CH455304A - Vorrichtung zum Messen kleiner Abstände - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zum Messen kleiner Abstände
Die Vorrichtung nach der Erfindung dient zum Messen kleiner Abstände und ist gekennzeichnet durch mindestens ein erstes und ein zweites lichtleitendes Faserbündel, von denen jedes eine erste und eine zweite, voneinander entfernte Teillänge hat, und die ersten Teillängen benachbart zueinander angeordnet sind und das Ende der zweiten Teillänge mindestens des ersten Faserbündels mit einer Lichtquelle und das Ende der zweiten Teillänge mindestens des zweiten Faserbündels mit einem Lichtdetektor, der mit Einrichtungen zum Messen des einfallenden Lichtes und Anzeigen des Abstandes des zu messenden Objektes von einem Ende der genannten ersten Teillängen verbunden ist, zusammenwirkt.



   Beim Betrieb eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung wird das Licht von der Lichtquelle durch das erste Faserbündel übertragen und von dessen erstem Teil in Richtung des zu prüfenden Objektes abgestrahlt. Das von dem zu prüfenden Objekt reflektierte Licht wird vom ersten Teil des zweiten Faserbündels empfangen, welcher es zum zweiten Teil des zweiten Faserbündels weiterleitet. Dieser zweite Teil ist einem Lichtdetektor benachbart angeordnet. Der Lichtdetektor stellt das vom ersten Teil des zweiten Faserbündels empfangene Licht fest, wobei der Betrag des durch das zweite Faserbündel übertragenen Lichtes eine Funktion des Abstandes zwischen dem zu prüfenden Objekt und dem ersten Teil des zweiten Faserbündels ist.

   In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Betrag des vom Lichtdetektor festgestellten Lichtes in geeichte Indizes umgesetzt, welche die gemessene, relative Distanz angeben.



   Eine bevorzugte Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung ist das Messen von Drücken, wozu im Abstand von den Enden der ersten Teillängen ein druckempfindliches Diaphragma angeordnet ist, dessen durch die Wirkung des zu messenden Drucks hervorgerufene Verbiegung als Änderung des Abstands zwischen dem Diaphragma und den Enden der ersten Teillängen messbar ist.



   Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Figuren an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.



   Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine zwei Faserbündel enthaltende Sonde, gesehen in Richtung der Pfeile längs der Linie 1-1 von Fig. 5.



   Fig. 2-4 sind Teilansichten von längs der Linie 2-2 in Fig. 1 durch die Sonde in der Richtung der Pfeile gelegten Schnitten und der der Sonde gegenüberliegenden Oberfläche des zu prüfenden Objektes und zeigen die lichtreflektierenden Eigenschaften der verschiedenen optischen Fasern, weil die Sonde verschiedene Abstände von der Oberfläche des Objektes hat.



   Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung.



   Fig. 6 ist eine graphische Darstellung von mit der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung aufgenommenen Messkurven.



   Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Sonde.



   Fig. 8 ist ein Schnitt durch die Sonde nach Fig. 7 gesehen in der Richtung der Pfeile längs der Linie 9-9.



   Fig. 9 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Sonde.



   Fig. 10 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.



   Fig. 11 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Sonde.



   Fig. 12 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.



   Fig. 13 ist eine schematische Darstellung einer nochmals anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.



   Fig. 14 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften der Vorrichtung nach Fig. 13.



   Fig. 15 ist eine schematische Seitenansicht einer weiteren, abgeänderten Form der Vorrichtung nach der Erfindung.  



   Fig. 16 ist eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.



   Fig. 17 ist eine schematische Seitenansicht einer nochmals weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.



   Fig. 18 ist eine teilweise im Schnitt gezeichnete Teilansicht der Fig. 17, gesehen längs der Linie 18-18 in der Richtung der Pfeile.



