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Die
Erfindung betrifft ein Sensorband mit mehreren parallel verlaufenden
Sensorfasern, welches jeweils stückweise
sensitiv für
eine von außen auf
das Sensorband wirkende Einflussgröße ist, wobei jede Sensorfaser
mehrere in regelmäßigen Abständen angeordnete,
sensitive Teilabschnitte jeweils gleicher Länge aufweist.
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Ein
Sensorband der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der
DE 102 56 952 A1 beschrieben.
Dieses Sensorband ist als optischer Fasersensor ausgebildet, d.
h., dass optische Lichtleitfasern zu einem Sensorband zusammengefasst
werden, wobei sensitive Bereiche dadurch erzeugt werden, dass die Oberfläche der
Einzelfasern stückweise
strukturiert wird. Die strukturierten Bereiche ergeben die sensitiven
Bereiche, da diese bei einer Biegung der Einzelfasern ihre optischen
Dämpfungseigenschaften ändern. Die Änderung
der optischen Dämpfung
kann durch Auswertung von durch die Einzelfasern geleiteten Lichtsignalen
ermittelt werden.
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Die
Einzelfasern des Fasersensors weisen in regelmäßigen Abständen die erwähnten sensitiven Bereiche
auf, wobei die Einzelfasern so zueinander liegen, dass die sensitiven
Bereiche aller Einzelfasern ein bestimmtes Muster ergeben. Dieses
Muster ist geeignet, um beispielsweise bei einer Anwendung in der
Stoßstange
eines Kraftfahrzeuges als Sensor zur Aktivierung eines Fußgängerschutzsystems
zum Einsatz zu kommen. Das Auftreffen eines Fußgängers auf den Stoßfänger des
Kraftfahrzeugs bewirkt im Verhältnis
zu anderen Crash-Situationen le diglich eine lokale Deformation,
so dass der Fußgänger durch
das Sensorband erkannt werden kann. Wegen der lediglich lokalen
Verformung des Stoßfängers ist es
möglich,
jede Einzelfaser mit mehreren sensitiven Teilabschnitten zu versehen,
so dass sich das durch die Gesamtheit der Einzelfasern gebildete
sensitive Muster im Verlauf des Stoßfängers mehrfach wiederholt.
Das durch das Sensorband ermittelte Ereignis (Aufprall eines Fußgängers) lässt damit
keinen Schluss zu, an welcher Stelle des Stoßfängers der Aufprall erfolgt
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Sensorband mit mehreren parallel verlaufenden
Sensorfasern und jeweils mehreren sensitiven Teilabschnitten auf
jeder Faser anzugeben, mittels derer nicht nur die Charakteristik
eines bestimmten zu erfassenden Ereignisses ermittelt werden kann,
sondern zusätzlich eine
Ortsauflösung über die
Länge des
Sensorbandes möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird mit dem eingangs erwähnten Sensorband erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zumindest eine zusätzliche
Sensorfaser parallel verlaufend zu den anderen Sensorfasern angeordnet
ist, die derart teilweise sensitiv ausgeführt ist, dass der sensitive
Teil der zusätzlichen
Sensorfaser einen durch den Einsatz der Sensorfaser vorgegebenen
Teil des Sensorbandes von dem restlichen Sensorband unterscheidbar
macht. Erfindungsgemäß wird also
die Anordnung des sensitiven Teils einer oder mehrerer zusätzlicher
Sensorfasern in Abhängigkeit
vom Anwendungsfall derart bestimmt, dass ein Ansprechen einer bestimmten
zusätzlichen Sensorfaser
auf das zu ermittelnde Ereignis einen direkten Rückschluss auf einen durch den
sensitiven Teil der Sensorfaser bestimmten Bereich des Sensorbandes
zulässt.
Damit ist vorteilhaft neben der Erfassung einer bestimmten Charakteristik
des Ereignisses durch die ande ren Sensorfasern in der bereits beschriebenen
Weise auch eine Ortsauflösung
des Ereignisses entlang des Sensorbandes möglich.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der sensitive
Teil der zusätzlichen
Sensorfaser über
die erste Hälfte
der Länge
des Sensorbandes erstreckt, während
die andere Hälfte
nicht sensitiv ist. Mit einer derart ausgeführten zusätzlichen Sensorfaser lässt sich
beispielsweise bei der Anwendung des Sensorbandes in dem Stoßfänger eines
Kraftfahrzeuges eine Unterscheidung zwischen der rechten und linken
Fahrzeughälfte
erreichen. Durch weitere zusätzliche,
parallel verlaufende Sensorfasern kann diese noch recht grobe Ortsauflösung verfeinert
werden.
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Eine
weiterführende
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine der Sensorfasern,
die nicht als zusätzliche
Sensorfasern ausgeführt
sind, im Wechsel sensitive und nicht sensitive Teilabschnitte mit
der halben Länge
des sensitiven Teils der zusätzlichen
Sensorfaser aufweist. Diese Faser kann damit gleichzeitig der Ermittlung
der Charakteristik des Ereignisses in der bereits erläuterten
Weise und einer Verfeinerung der Ortsauflösung über das Sensorband dienen.
