 4 einer Lichtleiterfaser 3 mit dem Fluid 6 zu einer Veränderung eines Signalanteils des Lichtsignals, der an der Sensorstelle 4 reflektiert wird. Bei einer möglichen Ausführungsform weist das Fluid 6 einen höheren Brechungsindex auf als ein darüberliegendes Gas oder Gasgemisch 7. Bei dem Gas 7 kann es sich um ein inertes Gas handeln, beispielsweise reinen Stickstoff (N₂). Hierdurch wird die Explosionsgefahr minimiert. Bei dem Gasgemisch handelt es sich z. B. um Luft. Der höhere Brechungsindex des Fluids 6 vermindert dabei den Signalanteil des an der Sensorstelle 4 reflektierten Lichtsignals, sodass die Signaldämpfung des detektierten Lichtsignals erhöht wird. Diese Signaldämpfungserhöhung wird durch den Detektor 9 detektiert. Bei dem in 4 dargestellten einfachen Beispiel befindet sich die Sensorstelle 4-1 der Lichtleiterfaser 3-1 eingetaucht in dem Fluid 6, während die Sensorstellen 4-2, 4-3 der beiden übrigen Lichtleiterfasern 3-2, 3-3 des Lichtleiterfaserbündels 2 oberhalb des Fluids 6 liegen und mit dem Gas oder Gasgemisch 7 in Berührung kommen. Bei dem in 4 dargestellten einfachen Beispiel wird der Signalanteil des an der Sensorstelle 4-1 reflektierten Lichtsignals vermindert, sodass der Detektor 9 für die Lichtleiterfaser 3-1 eine erhöhte Signaldämpfung feststellt.
Bei einer Ausführungsform weist das in die Lichtleiterfasern 3 eingespeiste Licht eine bestimmte Wellenlänge X bzw. Frequenz f auf, die im sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereich liegt. Bei einer alternativen Ausführungsform werden in einem Lichtwellenleiter 3 Lichtsignale mit unterschiedlichen Wellenlängen X bzw. Frequenzen f eingespeist. Mit Lichtsignalen unterschiedlicher Wellenlänge X bzw. Frequenz f lassen sich unterschiedliche Parameter des Fluids 6 gleichzeitig erfassen, z. B. gleichzeitig Füllstand und Dichte des Fluids 6.
Die Füllstandserfassungsvorrichtung 1, wie sie in 4 dargestellt ist, enthält eine Berechnungseinheit 10, die über eine Schnittstelle mit einem Speicher 11 zum Speichern von Daten verbunden. Der Datenspeicher 11 weist vorzugsweise für verschiedene Fahrzeug- bzw. Tanktypen Konfigurationsdaten auf. Die Berechnungseinheit 10 kann über Steuerleitungen 12 eine oder mehrere Lichtquellen 8 ansteuern. Die Lichtquelle 8 weist eine oder mehrere Leuchtdioden (LED) oder geeignete Leuchtmittel auf. Leuchtdioden sind platz- und stromsparend und zeichnen sich durch eine hohe Lebensdauer aus. Darüber hinaus sind sie robust gegenüber Vibrationen. Darüber hinaus erhält die Berechnungseinheit 10 Daten bzw. Signale von dem Detektor 9 über Leitungen 13. Der Detektor 9 ist beispielsweise ein CCD-Array bzw. eine CCD-Einheit oder jeglicher lichtempfindliche Sensor. Die CCD-Einheit ist durch die Berechnungseinheit 10 leicht auswertbar. Zudem ist die CCD-Einheit robust, platz- und stromsparend, langlebig und unempfindlich gegenüber Vibrationen. Die Berechnungseinheit 10 erhält somit über die Leitungen 13 Daten über den erfassten Signalparameter sowie Daten, zu welcher Lichtleiterfaser 3 und zu welchem Lichtleiterfaserbündel 2 der erfasste Signalparameter gehört. In dem Speicher 11 sind Positionsdaten bzw. Raumkoordinaten aller Sensorstellen der in dem Tank 5 verlegten bzw. vorgesehenen Lichtleiterfasern 3 abgespeichert. Darüber hinaus sind in dem Speicher 11 Geometriedaten des Tanks 5 abgelegt. Bei dem in 4 dargestellten einfachen Ausführungsbeispiel sind in dem Speicher 11 die Positionen bzw. Koordinaten der Sensorstellen 4-1, 4-2, 4-3 des in dem Tank 5 verlegten Lichtleiterfaserbündels 2 gespeichert. Ferner sind geometrische Daten des Tanks 5, beispielsweise die Höhe, Breite und Tiefe des Tanks 5 gespeichert. Die Bearbeitungseinheit 10 berechnet in Abhängigkeit von den gespeicherten Positionsdaten derjenigen Sensorstellen 4, an denen eine Signalparameteränderung detektiert wird, und in Abhängigkeit von den gespeicherten Geometriedaten des Tanks 5 das in dem Tank 5 befindliche Fluidvolumen bzw. die Fluidmenge. Eine über eine Leitung 14 mit der Berechnungseinheit 10 verbundene Anzeige 15 zeigt dann dem Fahrer bzw. dem Piloten die verbleibende Füllmenge des Fluids 6 innerhalb des Tanks 5 visuell und gegebenenfalls auch akustisch an. Die Berechnungseinheit 10 weist vorzugsweise mindestens einen Mikroprozessor zur Ausführung eines Programms auf.
