Toepasbaarheid van COTS-sensoren in asfalt

Aan TNO en imec is gevraagd vanuit een multidisciplinaire werkgroep (bestaande uit vertegenwoordiging van RWS, imec en TNO) om ervaring op te doen met het plaatsen van sensoren in asfalt en te ontdekken welke specifieke uitdagingen hier spelen. In het onderzoek zijn daarom verkennende experimenten in een gecontroleerde laboratorium-omgeving uitgevoerd om de geschiktheid van verschillende commerciële off the shelf sensoren (COTS) met de standaard sensorbehuizing dan wel inkapseltechniek in asfalt te bepalen.
De in dit onderzoek toegepaste sensoren zijn op de markt geselecteerd op basis van temperatuurbestendigheid, beschikbaarheid, afmetingen en materialen. Ze worden immers blootgesteld aan hoge temperaturen en mechanische belastingen tijdens het asfaltverwerkingsproces. Er zijn 12 typen RFID-sensoren geselecteerd voor verder onderzoek, hiervan heeft één een geïntegreerde temperatuursensor. In de eerste fase van het onderzoek zijn deze sensoren beproefd op temperatuurbestendigheid. Vervolgens zijn de sensoren geselecteerd welke voldoende temperatuurweerstand om het asfaltproductieproces te overleven. De RFID-sensor met de temperatuursensor, welke volgens de specificaties niet tegen deze temperaturen bestand is, blijkt na inkapseling met een polymeer ook bestand tegen de vereiste temperaturen.
In een tweede fase van het onderzoek zijn de sensoren in laboratorium geproduceerde asfaltplaten verwerkt. Veel van de RFID-sensoren hebben het asfaltproductieproces doorstaan. Wel neemt de uitleesafstand van de sensoren duidelijk af als gevolg van het plaatsen in een asfaltplaat. Grotere RFID-sensoren, hebben door hun grotere antenne een grotere uitleesafstand. Echter, vanwege hun grote afmetingen kunnen deze grotere tags enkel gepositioneerd worden in de kleeflaag. De kleinere, robuuste sensoren zijn geschikt om in de asfaltmixer dan wel ín het asfaltmengsel aan te brengen, maar hebben dan wel weer kleinere uitleesafstanden.
De resultaten van dit onderzoek dienen als stepping-stone voor verdere sensorontwikkeling. Bij de ontwikkeling van een nieuwe RFID-sensor wordt voor het ontwerp meerwaarde gezien in het optimaliseren van afmetingen en de toevoeging van meerdere sensorfunctionaliteiten. Ook zal er aandacht moeten worden besteed aan antenne-modificatie wat zorgt voor verbetering van de datatransmissie tijdens de productie-, aanleg- en gebruiksfase.
De uitgevoerde experimenten hebben aangetoond dat het technisch mogelijk is om RFID-sensoren in asfalt aan te brengen. Echter, voordat deze sensoren klaar zijn voor toepassing in de praktijk moet er ervaring opgedaan worden in de praktijk door middel van opschaling van dit onderzoek nodig naar proefvakniveau.