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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

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 Download PDF

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DE102011050717A1
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fiber optic
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sensor
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Vivien Schukar
Enrico Köppe
Detlef Hofmann
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Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
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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 claim 1, a manufacturing method according to claim 9, a measuring system according to claim 13 and a method for validating a fiber optic sensor according to claim 17.

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:

1 eine schematische perspektivische Darstellung eines faseroptischen Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 a schematic perspective view of a fiber optic sensor according to an embodiment;

2 eine schematische perspektivische Darstellung eines faseroptischen Sensors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 2 a schematic perspective view of a fiber optic sensor according to another embodiment;

3 eine schematische perspektivische Darstellung eines faseroptischen Sensors gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel; 3 a schematic perspective view of a fiber optic sensor according to yet another embodiment;

4 eine schematische perspektivische Darstellung eines faseroptischen Sensors gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel; 4 a schematic perspective view of a fiber optic sensor according to yet another embodiment;

5 eine schematische Darstellung einer Messeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 5 a schematic representation of a measuring device according to an embodiment;

6 eine schematische Darstellung einer Messeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 6 a schematic representation of a measuring device according to another embodiment;

7 Messungen der Änderung der Braggwellenlänge bei Magnetfeldexposition mit einem faseroptischen Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel; 7 Measurements of the change of the Bragg wavelength in magnetic field exposure with a fiber optic sensor according to an embodiment;

8 Normierte Messungen der Änderung der Braggwellenlänge in Abhängigkeit von der Temperatur mit einem faseroptischen Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel; 8th Normalized measurements of the variation of the Bragg wavelength as a function of the temperature with a fiber optic sensor according to an embodiment;

9 Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines faseroptischen Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 9 Steps of a method of manufacturing a fiber optic sensor according to an embodiment; and

10 Schritte eines Verfahrens zum Validieren eines faseroptischen Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel. 10 Steps of a method for validating a fiber optic sensor according to an embodiment.

1 zeigt einen faseroptischen Sensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Der faseroptische Sensor 100 hat einen optisch leitenden Faserkern 110. 1 zeigt den typischerweise flexiblen faseroptischen Sensor 100 in einem nichtgebogenen Zustand, in dem der optisch leitende Faserkern 110 einen Zylinder mit einem Durchmesser d1 von z.B. 6 µm, 10 µm für Singlemode Fasern bzw. 50 µm, 62,5 µm oder 100 µm für Multimode Fasern und einer zentralen Faserachse 190 bildet. Um den optisch leitenden Faserkern 110 ist ein hohlzylinderförmiger Fasermantel 120 mit einem Außendurchmesser d2 von typischerweise 125 µm angeordnet. Im Folgenden wird der optisch leitende Faserkern 110 auch als Faserkern bezeichnet. Der Faserkern 110 und der Fasermantel 120 können aus Glas oder einem Polymer bestehen. Der Faserkern 110 besteht jedoch aus einem optisch dichteren Material als Fasermantel 120, d.h. aus einem Material mit einem höheren Brechungsindex, so dass sich ein Lichtsignal im Faserkern 110 durch Totalreflektion zwischen dem Faserkern 110 und dem Fasermantel 120 entlang der Faserachse 190 ausbreiten kann. Auf dem Fasermantel ist eine optionale Haftvermittlerschicht 130 aufgebracht. Wenn der Fasermantel aus Glas besteht, kann z.B. eine dünne Haftvermittlerschicht 130 aus Chrom verwendet werden, auf der sich eine elektrisch leitfähige Schicht 140, z.B. eine Kupferschicht 140 befindet. Alternativ dazu kann auch eine Titanschicht als Haftvermittlerschicht 130 für eine Goldschicht als elektrisch leitfähige Schicht 140 verwendet werden. Die Haftvermittlerschicht 130 kann nur einigen Nanometer (nm) dünn sein, z.B. etwa 2 nm oder auch nur etwa 1 nm. In diesen Ausführungsbeispielen ist der Außendurchmesser d3 der Haftvermittlerschicht 130 nur geringfügig größer als der Außendurchmesser d2 des Fasermantels 120. Die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht 140, d.h. die Differenz zwischen dem Außendurchmesser d4 der elektrisch leitfähigen Schicht 140 und dem Außendurchmesser d3 der Haftvermittlerschicht 130, kann bis zu einige µm betragen, jedoch auch geringer als 1 µm, z.B. etwa 10 nm, sein. Die Haftvermittlerschicht 130 gewährleistet einen festen Verbund zwischen dem Fasermantel und der elektrisch leitfähigen Schicht 140. 1 shows a fiber optic sensor 100 according to an embodiment in a schematic perspective view. The fiber optic sensor 100 has an optically conductive fiber core 110 , 1 shows the typically flexible fiber optic sensor 100 in a non-bent state, in which the optically conductive fiber core 110 a cylinder with a diameter d1 of eg 6 μm, 10 μm for singlemode fibers or 50 μm, 62.5 μm or 100 μm for multimode fibers and a central fiber axis 190 forms. To the optically conductive fiber core 110 is a hollow cylindrical fiber cladding 120 arranged with an outer diameter d2 of typically 125 microns. The following is the optically conductive fiber core 110 also called fiber core. The fiber core 110 and the fiber cladding 120 can be made of glass or a polymer. The fiber core 110 However, it consists of a visually denser material than fiber cladding 120 ie a material with a higher refractive index, so that a light signal in the fiber core 110 by total reflection between the fiber core 110 and the fiber coat 120 along the fiber axis 190 can spread. On the fiber cladding is an optional adhesive layer 130 applied. If the fiber cladding is made of glass, for example, a thin adhesion promoter layer 130 made of chrome, on which there is an electrically conductive layer 140 , eg a copper layer 140 located. Alternatively, a titanium layer may also be used as adhesion promoter layer 130 for a gold layer as an electrically conductive layer 140 be used. The primer layer 130 may be only a few nanometers (nm) thin, eg about 2 nm or even only about 1 nm. In these embodiments, the outer diameter is d3 of the primer layer 130 only slightly larger than the outer diameter d2 of the fiber cladding 120 , The layer thickness of the electrically conductive layer 140 ie the difference between the outer diameter d4 of the electrically conductive layer 140 and the outer diameter d3 of the primer layer 130 , may be up to a few microns, but also less than 1 micron, for example, about 10 nm, be. The primer layer 130 ensures a firm bond between the fiber cladding and the electrically conductive layer 140 ,

Auf der elektrisch leitfähigen Schicht 140 befindet sich eine aufgalvanisierte magnetostriktive Schicht 150, die ihrerseits von einer Schutzbeschichtung (engl. „coating“) 160 mit einem Außendurchmesser d6 von z.B. 250 µm umgeben ist. Typischerweise hat der faseroptische Sensor 100 in radialer Richtung in mindestens einem Abschnitt entlang der Faserachse 190 den in 1 schematisch dargestellten Aufbau. In anderen Abschnitten hat der faseroptische Sensor 100 typischerweise einem konventionellen Aufbau, wobei der Fasermantel 120 direkt von der Schutzbeschichtung umgeben ist. Die magnetostriktive Schicht 150 ist also typischerweise nur in einem oder mehreren Abschnitten entlang der Faserachse 190 vorgesehen. Diese Abschnitte werden im Folgenden auch als magnetfeldsensitive Abschnitte bezeichnet. Die magnetfeldsensitiven Abschnitte haben in Richtung der Faserachse 190 eine Länge von typischerweise etwa 0,1 mm bis etwa 10 cm, noch typischer eine Länge von etwa 1 mm bis etwa 1 cm, z.B. eine Länge von etwa 10 mm. On the electrically conductive layer 140 there is a galvanized magnetostrictive layer 150 , in turn, from a protective coating ("coating"). 160 surrounded with an outer diameter d6 of eg 250 microns. Typically, the fiber optic sensor has 100 in the radial direction in at least one section along the fiber axis 190 the in 1 schematically illustrated construction. In other sections, the fiber optic sensor has 100 typically a conventional construction, wherein the fiber cladding 120 is surrounded directly by the protective coating. The magnetostrictive layer 150 is thus typically only in one or more sections along the fiber axis 190 intended. These sections are also referred to below as magnetic-field-sensitive sections. The magnetic field sensitive sections have in the direction of the fiber axis 190 a length of typically about 0.1 mm to about 10 cm, more typically a length of about 1 mm to about 1 cm, for example a length of about 10 mm.