5 zeigt eine Schnittansicht einer in einer Tankwandung 5A des Tanks 5 eingesetzten Sensorstelle 4 einer Lichtleiterfaser 3. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel befindet sich die Sensorstelle 4 der Lichtleiterfaser 3 an der Grenzfläche zwischen dem Fluid 6 und dem darüberliegenden Gas 7. Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist die Lichtleiterfaser 3 an der zugehörigen Sensorstelle 4 unterbrochen, wobei der erste Teil 3A und der zweite Teil bzw. die zweite Strecke 3B der Lichtleiterfaser 3 jeweils eine Stirnseite 16A, 16B aufweisen, die zu einer Längsachse der Lichtleiterfaser 3 an der Sensorstelle 4 in einem Winkel α schräg verlaufen. Wie man in 5 erkennen kann, verlaufen die beiden Stirnseiten 16A, 16B der schräg angeschnittenen Lichtleiterfaserstrecken 3A, 3B symmetrisch zu einer Achse 17. Bei einer möglichen Ausführungsform verlaufen die beiden Stirnseiten symmetrisch zueinander etwa in einem Winkel von 45°. Der von der Lichtquelle 8 stammende Lichtstrahl wird durch die Lichtleiterfaserstrecke 3A zu der Stirnfläche 16A geleitet und dort zu der Stirnfläche 16B reflektiert. Ein Signalanteil des reflektierten Lichtes gelangt über die zweite Lichtleiterfaserstrecke 3B der Lichtleiterfaser 3 zu dem Detektor 9. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel ist die zweite Stirnfläche 16B der zweiten Lichtleiterfaserstrecke 3B in das Fluid 6 eingetaucht. Da das Fluid 6 einen höheren Brechungsindex aufweist als Luft, wird hierdurch der Signalanteil des an der Stirnfläche 16B reflektierten Lichtsignals vermindert, sodass die Signaldämpfung des detektierten Lichtsignals an den Detektor 9 erhöht wird. Zwischen den beiden Lichtleiterfaserstrecken 3A, 3B befindet sich ein lichtleitendes Medium, beispielsweise Glasmaterial 18, etwa Plexiglas. Bei einer möglichen Ausführungsform weisen die Lichtleiterfasern und die Lichtleiterfaserstrecken 3A, 3B einen Fasermantel (cladding) auf, der an der zugehörigen Sensorstelle 4 allerdings entfernt ist.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lichtleiterfaser 3 in eine Wandung 5A des Tanks 5 eingebettet. Die sensorisch empfindliche Stelle bzw. die Sensorstelle 4 der Lichtleiterfaser 3 befindet sich an einer Innenseite der Tankwandung 5A und kann mit dem in dem Tank 5 befindlichen Fluid 6 physikalisch in Berührung kommen. Bei einer möglichen Ausführungsform besteht die Tankwandung 5A aus Gummi. Dabei wird die Lichtleiterfaser 3 bzw. die Lichtleiterfasern des Lichtleiterfaserbündels 2 in die Tankwandung 5A des Tanks 5 einvulkanisiert. Bei einer alternativen Ausführungsform besteht die Tankwandung 5A aus einem anderen Material, beispielsweise aus einem Metall oder einem Kunststoff. Darüber hinaus befindet sich bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel die Lichtquelle 8 und der Detektor 9 nebeneinander und nicht wie bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel an gegenüberliegenden Seiten der Lichtleiterfasern 3.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterfaserbündels 2 mit mehren Lichtleiterfasern 3-1, 3-2, 3-3, wobei die sensorisch empfindlichen Stellen 4-1, 4-2, 4-3 durch Schleifen gebildet werden, die eine bestimmte Krümmung aufweisen, wobei an den Schleifen bzw. gekrümmten Stellen der Lichtleiterfasermantel der jeweiligen Lichtleiterfaser 3 entfernt ist. Taucht die Lichtleiterfaserschleife 4 in das Fluid 6 ein, vermindert sich der reflektierte Signalanteil aufgrund des höheren Brechungsindex des umgebenden Fluids 6, sodass die Signaldämpfung des durch die Lichtleiterfaser 3 hindurchgeleiteten Lichtsignals erhöht wird und somit erfassbar ist.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterfaserbündels 2, wie es bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 verwendet werden kann. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lichtleiterfasern 3 an den sensorisch empfindlichen Stellen bzw. Sensorstellen 4 horizontal oder vertikal gekrümmt, wobei der Lichtleiterfasermantel an der gekrümmten Stelle entfernt ist. Der Krümmungsradius kann dabei je nach Anwendung eingestellt werden.
