DE102011050717A1 - Fiber-optic sensor such as fiber Bragg sensor of measuring system for measuring load on e.g. building, has protective coating that is provided on portion of magnetostrictive layer - Google Patents
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Abstract
Es wird ein faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) angegeben. Der faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) umfasst einen optisch leitenden Faserkern (110, 210, 310, 410), eine elektrisch leitfähige Schicht (140, 240, 340, 440), die den optisch leitenden Faserkern in zumindest einem Abschnitt (455, 555) umgibt, und eine auf die elektrisch leitfähige Schicht (140, 240, 340, 440) aufgalvanisierte magnetostriktive Schicht (150, 250, 350, 450). Außerdem werden ein Herstellungsverfahren und ein Validierungsverfahren für einen faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) sowie ein Messsystem (600, 6001) zur Validierung eines in einem Probekörper (700) eingebetteten faseroptischer Sensors (100, 200, 300, 400, 500) angegeben.A fiber optic sensor (100, 200, 300, 400, 500) is specified. The fiber optic sensor (100, 200, 300, 400, 500) comprises an optically conductive fiber core (110, 210, 310, 410), an electrically conductive layer (140, 240, 340, 440), which at least the optically conductive fiber core a portion (455, 555) surrounds and a magnetostrictive layer (150, 250, 350, 450) electroplated onto the electrically conductive layer (140, 240, 340, 440). In addition, a manufacturing method and a validation method for a fiber optic sensor (100, 200, 300, 400, 500) and a measuring system (600, 6001) for validating a fiber optic sensor (100, 200, 300, 400) embedded in a test specimen (700) are described , 500).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen faseroptischen Sensor, insbesondere einen faseroptischen Positions- bzw. Dehnungssensor, ein zugehöriges Herstellungsverfahren, ein Validierungsverfahren für den faseroptischen Sensor und eine zugehörige Messeinrichtung. The present invention relates to a fiber optic sensor, in particular a fiber optic position or strain sensor, an associated manufacturing method, a validation method for the fiber optic sensor and an associated measuring device.
Faseroptische Sensoren spielen zunehmend eine Rolle bei der Überwachung von Bauteilen und Bauwerken die dynamischen Belastungen ausgesetzt sind. Bei den zu überwachenden Objekten kann es sich beispielsweise um Maschinen- oder Anlageteile mit zum Teil erheblichen Ausdehnungen wie etwa Flugzeugflügel, Flugzeugrümpfe, Rotorblätter oder Türme von Windenergieanlagen handeln. Selbst so ausgedehnten Strukturen wie beispielsweise Gebäude, Brücken, Dämme oder Deiche können mit faseroptischen Sensoren überwacht werden. Dabei werden die faseroptischen Sensoren insbesondere zur Längen- bzw. Dehnungsmessung verwendet, da sich Übertragungseigenschaften der Faser, z.B. die Rückstreueigenschaften der Faser, für verschiedene Dehnungszustände unterscheiden. Typischerweise werden für solche Untersuchungen Rückstreu-Messverfahren eingesetzt. Diese Rückstreu-Messverfahren erlauben, eine örtliche Verteilung der Messgröße entlang der Faser zu erfassen. Unter den Rückstreu-Messverfahren ist die optische Rückstreumessung im Zeitbereich, auch kurz OTDR (engl.: „Optical Time Domain Reflectometry“) die wohl am weitesten verbreitete Messtechnik. Neben der Zeitbereichsanalyse (OTDR) sind dem Fachmann weiterhin die Korrelationsbereichsanalyse und die Frequenzbereichsanalyse als Rückstreu-Messverfahren bekannt. So kann über Messung der Dehnung einer optischen Faser mittels Brillouin-Frequenzbereichsanalyse Veränderungen von Bauteilen und Bauwerken detektiert werden. Außerdem können faseroptische Dehnungssensoren als interferometrische Sensoren ausgeführt sein oder auf sich mit der Dehnung der Faser ändernden Lichtintensität eines