Wenn der faseroptische Sensor 100 mit den die magnetostriktive Schicht 150 aufweisendem Abschnitte oder Abschnitten in einem Probekörper eingebettet ist, so kann durch Anlegen eines Magnetfeldes, d.h. durch Magnetfeldexposition der magnetostriktiven Schicht 150, eine Kraft zwischen dem Probekörper und dem Faserkern 110 in Richtung der Faserachse 190 ausgeübt werden, sofern der faseroptische Sensor 100 hinreichend gut im Probekörper eingebettet ist. Dies wird durch den magnetostriktiven Effekt verursacht, der zu einer Längenänderung der magnetostriktiven Schicht 150 in Richtung der Faserachse 190 führen kann. Dadurch kann auch eine Länge des Faserkerns 110 in Richtung der Faserachse 190 verändert werden. Je nach Material der magnetostriktiven Schicht können relative Wellenlängenänderungen in einem Bereich von bis zu 30 µm/m und darüber hinaus erzielt werden. Auch eine derartige Änderung der Länge des Faserkerns 110 kann optisch gut nachgewiesen werden. Dazu kann der Faserkern 110 z.B. Faser-Bragg-Gitter aufweisen. Als sensitives Element können neben Faser-Bragg-Gittern auch weitere optische Dehnungssensoren wie z.B. ein Fabry-Perot-Interferometer genutzt werden. Der faseroptische Sensor 100 kann aber auch für eine optische Dehnungsmessung mit verteilter Sensorik, z.B. über Brillouin-, Raman-, oder Rayleigh-Rückstreuung, eingerichtet sein. If the fiber optic sensor 100 with the magnetostrictive layer 150 embedded sections or sections in a test specimen, so by applying a magnetic field, ie by magnetic field exposure of the magnetostrictive layer 150 , a force between the specimen and the fiber core 110 in the direction of the fiber axis 190 be exercised provided the fiber optic sensor 100 is sufficiently well embedded in the sample. This is caused by the magnetostrictive effect resulting in a change in the length of the magnetostrictive layer 150 in the direction of the fiber axis 190 can lead. This can also be a length of the fiber core 110 in the direction of the fiber axis 190 to be changed. Depending on the material of the magnetostrictive layer, relative wavelength changes in a range of up to 30 μm / m and beyond can be achieved. Also, such a change in the length of the fiber core 110 can be detected optically well. This can be the fiber core 110 For example, have fiber Bragg gratings. As a sensitive element in addition to fiber Bragg gratings and other optical strain sensors such as a Fabry-Perot interferometer can be used. The fiber optic sensor 100 However, it can also be set up for an optical strain measurement with distributed sensor technology, eg via Brillouin, Raman, or Rayleigh backscatter.

Ob und wir weit sich die Länge des Faserkerns 110 in Richtung der Faserachse 190 bei Anlegen bzw. Ändern eines Magnetfeldes ändert hängt neben den Magnetfeldeigenschaften und dem Aufbau aber auch vom Einbettungszustand des faseroptischen Sensors in dem Probekörper, z.B. vom Haftverbund zwischen dem faseroptischen Sensor und dem Probekörper ab. Durch Anlegen bzw. Variieren von Magnetfeldern kann somit eine einfache Charakterisierung des Einbettungszustands bzw. Haftzustands des faseroptischen Sensors nach dessen Einbettung im Probekörper erfolgen. Dies ermöglicht zudem eine Kalibrierung des faseroptischen Sensors 100 und damit kalibrierte Längen- bzw. Dehnungsmessungen mittels des faseroptischen Sensors 100. Damit kann die systematische Fehlerquelle des Einbettungszustands bisheriger Längen- und Dehnungsmessungen mit eingebetteten faseroptischen Sensoren minimiert oder sogar beseitigt werden. If and how far we go the length of the fiber core 110 in the direction of the fiber axis 190 When applying or changing a magnetic field changes depends not only on the magnetic field properties and the structure but also on the embedding state of the fiber-optic sensor in the specimen, for example, from the adhesive bond between the fiber-optic sensor and the specimen. By applying or varying magnetic fields, a simple characterization of the embedding state or adhesive state of the fiber-optic sensor can thus be carried out after it has been embedded in the test specimen. This also allows calibration of the fiber optic sensor 100 and thus calibrated length or strain measurements by means of the fiber optic sensor 100 , Thus, the systematic source of error of the embedding state of previous length and strain measurements with embedded fiber optic sensors can be minimized or even eliminated.

Typischerweise besteht die magnetostriktive Schicht 150 aus einer Nickel-Eisenlegierung, einer Nickel-Kobaltlegierung, einer Nickel-Eisen-Kobaltlegierung, einer Eisen-Kobaltlegierung, oder einer Schichtfolge dieser Materialien. Diese Materialien zeigen zum einen hinreichend hohen magnetostriktiven Effekt. Dadurch lassen sich optisch gut nachweisbare Längenänderungen des faseroptischen Sensors 100 sowohl mit hohen Magnetfeldstärken bis in den Teslabereich hinein als auch mit moderaten Magnetfeldstärken von bis zu einigen mT oder sogar mit geringen Magnetfeldstärken von weniger als einem mT erzielen. Zum andern sind sie gut galvanisch abscheidbar, so dass der faseroptische Sensor 100 einfach in Richtung seiner Faserachse 190 strukturiert werden kann. Die Schichtdicke der magnetostriktiven Schicht 140, d.h. die Differenz zwischen dem Außendurchmesser d5 der magnetostriktiven Schicht 140 und dem Außendurchmesser d4 der elektrisch leitfähige Schicht 140, liegt typischerweise in einem Bereich von etwa als 1 µm bis etwa 100 µm, noch typischer in einem Bereich von etwa 5 µm bis etwa 50 µm. Typically, the magnetostrictive layer exists 150 from a nickel-iron alloy, a nickel-cobalt alloy, a nickel-iron-cobalt alloy, an iron-cobalt alloy, or a layer sequence of these materials. On the one hand, these materials show a sufficiently high magnetostrictive effect. As a result, optically well detectable changes in length of the fiber optic sensor can be 100 Both with high magnetic field strengths into the Tesla range as well as with moderate magnetic field strengths of up to a few mT or even with low magnetic field strengths of less than one mT achieve. On the other hand, they are good electrodepositable, so that the fiber optic sensor 100 just in the direction of its fiber axis 190 can be structured. The layer thickness of the magnetostrictive layer 140 , ie the difference between the outer diameter d5 of magnetostrictive layer 140 and the outer diameter d4 of the electrically conductive layer 140 is typically in the range of about 1 μm to about 100 μm, more typically in the range of about 5 μm to about 50 μm.

Der Nickelgehalt der magnetostriktiven Schicht 150 kann für Nickel-Eisenlegierung in einem Bereich von etwa 10% bis etwa 90%, z.B. bei etwa 70% liegen. Außerdem kann die Zusammensetzung der magnetostriktive Schicht 150 hinsichtlich ihres thermischen Ausdehnungskoeffizienten an das Material des Faserkerns bzw. des Fasermantels angepasst werden, um thermische Spannungen bei sich verändernden Temperaturen des Probekörpers zu verringern bzw. zu minimieren. Beispielsweise kann der Nickelgehalt der Nickel-Eisenlegierung der magnetostriktiven Schicht 150 in einem Bereich von etwa 25% bis 35%, z.B. bei etwa 30% liegen, und so eine gute Anpassung an Glas als Fasermaterial hinsichtlich der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu ermöglichen. The nickel content of the magnetostrictive layer 150 For example, nickel-iron alloy may range from about 10% to about 90%, eg about 70%. In addition, the composition of the magnetostrictive layer 150 be adapted in terms of their thermal expansion coefficient of the material of the fiber core or the fiber cladding in order to reduce or minimize thermal stresses at changing temperatures of the specimen. For example, the nickel content of the nickel-iron alloy of the magnetostrictive layer 150 be in a range of about 25% to 35%, for example, about 30%, and so to allow a good adaptation to glass as a fiber material in terms of thermal expansion coefficients.

2 zeigt einen faseroptischen Sensor 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Der faseroptische Sensor 200 ähnelt dem faseroptischen Sensor 100 und ist außen ebenfalls mit einer Schutzbeschichtung 260 versehen. Der faseroptische Sensor 200 hat jedoch zumindest in seinen magnetfeldsensitiven Abschnitten keinen Fasermantel. Dementsprechend ist die magnetostriktive Schicht 250 des faseroptischen Sensors 200 zumindest in den magnetfeldsensitiven Abschnitten über eine optionale Haftvermittlerschicht 230 und eine elektrisch leitfähige Schicht 240 mit dem Faserkern 210 verbunden. Da die Haftvermittlerschicht 230 bzw. die elektrisch leitfähige Schicht 240 als metallische Schichten hochreflektiv sind, ist die optische Signalleitung entlang der Faserachse 290 auch ohne Fasermantel sichergestellt. Auf Grund des fehlenden Fasermantels, werden aber mechanische Spannungen der magnetostriktiven Schicht 250 typischerweise stärker auf den Faserkern 210 übertragen und dieser damit bei Anlegen bzw. Ändern eines Magnetfeldes typischerweise stärker verformt. Dies ermöglicht eine empfindlichere Charakterisierung des Einbettungszustands des faseroptischen Sensors 200 im Probekörper. 2 shows a fiber optic sensor 200 according to an embodiment in a schematic perspective view. The fiber optic sensor 200 resembles the fiber optic sensor 100 and is also externally with a protective coating 260 Mistake. The fiber optic sensor 200 However, at least in its magnetic field-sensitive sections has no fiber cladding. Accordingly, the magnetostrictive layer 250 of the fiber optic sensor 200 at least in the magnetic field sensitive sections via an optional adhesion promoter layer 230 and an electrically conductive layer 240 with the fiber core 210 connected. As the adhesive layer 230 or the electrically conductive layer 240 As metallic layers are highly reflective, the optical signal line is along the fiber axis 290 also ensured without fiber cladding. Due to the lack of fiber cladding, but mechanical stresses of the magnetostrictive layer 250 typically stronger on the fiber core 210 transferred and this typically deformed when applying or changing a magnetic field stronger. This allows a more sensitive characterization of the embedded state of the fiber optic sensor 200 in the test piece.