   Fig. 5 zeigt eine optische Sonde 1, welche ein Faserbündel 2 enthält und eine lichtabschirmende Hülle 4, die einen Teil davon bedeckt. Die Fasern des Faserbündels 2 sind an einem Ende in zwei Gruppen geteilt, welche etwa die gleiche Anzahl von Fasern in jeder Gruppe, bei im wesentlichen gleichen Durchmessern, enthalten. Aus diesen beiden Gruppen werden das Teilfaserbündel 6 und das Teilfaserbündel 8 gebildet. Die lichtabschirmenden Hüllen 10 und 12 bedecken einen Teil der Teilfaserbündel 6 und 8. Die Fasern in jedem Faserbündel sind statistisch verteilt, ohne Rücksicht auf die Orientierung der Enden der Fasern in der Nähe des zu prüfenden Objektes 14. Das zu prüfende Objekt 14 besitzt eine reflektierende Oberfläche.



   Zu der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung gehört ein elektrischer Kreis 16, der das Licht feststellt und elektrische Anzeigevorrichtungen hat. Der elektrische Kreis 16 enthält einen Lichtdetektor 20, eine Stromversorgung 22, ein Amperemeter 24, einen Ballastwiderstand 26 und die Anschlüsse 28 und 30, die mit einem Oszillographen verbunden werden können.



   Das von der Lichtquelle 32 ausgehende Licht wird von statistisch orientierten Fasern des Faserbündels 6 an das Objekt 14 übertragen und wird in die statistisch verteilten und statistisch orientierten Fasern des Faserbündels reflektiert und von diesen dem Lichtdetektor 20 zugeführt.



   Der Betrag des reflektierten Lichtes, den der Detektor 20 erhält, ist eine Funktion des Abstandes zwischen der Sonde und dem Objekt, wie später in der   Bes    schreibung noch erklärt werden wird.



   Die Fig.   2-4    zeigen die Reflexionseigenschaften der Sonde 1. Bei statistisch verteilten Fasern überträgt die Faser 33 Licht von der Lichtquelle 32 zum Objekt 14, und Faser 34 empfängt reflektiertes Licht vom Objekt 14 und überträgt das reflektierte Licht zum Detektor 20. Die Lage der übertragenden und empfangenden Fasern 33 und 34, wie sie in den Fig. 1-4 gezeigt ist, ist nur beispielsweise, um die statistische Verteilung der Fasern zu zeigen. Es ist nicht notwendig, die Lage der Fasern 33 oder 34 innerhalb der Sonde zu berücksichtigen.



   In Fig. 1 sind die Enden der Fasern 33 mit einem T und die Enden der Fasern 34 mit einem R gekennzeichnet.



   Licht, das von irgendwelchen der das Licht übertragenden Fasern 33 des Bündels 6 ausgeht, wird reflektiert und von einer oder mehreren der empfangenden Fasern 34 des Bündels 8 aufgenommen. Der Betrag des reflektierten Lichts, der von den Fasern 34 empfangen wird, ist von dem Abstand zwischen der Sonde und dem zu untersuchenden Objekt abhängig.



  Die Fig. 2-4 zeigen Beispiele für die Eigenschaften des reflektierten Lichtes unter Bezugnahme auf diesen Abstand. Fig. 2 zeigt die Sonde in einem Abstand von dem zu untersuchenden Objekt 14, bei dem ein maximaler Betrag von reflektiertem Licht von den Fasern 34 empfangen wird. Fig. 3 zeigt einen Abstand, der geringer ist als der in Fig. 2 gezeichnete. Fig. 4 zeigt einen grösseren als in Fig. 2 gezeichneten Abstand und zeigt einen Teil des reflektierten Lichtes, der von den empfangenden Fasern 34 nicht aufgenommen wird.



   Fig. 6 ist eine graphische Darstellung des Stroms durch den Lichtdetektor 20 bei verschiedenen Abständen einer Sonde 1 von dem zu untersuchenden Objekt 14, der wie er bei der Verwendung einer Sonde mit statistisch verteilten Fasern entsprechend der Fig. 4 an dem Amperemeter 24 oder von einem mit den Anschlüssen 28, 30 verbundenen Oszillographen abgelesen werden kann.