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterfaserbündels 2 mit mehreren darin verlegten Lichtleiterfasern 3. Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Lichtleiterfasern in dem Bündel 2 vorgesehen, die jeweils eine Sensorstelle 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 aufweisen. Jede Lichtleiterfaser 3 empfängt Licht von einer Leuchtdiode 8-i und gibt das abgeleitete Licht an einen Detektor 9-i ab. Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen den Sensorstellen 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 über die Länge des Lichtleiterfaserbündels 2 gleichbleibend bzw. konstant.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtleiterfaserbündels 2, wie es bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 eingesetzt werden kann. Bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das Lichtleiterfaserbündel 2 neun Lichtleiterfasern 3-1 bis 3-9, die jeweils über eine sensorisch empfindliche Stelle bzw. eine Sensorstelle 4-i verfügen. Bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen den Sensorstellen 4-1 nicht konstant, sondern nimmt nach unten hin, d. h. zum Boden des Tanks 5 hin, ab. Hierdurch wird die Auflösung im unteren Bereich des Tanks 5 im Vergleich zum oberen Bereich des Tanks 5 erhöht. Solange der Tank 5 relativ voll ist, kann die Signalauflösung relativ gering sein während im unteren Bereich, d. h. wenn die Füllmenge kritisch wird, eine hohe räumliche Auflösung notwendig ist. Die Auflösung der Sensorstellen 4 kann an die Geometrie des Tanks 5 angepasst werden.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1. Bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich ein Tank 5 in einer Schräglage bezüglich eines Gravitationsfeldes. Insbesondere bei Luftfahrzeugen, wie Flugzeugen oder Helikoptern, kann es aufgrund von Flugmanövern zu erheblichen Schräglagen kommen. In dem Tank 5 befindet sich das Fluid 6, d. h. der Treibstoff. Bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Lichtleiterfaserbündel 2 voneinander getrennt bzw. gesplittet verlegt. Bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vierverschiedene Lichtleiterfaserbündel 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 in dem Tank 5 verlegt. In jedem der vier Lichtleiterfaserbündel 2 ist eine Vielzahl von Lichtleiterfasern 3 enthalten, die jeweils über eine zugehörige sensorisch empfindliche Stelle 4 verfügen. In 11 sind die sensorisch empfindlichen Stellen bzw. die Sensorstellen 4 als Punkte dargestellt. In dem in 11 dargestellten Beispiel kommt es an vier Stellen, nämlich an den Positionen P1, P2, P3, P4 zu Signalparameteränderungen, beispielsweise zu einer Veränderung der Signaldämpfung. Das heißt, alle Sensorstellen 4, die unterhalb der durch P1, P2, P3, P4 aufgespannten Ebene liegen, werden mittels der Charakteristik der Signalparameters als im Fluid eingetaucht erkannt. Hingegen alle Sensorstellen 4 oberhalb der aus P1, P2, P3, P4 aufgespannten Ebene werden als in der Luft bzw. dem Gas 7 befindlich detektiert. Die Berechnungseinheit 10 erkennt den Status der Signalparameters der einzelnen Lichtleiterfasern 3 innerhalb der Lichtleiterfaserbündel 2, welche der