3 zeigt einen faseroptischen Sensor 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Der faseroptische Sensor 300 ähnelt dem faseroptischen Sensor 100. In einem magnetfeldsensitiven Abschnitt 355 ist jedoch keine Schutzbeschichtung 360 vorgesehen bzw. durch eine optionale Haftvermittlerschicht 330, eine elektrisch leitfähige Schicht 340 und eine magnetostriktive Schicht 250 vollständig ersetzt. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Außendurchmesser d5 der magnetostriktive Schicht 250 im magnetfeldsensitiven Abschnitt 355 dem Außendurchmesser d6 der Schutzbeschichtung 360 des faseroptischen Sensors 300 in Abschnitten die in radialer Richtung aus einer konventionellen Abfolge von Faserkern 310, Fasermantel 320 und Schutzbeschichtung 360 bestehen. Im magnetfeldsensitiven Abschnitt 355 ist der faseroptische Sensor in radialer Richtung als Abfolge von Faserkern 310, Fasermantel 320, optionaler Haftvermittlerschicht 330, elektrisch leitfähiger Schicht 340 und magnetostriktiver Schicht 250 aufgebaut. Im eingebetteten Zustand grenzt die magnetostriktive Schicht 250 des faseroptischen Sensors 300 typischerweise direkt an das Matrixmaterial des Probekörpers an, so dass mechanische Spannungen zwischen der magnetostriktiven Schicht 250 und dem Probekörper bei Anlegen bzw. Ändern eines Magnetfeldes nicht teilweise durch den Fasermantel abgebaut werden können. 3 shows a fiber optic sensor 300 according to an embodiment in a schematic perspective view. The fiber optic sensor 300 resembles the fiber optic sensor 100 , In a magnetic field sensitive section 355 however, it is not a protective coating 360 provided or by an optional adhesive layer 330 , an electrically conductive layer 340 and a magnetostrictive layer 250 completely replaced. In this embodiment, the outer diameter d5 corresponds to the magnetostrictive layer 250 in the magnetic field-sensitive section 355 the outer diameter d6 of the protective coating 360 of the fiber optic sensor 300 in sections, in the radial direction from a conventional sequence of fiber core 310 , Fiber coat 320 and protective coating 360 consist. In the magnetic field sensitive section 355 is the fiber optic sensor in the radial direction as a sequence of fiber core 310 , Fiber coat 320 , optional adhesive layer 330 , electrically conductive layer 340 and magnetostrictive layer 250 built up. In the embedded state, the magnetostrictive layer is adjacent 250 of the fiber optic sensor 300 typically directly to the matrix material of the specimen, so that mechanical stresses between the magnetostrictive layer 250 and the specimen can not be partially degraded by the fiber cladding when applying or changing a magnetic field.

Dies ermöglicht typischerweise eine empfindlichere Charakterisierung des Einbettungszustands des faseroptischen Sensors 300. This typically allows a more sensitive characterization of the embedded state of the fiber optic sensor 300 ,

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird – wie mit Bezug zu 2 erläutert – im magnetfeldsensitiven Abschnitt 355 außerdem auf den Fasermantel 320 verzichtet. Damit sind mechanische Spannungen der magnetostriktiven Schicht 350 bei Anlegen bzw. Ändern eines Magnetfeldes typischerweise stärker auf den Faserkern 310 übertragbar. Dies ermöglicht eine typischerweise eine noch empfindlichere Charakterisierung des Einbettungszustands des faseroptischen Sensors 300. According to a further embodiment - as with reference to 2 explained - in the magnetic field-sensitive section 355 also on the fiber coat 320 waived. Thus, mechanical stresses of the magnetostrictive layer 350 when applying or changing a magnetic field is typically stronger on the fiber core 310 transferable. This typically allows even more sensitive characterization of the embedded state of the fiber optic sensor 300 ,

4 zeigt einen faseroptischen Sensor 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem schematischen Querschnitt entlang der Faserachse 490. Der faseroptische Sensor 400 ähnelt dem faseroptischen Sensor 300. Wie bei diesem ist beim faseroptischen Sensor 400 eine Schutzbeschichtung 460 nur außerhalb eines magnetfeldsensitiven Abschnitts 455 vorgesehen. Außerdem ist in den faseroptischen Sensor 400 eine Spule 480 integriert. Typischerweise sind der faseroptischen Sensor 400 und die Spule 480 einstückig ausgebildet. Sie können daher gemeinsam einfach in einen Probekörper eingebettet werden. Durch die integrierte Spule kann zudem ein Magnetfeld erzeugt und/oder moduliert werden, dem zumindest der magnetfeldsensitive Abschnitt 455 ausgesetzt ist. Zum Validieren bzw. Kalibieren des faseroptischen Sensors 400 wird daher keine externe Magnetfeldquelle benötigt. Der faseroptischen Sensor 400 kann damit auch zur Langzeitüberwachung von Bauteilen oder Maschinenteilen eingesetzt werden, bei denen der Aufwand für externe Magnetfeldquellen relativ hoch ist. Dies kann z.B. bei ausgedehnten und/oder langestreckten Probekörpern wie Gebäuden, Straßen oder Deichen aber auch bei rotierenden Maschinenteilen der Fall sein. 4 shows a fiber optic sensor 400 according to an embodiment in a schematic cross section along the fiber axis 490 , The fiber optic sensor 400 resembles the fiber optic sensor 300 , As with this is the fiber optic sensor 400 a protective coating 460 only outside of a magnetic field-sensitive section 455 intended. Also, in the fiber optic sensor 400 a coil 480 integrated. Typically, the fiber optic sensor 400 and the coil 480 integrally formed. They can therefore be easily embedded together in a test specimen. In addition, a magnetic field can be generated and / or modulated by the integrated coil, at least the magnetic field-sensitive section 455 is exposed. For validating or calibrating the fiber optic sensor 400 Therefore, no external magnetic field source is needed. The fiber optic sensor 400 can thus also be used for long-term monitoring of components or machine parts, in which the cost of external magnetic field sources is relatively high. This may be the case, for example, in the case of extended and / or elongated specimens such as buildings, roads or dykes but also in rotating machine parts.

Gemäß einer Ausführungsform ist der faseroptische Sensor 400 im magnetfeldsensitiven Abschnitt 455 in radialer Richtung als Abfolge eines Faserkerns 410, eines Fasermantels 420, einer elektrisch leitfähigen Schicht 440, einer magnetostriktiven Schicht 450 und einer Isolierschicht 470, z.B. eine Polymerschicht 470, ausgebildet. Die Isolierschicht 470 schließt typischerweise bündig an die Schutzbeschichtung 360 der angrenzenden nichtmagnetfeldsensitiven Abschnitte des faseroptischen Sensors 400 an. Die magnetfeldsensitiven Abschnitte können in radialer Richtung aus einer Abfolge von Faserkern 410, Fasermantel 420 und Schutzbeschichtung 460 bestehen. In one embodiment, the fiber optic sensor is 400 in the magnetic field-sensitive section 455 in the radial direction as a sequence of a fiber core 410 , a fiber coat 420 , an electrically conductive layer 440 a magnetostrictive layer 450 and an insulating layer 470 , eg a polymer layer 470 , educated. The insulating layer 470 typically closes flush with the protective coating 360 the adjacent non-magnetic field sensitive portions of the fiber optic sensor 400 at. The magnetic field sensitive sections may be in the radial direction from a sequence of fiber core 410 , Fiber coat 420 and protective coating 460 consist.

Gemäß noch einer Ausführungsform sind im magnetfeldsensitiven Abschnitt 455 eine Vielzahl von Spulenwindungen 485 auf der Isolierschicht 470 angeordnet um hinreichend hohe Magnetfelder erzeugen zu können. Bei typischen Ausdehnungen des magnetfeldsensitiven Abschnitt 455 in Richtung der Faserachse 490 von z.B. 10 mm und einem Raster der Spulenwindungen von 100 µm oder weniger können 100 oder mehr als 100 Spulenwindungen im magnetfeldsensitiven Abschnitt 455 vorhanden sein. Die Spulenwindungen 485 sowie die Spulenzuleitungen 481, 482 können bspw. über ein PVD-Verfahren (physikalische Gasphasenabscheidung) und anschließende Strukturierung hergestellt sein. According to yet another embodiment, in the magnetic field sensitive section 455 a variety of coil turns 485 on the insulating layer 470 arranged to be able to generate sufficiently high magnetic fields. For typical dimensions of the magnetic field sensitive section 455 in the direction of the fiber axis 490 of, for example, 10 mm and a pitch of the coil turns of 100 μm or less, 100 or more than 100 coil turns in the magnetic field sensitive portion 455 to be available. The coil turns 485 as well as the coil leads 481 . 482 can be prepared, for example, via a PVD process (physical vapor deposition) and subsequent structuring.

Typischerweise ist die magnetostriktiven Schicht 450 auf die elektrisch leitfähige Schicht 440 aufgalvanisiert. Zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht 440 und der magnetostriktiven Schicht 450 kann zudem eine Haftvermittlerschicht vorgesehen sein. Wie mit Bezug zu den 2 und 3 erläutert wurde, kann auf den Fasermantel 420 im magnetfeldsensitiven Abschnitt 455 auch verzichtet werden. Typically, the magnetostrictive layer 450 on the electrically conductive layer 440 electroplated. Between the electrically conductive layer 440 and the magnetostrictive layer 450 In addition, a primer layer can be provided. As related to the 2 and 3 has been explained, can on the fiber cladding 420 in the magnetic field-sensitive section 455 also be waived.

