CH642472A5

CH642472A5 - Optischer wellenleiter fuer eine ueberwachungsvorrichtung und verfahren zu seiner herstellung.

Info

Publication number: CH642472A5
Application number: CH1005378A
Authority: CH
Inventors: Richard Frank Bridge; Roderick Iain Davidson
Original assignee: Fibun Bv
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1978-09-27
Publication date: 1984-04-13
Also published as: NL184492C; CA1128166A; DE2840966A1; GB1602743A; SE8302984D0; FR2404880A1; IT1202778B; JPS6118238B2; CH650348A5; IT7828149A0; FR2404880B1; BR7806402A; SE437736B; CA1136458A; DE2840966C2; JPS5474399A; SE7810138L; NL184492B; NL7809800A; US4521767A

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Wellenleiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Wellenleiters.

Ein solcher Wellenleiter ist zur Verwendung in einer Überwachungsvorrichtung bestimmt, welche insbesondere zur Überwachung eines Gebietes dient. Als Begrenzung eines solchen Gebietes werden üblicherweise Zäune aufgestellt, bei denen zwischen benachbarten Zaunpfählen Drähte gespannt sind. Solche Zäune dienen beispielsweise dazu, Tiere vom

Verlassen des begrenzten Gebietes abzuhalten oder das unerlaubte Eindringen in das begrenzte Gebiet zu verhindern. In vielen Fällen ist es jedoch wünschenswert oder gar erforderlich, zusätzlich Warneinrichtungen vorzusehen, die einen 5 Alarm auslösen, wenn mit oder ohne Erfolg versucht wird, die Begrenzung zu überschreiten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen optischen Wellenleier für eine Überwachungsvorrichtung zu schaffen, wobei der optische Wellenleiter anstelle von oder in io Verbindung mit Zaundrähten verwendbar ist. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Wellenleiters angegeben werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Merk-i5 mal gelöst.

Ein solcher, anstelle eines gewöhnlichen Zaundrahtes verwendbarer optischer Wellenleiter dient zur Übertragung einer optischen Strahlung von einer Energiequelle zu einem Detektor. Bei einer Beschädigung oder Deformation des Wellenlei-20 ters ändern sich dessen Übertragungseigenschaften, wobei diese Änderungen vom Detektor festgestellt und daraufhin ein Alarm ausgelöst werden kann. Lediglich geringere Beanspruchungen, wie sie beispielsweise durch Wind verursacht werden können, sind vernachlässigbar, so dass sie nicht zu ei-25 nem Alarm führen müssen.

Die von der Energiequelle ausgesendete Strahlung kann beispielsweise Infrarotstrahlung, Ultraviolettstrahlung oder sichtbares Licht sein. Soll die Überwachungsvorrichtung für relativ lange Begrenzungen verwendet werden, dann ist es 30 vorteilhaft, wenn als Energiequelle ein Lasergenerator verwendet wird. Zur Erhöhung der Überwachungssicherheit, beispielsweise gegen eine Beeinflussung von aussen, kann die durch den Wellenleiter übertragene Strahlung impulscodiert sein.

35 Der optische Wellenleiter kann ein- oder mehradrig sein. Der Träger des optischen Wellenleiters kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, jedoch wird er vorzugsweise flach oder rohrförmig sein.

Die optische Faser des Wellenleiters kann mit einer 40 Kunststoff-Schutzschicht umgeben sein, deren Aussendurch-messer mindestens 2,5 mm betragen sollte.

Die Erfindung ist ferner durch ein Verfahren zur Herstellung des optischen Wellenleiters gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele 45 der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen optischen Wellenleiter mit einer sich längs in einem Träger erstreckenden optischen Faser, entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 3,

Fig. 2 eine Verwendung des optischen Wellenleiters in ei-50 ner Überwachungsvorrichtung am Beispiel eines Zaunes, Fig. 3 eine Draufsicht auf den bandförmigen optischen Wellenleiter mit den Widerhaken an den Rändern,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den bandförmigen optischen Wellenleiter mit den Zähnen an den Rädern,

55 Fig. 5 einen Querschnitt in vergrössertem Massstab nach der Schnittlinie II-II der Figur 4,

Fig. 6 eine bevorzugte Anordnung zur Verwendung der optischen Wellenleiter für eine Umzäunung.