Detektor 9 über die Leitung 13 an die Berechnungseinheit 10 meldet. In dem Speicher 11 sind die genauen räumlichen Koordinaten bzw. Positionsdaten der Sensorstellen an den Positionen P1, P2, P3, P4 abgelegt. Darüber hinaus sind in dem Speicher 11 die geometrischen Daten des Tanks 5 gespeichert. Beispielsweise ist bei dem in 11 dargestellten einfachen Beispiel eine Höhe, Tiefe und Breite des Tanks 5 abgelegt. Durch die Koordinaten der vier in 11 dargestellten sensorisch erfassten Punkte P1, P2, P3, P4 sowie der geometrisch erfassten Daten des Tanks 5 kann das Fluidvolumen bzw. die Fluidmenge des in dem Tank 5 befindlichen Fluids 6 durch die Berechnungseinheit 10 be rechnet werden. Diese Fluidmenge bzw. das Fluidvolumen wird dann auf der Anzeige 15 angezeigt.
12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1. Bei dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Tank 5 eine komplexe Geometrie auf. Bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 können die verschiedenen Lichtleiterfaserbündel 2 entlang der Peripherie des Tanks 5 verlegt werden. Die verschiedenen Lichtleiterfaserbündel 2 können sogar innerhalb der Wandung des Tanks 5 eingebettet verlegt sein. Bei dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Tank 5 aus einer Gummiblase, in die ein Lichtleiterfaserbündel 2 einvulkanisiert ist. Das Lichtleiterfaserbündel 2 enthält eine Vielzahl von darin verlegten Lichtleiterfasern 3, die jeweils über eine Sensorstelle 4 verfügen. Bei dem in 12 dargestellten Beispiel weist das Lichtleiterfaserbündel 2N Sensorstellen 4 auf. Wie man bei dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel erkennen kann, lässt sich bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 die Sensorik optimal an die Geometrie des Tanks 5 anpassen.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 berechnet die Berechnungseinheit 10 nicht nur das Volumen bzw. die Menge des in dem Tank 5 befindlichen Fluids 6, sondern ermittelt auch, um welches Fluid 6 es sich handelt. Bei dieser Ausführungsform ermittelt die Berechnungseinheit 10 anhand der Signalparameteränderungen, um welche Art von Fluid 6 es sich handelt bzw. welche chemische Zusammensetzung das Fluid 6 aufweist. Füllt sich beispielsweise ein Treibstofftank ungewollt mit Wasser, wird bei dieser Ausführungsform erkannt, dass anstatt des gewünschten Treibstoffes in dem Tank 5 Wasser eingelaufen ist. Mit dieser Ausführungsform kann zudem eine Fehlbetankung mit einem anderen Stoff als Treibstoff zuverlässig erkannt werden.
13 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 für einen Treibstofftank 5 eines Helikopters. Bei diesem Aus führungsbeispiel besteht der Tank 5 aus mehreren voneinander getrennten Tankblasen 5-1 bis 5-7. In jeder Tankblase ist mindestens ein Lichtleiterfaserbündel 2 verlegt, das über eine Vielzahl von Sensorstellen 4 verfügt. Die optischen Leiter bzw. die Lichtleiterfaserbündel 2 werden zwei Interface-Schaltungen 16, 17 zugeführt, die die optischen Signale in elektrische Signale umwandeln. Die elektrischen Signale werden über Leitungen 18, 19 an zwei separate Rechner 20, 21 geleitet, bei denen es sich um eine Cockpit-Treibstoffanzeigesteuerung bzw. CFP (Cockpit Fuel Panel) handelt und um einen Treibstoffverwaltungscontroller FMC (Fuel Management Controller) handelt. Die beiden Rechner 20, 21 tauschen über eine Schnittstelle 22 ihrerseits Daten aus, wobei der FMC 21 den Master-Rechner bildet. An dem CFP-Rechner 20 kann eine Anzeige 15 angeschlossen sein. In den beiden Rechnern 20, 21 befindet sich mindestens eine Berechnungseinheit bzw. ein Mikroprozessor 10 zur Verarbeitung der Daten.