   Die Kurve X zeigt den durch das von der Sonde aufgenommene Licht bewirkten Strom für Abstände zwischen 0 bis 0,2 mm, und die Kurve Y zeigt den durch das von der Sonde aufgenommene Licht bewirkten Strom für Abstände zwischen 0 und 8,13 mm. Besonders aus der Kurve X kann abgelesen werden, dass für einen Abstand zwischen etwa 0,025 bis 0,075 mm der Strom und damit auch das von der Sonde empfangene, reflektierte Licht im wesentlichen linear mit dem Abstand veränderlich ist.



   Fig. 7 und 8 zeigen die Sonde 60, bestehend aus einem Faserbündel 62 mit einer lichtabschirmenden Hülle 63, die einen Teil der Fasern abdeckt. Um das Faserbündel 62 sind drei Faserbündel 64 mit beliebig verteilten Fasern angeordnet, von denen jedes eine lichtabschirmende Hülle 65 besitzt.



   Die Sonde 60 wirkt mit einer Lichtquelle 66, einem Lichtdetektor 68, der Einrichtungen zum Messen des optischen Signals enthält und ein zu messendes Objekt 70, mit einer reflektierenden Oberfläche zusammen.



  Die Durchmesser der Faserbündel 64 sind kleiner als der Durchmesser des Faserbündels 62.



   Das von der Lichtquelle 66 ausgehende Licht wird durch das Faserbündel 62 übertragen und von dem zu messenden Objekt 70 zu einem oder mehreren der Faserbündel 64 reflektiert und von dort zum Lichtdetektor 68 weitergeleitet. Es sind nur drei Faserbündel 64 und nur ein Lichtdetektor 68 gezeigt. Wenn es wünschenswert erscheint, können aber mehr Faserbündel mit einem Detektor für jedes Faserbündel 64 oder einem Detektor für alle Faserbündel 64 verwendet werden.



   Fig. 9 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Sonde. In dieser Ausführungsform ist ein Faserbündel 114 von einem zweiten Faserbündel 118 umgeben. Diese beiden Faserbündel sind durch eine Lichtabschirmung 116 getrennt. Die ganze Sonde 112 ist von einem Mantel 120 eingehüllt.



   Fig. 10 zeigt eine Sonde 150, bestehend aus einem ersten Faserbündel 152, das von einer lichtabschirmenden Hülle 153 umgeben ist und einem zweiten Faserbündel 154, das von einer lichtabschirmenden Hülle 156 umgeben ist und ein drittes Faserbündel 158, das von einer lichtabschirmenden Hülle 160 umgeben ist.



  Die Sonde 150 wirkt mit einer Lichtquelle 162 und den Lichtdetektoren 164 und 166 zusammen. Die Lichtdetektoren 164 und 166 sind mit entsprechenden elektronischen Kreisen verbunden. Die Faserbündel 154 und 158 mit ihren Hüllen 156 und 160 umgeben einen Teil des Faserbündels 152. Das mit dieser Ausführungsform der Erfindung zu messende Objekt 168 hat eine reflektierende Oberfläche. Ausserdem ist eine zusätzliche reflektierende Oberfläche 170 vorgesehen, die an irgendeine brauchbare Vorrichtung montiert und auf  verschiedene, vom Ende der Sonde aus gemessene Abstände einstellbar ist.



   Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle 162 ausgehen, werden durch das erste Faserbündel 152 übertragen und ein Teil dieses übertragenen Lichtes wird von dem Objekt 162 durch das zweite Faserbündel 154 zum Lichtdetektor 166 übertragen. Ein anderer Teil des übertragenen Lichtes wird von der reflektierenden Oberfläche 170 durch das dritte Faserbündel 15 zum Lichtdetektor 164 übertragen. Dabei wird das von der reflektierenden Oberfläche 170 über das Faserbündel 158 zum Lichtdetektor 164 übertragene konstante Licht als Bezugs- oder Standardmass gegenüber dem von dem zu messenden Objekt 168 ausgehenden, veränderlichen, reflektierten Licht verwendet. Das Bezugs- oder Standardmass kann selbst verändert werden, indem der Abstand der reflektierenden Oberfläche 170 vom Ende der Sonde 150 entsprechend eingestellt wird.