Der in der Figur 1 im Querschnitt dargestellte bandför-60mige optische Wellenleiter 1, der im nachfolgenden Text auch als Band bezeichnet wird, weist ein Trägerband 2 auf, das aus Strahl bestehen kann und vorzugsweise längs einer seiner beiden Seitenflächen mit einer Längsnut versehen ist, die etwa in der Mitte der Seitenfläche verläuft. In diese Längsnut ist eine 65 optische Faser 3 als Wellenleiter eingelegt. Das Trägerband 2 ist mit einem korrosionsfesten Material, gegebenenfalls durch Eintauchen in ein Zinkbad, beschichtet. Die dadurch gebildete Zinkschicht 4, welche auch als Abdeckschicht bezeichnet

3

642 472

wird, dient als Schutzmantel, von welchem auch die optische friedenstellend. Anhand der Fig. 4 und 5 wird deshalb nachFaser 3 umgeben ist. Die Anordnung der erwähnten Längs- folgend eine verbesserte Ausführung beschrieben.

nut ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, weil beispielsweise Nach diesen Fig. 4 und 5 besteht das für die Sicherheits-

auch so vorgegangen werden kann, dass die Faser 3 auf das einrichtung verwendete, biegsame Band 1 aus einem Träger-

Trägerband 2 gelegt und dann die Beschichtung von Träger- 5 band 2, etwa aus Stahl; das Band kann ein galvanisiertes band 2 und Faser 3 zur Erzielung des zusammengesetzten Band sein, das mit einem schützenden Lack auf Kunststoffba-

Bandes durchgeführt wird. sis beschichtet ist. Das Trägerband 2 ist mit einer Längsnut 13

Fig. 2 zeigt zwei solche zusammengesetzten Bänder 1, wie versehen, welche entlang einer Mittellinie einer der beiden sie bezüglich der Zusammensetzung eben beschrieben worden Hauptflächen 18 des Bandes verläuft. In die Nut 13 ist eine sind. Die beiden Bänder 1 erstrecken sich entlang einer io einzige fiberoptische Faser 3 handelsüblicher Qualität einge-

Grenze, beispielsweise der Grenze eines Feldes und werden setzt, die mit einer Schutzschicht 15 aus Kunststoff überzogen durch aufrechtstehende Zaunpfähle 5 gehalten, die in gleich- ist. Die überzogene fiberoptische Faser wird in der Nut 13

mässigen Abständen aufgestellt sind und von denen die bei- durch ein geeignetes Bindemittel 16 festgehalten, beispiels-

derseitigen Endpfähle 5 in Fig. 2 dargestellt sind. Eine Licht- weise einem biegsamen Zweikomponentenharz. Auf die Flä-

quelle 6 ist so angeordnet, dass sie Licht in das eine Ende der 15 che 18 des Bandes 1 ist ausserdem ein Klebestreifen 17 aufge-fiberoptischen Faser an einem Ende des unteren Bandes 1 ein- bracht, welcher sowohl die in der Nut 13 befindliche Faser 3 strahlen kann; benachbart dem anderen Ende des Bandes 1 ist und das Bindemittel als auch die der Nut benachbarten Flä-

ein Detektor 7 angeordnet, so dass sein Empfangsteil das das chenbereiche der Bandseite 18 abdeckt.

Ende der fiberoptischen Faser verlassende Licht aufnimmt. Das Band 1 ist an seinen beiden Längskanten in Abstän-

Der Detektor 7 ist mit einer Warnanlage 8 verbunden, bei- 20 den mit Stacheln, Haken oder Zähnen 9 versehen.

spielsweise einem Alarmgerät mit hörbarer oder sichtbarer Die Herstellung des Bandes 1 kann zweckmässigerweise

Alarmanzeige. Dem oberen Band 1 des Zaunes sind in glei- mittels folgender Verfahrensstufen durchgeführt werden:

eher Weise eine Lichtquelle, ein Detektor und eine Warnein- a) Aus einem Trägerband mit geraden Randkanten wer-richtung zugeordnet, sind jedoch der Einfachheit halber in den über die Länge verteilt Randkantenbereiche beidseitig Fig. 2 nicht dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung soll 25 ausgestanzt, so dass an beiden Kanten des Bandes Zähne, Hasich nun auf das untere Band beziehen. ken oder Stacheln 9 entstehen;