In anderen Ausführungsformen ist die magnetostriktive Schicht 450 nicht aufgalvanisiert. Beispielsweise kann die magnetostriktiven Schicht 450 auf dem Fasermantel 420 bzw. die die elektrisch leitfähigen Schicht 440 durch Sputtern, Aufdampfen, PVD-Verfahren oder Bonden erzeugt werden. Dabei kann ggf. auch auf die elektrisch leitfähigen Schicht 440 verzichtet werden. In diesen Ausführungsformen kann das Material der magnetostriktiven Schicht 450 auch ein nicht bzw. schlecht galvanisierbar sein. Damit können auch Materialien mit besonders hoher Magnetostriktion wie Terfenol D, magnetische metallische Gläser, z.B. Metglas, und Ferrite, z.B. Kobalt-Ferrit (CoFe2O4), für die magnetostriktive Schicht 450 verwendet werden. In other embodiments, the magnetostrictive layer is 450 not galvanized. For example, the magnetostrictive layer 450 on the fiber coat 420 or the electrically conductive layer 440 be produced by sputtering, vapor deposition, PVD method or bonding. It may possibly also on the electrically conductive layer 440 be waived. In these embodiments, the material of the magnetostrictive layer 450 also a not or bad to be galvanized. Thus, materials with particularly high magnetostriction such as terfenol D, magnetic metallic glasses, eg Metglas, and ferrites, such as cobalt ferrite (CoFe 2 O 4 ), for the magnetostrictive layer 450 be used.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ändert sich eine Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors 400 bei einer Längenänderung des magnetfeldsensitiven Abschnitts 455 in Richtung der Faserachse 490. Dies ermöglicht ein einfaches Validieren des faseroptischen Sensors 400. Bei der Übertragungseigenschaft kann es sich um einen transmittierten oder rückgestreuten bzw. reflektierten Lichtsignalanteil handeln. Dazu kann z.B. ein Faser-Bragg-Gitter im Faserkern 410 des magnetfeldsensitiven Abschnitts 455 angeordnet sein. According to an embodiment, a transmission characteristic of the fiber optic sensor changes 400 at a change in length of the magnetic field sensitive section 455 in the direction of the fiber axis 490 , This allows easy validation of the fiber optic sensor 400 , The transmission property may be a transmitted or backscattered or reflected light signal component. For this example, a fiber Bragg grating in the fiber core 410 of the magnetic field sensitive section 455 be arranged.

Gemäß noch einem Ausführungsbeispiel, nimmt die zumindest die Ausdehnung der magnetostriktive Schicht 450 und der Isolierschicht 470 in Richtung der Faserachse 460 mit zunehmenden Abstand von der Faserachse 490, d.h. in radialer Richtung, zu. In diesem Ausführungsbeispiel sind die magnetostriktive Schicht 450 und die Isolierschicht 470 in Schnitten entlang der Faserachse 490 nicht, wie in 5 dargestellt, rechteckförmig. Dadurch wird die Grenzfläche zur angrenzenden Schutzbeschichtung 460 erhöht. Dies ermöglicht einen noch stabileren Materialverbund des faseroptischen Sensors 400. Analoge Ausführungsformen können auch für die mit Bezug zu den 1 bis 3 erläuterten faseroptischen Sensoren vorgesehen sein. According to another embodiment, the at least the extent of the magnetostrictive layer increases 450 and the insulating layer 470 in the direction of the fiber axis 460 with increasing distance from the fiber axis 490 , ie in the radial direction, too. In this embodiment, the magnetostrictive layer 450 and the insulating layer 470 in sections along the fiber axis 490 not like in 5 shown, rectangular. This will be the interface to the adjacent protective coating 460 elevated. This allows an even more stable material composite of the fiber optic sensor 400 , Analogous embodiments may also be applied to those with reference to the 1 to 3 be provided explained fiber optic sensors.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Messeinrichtung 600 zur Validierung eines in einem Probekörper 700 eingebetteten faseroptischen Sensors 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem faseroptischen Sensor 500 kann es sich um einen faseroptischen Sensor handeln wie er mit Bezug zu den 1 bis 4 erläutert wurde. Insbesondere weist der faseroptische Sensor 500 eine magnetostriktiven Schicht auf. Typischerweise ist die magnetostriktive Schicht in einem magnetsensitiven Abschnitt des faseroptischen Sensors 500 angeordnet, die zumindest teilweise, z.B. vollständig, in dem Probekörper 700 eingebettet ist. 5 shows a schematic representation of a measuring device 600 for validating one in a test specimen 700 embedded fiber optic sensor 500 according to an embodiment. In the fiber optic sensor 500 it can be a fiber optic sensor as it relates to the 1 to 4 was explained. In particular, the fiber optic sensor has 500 a magnetostrictive layer. Typically, the magnetostrictive layer is in a magnetically sensitive portion of the fiber optic sensor 500 arranged, at least partially, for example, completely, in the specimen 700 is embedded.

Der faseroptische Sensor 500 ist mit einer Lichtquelle 610 optisch gekoppelt. Bei der Lichtquelle 610 handelt es sich typischerweise um einen Laser. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 6 kann ein Lichtsignal 611 über eine Lichtfaser 601 und einen optischen Koppler 620, z.B. einen 3dB-Koppler, zumindest teilweise als Lichtsignal 612 in ein Ende des faseroptischen Sensors 500 eingespeist werden. Je nach Übertragungseigenschaften des faseroptischen Sensors 500 kann ein rückgestreuter Anteil 613 und/oder ein transmittierter Anteil 614 des Lichtsignals 612 einem mit dem faseroptischen Sensor 500 gekoppelten ersten Detektor 630 bzw. zweiten Detektor 640 zumindest teilweise zugeführt werden. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 6 ist der faseroptische Sensor 500 dazu über den optischen Koppler 620 und eine Lichtleitfaser 602 mit dem ersten Detektor 630 gekoppelt, so dass diesen typischerweise ein leicht gedämpftes rückgestreutes Lichtsignal 615 messen kann. Außerdem ist der faseroptische Sensor 500 im exemplarischen Ausführungsbeispiel von 6 direkt mit dem zweiten Detektor 640 gekoppelt. The fiber optic sensor 500 is with a light source 610 optically coupled. At the light source 610 it is typically a laser. In the exemplary embodiment of 6 can be a light signal 611 over an optical fiber 601 and an optical coupler 620 , eg a 3dB coupler, at least partially as a light signal 612 into one end of the fiber optic sensor 500 be fed. Depending on the transmission characteristics of the fiber optic sensor 500 can be a backscattered share 613 and / or a transmitted portion 614 the light signal 612 one with the fiber optic sensor 500 coupled first detector 630 or second detector 640 be at least partially supplied. In the exemplary embodiment of 6 is the fiber optic sensor 500 via the optical coupler 620 and an optical fiber 602 with the first detector 630 coupled, so this typically a slightly attenuated backscattered light signal 615 can measure. In addition, the fiber optic sensor 500 in the exemplary embodiment of 6 directly with the second detector 640 coupled.

Die Messeinrichtung 600 weist eine Auswerteeinheit 650 auf, die eingerichtet ist, eine Änderung einer Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors 500 für das Lichtsignal 611, 612 bei Veränderung eines Magnetfelds über dem ersten und/oder zweiten Detektor 630, 640 zu detektieren und daraus einen Einbettungszustand des faseroptischen Sensors 500 im Probekörper 700 zu bestimmen. Dies erfolgt typischerweise über einen Vergleich gemessener Signale des ersten und/oder zweiten Detektors 630, 640 bei unterschiedlicher Magnetfeldexposition des eingebetteten faseroptischen Sensors 500. The measuring device 600 has an evaluation unit 650 which is arranged to change a transmission characteristic of the fiber optic sensor 500 for the light signal 611 . 612 upon variation of a magnetic field across the first and / or second detector 630 . 640 to detect and therefrom an embedding state of the fiber optic sensor 500 in the test piece 700 to determine. This is typically done by comparing measured signals of the first and / or second detector 630 . 640 with different magnetic field exposure of the embedded fiber optic sensor 500 ,

Dazu empfängt die Auswerteeinheit 650 über entsprechende Signalleitungen 631, 641 Daten des ersten Detektors 630 und/oder des zweiten Detektors 640. Außerdem kann die Auswerteeinheit 650 über eine Signalleitung 681 mit einer externen schaltbaren Magnetfeldquelle 680 verbunden sein, um den Zustand der externen Magnetfeldquelle 680 zu ermitteln und/oder zu steuern. Die Auswerteeinheit 650 kann also auch eine kombinierte Auswerte- und Steuereinheit sein. Die externe Magnetfeldquelle 680 kann eingerichtet sein, ein moduliertes, z.B. ein gepulstes, Magnetfeld zu erzeugen. Typischerweise umfasst die externe Magnetfeldquelle eine oder mehrere Spulen. Außerdem kann die kombinierte Auswerte- und Steuereinheit 650 über eine Signalleitung 651 mit der Lichtquelle 610 verbunden sein, um diese zu steuern. Damit wird eine Langzeitüberwachung des Probekörpers 700 mit geringem Energieverbrauch und niedrigen Datendurchsätzen ermöglicht. Beispielsweise werden entsprechende Messungen der Messeinrichtung 600 von der kombinierte Auswerte- und Steuereinheit 650 getriggert nur in größeren Abständen von Minuten, Stunden, Tagen oder in noch größeren Abständen ausgeführt. The evaluation unit receives this 650 via corresponding signal lines 631 . 641 Data of the first detector 630 and / or the second detector 640 , In addition, the evaluation unit 650 via a signal line 681 with an external switchable magnetic field source 680 be connected to the state of the external magnetic field source 680 to determine and / or control. The evaluation unit 650 So it can also be a combined evaluation and control unit. The external magnetic field source 680 may be configured to generate a modulated, eg a pulsed, magnetic field. Typically, the external magnetic field source comprises one or more coils. In addition, the combined evaluation and control unit 650 via a signal line 651 with the light source 610 be connected to control these. This is a long-term monitoring of the specimen 700 with low power consumption and low data throughputs. For example, appropriate measurements of the measuring device 600 from the combined evaluation and control unit 650 triggered only at greater intervals of minutes, hours, days or at even greater intervals.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstelle der externen Magnetfeldquelle 680 ein faseroptischer Sensor 500 mit integrierter Spule verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die kombinierte Auswerte- und Steuereinheit 650 über die Signalleitung 681 typischerweise mit der integrierten Spule gekoppelt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die kombinierte Auswerte- und Steuereinheit 650 die integrierte Spule über die Signalleitung 681 direkt ansteuert, d.h. der integrierten Spule geeignete elektrische Versorgungssignale zuführt, um diese zu schalten und/oder das erzeugte Magnetfeld zu modulieren. According to another embodiment, instead of the external magnetic field source 680 a fiber optic sensor 500 used with integrated coil. In this embodiment, the combined evaluation and control unit 650 over the signal line 681 typically coupled to the integrated coil. It can be provided that the combined evaluation and control unit 650 the integrated coil via the signal line 681 directly drives, ie, the integrated coil supplies suitable electrical supply signals to switch them and / or to modulate the generated magnetic field.