   Ein Teil der Oberfläche 170 kann sich so weit vor der Sonde 150 ausdehnen, dass das ganze Faserbündel 158 und die Hälfte des Faserbündels 152 abgedeckt werden.



   Die Lichtdetektoren 164 und 166 sind mit elektronischen Kreisen, wie z. B. Brückenschaltungen, verbunden und erzeugen elektrische Ausgangssignale.



   Mit dem Gebrauch eines Bezugs- oder Standardmasses entsprechend der Fig. 10 ist zugleich eine Kontrolle eingeführt, um die Auswirkungen einer Ausdehnung der Sonde bei hoher Temperatur, oder eine mögliche Bewegung der Fasern, auszugleichen.



   Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Sonde. Die Sonde 171 enthält ein Faserbündel 172, eine lichtabschirmende Hülle 174 und ein druckempfindliches Diaphragma 176. Das Faserbündel 172 dieser Ausführungsform ist mit statistisch verteilten Fasern gezeichnet, obwohl auch eine Anordnung der Fasern entsprechend der Fig. 9 benutzt werden kann. Die äussere Hülle 174 kann aus irgendeinem formbeständigen Material hergestellt werden. Das Diaphragma 176 ist an der Berührungsstelle 178 durch irgendwelche Mittel mit der äusseren Hülle 174 verbunden. Zwischen dem Ende des Faserbündels 172 und dem Diaphragma 176 ist ein Abstand 180 vorgesehen. Geeignete Lichtquellen und Lichtdetektoren werden dann, wie oben beschrieben, verwendet.



   Die innere Oberfläche des Diaphragmas 176 ist eine reflektierende Oberfläche. Wenn das Diaphragma gegen das Faserbündel 172 gebogen wird, verändert sich der Abstand zwischen diesen beiden und damit auch der Betrag des von einem Teil des Faserbündels empfangenen reflektierten Lichtes und schliesslich auch das elektrische Ausgangssignal des Lichtdetektors. Die Sonde 171 wird insbesondere für solche Prüfungen verwendet, bei denen ein äusserer Druck auf das Diaphragma 176 ausgeübt wird. Die Änderung des Betrages des von dem Lichtdetektor empfangenen reflektierten Lichtes erfolgt dabei in der gleichen Weise, wie es für die vorherigen Beispiele mit Hilfe der Fig. 5-9 beschrieben wurde.



   Fig. 12 zeigt eine andere Ausführungsart der in Fig. 10 gezeigten Sonde. Die Sonde 190 enthält ein erstes Faserbündel 192 und ein zweites Faserbündel 194. Jedes Faserbündel hat eine lichtabschirmende Hülle 196 bzw. 198. Ausserdem enthält die Sonde 190 noch ein drittes Faserbündel 200 mit einer lichtabschirmenden Hülle 202. Das Faserbündel 194 ist ebenso lang wie das Faserbündel 192, aber weniger als das Faserbündel 200.



   Ein Teil des von der Lichtquelle 204 emittierten Lichtes wird durch das Faserbündel 192 übertragen, von dem zu messenden Objekt 210 reflektiert und durch das Faserbündel 200 zu dem Lichtdetektor 208 übertragen. Ein anderer Teil des Lichtes von der Lichtquelle 204 wird durch das Faserbündel 194 zu dem Lichtdetektor 206 übertragen. Der Zweck dieser Ausführungsform ist, durch das Faserbündel 194 ein Bezugssignal zu erhalten, das den gleichen äusseren Bedingungen ausgesetzt ist wie der durch das Faserbündel 192 und durch das Faserbündel 200 geleitete Lichtstrahl, mit der Ausnahme, dass der Bezugslichtstrahl von keinem Objekt reflektiert wird und keinen Luftspalt durchquert. Die Faserbündel 192, 194 und 200 können abgeschirmt oder durch ein Band, oder eine Hülle, oder sonst irgendwie miteinander verbunden sein.



   Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Messanordnung 230 enthält eine erste Sonde 231, die aus dem übertragenden Faserbündel 232 und in dem empfangenden Faserbündel 233 besteht. In Verbindung mit der Sonde 231 stehen eine Lichtquelle 234, ein Lichtdetektor 236 und das zu untersuchende Objekt 238 mit der reflektierenden Oberfläche. Ausserdem enthält die Messanordnung 230 eine zweite Sonde 240, die ihrerseits ein übertragendes Faserbündel 242 und ein empfangendes Faserbündel 243 enthält. Die Sonde 240 wirkt ebenfalls mit einer Lichtquelle 244 und einem Lichtdetektor 246 zusammen. Die Faserbündel der Sonden können statistisch ausgewählt und verteilt sein, wie bei der in Fig. 5 gezeichneten Sonde, oder sie können konzentrisch angeordnet sein, wie es in Fig. 9 gezeichnet ist.

   Natürlich können auch mehr als eine Gruppe von Fasern 233 oder 243 verwendet werden, wobei jede Gruppe mit einem Lichtdetektor verbunden ist. Die Gruppen der verschiedenen Sonden haben im wesentlichen den gleichen Durchmesser. Die Sonde 231 ist so angeordnet, dass zwischen ihr und dem zu untersuchenden Objekt 238 ein grösserer Spalt als zwischen der Sonde 240 und diesem Objekt besteht.



   Der von dem Lichtdetektor 236 festgestellte Lichtstrahl wird in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt und dem Verstärker 250 zugeleitet. Der von dem Lichtdetektor 246 festgestellte Lichtstrahl wird auch in ein elektrisches Signal verwandelt und dem Verstärker 251 zugeleitet. Die Ausgangssignale der Verstärker 250 und 251 werden dann einem weiteren Verstärker 252 zugeführt, der das Verhältnis der beiden Eingangssignale zueinander verstärkt. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers 252 kann dann einem entsprechenden Messgerät oder Oszillographen zur Auswertung zugeführt werden.



   Bei der Verwendung der in Fig. 13 gezeichneten Anordnung 230 wurde die in Fig. 14 gezeichnete Kurve gemessen. Wird ein zusätzliches Faserbündel oder eine zusätzliche Sonde verwendet und in einem geeigneten Abstand, um die Vergleichsmessung unter Bedingungen auszuführen, die ein maximales Ausgangssignal gewährleisten, angeordnet, dann ist es möglich, eine Messanordnung aufzubauen, die nicht mehr auf Änderungen des Reflexionsvermögens, sondern nur noch auf Anderungen der Tiefe des zu messenden Spaltes anspricht.



   Aus der Kurve in Fig. 14 kann ersehen werden, dass die Sonde 240 etwa in der Mitte des linearen Teiles der Kurve A gelegen ist. Damit befindet sich die Sonde 240 in einem Abstand, der maximale Empfindlichkeit  gegenüber Änderungen dieses Spaltabstandes gewährleistet. Die Sonde 231 befindet sich dagegen an einem Punkt mit grösserem Spaltabstand und erhält deshalb ein Maximum an reflektiertem Licht.



   In der Anordnung nach Fig. 13 sind nur zwei Sonden gezeichnet. Es können aber eine Mehrzahl von Sonden, oder sogar eine Mehrzahl der in Fig. 13 gezeigten Anordnungen verwendet werden. Fig. 15 zeigt eine Sonde 260, die anstelle der in Fig. 13 gezeigten Sonde bei gleichzeitiger Verwendung der elektrischen Anlage der Fig. 14 benutzt werden kann. Die Sonde 260 enthält ein Faserbündel 266 für die Übertragung und ein Faserbündel 264 für den Empfang. Um einen Teil der Sonde 260 ist ein konzentrisches Faserbündel 266 angeordnet. Die Sonde 260 wirkt mit einer Lichtquelle 268 und einem zu messenden Objekt 270 mit einer reflektierenden Oberfläche zusammen. Der Lichtdetektor 272 misst das durch das IFaserbündel 264 übertragene und der Lichtdetektor 274 das durch Faserbündel 266 übertragene Licht.