Der Detektor 7 besitzt einen ersten Zustand, auch als Ru- b) nunmehr wird in das Stahlband 2 die zentrale Nut 13

hezustand zu bezeichnen, in welchem er kein Warnsignal der eingeschnitten, beispielsweise dadurch, dass das Band zwi-

Warneinrichtung 8 zuleitet. Dabei ist der Detektor 7 so ange- sehen zwei Walzen hindurchläuft, die mit korrespondierender ordnet, dass er durch vernachlässigbare Störungen des Ban- 30 Nut und Rippe versehen sind; dabei sind die beiden Verfah-

des, etwa Bewegung des Bandes durch Windeinfluss, nicht rensstufen a) und b) zeitlich vertauschbar;

aus seinem Ruhezustand herausgebracht werden kann. Ande- c) in der Nut 13 wird ein härtbares Kunstharz eingebracht rerseits jedoch spricht der Detektor auf Änderungen der In- Und zugleich auf die zum Einlegen in die Nut 13 bestimmte,

tensität des die fiberoptische Faser verlassenden Lichtstrahls fiberoptische Faser aufgebracht, derart, dass die Faser in das an, wenn diese Intensitätsänderung einen vorgegebenen 35 Harz eingehüllt ist. Anstelle eines Zweikomponentenklebers

Grenzwert über- bzw. unterschreitet, so dass im Falle einer kann auch ein einkomponentenkleber verwendet werden, wo-

beträchtlichen Deformation des Bandes 1, beispielsweise bei bei dieser dann in die Nut eingebracht und/oder auf die Faser einer starken seitlichen Verschiebung oder einer Zusammen- aufgebracht wird;

pressung des Bandes oder einem Durchschneiden des Bandes, d) schliesslich wird die Faser in die Nut eingelegt, worauf die Änderung der festgestellten Lichtintensität den vorgege- 40 der Kleber aushärtet und die Faser in der Nut festhält.

benen, zulässigen Bereich überschreitet und der Detektor 7 Die erwähnten Herstellungsstufen können fliessbandmäs-

die Warneinrichtung 8 auslöst. sig durchgeführt werden, wobei das Band von einer Trommel

Es ist darauf hinzuweisen, dass für die fiberoptische Faser abgewickelt wird und nacheinander eine Stanzstation, eine

3 eine handelsübliche, einfache Qualität bevorzugt wird, und Walzstation zur Bildung der Längsnut - wobei diese beiden zwar nicht nur deshalb, weil diese Fasern beträchtlich billiger 45 Stationen in ihrer Reihenfolge vertauschbar sind - und eine sind als Spezialanfertigungen hoher Qualität, sondern auch Station zum Einbringen der fiberoptischen Faser durchläuft,

weil die einfacheren Fasern bei gegebener Stellungsänderung worauf das Band auf eine Aufwickeltrommel aufgewickelt der Faser eine grössere Änderung in der Übertragungsintensi- wird. Der Kleber (Einkomponentenkleber oder Zweikompo-

tät aufweisen, so dass sich diese handelsüblichen Fasern be- nentenkleber) wird an einer oder an mehreren geeigneten Stel-

sonders gut für den hier beschriebenen Zweck eignen. so len aufgebracht. Um zu verhindern, dass auf der Aufwickel-

Gemäss Fig. 3 ist das Band an seinen beiden Längskanten trommel übereinanderliegende Bandwindungen durch den mit den Widerhaken oder Zähnen 9 versehen, um so Tiere ausgehärteten Kleber zusammenkleben, ist es notwendig, eine und Menschen davon abzuhalten, das Band zu berühren. geeignete Massnahme zu treffen, etwa auf die Fläche 18 des

Diese auch als Stacheln oder Haken angesehenen Vorsprünge Bandes den Klebestreifen 17 aufzubringen, der den Kleber können auf einfache Weise durch Press verfahren bei der Her- 55 und die benachbarten Flächenbereiche der Bandfläche 18 ab-stellung des Stahl-Trägerbandes erzeugt werden, also vor dem deckt. Damit kann dann das fertige Band auf die Aufwickel-

Überziehen mit Zink. Es ist daraufhinzuweisen, dass das Sta- trommel aufgewickelt werden, auch wenn der Kleber noch chelband von Fig. 3 auch deshalb besonders vorteilhaft ist, nicht vollständig ausgehärtet ist. Selbstverständlich ist es weil es zum Zwecke der Lagerung und des Transports leicht auch möglich, den Kleber in einem Heizofen auszuhärten,

und sicher auf eine Trommel aufgewickelt werden kann, wo- 60 den das Band nach dem Einbringen der fiberoptischen Faser bei es weniger Platz beansprucht als ein in entsprechender und vor dem Aufwickeln durchläuft.