Der faseroptische Sensor 500 ist typischerweise ein Längensensor und/oder ein Dehnungssensor. Dies ermöglicht eine Überwachung des Probekörpers hinsichtlich mechanischer Veränderungen, die durch mechanische und/oder thermische Belastungen des Probekörpers verursacht werden können. Der faseroptische Sensor 500 kann ein Faser-Bragg-Sensor, ein Fabry-Perot-Sensor, ein Raman-Sensor, ein Brillouin-Sensor oder ein Rayleigh-Sensor sein. Mit diesen faseroptischen Sensoren lassen sich Längenänderungen und/oder Dehnungen des Probekörpers 700 durch die Messeinrichtung 600 hochempfindlich detektieren. Da die Messeinrichtung 600 zudem eingerichtet ist, den Einbettungszustand des faseroptischen Sensors zu charakterisieren, können die Längenänderungen und/oder Dehnungen des Probekörpers 700 kalibriert durchgeführt werden. The fiber optic sensor 500 is typically a length sensor and / or a strain sensor. This allows monitoring of the specimen for mechanical changes that may be caused by mechanical and / or thermal stress on the specimen. The fiber optic sensor 500 may be a fiber Bragg sensor, a Fabry-Perot sensor, a Raman sensor, a Brillouin sensor or a Rayleigh sensor. With these fiber optic sensors can be changes in length and / or expansions of the specimen 700 through the measuring device 600 detect highly sensitive. Because the measuring device 600 In addition, it is arranged to characterize the embedding state of the fiber-optic sensor, the length changes and / or expansions of the specimen 700 be carried out calibrated.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer Messeinrichtung 6001 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Messeinrichtung 6001 ist ähnlich zu der mit Bezug zu 5 erläuterten Messeinrichtung 600. Aus Übersichtsgründen sind bei der Messeinrichtung 6001 jedoch nicht alle Verbindungen dargestellt. Bei dem in einen in 6 nicht dargestellten Probekörper eingebetteten faseroptischen Sensor 501 handelt es sich um einen Faser-Bragg-Sensor. In den Faserkern 510 des faseroptischen Sensors 501 ist in einem eingebetteten magnetsensitiven Bereich 555 ein optisches Gitter 580 mit einem periodisch modulierten Brechungsindex angeordnet. Benachbarte Maxima des Brechungsindex haben einen Abstand Λ zueinander. Dies gilt auch für benachbarte Minima des Brechungsindex. Wird nun ein von einer Lichtquelle 610 ein Lichtsignal 611, 612 mit einem Spektrum I(λ), wobei I(λ) die Intensität I als Funktion der Wellenlänge λ repräsentiert, in den faseroptischen Sensors 501 eingekoppelt, so wird ein Teil des Lichtsignals 611, 612 als ein Lichtsignal 613, 615 mit einem schmalbandigen Spektrum reflektiert. Das Lichtsignal 613, 615 kann an einem ersten Detektor 630 aufgenommen werden. Dabei ist das schmalbandige Spektrum um die sogenannte Braggwellenlänge λB zentriert, die sich mit einem mittleren Brechungsindex neff zu λB = 2·neff·Λ ergibt. Das Spektrum des transmittierten Lichtsignals weist um die Braggwellenlänge λB entsprechend reduzierte Intensitäten auf, was an einem zweiten Detektor 640 gemessen werden kann. Bei gegebener Temperatur ist die Braggwellenlänge λB direkt proportional zur Länge des magnetsensitiven Bereichs 555. Über die Bestimmung der Braggwellenlänge λB kann daher auf eine Länge bzw. Dehnung des faseroptischen Sensors 501 in dem eingebetteten magnetsensitiven Bereich 555 geschlossen werden. 6 shows a schematic representation of a measuring device 6001 according to a further embodiment. The measuring device 6001 is similar to the related to 5 explained measuring device 600 , For reasons of clarity are in the measuring device 6001 however, not all connections are shown. When in a in 6 not shown test specimen embedded fiber optic sensor 501 it is a fiber Bragg sensor. In the fiber core 510 of the fiber optic sensor 501 is in an embedded magnetically sensitive area 555 an optical grating 580 arranged with a periodically modulated refractive index. Adjacent maxima of the refractive index have a distance Λ to one another. This also applies to adjacent minima of the refractive index. Now one of a light source 610 a light signal 611 . 612 with a spectrum I (λ), where I (λ) represents the intensity I as a function of the wavelength λ, in the fiber optic sensor 501 coupled, so is part of the light signal 611 . 612 as a light signal 613 . 615 reflected with a narrow band spectrum. The light signal 613 . 615 can be at a first detector 630 be recorded. In this case, the narrow-band spectrum is centered around the so-called Bragg wavelength λ B , which increases with a mean refractive index n eff λ B = 2 · n eff · Λ results. The spectrum of the transmitted light signal has the Bragg wavelength λ B correspondingly reduced intensities, resulting in a second detector 640 can be measured. At a given temperature, the Bragg wavelength λ B is directly proportional to the length of the magnetically sensitive region 555 , The determination of the Bragg wavelength λ B can therefore be based on a length or elongation of the fiber-optic sensor 501 in the embedded magnetically sensitive area 555 getting closed.

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 555 ist eine magnetostriktive Schicht integriert, wie sie mit Bezug zu den 1 bis 4 erläutert wurde. Diese ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 6 jedoch ebenfalls nicht gezeigt. Damit kann – je nach Einbettungszustand des faseroptischen Sensors 501 – die Länge des magnetsensitiven Bereichs 555 mittels eines Magnetfeldes geändert werden. Wird die Länge des eingebetteten faseroptischen Sensors 501 durch ein externes magnetisches Feld H geändert, so ändert sich die Braggwellenlänge λB entsprechend. Beispielsweise kann in einer Auswerteeinheit 650 eine Wellenlängendifferenz λD bei unterschiedlichen Magnetfeldexpositionen des magnetsensitiven Bereichs 555 aus den Messungen des ersten Detektors 630 und/oder des zweiten Detektors 640 bestimmt werden. Die Wellenlängendifferenz λD kann z.B. also Differenz der Braggwellenlängen λB bei eingeschaltetem Magnetfeld H und bei ausgeschaltetem Magnetfeld bestimmt werden (λD = λB(H) – λB(0)) Die relative Wellenlängendifferenz λDB(0) kann dann als Maß für den Einbettungszustand des faseroptischen Sensors und damit zu seiner Validierung verwendet werden. Wenn sich die relative Wellenlängendifferenz λDB(0) im Laufe der Zeit verändert, so verschlechtert sich typischerweise der Einbettungszustand und die gemessen Längen bzw. Dehnungen sind entsprechend zu korrigieren. Die relative Wellenlängendifferenz kann natürlich auch für unterschiedliche Magnetfeldstärken oder unterschiedlich modulierte Magnetfelder bestimmt werden. In the magnetically sensitive area 555 is a magnetostrictive layer integrated, as related to the 1 to 4 was explained. This is in for clarity 6 but also not shown. This can - depending on the embedded state of the fiber optic sensor 501 The length of the magnetically sensitive area 555 be changed by means of a magnetic field. Is the length of the embedded fiber optic sensor 501 changed by an external magnetic field H, the Bragg wavelength λ B changes accordingly. For example, in an evaluation unit 650 a wavelength difference λ D at different magnetic field expansions of the magnetically sensitive area 555 from the measurements of the first detector 630 and / or the second detector 640 be determined. For example, the wavelength difference λ D can be determined as the difference between the Bragg wavelengths λ B when the magnetic field H is switched on and when the magnetic field is switched off (λ D = λ B (H) -λ B (0)) The relative wavelength difference λ D / λ B (0) then used as a measure of the embedment state of the fiber optic sensor and thus for its validation. As the relative wavelength difference λ D / λ B (0) changes over time, the embedment condition typically deteriorates and the measured strains are to be corrected accordingly. Of course, the relative wavelength difference can also be determined for different magnetic field strengths or differently modulated magnetic fields.

