DE8710040U1

DE8710040U1 - Device for measuring the attenuation of fiber optic sensors

Info

Publication number: DE8710040U1
Application number: DE8710040U
Authority: DE
Original assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1987-07-22
Filing date: 1987-07-22
Publication date: 1988-05-05

Description

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Feiten & Guilleaume Energietechnils: AG, D-5000 Köln 80Feiten & Guilleaume Energietechnils: AG, D-5000 Cologne 80

Beschreibung:Description:

Einrichtung zur Dämpfungsmessung von Llchwellenleiter-SensorenDevice for measuring the attenuation of optical waveguide sensors

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleiter-<LWL-)Sensoren, bestehend, aus einem Licht-Sender und einem Licht-Empfänger sowie dem dazwischengeschalteten LWL-Sensor, vorzugsweise einem LWL-Zugsensor.The invention relates to a device for measuring the attenuation of optical waveguide (FO) sensors, consisting of a light transmitter and a light receiver as well as the interposed FO sensor, preferably a fiber optic tension sensor.

Einrichtungen zur Dämpfungsnassung von LVL werden zu einem erheblichen Teil bei LWL-Zugsensoren eingesetzt. So ist in der DE-PS 33 05 234 ein LWL-Zugsensor beschrieben, bei dem der LVL in einen zugfesten Draht aus einer faserverstärkten Harzstruktur eingebettet ist und zwischen beiden eine inhomogene Zwischenschicht angeordnet ist. Sie kann aus einer um den LWL gelegten Wendel aus harzdurcht.'-änkten GJ.asfasern bestehen. Heute wird hier vorzugsweise eine Wendel aus Stahldraht eingesetzt. - Ein solcher LWL-Zugsensor besitzt an seinen beiden Enden Anschlüsse für ein Licht-Durchgangsprüfgerät oder -Dämpfungsmeßgerät csender/Empianger). Da bei einer Dehnung des gespannten Drahtes dessen Querschnitt abnimmt, treten in diesem Fall Querkräfte auf, die von der inhomogenen Zwischenschicht auf den LWL übertragen werden und dort Mikrokrümmungen erzeugen. Die^e bewirken einen Dämpfungsanstieg, der als Maß für die Dehnung benutzt wixd.Devices for damping LVL are used to a large extent in fiber optic tension sensors. For example, DE-PS 33 05 234 describes a fiber optic tension sensor in which the LVL is embedded in a tensile wire made of a fiber-reinforced resin structure and an inhomogeneous intermediate layer is arranged between the two. This can consist of a spiral made of resin-impregnated GJ.as fibers placed around the fiber optic cable. Today, a spiral made of steel wire is preferably used here. - Such a fiber optic tension sensor has connections at both ends for a light continuity test device or attenuation measuring device (sender/receiver). Since the cross-section of the tensioned wire decreases when it is stretched, transverse forces occur in this case, which are transferred from the inhomogeneous intermediate layer to the fiber optic cable and create micro-curvatures there. These cause an increase in damping, which is used as a measure of the strain.

Bei der üblichen Dämpfungsmessung geht &pgr;&kgr; &lgr; davon aus, daß der Sender immer dieselbe Lichtmenge in den LVL einkoppelt und man dann den Lichtverlust auf der LWL-Strecke mißt. Für überwachungszwecke sind deshalb an den Sender hohe Anforderungen in Bezug aaf konstante Lichteraission zu stellen. Selbst der Emp-In the usual attenuation measurement, πκλ assumes that the transmitter always couples the same amount of light into the LVL and then the light loss on the fiber optic line is measured. For monitoring purposes, the transmitter must therefore meet high requirements in terms of constant light emission. Even the receiver

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fänger muß konstant arbeiten, Weil sonst, etwa durch Temperatureinflüsse, Signale vorgetäuscht Werden, die vom Empfänger herrühren. The receiver must work constantly, otherwise signals coming from the receiver will be simulated, for example due to temperature influences.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Dämpfungsmessung von LVL-Sensoren anzugeben, die einfacher ist und sicherer arbeitet als die übliche.Therefore, the invention is based on the object of specifying a device for measuring the attenuation of LVL sensors, which is simpler and operates more reliably than the conventional one.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved according to the invention in that

a) parallel zu dem LWL-Sensor (der Meßfaser), wie an sich (so aus DE-Z Technisches Messen 1984 S. 205-12) bekannt, ein unbelasteter Referenz-LVL (die Referenzfaser) zwischen Sender und Empfänger geschaltet ist,a) parallel to the LWL sensor (the measuring fiber), as is known per se (as from DE-Z Technisches Messen 1984 p. 205-12), an unloaded reference LVL (the reference fiber) is connected between the transmitter and receiver,

b) im Sender, wie an sich (so aus der genannten Schrift) bekannt, eine Licht-Senderdiode und ein© Einkoppe1vorrichtung für Meß- und Referenzfaser angeordnet sind, undb) in the transmitter, as is known per se (from the document mentioned), a light transmitter diode and a coupling device for measuring and reference fibers are arranged, and

c) im Empfänger ein Licht-Machweisgerät, bestehend aus einem mechanischen Umschalter auf Meß- oder Referenzfaser, einer Fotodiode und einem Verstärker, angeordnet ist.c) a light detection device consisting of a mechanical switch for measuring or reference fiber, a photodiode and an amplifier is arranged in the receiver.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß sowohl Sender als auch Empfänger eingesetzt werden können, an deren Konstanz nur geringe Anforderungen zu stellen sind, weil immer nur das Verhältnis von Referenzlicht zu Meßlicht ausgewertet wird.The advantage achieved with the invention is in particular that both transmitters and receivers can be used, the consistency of which has to be kept to a minimum because only the ratio of reference light to measuring light is evaluated.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist in der |The principle of the measuring device according to the invention is shown in |

Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.drawing and is described in more detail below.

