DE20110825U1

DE20110825U1 - Faseroptischer Sensor zur Erfassung von Biegezuständen

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Publication number: DE20110825U1
Application number: DE20110825U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2011-06-30

Description

Faseroptischer Sensor zur Erfassung von Biegezuständen

Mit bekannten technischen Lösungen werden Bauelementdeformationen beispielsweise an Rotorblättern von Windkraftanlagen mit Dehnmeßstreifen, wenn elektrische Einrichtungen nicht zulässig sind, mit faseroptischen Bragg-Gittern erfasst und ausgewertet.

Die dargestellte Erfindung verfolgt nicht diesen konventionellen Weg, sondern stellt eine aus bewährten einfachen Bauelementen entwickelte Lösung dar, die einerseits die Forderungen nach ausschließlich optischen Bauelementen im Flügelblattbereich erfüllt, andererseits aber keiner besonders aufwendigen optisch aktiven Auswerteeinrichtungen bedarf.

Figur 1 verdeutlicht das Wirkprinzip der Meßeinrichtung.

In der Flügelnabe ist ständig mit rotierend eine Auswerteeinheit (1) untergebracht, die einerseits permanent mit einer Versorgungsspannung betrieben werden muss andererseits an der gewünschten CAN-bus-Schnittstelle die Signale über die Deformationszustände der einzelnen Meßstellen bereitstellt.

Diese Auswerteeinheit (1) enthält neben dem Microcontroller (2) zur elektronischen Auswertung und Umwandlung der Meßwerte noch eine permanente Lichtquelle [Laser oder LED] (3) und eine CCD-Zeile (4).

Über genormte Fasersteckverbindungen (5) können an die Auswerteeinheit (1) ein oder mehrere Messfühler (6) angeschlossen werden.

Diese Messfühler (6) bestehen aus einem zylindrischen, in sich flexiblem Gehäuse (7) mit zwei auf einer Achse liegenden mechanischen Befestigungsstellen (8) und einem LWL-Anschlußkabel (9) beliebiger Länge mit Steckverbindungen (5). Im Gehäuse (7) befinden sich eine starr mit der einen Befestigungsstelle verbundene Lichtbündeleinrichtung (10) am Ende einer Sendefaser und ein in einem matrixförmigen Gitterverband (11) angeordnetes Faserbündel (12) als Empfänger, das fest mit der anderen Befestigungsstelle (8) verbunden ist.

Wird nun Licht der permanenten Quelle (3) der Auswerteeinheit (1) über eine Faser zum Messfühler (6) gebracht und tritt dort über die Bündeleinrichtung (10) aus, so trifft es als Kreis (13) mit unterschiedlicher Intensität etwa in der Mitte des Empfängerfaserbündels (11)(12) auf und wird über die einzelnen Fasern (12) zurück zur Auswerteeinheit (1) geleitet. Dort trifft es auf die CCD-Zeile (4), die die unterschiedlichen Intensitäten in elektrische Größen wandelt und der Auswertung im Controller (2) zuführt.

Gibt es nun eine Biegedeformation am Flügel, werden dabei die beiden Befestigungsstellen (8) des Messfühlers (6) gegeneinander aus der Achse verschoben, was dazu führt, das der Lichtkreis (13) auf dem Empfängerfaserbündel (11)(12) wandert. Damit verändern sich die einzelnen Intensitäten je Faser, woraus die Verschiebung in der Fläche, also die Biegung in zwei Richtungen ermittelt werden kann.

Claims

1. Faseroptischer Sensor zur Erfassung von Biegezuständen, gekennzeichnet dadurch, dass: einer oder mehrere ausschließlich aus nichtmetallischen Werkstoffen bestehende Meßfühler mit LWL-Fasern und Steckverbindern an eine zentrale Auswerteeinheit angekoppelt werden können und damit das System modular erweiterbar ist.

2. Faseroptischer Sensor zur Erfassung von Biegezuständen, gekennzeichnet dadurch, dass: der Messfühler aus zwei relativ biegeschlaff miteinander verbundenen Bauhälften besteht, von denen eine eine optische Sendefaser mit einer Focusiereinrichtung und die andere einen optischen Empfänger in Form eines matrixartigen Empfängerfaserbündels beinhaltet.

3. Faseroptischer Sensor zur Erfassung von Biegezuständen, gekennzeichnet dadurch, dass: die zentrale Auswerteeinheit einen Microcontroller, eine optisch permanente Strahlungsquelle und ein opto-elektronisches Element, z. B. eine CCD-Zeile, enthält, das die rücklaufenden Lichtsignale in elektrische Größen umwandelt und dem Microcontroller zur Auswertung zuführt.

4. Faseroptischer Sensor zur Erfassung von Biegezuständen, gekennzeichnet dadurch, dass: die beiden Hälften des Messfühlers jeweils an unterschiedlichen Stellen des Meßobjektes befestigt werden und bei dessen Deformation eine Verschiebung des focusierten Lichtfleckes auf dem matrixförmigen Empfängerfaserbündel entsteht, die nach Auswertung im Microcontroller als Verschiebung in zwei Richtungen oder Biegung um zwei Achsen angegeben werden kann.

5. Faseroptischer Sensor zur Erfassung von Biegezuständen, gekennzeichnet dadurch, dass: die Verbindung zwischen den Meßfühlern und der Auswerteeinheit nur faseroptisch und damit weitestgehend unabhängig von der Entfernung und von elektrischen Störgrößen realisiert ist.

6. Faseroptischer Sensor zur Erfassung von Biegezuständen, gekennzeichnet dadurch, dass: unabhängig vom Montagezustand oder Vorspannungen jeder beliebige Zustand als Referenzwert kalibriert werden kann, gegenüber dem dann Abweichungen auswertbar sind.