   Ein Ende des Faserbündels 266 ist um einen vorausbestimmten Abstand von dem zu untersuchenden Objekt 270 angeordnet und dieser Abstand ist grösser als der Spalt zwischen der Sonde 260 und dem zu untersuchenden Objekt 270.



  Mit der in Fig. 15 gezeichneten Sonde wird das von der Lichtquelle 268 emittierte Licht durch das Faserbündel 262 geleitet und von dem zu untersuchenden Objekt 270 reflektiert. Das reflektierte Licht wird dann von der Sonde 260 empfangen und durch das Faserbündel 264 dem Detektor 272 zugeleitet. Ein Teil des reflektierten Lichtes wird auch von dem Faserbündel 266 empfangen und dem Lichtdetektor 274 zugeleitet. Die elektrischen Signale der Detektoren 272 und 274 werden dann einem Verstärkersystem, wie es in Fig. 13 gezeigt ist, zugeführt. Die Faserbündel 262 und 264 bestehen aus Fasern mit im wesentlichen gleichem Durchmesser.



  Die Sonde 260 kann entsprechend der Fig. 5 statistisch verteilte Fasern oder aber entsprechend der Fig. 9 konzentrisch angeordnete Fasern haben. In dieser speziellen Ausführungsform ist aber die statistische Verteilung der Fasern vorzuziehen.



   Die in Fig. 16 gezeichnete Sonde 280 kann ebenfalls in einer Anordnung nach Fig. 13 benutzt werden. Die lichtleitende Sonde 280 besitzt statistisch verteilte Fasern, ähnlich der Sonde nach Fig. 5. Die Sonde 280 enthält einen Teil 282 für die Übertragung und einen ersten Teil 284 und einen zweiten Teil 286 für den Empfang. Die Faserbündel 282 und 284 haben bevorzugt Fasern mit gleichem Durchmesser, während das Faserbündel 286 Fasern von geringerem Durchmesser als die Faserbündel 282 und 284 enthält. Die Sonde wird zusammen mit einer Lichtquelle 288, einem zu prüfenden Objekt 290, einem Lichtdetektor 292 für das Messen des durch das Faserbündel 284 übertragenen Lichtes und einem Lichtdetektor 294 zum Messen des durch das Faserbündel 286 übertragenen Lichtes verwendet.

   Die elektrischen Ausgänge der Detektoren 292 und 294 werden einem elektrischen Verstärkersystem, entsprechend der Fig. 13 zugeführt. Bei der Benutzung der Sonde 280 wird das von den statistisch verteilten Fasern des Faserbündels 286 empfangene reflektierte Licht seinen Maximalwert erreichen, ehe das grössere Faserbündel 284 ein Maximum an reflektiertem Licht empfängt. Bei der Verwendung der Sonde 280 werden alle Änderungen des Ausgangssignals, welche auf die spektrale Empfindlichkeit des Lichtdetektors zurückzuführen sind, ausgeglichen, was dann von Bedeutung ist, wenn das Objekt eine heisse Oberfläche ist, welche selber Lichtstrahlen emittieren kann, die sich von der reflektierten Strahlung der Lichtquelle 288 unterscheidet.



   Die in den Fig. 17 und 18 gezeichnete Sonde ist eine weitere Abänderung der in Fig. 13 beschriebenen Sonde. Die Sonde 300 enthält ein Faserbündel 302 für die Übertragung und ein erstes konzentrisches Faserbündel 304 für den Empfang, das einen Teil des Faserbündels 302 umgibt und ein zweites, ebenfalls für den Empfang vorgesehenes konzentrisches Faserbündel 306, das einen Teil des Faserbündels 304 umgibt und ein drittes für den Empfang vorgesehenes, konzentrisches   , Faserbündel    308, das einen Teil des Faserbündels 306 umgibt, und eine leichte, abschirmende Hülle 310 zwischen den Faserbündeln 302 und 304, und ein leichte abschirmende Hülle 312 zwischen den Faserbündeln 304 und 306 und eine leichte abschirmende Hülle 314 zwischen den Faserbündeln 306 und 308 und endlich eine leichte abschirmende Hülle 316 um einen Teil des Faserbündels 308.