von der optischen Faser reflektierten bzw. transmittierten Lichtsignals basieren. Beispielsweise können mittels der bekannten Faser-Bragg-Gitter (FBG) Dehnungen hochfrequent und genau gemessen werden. Weiterhin sind faseroptische Sensoren auf Basis direkter Phasenmessung eines intensitätsmodulierten Signals in Transmission bekannt. Diese Systeme sind ebenfalls in der Lage, Längenänderungen hochfrequent und genau zu messen. Fiber optic sensors are increasingly playing a role in the monitoring of components and structures that are exposed to dynamic loads. The objects to be monitored may be, for example, machine parts or plant parts with sometimes considerable expansions, such as aircraft wings, fuselages, rotor blades or towers of wind turbines. Even such extensive structures as buildings, bridges, dams or dykes can be monitored with fiber optic sensors. In this case, the fiber optic sensors are used in particular for length or strain measurement, since transmission properties of the fiber, e.g. the backscatter properties of the fiber, different for different strain states. Typically, backscatter measurement methods are used for such investigations. These backscatter measuring methods allow to detect a local distribution of the measured variable along the fiber. Among the backscatter measurement methods, the optical backscatter measurement in the time domain, also known as OTDR ("Optical Time Domain Reflectometry"), is probably the most widespread measurement technique. In addition to time domain analysis (OTDR), those skilled in the art are also familiar with correlation range analysis and frequency domain analysis as backscatter measurement methods. Thus, by measuring the elongation of an optical fiber by Brillouin frequency domain analysis, changes in components and structures can be detected. In addition, fiber optic strain sensors may be implemented as interferometric sensors or based on light intensity of a light signal reflected or transmitted by the optical fiber that varies with the elongation of the fiber. For example, strains can be measured with high frequency and accuracy by means of the known fiber Bragg gratings (FBG). Furthermore, fiber-optic sensors based on direct phase measurement of an intensity-modulated signal in transmission are known. These systems are also capable of high-frequency and accurate measure length changes.
Typischerweise werden Glasfasern als faseroptische Dehnungssensoren verwendet, insbesondere im Bereich von Dehnungen von bis zu ca. 1%. Sensoren auf Basis optischer Polymerfasern, kurz POF (engl.: Polymer Optical Fiber), sind zudem auch zur Dehnungsmessung für Dehnungen bis über 45% geeignet. Typically, glass fibers are used as fiber optic strain sensors, particularly in the range of strains of up to about 1%. Sensors based on optical polymer fibers, in short POF (English: Polymer Optical Fiber), are also suitable for strain measurement for strains of more than 45%.
Die zuverlässige Detektion von Veränderungen wie Dehnungen in Bauteilen und Bauwerken über längere oder lange Zeiträume bis zu mehreren Jahren oder sogar bis zu mehreren Jahrzehnten setzt jedoch entsprechend zuverlässige und langzeitstabile integrierte faseroptische Sensoren voraus. Entsprechende Validierungsverfahren sind bisher für integrierte faseroptische Sensoren allerdings noch nicht entwickelt worden, was deren Einsatz bei der Überwachung von Bauteilen und Bauwerken derzeit begrenzt. However, the reliable detection of changes such as strains in components and structures over long or long periods up to several years or even up to several decades requires correspondingly reliable and long-term stable integrated fiber optic sensors. However, such validation methods have not yet been developed for integrated fiber optic sensors, which currently limits their use in the monitoring of components and structures.