7 zeigt exemplarische Messungen der Änderung der Braggwellenlänge λB bei Magnetfeldexposition, die mit einem faseroptischen Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel gewonnen wurden. Bei dem faseroptischen Sensor handelt es sich um einen faseroptischen Sensor mit einem prinzipiellen Aufbau wie er mit Bezug zu 3 erläutert wurde. Die Schichtdicke der magnetostriktiven Schicht aus einer Nickel-Eisenlegierung mit 70% Nickelanteil betrug ca. 30 µm. Diese wurde galvanisch auf einer etwa 7 nm dicken elektrisch leitfähigen Schicht aus Kupfer erzeugt, die ihrerseits auf eine etwa 2 nm dicken Haftvermittlerschicht aus Chrom aufgebracht wurde. Die Länge des magnetsensitiven Bereichs in Richtung der Faserachse betrug etwa 10 mm. Faserkern und Fasermantel bestehen aus Glas. Wie der dargestellten Braggwellenlänge λB als Funktion der Messung i entnommen werden kann, können die Längenänderungen des faseroptischen Sensors in Abhängigkeit des Magnetfeldes über viele Messzyklen reproduzierbar detektiert werden. Die Messpunkte bei 1544,328 nm korrespondieren dabei zu Messungen ohne Magnetfeld und die Messpunkte bei 1544,331 und bei 1544,332 nm zu Messungen bei einem Magnetfeld von etwa 5 mT, das durch eine RFID-Spule mit Pulsfrequenzen zwischen 4 bis 14 Hz erzeugt wurde. Die Schwankungen der Messungen der Braggwellenlänge bei Magnetfeldexposition sind auf die Messgenauigkeit des Detektors von 1 pm (Picometer) zurückzuführen. Die Ansprechzeiten des faseroptischen Sensors waren geringer als 1 µs, so dass dieser magnetisch auch hochfrequent angeregt werden kann. Analoge Messergebnisse wurden in einer Helmholtzspule bei ca. 7 mT erhalten. 7 FIG. 12 shows exemplary measurements of the change in the Bragg wavelength λ B at magnetic field exposure obtained with a fiber optic sensor according to an embodiment. The fiber optic sensor is a fiber optic sensor with a basic structure as related to 3 was explained. The layer thickness of the magnetostrictive layer of a nickel-iron alloy with 70% nickel content was about 30 microns. This was produced galvanically on an approximately 7 nm thick electrically conductive layer of copper, which in turn was applied to an approximately 2 nm thick adhesion promoter layer of chromium. The length of the magnetically sensitive region in the direction of the fiber axis was about 10 mm. Fiber core and fiber sheath are made of glass. As can be seen from the illustrated Bragg wavelength λ B as a function of the measurement i, the changes in length of the fiber-optic sensor can be reproducibly detected as a function of the magnetic field over many measurement cycles. The measurement points at 1544.328 nm correspond to measurements without magnetic field and the measurement points at 1544.331 and at 1544.332 nm to measurements at a magnetic field of about 5 mT, which generates by an RFID coil with pulse frequencies between 4 to 14 Hz has been. The variations of the measurements of the Bragg wavelength at magnetic field exposure are due to the measuring accuracy of the detector of 1 pm (picometer). The response times of the fiber-optic sensor were less than 1 μs, so that it can be magnetically excited high-frequency. Analogous measurement results were obtained in a Helmholtz coil at about 7 mT.

8 zeigt exemplarische Messungen der Änderung der Braggwellenlänge in Abhängigkeit von der Temperatur T ohne Magnetfeldexposition mit einem faseroptischen Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Änderung der Braggwellenlänge ist dabei in relativen Einheiten, d.h. als auf die Braggwellenlänge λB0 bei der Referenztemperatur (Zimmertemperatur) normierte Differenz von Braggwellenlänge λB und Braggwellenlänge λB0 bei der Referenztemperatur (λB – λB0)/λB0 = ∆λBB0 angegeben. Die Kurve I zeigt dabei Messwerte des faseroptischen Sensors der auch für die in 7 gezeigten Messungen verwendet wurde. Kurve II zeigt die entsprechenden Messwerte für einen faseroptischen Standardsensor als Vergleich. Die Braggwellenlänge λB hängt für beide faseroptischen Sensoren in einem großen Temperaturbereich in guter Näherung linear von der Temperatur T ab. Dies vereinfacht die Auswertung von Messungen. Die Temperaturempfindlichkeiten (Ausgleichsgeraden) für Kurve I und II wurden zu 6,2 µm/(m K) bzw. 11,2 µm/(m K) bestimmt. Beide faseroptischen Sensoren können damit über einen großen Temperaturbereich eingesetzt werden. 8th shows exemplary measurements of the change in the Bragg wavelength as a function of the temperature T without magnetic field exposure with a fiber optic sensor according to an embodiment. The change of the Bragg wavelength is in relative units, ie as normalized to the Bragg wavelength λ B0 at the reference temperature (room temperature) difference of Bragg wavelength λ B and Bragg wavelength λ B0 at the reference temperature (λ B - λ B0 ) / λ B0 = Δλ B / λ B0 indicated. The curve I shows measurements of the fiber optic sensor of the in 7 shown measurements was used. Curve II shows the corresponding measured values for a standard fiber optic sensor as a comparison. The Bragg wavelength λ B depends linearly on the temperature T for both fiber-optic sensors in a wide temperature range to a good approximation. This simplifies the evaluation of measurements. The temperature sensitivities (compensation lines) for curves I and II were determined to be 6.2 μm / (m K) and 11.2 μm / (m K), respectively. Both fiber optic sensors can thus be used over a wide temperature range.

9 illustriert Schritte eines Verfahrens 1000 zum Herstellen eines faseroptischen Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Schritt 1100 wird eine optische Faser mit zumindest einem optisch leitenden Faserkern bereitgestellt. Dabei kann es sich um eine Standardfaser handeln, dessen Faserkern z.B. schon ein Bragg-Gitter enthält. In diesem Fall wird die Beschichtung der Standardfaser in zumindest in einem Abschnitt entfernt, z.B. im Abschnitt mit dem Bragg-Gitter. Die Beschichtung kann dabei in einem Übergangsbereich abgeschrägt sein, was später auf Grund der größeren Fläche zu einem festeren Verbund mit angrenzenden Materialien führt. Außerdem führt der abgeschrägte, typischerweise konusförmige, Übergangsbereich zu einer homogeneren Spannungseinleitung bzw. Spannungsverteilung bei mechanischer Belastung des faseroptischen Sensors in diesem Bereich. 9 illustrates steps of a procedure 1000 for producing a fiber-optic sensor according to an embodiment. In one step 1100 An optical fiber is provided with at least one optically conductive fiber core. This may be a standard fiber whose fiber core already contains a Bragg grating, for example. In this case, the coating of the standard fiber is removed in at least one section, eg in the section with the Bragg grating. The coating may be beveled in a transition region, which later leads to a firmer bond with adjacent materials due to the larger area. In addition, the beveled, typically cone-shaped, transition region leads to a more homogeneous stress introduction or stress distribution under mechanical loading of the fiber-optic sensor in this area.

In einem optionalem Schritt 1200 wird eine Haftvermittlerschicht in dem zumindest einem Abschnitt aufgebracht. Dies kann z.B. mit einem Sputter-Prozess, z.B. einem PVD-Prozess (physikalische Gasphasenabscheidung, engl. „physical vapour deposition“), erfolgen. In einem Schritt 1300 wird eine elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht, was ebenfalls in einem Sputter-Prozess erfolgen kann. Auf diese Weise kann z.B. eine Schichtabfolge von Chrom und Kupfer auf einem Fasermantel aus Glas, oder, wenn dieser in dem zumindest einem Abschnitt ebenfalls entfernt wurde, auf einem Faserkern aus Glas erzeugt werden. Mittels PVD-Verfahren (DC-Magnetron-Sputtern) ist es gelungen, auf Glasfasermaterial Schichtdicken von etwa 2 nm für Chromschicht und etwa 7 nm für die Kupferschicht zu erzeugen. Größere Schichtdicken können durch entsprechend längere PVD-Schritte erzeugt werden. In an optional step 1200 An adhesive layer is applied in the at least one section. This can be done, for example, with a sputtering process, for example a PVD process (physical vapor deposition, or "physical vapor deposition"). In one step 1300 becomes one applied electrically conductive layer, which can also be done in a sputtering process. In this way, it is possible, for example, to produce a layer sequence of chromium and copper on a glass fiber cladding, or if this has also been removed in the at least one section, on a glass fiber core. By means of PVD (DC magnetron sputtering), it has been possible to produce layer thicknesses of about 2 nm for chromium layer on glass fiber material and about 7 nm for the copper layer. Larger layer thicknesses can be produced by correspondingly longer PVD steps.