Weise aufgewickelter Stacheldraht. Die Nut 13 ist zwar vorteilhaft, aber nicht unbedingt er-

Anstelle einer Beschichtung mit Zink kann auch eine sol- forderlich. Der erwähnte Kleber ist dann nicht erforderlich,

che mit Kunststoff, etwa Nylon, Anwendung finden, jedoch wenn ein Klebestreifen 17 verwendet wird, weil dieser Kle-

vermindert im Fall eines Stachelbandes die Kunststoffbe- 65 bestreifen auch allein in der Lage ist, die Faser in der ge-

schichtung die Schärfe der Stacheln. wünschten Weise am Band festzuhalten.

Das oben beschriebene Verfahren zum Herstellen des Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Band 1 mit

Bandes oder Streifens 1 ist nicht für alle praktischen Fälle zu- einer fiberoptischen Faser versehen, die vorzugsweise einen

642472 4

Durchmesser von etwa 130 Mikron besitzt, wobei das Band oder das bzw. die fiberoptischen Bänder mit einem elektri-

zur Erhöhung seiner Festigkeit mit Kunststoff überzogen ist, sehen Leiter, beispielsweise einem Kupferdraht, versehen wobei der Aussendurchmesser des Überzugs zumindest 0,24 sein, durch welchen ein Strom fliesst, der unterbrochen wird,

cm beträgt. wenn das Band von einem Eindringling durchschnitten wird.

Unabhängig von dem jeweiligen Aufbau des Bandes 1 ist 5 Die Kosten eines derartigen Zaunes sind dann immer noch es möglich, einen pulsierenden Lichtstrahl in das eine Ende geringer als diejenigen eines Zaunes, bei dem beide Zaunbänder fiberoptischen Faser einzuleiten, mit dem Ziel, bei gegebe- der fiberoptische Fasern enthalten. Werden mehrere Blind-ner Übertragungsleistung eine grössere Lichtintensität zu er- bänder verwendet, kann nur eines oder nur ein Teil dieser halten, womit längere Zäune durch die Vorrichtung mit ei- Blindbänder mit einem elektrischen Leiter versehen werden, nem optischen Detektor und zugehöriger Warnanlage über- 10 während der Rest der Blindbänder keinen elektrischen Leiter wacht werden können. Zur Erhöhung der Sicherheit können aufweist. Auch ist es möglich, eines oder mehrere der Bänder die Impulse kodiert sein, wobei dann der Detektor so arbeitet, (fiberoptische Bänder und/oder Blindbänder) mit einem iso-dass ein Alarm ausgelöst wird, wenn der Detektor den vorge- liert eingebetteten, elektrischen Leitungsdraht zu versehen, gebenen Code nicht feststellt. der dazu dient, Hilfseinrichtungen in bestimmten Abständen Vorzugsweise besteht die Vorrichtung aus mehreren längs 15 längs des Zaunes mit Strom zu versorgen, etwa optische Emp-des Zaunes laufenden Bändern, wobei dann zumindest eines fänger oder Übertrager.

der benachbarte Zaunpfosten verbindenden Bänder eine Wenn die zu schützende Strecke sehr gross ist, beispiels-

fiberoptische Faser enthält und an eine Lichtquelle sowie eine weise mehrere Kilometer beträgt, dann ist es vorteilhaft, wenn

Detektor-Alarm-Anlage angeschlossen ist und wobei zumin- die Lichtquelle ein Lasergenerator ist. Darüberhinaus ist dar-

dest ein weiterer Streifen, der von dem fiberoptischen Streifen 2c auf hinzuweisen, dass anstelle einer einzigen fiberoptischen