   Diese Sonde wirkt mit einer Lichtquelle 320 und einem zu messenden Objekt 322, das eine reflektierende Oberfläche hat und einer Gruppe von Lichtdetektoren 324, 326 und 328 zusammen.



   Bei einem vorgegebenen Spalt zwischen Sonde 300 und dem zu messenden Objekt 322 wird Licht von der Lichtquelle 320 durch das Faserbündel 302 geleitet und von dem zu messenden Objekt 322 reflektiert. Bei dem vorgegebenen Spaltabstand wird das reflektierte Licht von den Faserbündeln 304, 306 und 308 empfangen.



  Wenn der Abstand verändert wird, wird sich der Betrag des reflektierten Lichtes, der von den Faserbündeln 304, 306 und 308 empfangen wird, ebenfalls ändern.



  Im bestimmten Abstand wird eines der empfangenden Faserbündel einen grösseren Betrag von reflektiertem Licht erhalten als die anderen. Wird das reflektierte Licht den Detektoren 324 bis 328 und das elektrische Ausgangs signal der Detektoren einer Anordnung, ähnlich der in Fig. 13 beschriebenen, zugeführt, so kann ein kompensiertes Ausgangs signal erhalten werden. Anderseits können aber auch die Detektoren 324 bis 328 an einen Trigger-Kreis angeschlossen und ihr Ausgangssignal auf zwei Schaltzustände, nämlich Ein und Aus, reduziert werden. In einer Anordnung mit Trigger-Kreis wird sich, wenn der Abstand zunimmt, das reflektierte Licht weiter und weiter ausdehnen und dadurch aufeinanderfolgende Faserringe ausleuchten. Die Detektoren können dann an entsprechende digitale Ablesevorrichtungen elektronischer Kreise angeschlossen werden.



  Bei der Verwendung der konzentrischen Anordnung nach Fig. 17 ist das Triggern der Detektoren eher eine Funktion der Spaltgrösse und des Faserdurchmessers als des reflektierten Lichtes.



   Mit den in den Fig. 13 und 15-17 gezeichneten Anordnungen ist es möglich, Entfernungsmessfehler, die eingeführt werden, wenn sich die Reflexion des zu prüfenden Objektes entweder als Funktion der Zeit oder als Funktion des Ortes des Prüfobjektes ändert, zu kompensieren. Bei den beiden in den Fig. 13 und 15 gezeigten Anordnungen wird das erreicht, indem für den Empfang ein Faserbündel vorgesehen ist, dessen Abstand von dem zu prüfenden Objekt grösser ist als der maximale Wert der Signalkurve ist. In diesem Falle ist der Ausgang für Änderungen des Abstandes unempfindlich, aber empfindlich für Anderungen in der Reflexion. Dagegen sind die näher gelegenen Sonden sowohl für den Abstand als auch für die Reflexionsände  rungen empfindlich, wodurch die Empfindlichkeit der Anordnung auf die Änderung der Reflexion aus der Messung ausgeschlossen wird.



   Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Empfängern, von denen der eine Fasern mit geringerem Durchmesser als der andere besitzt. Wenn die Fasern mit den grösseren Durchmessern bei einem Abstand arbeiten, der der maximalen Empfindlichkeit für die änderungen des Abstandes entspricht, kann der Durchmesser der kleineren Fasern des zweiten Faserbündels so sein, dass auch dieses beim gleichen Abstand mit einem maximalen Ausgangssignal arbeitet, wodurch sich eine Unempfindlichkeit gegenüber Abstandsveränderungen ergibt. Das bedeutet, dass Fasern mit kleinerem Durchmesser ihr grösstes Ausgangssignal bei kleineren Abständen vom zu untersuchenden Objekt haben.