Die Verfeinerung der Ortsauflösung
erfolgt durch Auswerten des binären
Signals, welches durch die Kombination der betreffenden Sensorfaser und
der zusätzlichen
Sensorfaser gebildet wird. Anstelle der betreffenden Sensorfaser
kann selbstverständlich
auch eine weitere zusätzliche
Sensorfaser in der beschriebenen Weise ausgebildet werden.
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Vorteilhaft
kann auch mindestens eine weitere Sensorfaser, die nicht eine der
zusätzlichen
Sensorfasern ist, im Wechsel sensitive und nicht sensitive Teilabschnitte
gleichen Längen maßes aufweisen, wobei
sich dieses Längenmaß von Sensorfaser
zu Sensorfaser jeweils halbiert. Damit ist es sogar möglich, neben
den zusätzlichen
Sensorfasern auch alle andern Sensorfasern zur Erreichung einer
möglichst großen Ortsauflösung auszuwerten.
Durch die fortschreitende Verkürzung
der sensitiven Teilabschnitte von Sensorfaser zu Sensorfaser wird
gleichzeitig das Erfordernis erfüllt,
dass genügend
sensitive Teilabschnitte in regelmäßigen Abständen auf den betreffenden Sensorfasern
angeordnet sind, um ein Rückschluss
auf die Charakteristik des Ereignisses zuzulassen.
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Vorteilhaft
ist es auch, wenn der sensitive Teil der zusätzlichen Sensorfaser spiegelsymmetrisch
zu einer Bezugsebene durch diese Sensorfaser angeordnet ist. Im
Falle der Anwendung des Sensorbandes im Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs können damit
bestimmte Regionen des Stoßfängers jeweils
auf der rechten und linken Seite des Kraftfahrzeugs durch dieselbe
Sensorfaser markiert werden. In Verbindung mit einer weiteren zusätzlichen
Sensorfaser, die in der bereits beschriebenen Weise einen sich über die
erste Hälfte
der Faser erstreckenden sensitiven Teil aufweist, kann zusätzlich ein
Signal zur Unterscheidung der Fahrzeugseite erzeugt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es auch, wenn die sensitiven Teilabschnitte jeder
Sensorfaser insbesondere auch jeder zusätzlichen Sensorfaser zusammen
jeweils den gleichen Längenanteil
der Sensorfaser ausmachen. Durch die jeweils gleichen Längenanteile
wird vorteilhaft eine Kalibrierung des Sensorbandes vereinfacht.
Zum Beispiel ist bei Verwendung von optischen Sensorfasern die optische
Dämpfung der
unverformten Fasern im gesamten Sensorband gleich. Ist dies nicht
der Fall, so weist dies auf einen Fehler hin, der vorteilhafterweise
leicht erkannt werden kann.
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Der
Längenanteil
der sensitiven Teilabschnitte bei den Sensorfasern, die nicht die
zusätzlichen Sensorfasern
bilden, lässt
sich leicht auf den gleichen Längenanteil
bringen, da in diesem Bereich des Sensorbandes regelmäßige Abstände der
sensitiven Teilabschnitte und konstante Längen der Teilabschnitte auf
jeder Faser ohnehin gewährleistet
sein müssen.
Bei den zusätzlichen
Sensorfasern hängt die
Länge der
sensitiven Teilabschnitte jedoch auch von dem vorgegebenen Teil
ab, der von dem restlichen Sensorband unterscheidbar gemacht, also
markiert werden soll. Hier kann Einfluss genommen werden, indem
beispielsweise statt einer mehrere zusätzliche Sensorfasern vorgesehen
werden, wodurch zusätzlich
vorteilhaft auch die Ortsauflösung
gesteigert wird.
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Ein
geeignetes Halbzeug für
das erfindungsgemäße Sensorband
zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine zusätzliche
Sensorfaser zunächst
ohne einen sensitiven Teil ausgeführt ist. Im Falle eines optischen
Sensorbandes kann z. B. die Oberflächenstrukturierung der Sensorfaser
zur qualitativen Erfassung des zu erfassenden Ereignisses bereits
erfolgen, wobei die zusätzlichen
Sensorfasern unbehandelt bleiben. Diese können nach einem Zuschnitt des
Halbzeugs dann in Abhängigkeit
vom Anwendungsfall in die zusätzlichen
Sensorfasern eingebracht werden.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
beschrieben. In den Figuren sind gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente
mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach
erläutert,
wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es
zeigen
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1 ein
Ausführungsbeispiel
für ein
Halbzeug für
das erfindungsgemäße Sensorband
als Aufsicht,
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2 schematisch
den vorderen Stoßfänger eines
Kraftfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Sensorbandes,
und
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3 ein
alternatives Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Sensorbandes
als Aufsicht.