Im Hinblick auf das oben Gesagte, schlägt die vorliegende Erfindung einen faseroptischen Sensor gemäß Anspruch 1, ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9, ein Messsystem gemäß Anspruch 13 und eine Verfahren zum Validieren eines faseroptischer Sensors gemäß Anspruch 17 vor. In view of the above, the present invention proposes a fiber optic sensor according to
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein faseroptischer Sensor bereitgestellt. Der faseroptische Sensor umfasst einen optisch leitenden Faserkern, z.B. aus Glas oder einem geeignetem Polymer, eine elektrisch leitfähige Schicht und eine auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgalvanisierte magnetostriktive Schicht. Die elektrisch leitfähige Schicht umgibt den optisch leitenden Faserkern in zumindest einem Abschnitt. Typischerweise handelt es sich bei dem faseroptischen Sensor um einen Dehnungssensor und/oder Längensensor, der in einen Probekörper eingebettet werden kann. Dies ermöglicht eine einfache Überwachung mechanischer Veränderungen des Probekörpers. Durch Applizieren von Magnetfeldern kann zudem der Verbund zwischen dem faseroptischen Sensor und dem Probekörper charakterisiert werden. Dies ermöglicht Messungen am Probekörper mit einem validierten faseroptischen Sensor. Bei dem Probekörper kann es sich um eine Maschine, ein Maschinenteil, ein Bauteil oder um ein Bauwerk handeln. According to one embodiment, a fiber optic sensor is provided. The fiber optic sensor comprises an optically conductive fiber core, e.g. of glass or a suitable polymer, an electrically conductive layer and a magnetostrictive layer electroplated onto the electrically conductive layer. The electrically conductive layer surrounds the optically conductive fiber core in at least one section. Typically, the fiber optic sensor is a strain sensor and / or a length sensor that can be embedded in a specimen. This allows easy monitoring of mechanical changes in the specimen. By applying magnetic fields, it is also possible to characterize the bond between the fiber optic sensor and the specimen. This allows measurements on the specimen with a validated fiber optic sensor. The specimen may be a machine, a machine part, a component or a building.
Gemäß einer Weiterbildung ist der faseroptische Sensor als Faser-Bragg-Sensor, Fabry-Perot-Sensor, Raman-Sensor, Brillouin-Sensor oder Rayleigh-Sensor ausgebildet. Mit einem derartigen faseroptischen Sensor können Längenänderungen bzw. Dehnungen des Probekörpers hochempfindlich detektiert werden. Beispielsweise kann der optisch leitende Faserkern in dem zumindest einen Abschnitt ein Faser-Bragg-Gitter aufweisen. According to a development of the fiber optic sensor is designed as a fiber Bragg sensor, Fabry-Perot sensor, Raman sensor, Brillouin sensor or Rayleigh sensor. With such a fiber optic sensor changes in length or expansions of the specimen can be detected highly sensitive. For example, the optically conductive fiber core may have a fiber Bragg grating in the at least one portion.
Gemäß noch einer Weiterbildung umfasst die magnetostriktive Schicht eine Nickel-Eisenlegierung, eine Nickel-Kobaltlegierung, eine Nickel-Eisen-Kobaltlegierung, oder eine Eisen-Kobaltlegierung. Magnetostriktive Schichten aus diesen Materialien weisen eine hohe Magnetostriktion auf. Damit können bei typischen Schichtdicken der magnetostriktiven Schicht in einem Bereich etwa 2 µm bis etwa 200 µm, noch typischer in einem Bereich etwa von 4 µm bis 100 µm, noch typischer in einem Bereich etwa von 5 µm bis 50 µm, mit relativ schwachen Magnetfeldern von bis zu einigen mT – je nach Zustand des Verbunds zwischen faseroptischen Sensor und Probekörper – optisch relativ einfach nachweisbare Längenänderungen des faseroptischen Sensors erzeugt werden, und so der Verbund zwischen faseroptischem Sensor und Probekörper charakterisiert werden. Nickel-Eisenlegierung, Nickel-Kobaltlegierung, Nickel-Eisen-Kobaltlegierung, und Eisen-Kobaltlegierung können zudem galvanisch gut auf der elektrisch leitfähigen Schicht, die z.B. durch Kupfer, eine Kupferlegierung oder Gold gebildet sein kann, abgeschieden werden. According to a further development, the magnetostrictive layer comprises a nickel-iron alloy, a nickel-cobalt alloy, a nickel-iron-cobalt alloy, or an iron-cobalt alloy. Magnetostrictive layers of these materials have high magnetostriction. Thus, at typical layer thicknesses of the magnetostrictive layer in a range from about 2 microns to about 200 microns, more typically in a range of about 4 microns up to 100 microns, more typically in a range of about 5 microns to 50 microns, with relatively weak magnetic fields of up to a few mT - depending on the state of the composite between fiber optic sensor and specimen - optically relatively easily detectable changes in length of the fiber optic sensor are generated, and thus characterizing the bond between fiber optic sensor and specimen. In addition, nickel-iron alloy, nickel-cobalt alloy, nickel-iron-cobalt alloy, and iron-cobalt alloy can be electrodeposited well on the electrically conductive layer, which may be formed by, for example, copper, a copper alloy, or gold.