   Die Anordnung nach Fig. 17 erreicht die Kompensierung der Reflexion auf eine dritte Art. Für den Empfang werden eine grössere Anzahl von konzentrisch angeordneten Fasern verwendet. Weil der Radius der Faserbündel zunimmt, wird das grössere Ausgangssignal der äusseren Faserbündel nach grösseren Spaltabständen verschoben. Für einen bestimmten Spaltabstand kann dann ein Faserbündel bei seiner grössten Empfind  lichkeit    und ein zweites bei seinem maximalen Ausgangssignal arbeiten, wobei das letztere Faserbündel nicht mehr gegenüber Abstandsänderungen, sondern nur noch gegenüber Reflexionsänderungen empfindlich ist.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCHE I. Vorrichtung zum Messen kleiner Abstände, gekennzeichnet durch mindestens ein erstes und ein zweites, lichtleitendes Faserbündel, von denen jedes eine erste und eine zweite, voneinander entfernte Teillänge hat, und die ersten Teillängen benachbart zueinander angeordnet sind und das Ende der zweiten Teillänge mindestens des ersten Faserbündels mit einer Lichtquelle und das Ende der zweiten Teillänge mindestens des zweiten Faserbündels mit einem Lichtdetektor, der mit Einrichtungen zum Messen des einfallenden Lichtes und Anzeigen des Abstandes des zu messenden Objektes von einem Ende der genannten ersten Teillängen verbunden ist, zusammenwirkt.

   Ir. Verwendung einer Vorrichtung und Patentanspruch I zum Messen von Drücken, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand von den Enden der ersten Teillängen ein druckempfindliches Diaphragma angeordnet ist, dessen durch die Wirkung des zu messenden Drucks hervorgerufene Verbiegung als änderung des Abstands zwischen dem Diaphragma und den Enden der ersten Teillängen messbar ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des ersten und zweiten Faserbündels in der ersten Teillänge statistisch untereinander verteilt sind.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des ersten Faserbündels von denen des zweiten Faserbündels durch Lichtschirme getrennt sind.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Faserbündel mindestens teilweise das zweite Faserbündel umgibt.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres, drittes Faserbündel vorgesehen und an einem zweiten Lichtdetektor angeschlossen ist.

   5. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vom ersten Faserbündel an das dritte Faserbündel geleitete Licht im zweiten Lichtdetektor ein Vergleichssignal zum ersten Lichtdetektor erzeugt.

   6. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und dritte Faserbündel so angeordnet sind, dass die Lichtdetektoren über verschiedene Messbereiche linear anzeigen, so dass der gesamte lineare Anzeigebereich der Vorrichtung grösser als der individuelle lineare Anzeigebereich jedes einzelnen Lichtdetektors ist.

   7. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des zweiten und dritten Faserbündels ungleichen Abstand von dem zu prüfenden Objekt haben.

   8. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kompensieren von Anderungen in den reflektierenden Eigenschaften des zu untersuchenden Objektes ein drittes mit einem zweiten Lichtdetektor verbundenes Faserbündel vorgesehen ist, und das zweite und das dritte Faserbündel eine erste und eine zweite Gruppe von lichtempfangenden Fasern enthalten und das von den ersten lichtempfangenden Fasern empfangene Licht praktisch konstant und unabhängig vom Abstand zwischen den Enden dieser Fasern und dem zu messenden Objekt ist, während das von der zweiten Gruppe der lichtempfangenden Fasern empfangene Licht für einen bestimmten Abstand eine Funktion dieses Abstandes ist.

   9. Vorrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des ersten und des zweiten lichtempfangenden Faserbündels verschiedenen Durchmesser haben.

   10. Vorrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des ersten und des zweiten lichtempfangenden Faserbündels verschiedene Abstände von dem zu untersuchenden Objekt haben.

   11. Vorrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bündel der lichtempfangenden Fasern in verschiedenen Abständen vom ersten Faserbündel angeordnet sind.