Bezeichnet sind mit fDenoted by f

S Licht-SenderS Light transmitter

E Licht-EmpfängerE Light receiver

M LWL-Sensor (Meßfaser)M LWL sensor (measuring fiber)

R unbelasteter Referenz-LVL (Referenzfaser >.R unloaded reference LVL (reference fiber >.

Die Figur zeigt, daß parallel zu dem LWL-Sensor, der Meßfaser M, < ein unbelasteter Referenz-LWL, die Referenzfaser R, zwischen den i Sender S und den Empfänger E geschaltet ist. Im Sender S sind feThe figure shows that parallel to the optical fiber sensor, the measuring fiber M, < an unloaded reference optical fiber, the reference fiber R, is connected between the transmitter S and the receiver E. In the transmitter S, fe

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eine Licht-Senderdiöde und eine Eirikuppelvorrichtung für MeB- und Referenzfaser angeordnet. Im Empfänger E ist ein Licht-Nachweisgerät angeordnet) das aus einem mechanischen Umschalter auf Meß- oder Refefenzfasef, einer Fotodiode und einem Verstärker besteht.a light transmitter diode and an electric coupling device for the measuring and reference fibers are arranged. In the receiver E there is a light detection device which consists of a mechanical switch for the measuring or reference fiber, a photodiode and an amplifier.

Das mit dieser Einrichtung betriebene Meßverfahren arbeitet nach dem sogenannten Zweistrahlverfahren. Es ist dadurch charakterisiert, daß das IR-Licht der Senderdiode sowohl in die Meßfaser als auch in die Referenzfaser eingekoppalt wird. Diese werden iitl Empfänger so zusammengeführt, daß von dem Nachweisgerät sowohl das Meßlicht als auch - nach mechanischer Umschaltung - das Referenzlicht erfaßt Werden kann.The measuring method used with this device works according to the so-called two-beam method. It is characterized by the fact that the IR light from the transmitter diode is coupled into both the measuring fiber and the reference fiber. These are brought together in the receiver in such a way that the detection device can detect both the measuring light and - after mechanical switching - the reference light.

Dies hat den Vorteil, daß außer an die Linearität des Hachweisgerätes kaum Anforderungen an die Konstanz von Sender und Empfänger gestellt zu werden brauchen. Der Empfänger muß das Signal nur linear verarbeiten. Der Sender muß nur genügend Licht emittieren und sollte keinen zu schnellen Schwankungen unterliegen. Die Schwankungen müssen nur kleiner sein als ein Meßvorgang, der ca. 1 bis 2 see dauert, d. h. der Sender muß nur 2 see konstante Leistung emittieren.This has the advantage that, apart from the linearity of the detector, hardly any requirements need to be placed on the consistency of the transmitter and receiver. The receiver only has to process the signal linearly. The transmitter only has to emit enough light and should not be subject to rapid fluctuations. The fluctuations only have to be smaller than a measuring process that takes about 1 to 2 seconds, i.e. the transmitter only has to emit 2 seconds of constant power.

Dem aus Umschalter, Fotodiode und integriertem Verstärker bestehenden Licht-Hachweisgerät des Empfängers folgen, wie an sich (so aus DE-Al 31 27 374) bekannt, ein weiterer Verstärker und ein Gleichrichter, und zur Meßwertübertragung auf eine zentrale Meßwert-Erfassungsstation ein Spannungs-Frequenz-Umsetzer.The receiver’s light detection device, which consists of a switch, photodiode and integrated amplifier, is followed, as is known per se (as from DE-Al 31 27 374), by another amplifier and a rectifier, and a voltage-frequency converter for transmitting the measured values to a central measured value acquisition station.

Diese Konfiguration erlaubt eine sichere Datenübertragung mit einem Minimum an Leitungen. Die Steuerung eines Meßzyklus¹ und die Abfrage vieler Meßeinrichtungen erfolgen softwaremäßig über einen Einplatinencomputer <EMUF>. - Die erfaßten Daten werden im Rechner zwischengespeichert und dann blockweise auf Magnetband übertragen. Die Auswertung erfolgt auf einem größeren Rechner. Beben der Dämpfungsmessung können bei Vorhandensein entsprechender Wandler auch andere Größen, wie Temperatur, Windgeschwindigkeit usw., registriert werden.This configuration allows secure data transmission with a minimum of cables. The control of a measuring cycle ¹ and the querying of many measuring devices are carried out by software on a single-board computer <EMUF>. - The recorded data are temporarily stored in the computer and then transferred block by block to magnetic tape. The evaluation is carried out on a larger computer. In addition to the damping measurement, other quantities such as temperature, wind speed, etc. can also be recorded if appropriate transducers are available.

Claims

Fl 4818 -1- 04.02.88 Protection claims:

1. Device for measuring the attenuation of optical fiber CLWL-J sensors, consisting of a light transmitter and a light receiver as well as the intermediate optical fiber sensor, preferably an optical fiber tension sensor,
characterized in that

a) parallel to the optical fiber sensor (the measuring fiber M), as is known per se, an unloaded reference optical fiber (the reference fiber R) is connected between the transmitter (S) and the receiver (E),

b) in the transmitter (S), as is known per se, a light transmitter diode and a coupling device for measuring and reference fibers are arranged and

c) a light detection device consisting of a mechanical switch for measuring or reference fiber, a photodiode and an amplifier is arranged in the receiver (E).

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the light detection device of the receiver (E), as known per se, is followed by a further amplifier and a rectifier, and a voltage-frequency converter is connected, which has connections for the line to a central measured value recording station.