Gemäß noch einer Weiterbildung ist die elektrisch leitfähige Schicht auf einer Haftvermittlerschicht aufgebracht, um einen stabilen Verbund des faseroptischen Sensors zu gewährleisten. Beispielsweise kann eine Haftvermittlerschicht aus Chrom oder Titan zwischen einem Glasfaserkern oder einer Fasermantelschicht aus Glas und einer elektrisch leitfähigen Schicht aus Kupfer oder Gold vorgesehen sein. According to a further development, the electrically conductive layer is applied to a bonding agent layer in order to ensure a stable bond of the fiber-optic sensor. For example, an adhesion promoter layer of chromium or titanium may be provided between a glass fiber core or a fiber cladding layer of glass and an electrically conductive layer of copper or gold.
Die Zusammensetzung der magnetostriktiven Schicht kann außerdem so gewählt werden, dass ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient an das Material des optisch leitenden Faserkerns und/oder das Material eines Fasermantels und/oder das Material des Probekörpers angepasst ist. Dadurch können thermische Spannungen bei Temperaturschwankungen zumindest reduziert werden. Für Nickel-Eisenlegierung als magnetostriktiven Schicht kann der Nickelgehalt z.B. in einem Bereich von etwa 20% bis etwa 70% oder sogar in einem Bereich von etwa 10% bis 90% liegen. Für einen faseroptischen Sensor auf Glasfaserbasis kann ein Nickelgehalt der Nickel-Eisenlegierung als magnetostriktiven Schicht in einem Bereich von etwa 25% bis 35% gewählt werden, um eine besonders gute thermische Anpassung der magnetostriktiven Schicht an die Glasfaser zu ermöglichen. The composition of the magnetostrictive layer may also be chosen such that its thermal expansion coefficient is adapted to the material of the optically conductive fiber core and / or the material of a fiber cladding and / or the material of the specimen. As a result, thermal stresses can be at least reduced with temperature fluctuations. For nickel-iron alloy as a magnetostrictive layer, the nickel content may be e.g. in a range of about 20% to about 70% or even in a range of about 10% to 90%. For a fiber optic fiber optic sensor, a nickel content of the nickel-iron alloy as the magnetostrictive layer may be selected in a range of about 25% to 35% to allow particularly good thermal matching of the magnetostrictive layer to the glass fiber.