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 1400 galvanisch eine magnetostriktive Schicht auf der elektrisch leitfähigen Schicht (140, 240, 340, 440) erzeugt. Der zumindest eine Abschnitt bildet damit typischerweise einen magnetosensitiven Abschnitt des faseroptischen Sensors. Das galvanische Erzeugen ermöglicht eine einfache Variation der Schichtdicke, der Schichtzusammensetzung, z.B. des Nickelgehalts von Nickel-Eisenlegierungen, und eine einfache Strukturierung der magnetostriktiven Schicht in Richtung der Faserachse des optisch leitenden Faserkern. Die Schichtdicke kann dabei einfach über die Länge des galvanischen Prozess und/oder die elektrische Spannung in weiten Bereichen von etwa 2 µm bis 200 µm, typischerweise von 5 µm bis 50 µm eingestellt werden. The following will be in one step 1400 galvanically a magnetostrictive layer on the electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ) generated. The at least one section thus typically forms a magneto-sensitive section of the fiber-optic sensor. The galvanic generation allows a simple variation of the layer thickness, the layer composition, for example the nickel content of nickel-iron alloys, and a simple structuring of the magnetostrictive layer in the direction of the fiber axis of the optically conductive fiber core. The layer thickness can easily be adjusted over the length of the galvanic process and / or the electrical voltage in wide ranges of about 2 .mu.m to 200 .mu.m, typically from 5 .mu.m to 50 .mu.m.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird in einem nachfolgenden Schritt 1500 eine integrierte Spule erzeugt. Dazu wird typischerweise auf der magnetostriktiven Schicht zunächst eine Isolierschicht, z.B. eine Polymerschicht, erzeugt. Die Isolierschicht wird dabei typischerweise bündig mit der Beschichtung der Abschnitte des faseroptischen Sensors, die an den bzw. an die magnetosensitiven Abschnitte angrenzen, erzeugt. Danach wird eine weitere elektrisch leitfähige Schicht, z.B. in einem Sputter-Prozess, auf dem faseroptischen Sensor erzeugt. Anschließend werden die Spulenwindungen in dem zumindest einem magnetosensitiven Abschnitt erzeugt. Dies kann durch selektives Ätzen, Laserablation oder mittel FIB (engl.: „Focused Ion Beam“) erfolgen. Dadurch kann ein einstückig ausgebildeter faseroptischer Sensor mit integrierter Spule bereitgestellt werden. According to one embodiment, in a subsequent step 1500 generates an integrated coil. For this purpose, an insulating layer, for example a polymer layer, is typically first produced on the magnetostrictive layer. In this case, the insulating layer is typically produced flush with the coating of the sections of the fiber-optic sensor which adjoin the magnetosensitive sections. Thereafter, a further electrically conductive layer, for example in a sputtering process, is generated on the fiber-optic sensor. Subsequently, the coil turns are generated in the at least one magneto-sensitive section. This can be done by selective etching, laser ablation or medium FIB (Focused Ion Beam). Thereby, an integrally formed fiber optic sensor with integrated coil can be provided.

10 illustriert Schritte eines Verfahrens 2000 zum Validieren eines faseroptischen Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Schritt 2100 wird der faseroptische Sensor so in einen Probekörper eingebettet, dass sich zumindest ein Teil einer magnetostriktiven Schicht des faseroptischen Sensors im Probekörper befindet. Bei dem Probekörper kann es sich um eine Maschine, ein Maschinenteil, ein Bauteil oder um ein Bauwerk handeln. Typischerweise bilden der Probekörper und der eingebettete Teil des faseroptischen Sensors einen festen Verbund. Beispielsweise kann der faseroptische Sensor in einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff, aber auch in einen Beton eingebettet werden. Der Schritt des Einbettens kann z.B. durch Einlaminieren, Einkleben oder Eingießen erfolgen. 10 illustrates steps of a procedure 2000 for validating a fiber optic sensor according to an embodiment. In one step 2100 For example, the fiber-optic sensor is embedded in a test specimen in such a way that at least part of a magnetostrictive layer of the fiber optic sensor is located in the specimen. The specimen may be a machine, a machine part, a component or a building. Typically, the specimen and the embedded part of the fiber optic sensor form a solid composite. For example, the fiber optic sensor can be embedded in a carbon fiber reinforced plastic or a glass fiber reinforced plastic, but also in a concrete. The step of embedding can be done for example by lamination, gluing or pouring.

In einem Schritt 2200 wird ein erstes Signal des faseroptischen Sensors ermittelt. Das erste Signal kann ein vom faseroptischen Sensor rückgetreutes oder transmittiertes Lichtsignal sein. Typischerweise stellt das erste Signal ein Maß für eine Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors dar. Beispielsweise kann die Übertragungseigenschaft einen Anteil einer vom faseroptischen Sensor rückgestreuten Wellenlänge des Lichtsignals sein. In one step 2200 a first signal of the fiber optic sensor is determined. The first signal may be a light signal backscattered or transmitted by the fiber optic sensor. Typically, the first signal is a measure of a transmission characteristic of the fiber optic sensor. For example, the transmission characteristic may be a proportion of a wavelength of the light signal backscattered by the fiber optic sensor.

In einem Schritt 2300 wird die Magnetfeldexposition der magnetostriktiven Schicht geändert. Dies kann durch Einschalten, Erzeugen oder Ändern eines Magnetfelds erfolgen. In einem Schritt 2400 wird ein zweites Signals des faseroptischen Sensors während der geänderten Magnetfeldexposition der magnetostriktiven Schicht ermittelt. Das zweites Signal stellt typischerweise ebenfalls ein Maß für die Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors dar. In one step 2300 the magnetic field exposure of the magnetostrictive layer is changed. This can be done by switching on, generating or changing a magnetic field. In one step 2400 a second signal of the fiber optic sensor is determined during the changed magnetic field exposure of the magnetostrictive layer. The second signal also typically provides a measure of the transmission characteristic of the fiber optic sensor.

In einem Schritt 2500 wird ein Einbettungszustand des faseroptischen Sensors im Probekörper ermittelt, z.B. ein Haftzustand. Der Schritt 2500 umfasst das Vergleichen des ersten Signals und des zweiten Signals. Typischerweise ist damit die Bestimmung einer Änderung einer Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors verbunden. Je nach Sensortyp können das erste und das zweite Signal einem rückgestreuten und/oder transmittierten Lichtsignal entsprechen. Wenn es sich bei dem faseroptischen Sensor um einen Faser-Bragg-Sensor handelt kann durch Vergleich der Signale z.B. eine Verschiebung ein Braggwellenlänge bestimmt werden. Wie mit Bezug zu 6 erläutert wurde, kann über die ermittelte Verschiebung der Braggwellenlänge bei geänderter Magnetfeldexposition auf den Einbettungszustand, z.B. den Haftzustand, des faseroptischen Sensors rückgeschlossen werden. In one step 2500 an embedding state of the fiber optic sensor is determined in the specimen, for example, an adhesive state. The step 2500 includes comparing the first signal and the second signal. Typically, this involves determining a change in a transmission characteristic of the fiber optic sensor. Depending on the sensor type, the first and the second signal may correspond to a backscattered and / or transmitted light signal. If the fiber optic sensor is a fiber Bragg sensor, by comparing the signals, for example, a shift of a Bragg wavelength can be determined. As related to 6 has been explained, can be deduced on the determined shift of the Bragg wavelength in case of changing magnetic field exposure on the embedding state, such as the adhesion state of the fiber optic sensor.

Dementsprechend kann in einem Schritt 2600 der faseroptische Sensor kalibriert werden, so dass in nachfolgende Messungen im Schritt 2700 kalibriert durchgeführt werden können. Im Schritt 2700 kann somit eine Messung einer Länge des Probekörpers und/oder eine Dehnung des Probekörpers erfolgen, bei der ein veränderter Einbettungszustand des faseroptischen Sensors korrigiert wurde. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige Überwachung des Probekörpers mit dem faseroptischen Sensor auch über lange Zeiträume. Accordingly, in one step 2600 the fiber optic sensor can be calibrated so that in subsequent measurements in step 2700 calibrated can be performed. In step 2700 Thus, a measurement of a length of the specimen and / or an elongation of the specimen, in which a modified embedding state of the fiber-optic sensor has been corrected, can take place. This allows a simple and reliable monitoring of the specimen with the fiber optic sensor even over long periods.

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.

Claims (20)

Faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500), umfassend: – 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). Fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ), comprising: - an optically conductive fiber core ( 110 . 210 . 310 . 410 ); An electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ), the optically conductive fiber core in at least one section ( 455 . 555 ) surrounds; and - one on the electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ) electroplated magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ). Faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1, wobei die magnetostriktive Schicht (150, 250, 350, 450) eine Nickel-Eisenlegierung, eine Nickel-Kobaltlegierung, eine Nickel-Eisen-Kobaltlegierung, oder eine Eisen-Kobaltlegierung umfasst. Fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) according to claim 1, wherein the magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ) comprises a nickel-iron alloy, a nickel-cobalt alloy, a nickel-iron-cobalt alloy, or an iron-cobalt alloy. Faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 2, wobei der Nickelgehalt der Nickel-Eisenlegierung in einem Bereich von etwa 10% bis etwa 90%, typischer in einem Bereich von etwa 20% bis etwa 70%, noch typischer in einem Bereich von etwa 25% bis etwa 35% liegt. Fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) according to claim 2, wherein the nickel content of the nickel-iron alloy ranges from about 10% to about 90%, more typically in a range from about 20% to about 70%, more typically in a range from about 25% to about 35%. lies. Faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die magnetostriktive Schicht (150, 250, 350, 450) eine Schichtdicke von etwa 2 µm bis etwa 200 µm, typischer von etwa 4 µm bis etwa 100 µm, noch typischer von etwa 5 µm bis etwa 50 µm hat. Fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) according to one of the preceding claims, wherein the magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ) has a layer thickness of from about 2 μm to about 200 μm, more typically from about 4 μm to about 100 μm, more typically from about 5 μm to about 50 μm. Faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend einen Fasermantel (120, 320, 420) und eine Haftvermittlerschicht (130, 230, 330), wobei der Fasermantel (120, 320, 420) zwischen dem optisch leitenden Faserkern (110, 210, 310, 410) und der magnetostriktiven Schicht (150, 250, 350, 450) angeordnet ist, und wobei die Haftvermittlerschicht (130, 230, 330) zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht (140, 240, 340, 440) und dem Fasermantel (120, 320, 420) angeordnet ist. Fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) according to one of the preceding claims, further comprising a fiber cladding ( 120 . 320 . 420 ) and a primer layer ( 130 . 230 . 330 ), wherein the fiber cladding ( 120 . 320 . 420 ) between the optically conductive fiber core ( 110 . 210 . 310 . 410 ) and the magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ), and wherein the adhesion promoter layer ( 130 . 230 . 330 ) between the electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ) and the fiber cladding ( 120 . 320 . 420 ) is arranged. Faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend eine Haftvermittlerschicht (130, 230, 330), die zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht (140, 240, 340, 440) und dem optisch leitenden Faserkern (210) angeordnet ist. Fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) according to one of claims 1 to 4, further comprising a primer layer ( 130 . 230 . 330 ) between the electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ) and the optically conductive fiber core ( 210 ) is arranged. Faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend eine integrierte Spule (480), wobei der faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) und die integrierte Spule (480) einstückig ausgebildet sind. Fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) according to one of the preceding claims, further comprising an integrated coil ( 480 ), wherein the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) and the integrated coil ( 480 ) are integrally formed. Faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der optisch leitende Faserkern (110, 210, 310, 410) in dem zumindest einen Abschnitt (555) ein Faser-Bragg-Gitter (550) aufweist. Fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) according to one of the preceding claims, wherein the optically conductive fiber core ( 110 . 210 . 310 . 410 ) in the at least one section ( 555 ) a fiber Bragg grating ( 550 ) having. Verfahren zur Herstellung eines faseroptischer Sensors (100, 200, 300, 400, 500), umfassend: – Bereitstellen einer optischen Faser, die zumindest einen optisch leitenden Faserkern (110, 210, 310, 410) umfasst; – Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht (140, 240, 340, 440), so dass der optisch leitende Faserkern (110, 210, 310, 410) zumindest in einem Abschnitt (455, 555) von der elektrisch leitfähigen Schicht (140, 240, 340, 440) umgeben ist; und – galvanisches Erzeugen einer magnetostriktiven Schicht (150, 250, 350, 450) auf der elektrisch leitfähigen Schicht (140, 240, 340, 440). Method for producing a fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ), comprising: providing an optical fiber comprising at least one optically conductive fiber core ( 110 . 210 . 310 . 410 ); Application of an electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ), so that the optically conductive fiber core ( 110 . 210 . 310 . 410 ) at least in one section ( 455 . 555 ) of the electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ) is surrounded; and - galvanically generating a magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ) on the electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ). Verfahren nach Anspruch 9, weiter umfassend Aufbringen einer Haftvermittlerschicht (130, 230, 330) vor dem Aufbringen der elektrisch leitfähigen Schicht (140, 240, 340, 440). Method according to claim 9, further comprising applying a primer layer ( 130 . 230 . 330 ) before applying the electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ). Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, weiter umfassend Aufbringen einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht zur Erzeugung einer integrierten Spule (480) nach dem galvanischen Erzeugen der magnetostriktiven Schicht (150, 250, 350, 450). Method according to claim 9 or 10, further comprising applying a further electrically conductive layer to produce an integrated coil ( 480 ) after electroplating the magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Schicht (140, 240, 340, 440) und/oder das Aufbringen der Haftvermittlerschicht (130, 230, 330) und/oder das Aufbringen der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht einen Sputter-Prozess umfasst. Method according to one of claims 9 to 11, wherein the application of the electrically conductive layer ( 140 . 240 . 340 . 440 ) and / or the application of the primer layer ( 130 . 230 . 330 ) and / or the application of the further electrically conductive layer comprises a sputtering process. Messsystem (600, 6001) zur Validierung eines in einem Probekörper (700) eingebetteten faseroptischen Sensors (100, 200, 300, 400, 500) mit einer magnetostriktiven Schicht (150, 250, 350, 450), umfassend: – eine mit dem faseroptischen Sensor (100, 200, 300, 400, 500) gekoppelte Lichtquelle (610) zur Erzeugung eines Lichtsignals (611); – eine schaltbare Magnetfeldquelle (480, 680), die eingerichtet ist, zumindest die magnetostriktive Schicht (150, 250, 350, 450) einem Magnetfeld auszusetzen; – mindestens einen mit dem faseroptischen Sensor (100, 200, 300, 400, 500) gekoppelten Detektor (630, 640); und – eine Auswerteeinheit (650), die eingerichtet ist, eine Änderung einer Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors (100, 200, 300, 400, 500) für das Lichtsignal (611) bei Veränderung des Magnetfelds zu detektieren und daraus einen Einbettungszustand des faseroptischen Sensors (100, 200, 300, 400, 500) im Probekörper (700) zu bestimmen. Measuring system ( 600 . 6001 ) for the validation of a sample in a test specimen ( 700 ) embedded fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) with a magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ), comprising: - one with the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) coupled light source ( 610 ) for generating a light signal ( 611 ); - a switchable magnetic field source ( 480 . 680 ), which is set up, at least the magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ) subject to a magnetic field; At least one with the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) coupled detector ( 630 . 640 ); and - an evaluation unit ( 650 ) arranged to change a transmission characteristic of the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) for the light signal ( 611 ) to detect when changing the magnetic field and from an embedding state of the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) in the test piece ( 700 ). Messsystem (600, 6001) nach Anspruch 13, wobei die Übertragungseigenschaft einen Anteil einer vom faseroptischen Sensor (100, 200, 300, 400, 500) rückgestreuten Wellenlänge des Lichtsignals (611) umfasst. Measuring system ( 600 . 6001 ) according to claim 13, wherein said transmission characteristic comprises a portion of one of said fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) backscattered wavelength of the light signal ( 611 ). Messsystem (600, 6001) nach Anspruch 13 oder 14, wobei der faseroptischen Sensor (100, 200, 300, 400, 500) einen optisch leitenden Faserkern (110, 210, 310, 410) umfasst, und wobei die schaltbare Magnetfeldquelle (480) zwischen dem optisch leitenden Faserkern (110, 210, 310, 410) und dem Probekörper (700) angeordnet ist. Measuring system ( 600 . 6001 ) according to claim 13 or 14, wherein the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) an optically conductive fiber core ( 110 . 210 . 310 . 410 ), and wherein the switchable magnetic field source ( 480 ) between the optically conductive fiber core ( 110 . 210 . 310 . 410 ) and the specimen ( 700 ) is arranged. Messsystem (600, 6001) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der faseroptischer Sensor (100, 200, 300, 400, 500) ein Faser-Bragg-Sensor, ein Fabry-Perot-Sensor, ein Raman-Sensor, ein Brillouin-Sensor oder ein Rayleigh-Sensor ist. Measuring system ( 600 . 6001 ) according to one of claims 13 to 15, wherein the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) is a fiber Bragg sensor, a Fabry-Perot sensor, a Raman sensor, a Brillouin sensor or a Rayleigh sensor. Verfahren zum Validieren eines faseroptischer Sensors (100, 200, 300, 400, 500) mit einer magnetostriktiven Schicht (150, 250, 350, 450), umfassend: – Einbetten des faseroptischen Sensors (100, 200, 300, 400, 500) in einen Probekörper (700), so dass sich zumindest ein Teil der magnetostriktiven Schicht (150, 250, 350, 450) im Probekörper (700) befindet; – Ermitteln eines ersten Signals des faseroptischen Sensors (100, 200, 300, 400, 500); – Ändern einer Magnetfeldexposition der magnetostriktiven Schicht (150, 250, 350, 450); – Ermitteln eines zweiten Signals des faseroptischen Sensors (100, 200, 300, 400, 500) während der geänderten Magnetfeldexposition; und – Bestimmen eines Einbettungszustands des faseroptischen Sensors (100, 200, 300, 400, 500) im Probekörper (700)), umfassend Vergleichen des ersten Signals und des zweiten Signals. Method for validating a fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) with a magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ), comprising: embedding the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) in a test specimen ( 700 ), so that at least a part of the magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ) in the test piece ( 700 ) is located; Determining a first signal of the fiber-optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ); Changing a magnetic field exposure of the magnetostrictive layer ( 150 . 250 . 350 . 450 ); Determining a second signal of the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) during the changed magnetic field exposure; and determining an embedding state of the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) in the test piece ( 700 )), comprising comparing the first signal and the second signal. Verfahren nach Anspruch 17, weiter umfassend: – Kalibrieren des faseroptischen Sensors (100, 200, 300, 400, 500). The method of claim 17, further comprising: calibrating the fiber optic sensor 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ). Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Einbetten einen Prozess des Einlaminierens und/oder einen Prozess des Einklebens und/oder einen Prozess des Eingießens umfasst. A method according to claim 17 or 18, wherein the embedding comprises a process of lamination and / or a process of sticking and / or a process of pouring. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, weiter umfassend: – Messung einer Länge des Probekörpers (700); – Messung einer Dehnung des Probekörpers (700); – Bestimmung des Haftverbundes zwischen dem faseroptischen Sensor (100, 200, 300, 400, 500) und dem Probekörper (700); und/oder – Bestimmung einer Änderung einer Übertragungseigenschaft des faseroptischen Sensors. Method according to one of claims 17 to 19, further comprising: measuring a length of the test specimen ( 700 ); Measurement of an elongation of the test specimen ( 700 ); Determination of the bond between the fiber optic sensor ( 100 . 200 . 300 . 400 . 500 ) and the specimen ( 700 ); and / or - determining a change in a transmission characteristic of the fiber optic sensor.
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