I dag, luftföroreningar är en av de största utmaningarna som europeiska städer står inför. Som en del av Horizon 2020 forskningsprojekt CARES (City Air Remote Emission Sensing), ett internationellt forskningskonsortium arbetar med nya beröringsfria avgasmätmetoder som ska göra det möjligt för kommuner att vidta utsläppsreducerande åtgärder. Rent konkret, forskarna vill utveckla nya sensorer som kan fästas vid vägkanter, räcke eller trafikskyltar som upptäcker avgasutsläpp från passerande fordon på några sekunder.

"Vi vill övervaka fordonsutsläpp i städer och miljözoner under verkliga förhållanden, utan att behöva störa fritt flytande trafik, " förklarar Alexander Bergmann, chef för Institutet för elektroniska sensorsystem vid Graz tekniska universitet. Han och hans team är primärt ansvariga i projektet för alla aspekter av partikelmätning – ett område där institutet är en av världens ledande institutioner.

Många möjligheter för trafikreglering

"Syftet är att detektera avgasklassen för varje enskilt fordon med hjälp av dessa mätningar, " förklarar Bergmann. Till exempel, städer skulle kunna införa en utsläppsbaserad stadsavgift:ju högre utsläpp bilen har, ju högre avgiften skulle bli. Tillstånd för tillträde till miljözoner skulle också kunna övervakas automatiskt, där automatiska bommar endast öppnas om föroreningsutsläppen från den annalkande bilen ligger inom standardintervallet. Till sist, sensorteknik kan användas för att identifiera och dra ur trafik de fordon där motorprestanda och därmed föroreningsutsläpp har ökat med manipulerade partikelfilter eller chiptuning.

Stämgafflar som partikelmätare

Bergmann förväntar sig att billiga fjärrsensorer för emissionsmätning ska vara klara för serieproduktion senast i slutet av 2022-projektet. Dock, han hänvisar redan till de första lovande testerna vid institutet där konventionella stämgafflar används. Partiklarna mellan gaffeln exciteras genom laserpulser, som i sin tur ger en akustisk signal och börjar "sjunga" i ordets rätta bemärkelse. Varje enskild partikel avger akustiska signaler som spelas in och spelas upp av stämgaffeln. Ju fler partiklar det finns, ju högre ljudet blir. Volymen kan sedan användas för att bestämma hur många partiklar som finns i miljön.

Tekniken används redan framgångsrikt för gasmätningar. "Vårt institut kunde nu för första gången visa att detta också fungerar med partiklar och kan vara en möjlighet för en lågkostnadssensor, " sa Bergmann. Forskarna vid TU Graz hoppas att mätmetoden kommer att bevisa sitt värde även i Milanos metropoler, Prag och Krakow, där undersökningarna kommer att utföras i direkt drift som en del av CARES-projektet.