Gemäß noch einer Weiterbildung umfasst der faseroptische Sensor eine integrierte Spule, wobei der faseroptischer Sensor und die integrierte Spule einstückig ausgebildet sind. Ein derartiger Sensor kann ebenfalls einfach in den Probekörper eingebettet werden. Zusätzlich kann die integrierte Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes verwendet werden, so dass zur Validierung des eingebetteten faseroptischen Sensors keine externe Magnetfeldquelle benötigt wird. According to a further development, the fiber-optic sensor comprises an integrated coil, wherein the fiber-optic sensor and the integrated coil are integrally formed. Such a sensor can also be easily embedded in the specimen. In addition, the integrated coil can be used to generate a magnetic field so that no external magnetic field source is needed to validate the embedded fiber optic sensor.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen Sensors bereitgestellt. Eine optische Faser, die zumindest einen optisch leitenden Faserkern umfasst, wird bereitgestellt. Eine elektrisch leitfähige Schicht wird aufgebracht, so dass der optisch leitende Faserkern zumindest in einem Abschnitt von der elektrisch leitfähigen Schicht umgeben ist. Auf der elektrisch leitfähigen Schicht wird galvanisch eine magnetostriktive Schicht erzeugt. Das galvanische Erzeugen ermöglicht eine einfache Variation der Schichtdicke und eine einfache Strukturierung der magnetostriktiven Schicht in Richtung der Faserachse des optisch leitenden Faserkern. According to one embodiment, a method of manufacturing a fiber optic sensor is provided. An optical fiber comprising at least one optically conductive fiber core is provided. An electrically conductive layer is applied so that the optically conductive fiber core is surrounded by the electrically conductive layer at least in one section. On the electrically conductive layer, a magnetostrictive layer is produced galvanically. The galvanic generation allows a simple variation of the layer thickness and a simple structuring of the magnetostrictive layer in the direction of the fiber axis of the optically conductive fiber core.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren das Aufbringen einer Haftvermittlerschicht bevor die elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird. Dadurch kann der Haftverbund zwischen der optischen Faser und der magnetostriktiven Schicht verbessert werden. According to a development, the method comprises the application of a bonding agent layer before the electrically conductive layer is applied. Thereby, the adhesive bond between the optical fiber and the magnetostrictive layer can be improved.
Gemäß noch einer Weiterbildung umfasst das Verfahren das Aufbringen einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht zur Erzeugung einer integrierten Spule nach dem die magnetostriktive Schicht erzeugt wurde. Dadurch kann ein faseroptischer Sensor bereitgestellt werden, der keine externe Magnetfeldquelle zu seiner Validierung benötigt. According to a further development, the method comprises the application of a further electrically conductive layer for producing an integrated coil after which the magnetostrictive layer has been produced. This may provide a fiber optic sensor that does not require an external magnetic field source for its validation.
Typischerweise werden die elektrisch leitfähige Schicht, die weitere elektrisch leitfähige Schicht und/oder die Haftvermittlerschicht mittels eines Sputter-Prozess erzeugt. Typically, the electrically conductive layer, the further electrically conductive layer and / or the adhesion promoter layer are produced by means of a sputtering process.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Messsystem zur Validierung eines in einem Probekörper eingebetteten faseroptischen Sensors mit einer magnetostriktiven Schicht bereitgestellt. Typischerweise ist der faseroptischen Sensor in den Probekörper einlaminiert, eingeklebt oder eingegossen. Das Messsystem umfasst, eine mit dem faseroptischen Sensor gekoppelte Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtsignals, z.B. einen Laser. Das Messsystem umfasst außerdem eine schaltbare Magnetfeldquelle, mindestens einen mit dem faseroptischen Sensor gekoppelten Detektor, und eine Auswerteeinheit. Die Magnetfeldquelle ist eingerichtet, zumindest die magnetostriktive Schicht einem Magnetfeld auszusetzen. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, eine Änderung einer Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors für das Lichtsignal bei Veränderung des Magnetfelds zu detektieren und daraus einen Einbettungszustand des faseroptischen Sensors im Probekörper zu bestimmen. Der Einbettungszustand des faseroptischen Sensors kann zum Kalibrieren des faseroptischen Sensors verwendet werden. Dies ermöglicht kalibrierte Längen- und/oder Dehnungsmessungen des Probekörpers mittels des faseroptischen Sensors. According to one exemplary embodiment, a measuring system is provided for validating a fiber optic sensor with a magnetostrictive layer embedded in a test specimen. Typically, the fiber optic sensor is laminated, glued or cast into the specimen. The measuring system comprises a light source coupled to the fiber optic sensor for generating a light signal, e.g. a laser. The measuring system also comprises a switchable magnetic field source, at least one detector coupled to the fiber optic sensor, and an evaluation unit. The magnetic field source is set up to expose at least the magnetostrictive layer to a magnetic field. The evaluation unit is set up to detect a change in a transmission characteristic of the fiber-optic sensor for the light signal when the magnetic field changes and to determine therefrom an embedding state of the fiber-optic sensor in the test body. The embedded state of the fiber optic sensor can be used to calibrate the fiber optic sensor. This allows calibrated length and / or strain measurements of the specimen by means of the fiber optic sensor.