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Ein
Halbzeug 11, welches gemäß 1 als Ausschnitt
dargestellt ist, besteht aus einem Trägerband 12, in welches
Sensorfasern 13 eingebettet sind. Diese Sensorfasern weisen
sensitive Teilabschnitte 14 jeweils gleicher Länge auf,
welche in regelmäßigen Abständen 15 jeweils
auf den Sensorfasern 13 verteilt sind. Die Sensorfasern
sind derart versetzt zueinander angeordnet, dass die sensitiven Teilabschnitte 14 trotz
der Abstände 15 auf
den einzelnen Fasern die gesamte Länge des Halbzeugs lückenlos
mit sensitiven Teilabschnitten 14 abdecken.
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Das
Halbzeug 11 weist weiterhin eine zusätzliche Sensorfaser 16 (evtl.
auch weitere nicht dargestellte Sensorfasern) auf, die keine sensitiven Bereiche
trägt.
Durch eine vom Anwendungsfall abhängige, nachgelagerte Behandlung
der zusätzlichen
Sensorfaser 16 kann ein sensitiver Teil, der beispielsweise
aus zwei Bereichen 17l, 17r bestehen kann, ausgebildet
werden. Die Bereiche 17 können beispielsweise symmetrisch
zu einer Bezugsebene 18, die im rechten Winkel zur Längsausdehnung
des Halbzeugs 11 verläuft,
angeordnet sein. Der dargestellte Ausschnitt des Halbzeugs 11 mit
den Bereichen 17l, 17r könnte dann z. B. durch Abtrennen
als Sensorband für
die Anwendung gemäß 2 in
einem Kraftfahrzeug 19 dienen (die Größenverhältnisse in 1 und 2 stimmen
nicht überein).
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Bei
dem Kraftfahrzeug 19 gemäß 2 kann das
so erzeugte Sensorband 20 in einem vorderen Stoßfänger 21 untergebracht
werden. Die Bezugsebene 18, die die symmetrische Anordnung
der Bereiche 17l, 17r definiert, entspricht bei
dieser Anwendung gleichzeitig der Symmetrieebene des Kraftfahrzeugs 19.
Die Bereiche 17l, 17r sind bei der Anwendung gemäß 2 dazu
geeignet, den mittleren Teil des Stoßfängers im Bereich des Kühlergrills
von den beiden Seitenbereichen des Stoßfängers im Bereich der Kotflügel zu unterscheiden.
Wird das Sensorband für
ein Fußgängerschutzsystem
verwendet, können
abhängig
von der Ermittlung des lokalen Aufprallortes des Fußgängers am
Stoßfänger 21 durch die
zusätzliche
Sensorfaser unterschiedliche Schutzmaßnahmen ausgelöst werden.
Hierdurch können unterschiedliche
Unfallverläufe
beim Aufprall des Fußgängers in
Haubenmitte oder im Bereich der Kotflügel eingeleitet werden.
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Bei
dem Sensorband gemäß 2 weist
die zusätzliche
Sensorfaser 16 einen sensitiven Teil 17l, 17r auf,
der sich genau über
die erste Hälfte
des Sensorbandes 20 erstreckt.
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Durch
die zusätzliche
Sensorfaser ist daher eine Zuordnung des Sensorsignals auf die erste
Hälfte
oder auf die zweite Hälfte
des Sensorbandes möglich.
Hierdurch könnte
bei einem Sensorband gemäß der Anwendung
in 2 zwischen der linken und rechten Hälfte des
Kraftfahrzeugs 19 unterschieden werden, wobei der sensitive
Teil 17l, 17r gerade bis zur Bezugsebene 18 reichen
würde.
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Die
Sensorfasern 13a, 13b und 13c weisen Teilabschnitte 14a, 14b, 14c auf,
deren Länge
und Abstände 15a, 15b und 15c sich
ausgehend von der zusätzlichen
Sensorfaser jeweils halbieren. Dies bedeutet, dass in der Sensorfaser 13a der
sensitive Teilabschnitt 14a gerade halb so lang ist wie
der sensitive Teil 17 und der Abstand 15a zwischen
den Teilabschnitten 14a gerade der Länge des sensitiven Teils 17 entsprechen.
Genauso verhält
es sich mit der Länge
der sensitiven Teilabschnitte 14b und den Abständen 15b im
Verhältnis
zu den sensitiven Teilabschnitten 13a usw. Im Ergebnis
liefern die drei Sensorfasern 13a, 13b und 13c sowie
die zusätzliche Sensorfaser 16 ein
binäres
optisches Signal mit einer Tiefe von 4 Bit, wodurch ein örtliches
Auflösungsvermögen des
Sensorbandes a entsteht, welches der Länge der sensitiven Teilabschnitte 14c entspricht. Gleichzeitig
sind die Sensorfasern 13a, 13b und 13c dazu
geeignet, aufgrund der regelmäßigen Abstände zwischen
den jeweiligen sensitiven Bereichen 14a, 14b und 14c das
Sensorsignal auch qualitativ auszuwerten, d. h. beispielsweise bei
einer Anwendung gemäß 2 den
Aufprall eines Fußgängers auf
den Stoßfänger 21 zu
ermitteln.