äusserlich nicht unterscheidbar ist, «blind» ausgebildet ist. Faser eine Mehrzahl solcher Fasern oder ein Faserbündel ver-

d.h. keine fiberoptische Faser enthält. Eine derartige Anord- wendet werden können.

nung ist in Fig. 7 dargestellt, auf die nachfolgend Bezug ge- Eine weitere Sicherheitsmassnahme besteht darin, eines nommen wird. Bei dieser Anordnung werden ein fiberopti- oder mehrere, fiberoptische Elemente enthaltende Bänder un-

sches Band 1 und ein blindes Band 1' verwendet. Die Zaun- 25 terhalb des Zaunes einzugraben, so dass jeder Versuch, den pfosten sind mit dem Bezugszeichen 5 versehen. Der Vorteil Zaun zu untergraben, in der beschriebenen Weise zur Auslö-

dieser Anordnung besteht darin, dass die Kosten Vergleichs- sung eines Alarms führen würde.

weise niedrig sind, weil die Kosten des Blindbandes verständ- Fiberoptische Fasern mit Lichtquelle und Detektor ge-

licherweise beträchtlich unter denjenigen des fiberoptischen mäss vorangehender Beschreibung können auch in Wände

Bandes hegen. 30 oder Mauern eingesetzt oder in einer Leitung eingebaut wer-

Andererseits wird aber ein voller Schutz gewährleistet, den, die sich entlang der zu schützenden Grenze erstreckt. Je-

weil ein Eindringling, selbst wenn er weiss, dass ein Alarmsy- der Eindringversuch durch Zerstörung oder Beschädigung ei-

stem auf fiber optischer Grundlage verwendet wird, es nicht nes Teils der Mauer führt dann dazu, dass die fiberoptische wagen wird, eines der Bänder zu zerstören, weil ja gerade das Faserleitung unterbrochen wird, ebenso wie jeder Versuch,

zerstörte dann das mit fiberoptischer Faser sein könnte. Aus 35 die Leitung durchzuschneiden, so dass auch in allen diesen einer Abwandlungsform können auch das Blindband und/ Fällen ein Alarm ausgelöst wird.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims

642 472 PATENTANSPRÜCHE

1. Optischer Wellenleiter für eine Überwachungsvorrichtung, mit mindestens einer sich längs eines Trägers (1) erstrek-kenden optischen Faser(3), dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) Widerhaken oder Zähne (9) aufweist.

2. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) biegsam ist.

3. Wellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) einen langgestreckten Trägerkörper (2) aufweist, welcher mit einem die optische Faser (3) abdeckenden korrosionsfesten Material beschichtet ist.

4. Wellenleiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2) eine Längsnut (13) aufweist, in welcher die optische Faser (3) durch Klebmittel (16,17) gehalten' ist.

5. Wellenleiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2) aus Stahl besteht.

6. Wellenleiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2) aus einem galvanisierten Band besteht, welches mit Kunstharzfarbe lackiert ist.

7. Wellenleiter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (3) von einer Kunststoff-Schutzschicht (15) umgeben ist.

8. Wellenleiter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebmittel (16,17) ein elastischer Zweikomponenten-Kunstharzkleber ist.

9.Wellenleiter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebband (17) vorgesehen ist, welches auf dem Trägerkörper (2) aufgebracht ist, um mindestens die optische Faser (3) zu überdecken.

10. Verfahren zur Herstellung des optischen Wellenleiters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (3) auf dem Widerhaken oder Zähne (9) aufweisenden Träger (1) positioniert und befestigt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem langgestreckten Trägerkörper (2) des Trägers (1) eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut (13) gebildet wird, in welche die optische Faser (3) zum Positionieren am Trägerkörper (2) eingelegt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerhaken oder Zähne (9) an den Rändern des Trägerkörpers (2) in Abständen voneinander durch Stanzen hergestellt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (3) am Trägerkörper (2) durch Klebmittel (16,17) befestigt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebmittel ausschliesslich ein Bindemittel aus Kunstharz verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebmittel ein Klebband (17) in Längsrichtung auf den Trägerkörper (2) aufgebracht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebmittel ein Bindemittel (16) aus Kunstharz und ein Klebband (17) in Längsrichtung auf den Trägerkörper (2) aufgebracht wird.