Gemäß einer Weiterbildung ist die schaltbare Magnetfeldquelle zwischen einem optisch leitenden Faserkern des faseroptischen Sensors und dem Probekörper angeordnet, so dass keine externe schaltbare Magnetfeldquelle benötigt wird. Beispielsweise handelt es sich bei dem faseroptischen Sensor um einen faseroptischen Sensor mit integrierter Spule, die zusammen in den Probekörper eingebettet sind. According to a development, the switchable magnetic field source is arranged between an optically conductive fiber core of the fiber-optic sensor and the test body, so that no external switchable magnetic field source is needed. For example, the fiber optic sensor is a fiber optic sensor with an integrated coil embedded together in the specimen.
Gemäß noch einer Weiterbildung wird als Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors ein Anteil einer vom faseroptischen Sensor rückgestreuten Wellenlänge des Lichtsignals verwendet. Damit sind empfindliche und zuverlässige Längen- und/oder Dehnungsmessungen des Probekörpers möglich. Der faseroptische Sensor kann ein Faser-Bragg-Sensor sein, d.h. ein faseroptischer Sensor mit einem Faser-Bragg-Gitter. Es ist aber auch möglich, dass der faseroptische Sensor ein Fabry-Perot-Sensor, ein Raman-Sensor, ein Brillouin-Sensor oder ein Rayleigh-Sensor ist. According to a further development, a proportion of a backscattered from the fiber optic sensor wavelength of the light signal is used as a transmission property of the fiber optic sensor. Thus, sensitive and reliable length and / or strain measurements of the specimen are possible. The fiber optic sensor may be a fiber Bragg sensor, i. a fiber optic sensor with a fiber Bragg grating. But it is also possible that the fiber optic sensor is a Fabry-Perot sensor, a Raman sensor, a Brillouin sensor or a Rayleigh sensor.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Validieren eines faseroptischen Sensors bereitgestellt. Das Verfahren weist dabei den Schritt des Einbettens des faseroptischen Sensors in einen Probekörper. Dabei wird der faseroptische Sensor so eingebettet, dass sich zumindest ein Teil einer magnetostriktiven Schicht des faseroptischen Sensors im Probekörper befindet. Typischerweise umfasst das Einbetten einen Prozess des Einlaminierens und/oder einen Prozess des Einklebens und/oder einen Prozess des Eingießens. Außerdem weist das Verfahren die Schritte des Ermitteln eines ersten Signals des faseroptischen Sensors, des Änderns einer Magnetfeldexposition der magnetostriktiven Schicht, des Ermittelns eines zweiten Signals des faseroptischen Sensors während der geänderten Magnetfeldexposition, und des Bestimmens eines Einbettungszustands des faseroptischen Sensors auf. Das Bestimmen eines Einbettungszustands, z.B. eines Haftverbunds, zwischen dem faseroptischen Sensor und dem Probekörper, umfasst das Vergleichen des ersten Signals und des zweiten Signals. Damit wird ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Validieren des faseroptischen Sensors bereitgestellt. According to one embodiment, a method for validating a fiber optic sensor is provided. The method has the step of embedding the fiber optic sensor in a test specimen. In this case, the fiber-optic sensor is embedded in such a way that at least part of a magnetostrictive layer of the fiber-optic sensor is located in the test body. Typically, embedding involves a process of lamination and / or a process of sticking and / or a process of pouring. In addition, the method includes the steps of determining a first signal of the fiber optic sensor, changing a magnetic field exposure of the magnetostrictive layer, determining a second signal of the fiber optic sensor during the changed magnetic field exposure, and determining an embedding state of the fiber optic sensor. Determining an embedding state, e.g. an adhesive bond, between the fiber optic sensor and the specimen, comprises comparing the first signal and the second signal. This provides a simple and reliable method of validating the fiber optic sensor.