Die erfindungsgemäße Füllstandserfassungsvorrichtung 1 eignet sich für beliebige Fahrzeuge, beispielsweise für Luftfahrzeuge. Insbesondere bei Fahrzeugen, bei denen extrem hohe Schräglagen auftreten können, d. h. bei Helikoptern liefert die erfindungsgemäße Füllstandserfassungsvorrichtung 1 zuverlässig Signale, die die genaue Füllmenge innerhalb des Tanks 5 wiedergeben. Durch den Einsatz der faseroptischen Lichtleitersensoren (FOLLS = Fibre Optic Liquid Level Sensor) bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 wird die Füllmenge lageunabhängig, d. h. unabhängig von einer Schräglage des Tanks 5, sensorisch erfasst. Die bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungsvorrichtung 1 eingesetzten Lichtleiterfaserbündel 2 lassen sich entsprechend der Geometrie des Tanks 5 mit Leichtigkeit verlegen. Die Kopplung der elektrischen Komponenten erfolgt dabei außerhalb des Tanks 5, sodass die Betriebssicherheit erhöht ist. Die faseroptischen Lichtleiterbündel 2 werden aus einem möglicherweise explosionsgefährdeten Innenbereich des Tanks 5 herausgeführt, sodass keine Zündfunken entstehen können. Das erfindungsgemäße Füllstandserfassungssystem 1 zeichnet sich durch eine robuste, vibrationsunempfindliche und gewichtssparende Bauweise aus. Dabei ist das erfindungsgemäße Füllstandserfassungssystem 1 insbesondere gegenüber Schaumbildungen und Turbulenzen in dem Kraftstofftank 5 unempfindlich. Die Messgenauigkeit des erfindungsgemäßen Füllstandserfassungssystems ist hoch und weist eine hohe Ausfallsicherheit auf. Da sich die Lichtleiterfaserbündel 2 auch leicht in den Ecken eines Tanks 5 mit komplexer Geometrie verlegen lassen, können selbst kleine Mengen an Fluid 6 selbst bei extremen Schräglagen des Tanks 5 zuverlässig erkannt werden.
Die erfindungsgemäße Füllstandserfassungsvorrichtung 1 eignet sich auch hervorragend für Treibstofftanks von Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder Schiffen.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Füllstandserfassungseinrichtung 1 für Vorratstanks zur Vorratshaltung eines Fluids 6, beispielsweise für Regenwasser eingesetzt werden. Das Fluid 6 kann eine beliebige chemische Zusammensetzung aufweisen.

1: Füllstandserfassungsvorrichtung
2: Lichtleiterfaserbündel
3: Lichtleiterfaser
4: Sensorstelle
5: Tank
5A: Tankwandung
6: Fluid
7: Luft
8: Lichtquelle
9: Detektor
10: Berechnungseinheit
11: Speicher
12: Steuerleitungen
13: Leitungen
14: Leitung
15: Anzeige
16: Interface
17: Interface
18: Leitungen
19: Leitungen
20: Rechner
21: Rechner
22: Schnittstelle

Claims

Füllstandserfassungsvorrichtung (1) zur Erfassung einer Füllmenge eines Fluids (6) in einem Tank (5) mit mindestens einem in dem Tank (5) vorgesehenen Lichtleiterfaserbündel (2), das mehrere Lichtleiterfasern (3) aufweist, wobei an mindestens einer Sensorstelle (4) der jeweiligen Lichtleiterfaser (3) ein Eintauchen in das Fluid (6) oder ein Auftauchen aus dem Fluid (6) eine Signalparameteränderung eines Signalparameters eines durch die jeweilige Lichtleiterfaser (3) geleiteten Lichtsignals hervorruft, wobei in Abhängigkeit von Positionsdaten derjenigen Sensorstellen (4), an denen eine Signalparameteränderung detektiert wird, und in Abhängigkeit von Geometriedaten des Tanks (5) ein in dem Tank (5) enthaltenes Fluidvolumen berechnet wird.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Füllstandserfassungsvorrichtung (1) mindestens eine Lichtsignalquelle (8) zum Einspeisen von Lichtsignalen in die Lichtleiterfasern (3) der Lichtleiterfaserbündel (2) und mindestens einen Detektor (9) zum Erfassen einer Signalparameteränderung der aus den Lichtleiterfasern (3) austretenden Lichtsignale aufweist.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Füllstandserfassungsvorrichtung (1) einen Speicher (11) zum Speichern der Positionsdaten aller Sensorstellen (4) der in dem Tank (5) vorgesehenen Lichtleiterfasern (3) und zum Speichern der Geometriedaten des Tanks (5) aufweist.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Füllstandserfassungsvorrichtung (1) eine mit dem Detektor (9) und dem Speicher (11) verbundene Berechnungseinheit (10) aufweist, welche das in dem Tank (5) enthaltene Fluidvolumen in Abhängigkeit von den gespeicherten Positionsdaten derjenigen Sensorstellen (4), an denen eine Signalparame teränderung detektiert wird, und in Abhängigkeit von den gespeicherten Geometriedaten des Tanks (5) berechnet.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Lichtleiterfasern (3) jeweils an der zugehörigen Sensorstelle (4) gekrümmt verlegt sind.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Lichtleiterfasern (3) jeweils an der zugehörigen Sensorstelle (4) unterbrochen sind, wobei die beiden Stirnseiten der Lichtleiterfaserenden (16A, 16B) an der Sensorstelle (4) zu einer Längsachse (17) der Lichtleiterfaser (3) in einem Winkel schräg verlaufen.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die beiden Stirnseiten (16A, 16B) symmetrisch zueinander in einem Winkel von etwa 45° verlaufen.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei eine Berührung der Sensorstelle (4) mit dem Fluid (6) einen Signalanteil des eingespeisten Lichtsignals, der an der Sensorstelle (4) reflektiert wird, verändert.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei aufgrund eines höheren Brechungsindices des Fluids (6) der Signalanteil des an der Sensorstelle (4) reflektierten Lichtsignals vermindert wird, so dass eine Signaldämpfung des detektierten Lichtsignals erhöht wird.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die verschiedenen Lichtleiterfaserbündel (2) in eine Wandung (5A) des Tanks (5) eingebettet sind, wobei die Sensorstellen (4) der Lichtleiterfasern (3) an einer Innenseite der Wandung (5A) mit dem in dem Tank (5) befindlichen Fluid (6) in Berührung kommen.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, wobei ein Abstand zwischen den Sensorstellen (4) von Lichtleiterfasern (3) des gleichen Lichtleiterfaserbündels (2) in einem unteren Bereich des Tankes (5) zur Erhöhung der Auflösung geringer ist als in einem oberen Bereich des Tanks (5), oder wobei ein Abstand zwischen den Sensorstellen (4) entsprechend einer vorgegebenen im Tank (5) unterschiedlichen Erfassungsgenauigkeit für das Fluid (6) angepasst ist.
Füllstandserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4–11, wobei die Berechnungseinheit (10) aus der Veränderung des Signalparameters des detektierten Lichtsignals die Fluidart des in dem Tank (5) befindlichen Fluids (6) ermittelt.
Füllstanderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–12, wobei die Lichtleiterfasern (3) Glasfasern oder Kunststofffasern sind.
Verfahren zum Erfassen eines Füllstandes eines Fluids (6) in einem Tank (5) mit den folgenden Schritten: (a) Einspeisen von Lichtsignalen in mehrere Lichtleiterfasern (3) von mindestens einem in dem Tank (5) vorgesehenen Lichtleiterfaserbündel (2); (b) Detektieren von Signalparameteränderungen der aus den Lichtleiterfasern (3) austretenden Lichtsignale, wobei eine Signalparameteränderung durch ein Eintauchen einer Sensorstelle (4) der jeweiligen Lichtleiterfaser (3) in das Fluid (6) oder durch ein Auftauchen der Sensorstelle (4) aus dem Fluid (6) hervorgerufen wird; und (c) Berechnen einer Füllstandmenge eines Fluids (6) in Abhängigkeit von Positionsdaten derjenigen Sensorstellen (4), an denen eine Änderung des Signalparameters detektiert wird und in Abhängigkeit von Geometriedaten des Tanks (5).
Computerprogramm mit Programmbefehlen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14.
Datenträger, auf dem das Computerprogramm gemäß Patentanspruch 15 gespeichert ist.