Typischerweise repräsentieren das erste und zweite Signal eine Übertragungseigenschaft des eingebetteten faseroptischen Sensors. Dies ermöglicht eine Kalibrierung des eingebetteten faseroptischen Sensors. Typically, the first and second signals represent a transmission characteristic of the embedded fiber optic sensor. This allows calibration of the embedded fiber optic sensor.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren eine anschließende Messung einer Länge und/oder Dehnung des Probekörpers mit dem kalibrierten eingebetteten faseroptischen Sensor. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige Überwachung des Probekörpers. According to a development, the method comprises a subsequent measurement of a length and / or elongation of the test specimen with the calibrated embedded fiber optic sensor. This allows a simple and reliable monitoring of the specimen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt: Further advantageous embodiments, details, aspects and features of the present invention will become apparent from the dependent claims, the description and the accompanying drawings. It shows:
Auf der elektrisch leitfähigen Schicht
Wenn der faseroptische Sensor
Ob und wir weit sich die Länge des Faserkerns
Typischerweise besteht die magnetostriktive Schicht
Der Nickelgehalt der magnetostriktiven Schicht
Dies ermöglicht typischerweise eine empfindlichere Charakterisierung des Einbettungszustands des faseroptischen Sensors
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird – wie mit Bezug zu
Gemäß einer Ausführungsform ist der faseroptische Sensor
Gemäß noch einer Ausführungsform sind im magnetfeldsensitiven Abschnitt
Typischerweise ist die magnetostriktiven Schicht
In anderen Ausführungsformen ist die magnetostriktive Schicht
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ändert sich eine Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors
Gemäß noch einem Ausführungsbeispiel, nimmt die zumindest die Ausdehnung der magnetostriktive Schicht
Der faseroptische Sensor
Die Messeinrichtung
Dazu empfängt die Auswerteeinheit
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstelle der externen Magnetfeldquelle
Der faseroptische Sensor
Um Temperatureinflüsse von anderen Längenänderungen des Probekörpers, z.B. durch Rissbildung, unterscheiden zu können, werden typischerweise zwei faseroptische Sensoren verwendet, wobei einer der beiden faseroptischen Sensoren mechanisch vom Probekörper, z.B. über eine Glaskapillare, entkoppelt ist und somit zur unabhängigen Temperaturmessung verwendet werden kann. Alternativ dazu können auch zwei faseroptische Sensoren mit unterschiedlichem thermischem Ausdehnungskoeffizienten in den Probekörper eingebettet und vermessen werden. In order to be able to distinguish temperature influences from other changes in length of the specimen, eg by cracking, two fiber-optic sensors are typically used, one of the two fiber-optic sensors being mechanically decoupled from the specimen, eg via a glass capillary, and thus being able to be used for independent temperature measurement. Alternatively, two fiber optic sensors with be embedded and measured in the specimen different thermal expansion coefficient.
In den magnetsensitiven Bereich
In einem optionalem Schritt
Außerdem wird die elektrisch leitfähige Schicht typischerweise so aufgebracht, dass der optisch leitende Faserkern in dem zumindest einem Abschnitt von der elektrisch leitfähigen Schicht in radialer Richtung vollständig umgeben ist. Die elektrisch leitfähige Schicht kann z.B. als Hohlzylinder abgeschieden werden. In addition, the electrically conductive layer is typically applied so that the optically conductive fiber core in the at least one portion is completely surrounded by the electrically conductive layer in the radial direction. The electrically conductive layer may be e.g. be deposited as a hollow cylinder.
Nachfolgend wird in einem Schritt
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird in einem nachfolgenden Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
Dementsprechend kann in einem Schritt
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. The present invention has been explained with reference to exemplary embodiments. These embodiments should by no means be construed as limiting the present invention.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |