DE102005047738A1 - Method for operating a bending-sensitive sensor band and sensor band or sensor arrangement with bending-sensitive properties - Google Patents

Method for operating a bending-sensitive sensor band and sensor band or sensor arrangement with bending-sensitive properties Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optischen Bestimmen des Verformungszustandes eines Sensorbandes (11), in das zum Zwecke der Bestimmung optische Fasern (12) mit biegesensitiven Bereichen (13) eingebettet sind. Im Fall einer Verformung ändert sich in den biegesensitiven Bereichen (13) die optische Dämpfung der Fasern (12), wobei die Dämpfung durch eine geeignete Sensoranordnung, die ebenfalls unter Schutz gestellt ist, ermittelt werden kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die sensitiven Bereiche (13) sich mit einer definierten Breite (b) überschneiden, so dass bei der Detektion von Dämpfungsveränderungen redundante Signale entstehen. In Fällen, bei denen sich die Dämpfungsveränderung aufgrund einer Biegung der sich im Abstand (a) wiederholenden Bereiche (17) prinzipbedingt aufhebt, können die redundanten Messsignale verwendet werden, um diesen Zustand zu erkennen. Der Biegesensor kann beispielsweise im Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges zur Erkennung des Aufpralls von Fußgängern Verwendung finden.The invention relates to a method for optically determining the deformation state of a sensor strip (11) in which optical fibers (12) with bending-sensitive areas (13) are embedded for the purpose of determination. In the event of a deformation, the optical attenuation of the fibers (12) changes in the bending-sensitive areas (13), the attenuation being able to be determined by a suitable sensor arrangement which is also protected. According to the invention, it is provided that the sensitive areas (13) overlap with a defined width (b) so that redundant signals arise when changes in attenuation are detected. In cases in which the change in attenuation due to a bending of the areas (17) repeating at the distance (a) is canceled out in principle, the redundant measurement signals can be used to detect this state. The bending sensor can be used, for example, in the bumper of a motor vehicle to detect the impact of pedestrians.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Verformungszustandes eines biegesensitiven Sensorbandes mit einer Vielzahl parallel verlaufender optischer Fasern, die jeweils in insbesondere regelmäßigen Abständen mit oberflächenstrukturierten Bereichen versehen sind, die die Biegeabhängigkeit der optischen Dämpfung der einzelnen Fasern heraufsetzt, wobei die optischen Fasern an ihrem einen Ende mit Messlicht beaufschlagt werden und an ihrem anderen Ende der durchgeleitete Anteil an Messlicht gemessen wird.The The invention relates to a method for determining a state of deformation a bending-sensitive sensor band with a plurality of parallel running optical fibers, each in particular at regular intervals with surface-structured Areas are provided, the bending dependence of the optical attenuation of the single fibers, wherein the optical fibers at their one end to be exposed to measuring light and to the other End of the transmitted portion of measuring light is measured.

Ein Verfahren der eingangs abgegebenen Art ist beispielsweise aus der WO 2004/089699 A1 bekannt. Als biegesensitives Sensorband wird gemäß dieser Veröffentlichung ein Trägerband verwendet, auf dem mehrere Lichtleitfasern montiert sind. Die Lichtleitfasern weisen in regelmäßigen Abständen Bereiche auf, die in geeigneter Weise oberflächenstrukturiert sind, um die Biegungsabhängigkeit der durch die Oberflächenstrukturierung erzeugten Dämpfung zu erhöhen. Die Lichtleitfasern sind mit ihren oberflächenstrukturierten Bereichen in geeigneter Weise versetzt angeordnet, so dass in Bezug auf die Längsausdehnung des Sensorbandes der Beginn eines oberflächenstrukturierten Bereiches jeder Faser an das Ende des oberflächenstrukturierten Bereiches einer anderen Faser angrenzt. Es ist auch möglich, die oberflächenstrukturierten Bereiche nicht regelmäßigen, sondern beispielsweise in durch den Anwendungsfall vorgegebenen, unregelmäßigen Abständen anzuordnen. In diesem Fall muss die Verteilung der Abstände auf den Fasern für den Anwendungsfall allerdings bekannt sein, um eine Auswertung der Sensorsignale zu ermöglichen.One Method of the initially issued kind is for example from the WO 2004/089699 A1. As a bending-sensitive sensor tape is according to this publication a carrier tape used on which several optical fibers are mounted. The optical fibers have areas at regular intervals which are suitably surface structured to the Bend dependence of through the surface structuring generated damping to increase. The optical fibers are with their surface-structured areas suitably staggered so that in relation to the longitudinal extension of the sensor band the beginning of a surface-structured area of each fiber to the end of the surface structured area adjacent to another fiber. It is also possible the surface-structured Areas not regular, but for example, to be arranged in predetermined by the application, irregular intervals. In this case, the distribution of distances on the fibers for the application must be however, be known to an evaluation of the sensor signals enable.

Um die Gefahr von fehlerhaften Messungen hinsichtlich der Verformung des Sensorbandes zu minimieren, wird gemäß der WO 2004/089699 A1 vorgeschlagen, dass die oberflächenstrukturierten Bereiche auf den Lichtleitfasern jeweils auf sich gegenüberliegenden Wandabschnitten gleichzeitig vorgesehen wird. Das so erhaltene Sensorband kann beispielsweise derart in den Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges eingebaut werden, dass die oberflächenstrukturierten Bereiche eines bestimmten Abschnittes der Lichtleitfaser jeweils der erwarteten Aufprallstelle im Stoßfänger zu- beziehungsweise abgewandt sind.Around the risk of erroneous measurements in terms of deformation of the sensor band is proposed according to WO 2004/089699 A1, that the surface-structured areas on the optical fibers in each case on opposite wall sections is provided at the same time. The sensor band thus obtained may, for example so in the bumper of a Motor vehicle be incorporated, that the surface-structured Regions of a particular section of the optical fiber, respectively the expected impact point in the bumper facing or away are.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Bestimmen eines Verformungszustandes eines biegesensitiven Sensorbandes anzugeben, welches mit vergleichsweise kostengünstig herstellbaren Sensorbändern durchgeführt werden kann.The The object of the invention is a method for determining indicate a deformation state of a bending-sensitive sensor band, which can be carried out with comparatively inexpensive to produce sensor tapes.

Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest die Mehrzahl der oberflächenstrukturierten Bereiche jeder Faser sich jeweils an den Enden mit einem der strukturierten Bereiche einer der anderen Fasern um einen definierten, insbesondere konstanten Betrag überschneiden und Profile für die Gesamtheit der Detektorsignale hinterlegt sind, die bei Vorliegen einer Aufhebung der Veränderung der Dämpfung einer bestimmten Faser durch die Lichtdetektoren der anderen Fasern aufgrund der Überschneidung der strukturierten Bereiche gemessen werden müssen, wobei in dem Fall, dass nur in einem Teil der Fasern eine Veränderung der Dämpfung gemessen wird, das Messergebnis mit den gespeicherten Profilen verglichen wird und bei Übereinstimmung des Messergebnisses mit einem der Profile das Vorliegen einer Aufhebung der Veränderung der Dämpfung fest gestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren enthält also die beiden wesentlichen Elemente, dass ein biegesensitives Sensorband verwendet wird, bei dem sich die jeweils strukturierten Bereiche in definierter Weise überschneiden. Mit einem solchen Sensorband können verschiedene, für den praktischen Einsatz des Sensorbandes relevante Fälle einer Aufhebung der Veränderung der Dämpfung einer bestimmten optischen Faser untersucht werden. Beispielsweise kann die optische Dämpfung durch einen S-Schlag der betrachteten optischen Faser entstehen, bei dem in dem einen Bereich der Krümmung die optische Dämpfung genau um den Betrag zunimmt, wie er in den anderen Bereich der Krümmung abnimmt. Aufgrund der Überschneidung der oberflächenstrukturierten Bereiche wird jedoch sichergestellt, dass sich in dem gekrümmten Bereich des optischen Sensorbandes auch oberflächenstrukturierte Bereiche anderer optischer Fasern befinden, die eine gewisse Redundanz der zu verarbeitenden Signale erzeugen. Diese Redundanz kann in dem Fall, dass die Veränderung der Dämpfung sich in einer Faser aufhebt, verwendet werden, um dennoch einen Rückschluss auf den Verformungszustand des Sensorbandes zu bekommen. Hierzu wird das Messergebnis mit hinterlegten Profilen verglichen, die diese Sonderfälle des Gesamtergebnisses des Sensorbandes berücksichtigen. Ergibt sich eine Übereinstimmung mit einem solchen Profil, dann kann trotz Aufhebung der Dämpfung in einer normalerweise für die Bestimmung des Verformungszustandes genutzten Faser der Verformungszustand erkannt werden und beispielsweise sein Vorliegen durch ein geeignetes Ausgabegerät ausgegeben werden.These The object is achieved by the method specified in the present invention solved, that at least the majority of the surface-structured areas Each fiber is each at the ends with one of the textured Regions of one of the other fibers to a defined, in particular constant amount overlap and profiles for the entirety of the detector signals are deposited, which are present a suspension of change the damping one particular fiber through the light detectors of the other fibers due to the overlap the structured areas must be measured, in which case that only a part of the fibers measured a change in the attenuation is compared with the stored profiles will and at agreement the measurement result with one of the profiles the existence of a repeal the change of damping is detected. The inventive method thus contains the two essential elements that a bending-sensitive sensor band is used, in which the respective structured areas overlap in a defined way. With such a sensor tape can different, for the Practical use of the sensor tape relevant cases of abrogation of change the damping a particular optical fiber. For example can the optical attenuation through create an S-beat of the considered optical fiber, in which in the one area of curvature the optical attenuation increases exactly by the amount as it decreases in the other area of curvature. Due to the overlap of surface-structured However, areas are ensured to be in the curved area of the optical sensor tape also surface-structured areas other optical fibers that provide some redundancy of the generate signals to be processed. This redundancy can in the case that change the damping can be used in a fiber, yet one conclusion to get to the deformation state of the sensor tape. For this the measurement result is compared with stored profiles that these special cases take into account the overall result of the sensor band. If there is a match with such a profile, then, despite lifting the damping in one usually for the Determining the state of deformation used fiber the deformation state be recognized and, for example, its presence by a suitable output device be issued.

Eine besonders einfache Auswertung des Messergebnisses ist möglich, wenn sich die strukturierten Bereiche sich um einen konstanten Betrag überschneiden. Hierdurch sinkt nämlich die Zahl der Profile, die für eine zuverlässige Beurteilung der beschriebenen Sonderfälle von Messergebnissen berücksichtigt werden müssen.A particularly simple evaluation of the measurement result is possible if the structured regions overlap by a constant amount. This reduces the number of Profiles that must be taken into account for a reliable assessment of the described special cases of measurement results.

Um eine zuverlässige Zuordnung der entsprechenden Ergebnisse des Sensorbandes zu bestimmten Profilen zu ermöglichen, muss der Grad der Überschneidung zwischen den jeweils aufeinander folgenden oberflächenstrukturierten Bereichen verschiedener Fasern genau bekannt sein. Insbesondere, wenn sich die oberflächenstrukturierten Bereiche auf den einzelnen Fasern in regelmäßigen Abständen wiederholen, d. h. eine Ortsauflösung über das gesamte Sensorband nicht gegeben ist, muss auch die Reihenfolge bekannt sein, in der sich wiederholt die oberflächenstrukturierten Bereiche der Fasern mit Überschneidung aneinander reihen. Auf diese Weise werden die abgespeicherten Profile auf der gesamten Länge des Sensorbandes gültig.Around a reliable one Assignment of the corresponding results of the sensor band to certain To enable profiles must be the degree of overlap between the respective successive surface-structured Be known exactly areas of different fibers. Especially, when the surface-textured Repeat areas on each fiber at regular intervals, d. H. a Spatial resolution over the entire Sensor tape is not given, must also know the order be repeated in which the surface-structured areas the fibers with overlap string together. This will save the saved profiles on the entire length of the sensor band valid.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine Messung mit dem Sensorband eine größere Sicherheit aufweist, um wirkprinzipbedingte Messfehler zu erkennen und durch geeignete Auswertung zu korrigieren. Damit kann das beschriebene, verhältnismäßig einfach aufgebaute Sensorband Verwendung finden, ohne das Messergebnis durch redundante Messergebnisse anderer Sensoren abzusichern. Dies trägt vorteilhaft zur Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei.The inventive method has the advantage that a measurement with the sensor band provides greater security has, in order to recognize operating principle-related measuring errors and by correct appropriate evaluation. Thus, the described, relatively easy constructed sensor tape use, without the measurement result by redundant To secure measurement results of other sensors. This is beneficial for the economy of the method according to the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in den hinterlegten Profilen nur die Detektorsignale derjenigen Fasern berücksichtigt sind, deren strukturierten Bereiche sich jeweils mit den strukturierten Bereichen der fraglichen Faser überschneiden, in der keine Veränderung der Dämpfung gemessen wurde. Es hat sich nämlich gezeigt, dass diejenigen Fasern, deren Bereiche sich mit genau der Faser überschneiden, die keine Veränderung der Dämpfung anzeigt, besonders wertvoll für eine Auswertung redun danter Informationen sind. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Tatsache, dass tatsächlich eine sich jeweils aufhebende Veränderung der Dämpfung in der fraglichen Faser vorliegt nur indirekt durch Rückschluss des Verhaltens der Fasern mit sich überschneidenden Bereichen ermittelt werden kann. Der Rückschluss ist also nur durch Vergleich mit den abgespeicherten Profilen möglich, die diese typischen Fälle erfassen. Der Abgleich mit den besagten Profilen wird vorteilhaft erleichtert, wenn diejenigen Fasern, die zur Feststellung eines Messfehlers nicht notwendig sind, bei dem Vergleich mit den genannten Profilen auch nicht berücksichtigt werden.According to one advantageous embodiment of the invention is provided that in the deposited profiles considered only the detector signals of those fibers whose structured areas are each structured Overlap areas of the fiber in question, in the no change the damping was measured. It has become shown that those fibers whose areas are exactly the same Fiber overlap, the no change the damping indicating, especially valuable for An evaluation of redundant information is. It is important to take into account that the fact that actually a mutually canceling change the damping in the fiber in question is present only indirectly by inference of the Behavior of the fibers with overlapping ones Areas can be determined. The inference is only through Comparison with the stored profiles possible, which is this typical Capture cases. The comparison with said profiles is advantageously facilitated, if those fibers fail to detect a measurement error are necessary when comparing with the mentioned profiles also not considered become.

Weiterhin kann vorgesehen werden, dass das Sensorband in der Frontpartie eines Kraftfahrzeuges verwendet wird und der zu bestimmende Verformungszustand durch den Aufprall eines bestimmten Objektes, insbesondere eines Fußgängers vorgegeben ist. Hierbei ergibt sich eine Verwendung für die beschriebenen Sensorbänder, die vorteilhaft das Erkennen des Aufpralls eines Fußgängers als typisches Verformungsereignis des Sensorbandes ermöglichen. Im Falle eines Fußgängeraufpralles kann eine aktive Maßnahme zum Schutz des Fußgängers ausgelöst werden (zum Beispiel Fußgängerairbag).Farther can be provided that the sensor band in the front part of a Motor vehicle is used and the deformation state to be determined by the impact of a certain object, in particular one Pedestrian specified is. This results in a use for the described sensor tapes, the advantageous to detect the impact of a pedestrian as a typical deformation event allow the sensor tape. In case of a pedestrian impact can be an active measure to protect the pedestrian (for example pedestrian airbag).

Die Sicherheit gegen eine Fehlinterpretation des Sensorergebnisses kann vorteilhaft noch gesteigert werden, wenn im Falle des Erkennens des zu bestimmenden Verformungszustandes das Signal mindestens eines weiteren Sensors unabhängig vom Signal des Sensorbandes ausgewertet wird, bevor das Messergebnis als Aufprall des Objektes ausgegeben wird. Beispielsweise kann hierzu ein Beschleunigungssensor in dem Kraftfahrzeug mit dem Sensorband verwendet werden, der ohnehin Messergebnisse für andere Anwendungen im Kraftfahrzeug liefert. Hierdurch wird die Möglichkeit einer Fehlinterpretation des Sen sorergebnisses des Sensorbandes vorteilhaft weiter minimiert und beispielsweise ein fehlerhaftes Auslösen einer Maßnahme zum Fußgängerschutz vermieden.The Security against a misinterpretation of the sensor result can can be advantageously increased even if in the case of recognition of the deformation state to be determined, the signal of at least one independent sensor is evaluated by the signal of the sensor band, before the measurement result is issued as an impact of the object. For example, this can be done an acceleration sensor in the motor vehicle with the sensor band be used, which provides measurement results for other applications in the motor vehicle anyway. This will be the opportunity a misinterpretation of Sen sorergebnisses the sensor band advantageous further minimized and, for example, a faulty triggering a measure for pedestrian protection avoided.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein faseroptisches Sensorband mit einer Vielzahl parallel verlaufender optischer Fasern, die jeweils in insbesondere regelmäßigen Abständen mit oberflächenstrukturierten Bereichen versehen sind, die die biegungsabhängige optische Dämpfung der einzelnen Fasern heraufsetzt. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Sensoranordnung mit einem solchen faseroptischen Sensorband, bei dem die optischen Fasern an ihrem einen Ende mit einer Lichtquelle und an ihrem anderen Ende mit Lichtdetektoren optisch verbunden sind, wobei eine Auswertungseinheit für die durch die Lichtdetektoren erzeugten Detektorsignale vorgesehen ist.Farther The invention relates to a fiber optic sensor tape with a plurality of parallel optical fibers, each in particular with regular intervals surface-structured Areas are provided, the bending-dependent optical attenuation of the single fibers up. Furthermore, the invention also relates a sensor arrangement with such a fiber optic sensor band, wherein the optical fibers at their one end with a light source and optically connected at its other end with light detectors are, wherein an evaluation unit for by the light detectors generated detector signals is provided.

Ein derartiges Sensorband beziehungsweise eine Sensoranordnung mit einem solchen Sensorband sind in der eingangs erwähnten WO 2004/089699 A1 ebenfalls beschrieben.One Such sensor band or a sensor arrangement with a Such sensor band are in the aforementioned WO 2004/089699 A1 also described.

Es ergibt sich die Aufgabe, ein faseroptisches Sensorband beziehungsweise eine Sensoranordnung mit einem solchen Sensorband anzugeben, die bei verhältnismäßig geringem konstruktiven Aufwand eine vergleichsweise hohe Sicherheit gegenüber einer Fehlinterpretation der Messergebnisse gewährleistet. Diese Aufgabe wird mit dem erwähnten faseroptischen Sensorband dadurch gelöst, dass zumindest die Mehrzahl der oberflächenstrukturierten Bereiche jeder Faser sich jeweils an den Enden mit einem der strukturierten Bereiche einer der anderen Fasern um einen konstanten Betrag überschneiden. Durch diese Gestaltung des faseroptischen Sensorbandes wird die Anwendung des oben angegebenen Verfahrens überhaupt erst möglich, wie bereits eingehend erläutert wurde.It results in the task of specifying a fiber-optic sensor band or a sensor arrangement with such a sensor band, which ensures comparatively high security against misinterpretation of the measurement results with relatively little design effort. This object is achieved with the mentioned fiber-optic sensor band in that at least the majority of the surface-structured regions of each fiber intersect at the ends with one of the structured regions of one of the other fibers by a constant amount. By this design of the fiber optic sensor tape is the application of the above Method in the first place possible, as already explained in detail.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Sensorband die oberflächenstrukturierten Bereiche alle eine konstante Länge aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Bewertung der gespeicherten Profile, die die verschiedenen Messfehler abbilden, da eine zusätzliche Fehlerquelle, dass oberflächenstrukturierte Bereiche unterschiedlicher Länge verschiedenartige Messfehler generieren würden, ausgeschlossen ist.Especially It is advantageous if the surface-structured in the sensor band Areas all a constant length exhibit. This allows a particularly reliable Evaluation of the stored profiles showing the different measurement errors depict as an additional Error source that is surface-structured Areas of different lengths Generate different measurement errors is excluded.

Die erwähnte Sensoranordnung löst die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass in der Auswertungseinheit Profile für die Gesamtheit der Detektorsignale hinterlegt sind, die bei Vorliegen einer Aufhebung der Veränderung der Dämpfung einer bestimmten Faser durch die Lichtdetektoren der anderen Fasern aufgrund der Überschneidung der strukturierten Bereiche gemessen werden müssen. Durch die genannte Sensoranordnung ist damit die Voraussetzung geschaffen, dass das eingangs erwähnte Verfahren in der Sensoranordnung durchgeführt werden kann, da die Auswertungseinheit über abgespeicherte Profile zum Vergleich verfügt. Dies ist zum erfindungsgemäßen Verfahren bereits eingehend erläutert worden.The mentioned Sensor arrangement triggers the task according to the invention by that in the evaluation unit profiles for the totality of the detector signals deposited in the presence of a cancellation of the change the damping one particular fiber through the light detectors of the other fibers due to the overlap the structured areas need to be measured. By said sensor arrangement Thus, the condition is created that the initially mentioned method performed in the sensor array can be because the evaluation unit via saved profiles for comparison. This is the process of the invention already explained in detail Service.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. In den einzelnen Figuren sind gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur in soweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigenFurther Details of the invention are described below with reference to the drawing described. In the individual figures are the same or corresponding Each drawing elements provided with the same reference numerals and are explained only in so far as there are differences between the individual figures. Show it

1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensorbandes, 1 a schematic section through an embodiment of the sensor tape according to the invention,

2 eine der optischen Fasern in dem Sensorband gemäß 1, wobei deren Krümmung einen S-Schlag beschreibt, 2 one of the optical fibers in the sensor band according to 1 whose curvature describes an S-beat,

3 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensorbandes und die 3 schematically an embodiment of the sensor arrangement according to the invention with an embodiment of the sensor tape according to the invention and the

4 und 5 graphisch die Erzeugung von Messsignalen mit einem Sensorband gemäß 1 beziehungsweise ähnlich wie in 1 jeweils mit und ohne Überschneidung der strukturierten Bereiche untereinander. 4 and 5 graphically the generation of measurement signals with a sensor band according to 1 or similar to in 1 each with and without intersection of the structured areas with each other.

Ein Sensorband 11 gemäß 1 weist vier optische Fasern 12 auf, welche parallel verlaufend in der Ebene des Sensorbandes (welche der Zeichnungsebene gemäß 1 entspricht) angeordnet sind. Die Fasern 12 weisen in gleichmäßigen Abständen a oberflächenstrukturierte Bereiche 13 auf, welche ein konstante Länge l besitzen. Das Sensorband 11 weist eine Matrix 14 auf, in die die Fasern eingebettet sind. Die oberflächenstrukturierten Bereiche 12 können beispielsweise mittels eines Lasers eingebracht werden, wobei die Fasern vorher bereits in die Matrix 14 eingebettet wurden und mit ihrer oberen Seite aus der Matrix herausragen. Nach der Laserbehandlung kann eine zweite Schicht des Matrixwerkstoffes auf die dargestellte Seite des Sensorbandes 11 aufgebracht werden, wobei die Fasern 12 von der Matrix des Sensorbandes dann vollständig eingeschlossen werden.A sensor band 11 according to 1 has four optical fibers 12 which run parallel in the plane of the sensor band (which corresponds to the plane of the drawing) 1 corresponds) are arranged. The fibers 12 have evenly spaced a surface-structured areas 13 on, which have a constant length l. The sensor band 11 has a matrix 14 on, in which the fibers are embedded. The surface-structured areas 12 can for example be introduced by means of a laser, the fibers already in the matrix 14 were embedded and stick out with their upper side of the matrix. After the laser treatment, a second layer of the matrix material on the illustrated side of the sensor band 11 be applied, the fibers 12 then completely enclosed by the matrix of the sensor band.

Die Fasern 12 mit ihren oberflächenstrukturierten Bereichen 13 sind derart versetzt zueinander in der Matrix 14 angeord net, dass die oberflächenstrukturierten Bereiche einer bestimmten Faser sich jeweils mit den Bereichen der benachbarten Fasern um den Betrag b überschneiden. Gleichzeitig überschneiden sich die Bereiche der beiden am Rand des Sensorbandes befindlichen Fasern in dargestellter Weise ebenfalls um den Betrag b, wobei dieser Betrag b immer konstant ist. Die geometrische Beziehung zwischen den Größen a, l und b lässt sich bei einem Sensorband mit n Fasern folgendermaßen beschreiben: a = n·(l – b). The fibers 12 with their surface-structured areas 13 are so staggered to each other in the matrix 14 angeord net that the surface-structured areas of a particular fiber overlap each with the areas of the adjacent fibers by the amount b. At the same time, the regions of the two fibers located at the edge of the sensor strip likewise overlap in the manner shown by the amount b, this amount b always being constant. The geometric relationship between the quantities a, l and b can be described as follows for a sensor band with n fibers: a = n · (l - b).

Damit ist sichergestellt, dass bei Verwendung von Fasern mit konstantem Abstand a zwischen den oberflächenstrukturierten Bereichen und konstanter Länge l eine konstante Überlappung b zwischen den Bereichen 12 einstellbar ist.This ensures that when using fibers with a constant spacing a between the surface-structured areas and constant length l a constant overlap b between the areas 12 is adjustable.

In 2 ist eine der Fasern 12 gemäß 1 dargestellt. Weiterhin lässt sich der Bereich 13 erkennen, der genau im Bereich eines S-Schlages der optischen Faser liegt. Die Krümmung des Bereiches 12 ist in einen Teilbereich untergliedert, der mit einem Plus gekennzeichnet ist, und in dem die Krümmung des Bereiches konvex ist. In diesem Teilbereich nimmt die optische Dämpfung der Faser zu. In einem zweiten Teilbereich, der mit einem Minus gekennzeichnet ist, ist aufgrund des S-förmigen Verlaufes der Krümmung der optischen Faser 12 eine konkave Krümmung des Bereiches 13 verwirklicht. Diese verringert die optische Dämpfung der Faser 13. Sofern der Betrag der Erhöhung beziehungsweise Verringerung der optischen Dämpfung in den Teilbereichen Plus und Minus sich genau aufheben, lässt sich auch die Krümmung der Faser durch eine Messung einer Veränderung einer optischen Dämpfung nicht ermitteln (vergleiche auch 4).In 2 is one of the fibers 12 according to 1 shown. Furthermore, the area can be 13 detect, which is exactly in the range of an S-beat of the optical fiber. The curvature of the area 12 is subdivided into a subregion which is marked with a plus, and in which the curvature of the region is convex. In this subregion the optical attenuation of the fiber increases. In a second partial area, which is marked with a minus, the curvature of the optical fiber is due to the S-shaped curve 12 a concave curvature of the area 13 realized. This reduces the optical attenuation of the fiber 13 , If the amount of increase or decrease in the optical attenuation in the subregions plus and minus exactly cancel each other, the curvature of the fiber can not be determined by measuring a change in an optical attenuation (compare also 4 ).

In 3 ist eine Sensoranordnung 15 dargestellt, in der das Sensorband 11 gemäß 1 verbaut ist. In einem aufgeschnittenen Bereich des Sensorbandes 11 ist eine der Fasern 12 zu erkennen, die vollständig in die Matrix des Sensorbandes 11 eingebettet ist. Das Sensorband ist auf der Hälfte seiner Länge umgelegt, so dass die Enden 16 des Sensorbandes nebeneinander in einem Gehäuse 17 jeweils mit einer Lichtquelle 18 und einem Lichtdetektor 19 optisch verbunden werden können. Die Lichtquelle 18 und der Lichtdetektor 19 können daher zusammen mit einer Auswertungseinheit 20 in dem einzigen Gehäuse zusammengefasst werden, um den Bauaufwand zu verringern. In der Mitte des Sensorbandes entsteht dadurch eine Wendeschlaufe 21.In 3 is a sensor arrangement 15 Darge represents in which the sensor band 11 according to 1 is installed. In a cut-open area of the sensor band 11 is one of the fibers 12 to recognize that completely in the matrix of the sensor band 11 is embedded. The sensor band is folded on half its length, leaving the ends 16 of the sensor band side by side in a housing 17 each with a light source 18 and a light detector 19 can be connected optically. The light source 18 and the light detector 19 can therefore together with an evaluation unit 20 be summarized in the single housing to reduce the construction cost. In the middle of the sensor band this creates a turn loop 21 ,

Die Auswertungseinheit 20 ist mit dem Lichtdetektor 19 verbunden, so dass die detektierten Lichtsignale der einzelnen Fasern 12 mit Profilen verglichen werden können, die in der Auswertungseinheit 20 hinterlegt sind. Zusätzlich lässt sich in der Auswertungseinheit das Signal eines Beschleunigungssensors 22 berücksichtigen, um zusätzliche Kriterien für das Erfassen eines bestimmten Ereignisses (beispielsweise Aufprall eines Fußgängers auf den Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges) zu erfassen. Wird das definierte Ereignis festgestellt, so kann dies über eine Schnittstelle 23 zur Weiterverarbeitung ausgegeben werden.The evaluation unit 20 is with the light detector 19 connected so that the detected light signals of the individual fibers 12 can be compared with profiles in the evaluation unit 20 are deposited. In addition, the signal of an acceleration sensor can be located in the evaluation unit 22 to capture additional criteria for detecting a particular event (for example, impact of a pedestrian on the bumper of a motor vehicle). If the defined event is detected, this can be done via an interface 23 for further processing.

In den 4 und 5 ist der Verlauf von Sensorbändern 11, 11a als Linie graphisch dargestellt, wobei man sich das Sensorband in einer Ansicht entsprechend 3 von der Seite vorstellen muss. Im Falle der 4 handelt es sich um ein Sensorband 11a, welches gemäß dem Stand der Technik ausgestattet ist, d. h. Bereiche 13a mit Oberflächenstrukturierungen aufweist, bei denen sich die jeweils benachbarten Bereiche auf unterschiedlichen Fasern nicht überschneiden. Anders ist dies bei dem Sensorband 11 gemäß 5 gelöst, wobei dieses Sensorband im Aufbau dem in 1 dargestellten Sensorband 11 entspricht. Die Bereiche 13, von denen zwei schraffiert dargestellt sind, weisen eine größere Länge auf, so dass sich eine Überschneidung b zu den jeweils benachbarten Bereichen ergibt (dies wird durch einen Vergleich mit den schraffierten Bereichen 13a gemäß 4 schnell deutlich).In the 4 and 5 is the course of sensor bands 11 . 11a Plotted as a line, with the sensor band in a view corresponding 3 from the side. In case of 4 it is a sensor tape 11a , which is equipped according to the prior art, ie areas 13a with surface structuring, in which the respective adjacent regions on different fibers do not overlap. This is different with the sensor band 11 according to 5 solved, this sensor band in the construction of the in 1 illustrated sensor band 11 equivalent. The areas 13 , two of which are hatched, have a greater length, so that there is an overlap b to the respective adjacent areas (this is done by comparison with the hatched areas 13a according to 4 quickly clear).

Die schraffierten Bereiche 13, 13a gemäß den 4 und 5 liegen jeweils auf derselben Faser 12 des Sensorbandes 11, 11a (vergleiche 1). Hierdurch ergibt sich, dass der Abstand a zwischen dem jeweiligen einen Ende der schraffierten Bereiche 13, 13a eingehalten wird.The hatched areas 13 . 13a according to the 4 and 5 each lie on the same fiber 12 of the sensor band 11 . 11a (see 1 ). This results in that the distance a between the respective one end of the hatched areas 13 . 13a is complied with.

Betrachtet man die schraffierten Bereiche 13a gemäß 4 und fügt die zugehörigen Krümmungsabschnitte des Sensorbandes 11a entsprechend der dargestellten Ausschnittvergrößerung zusammen, so wird deutlich, dass die Krümmung dieser beiden auf einer Faser liegenden Bereiche sich genau aufhebt und daher mit einem Ausbleiben einer Dämpfungsänderung der betreffenden Faser in Folge der Verformung des Sensorbandes zu rechnen ist (im Vergleich zum gerade verlaufenden Referenzzustand, der ebenfalls in 4 dargestellt ist). Selbiges gilt bei dem dargestellten Verformungszustand auch für die nachfolgenden Abschnitte, wie der Darstellung leicht zu entnehmen ist. Der Verformungszustand könnte beispielsweise bei einem im Stoßfänger verlegten Sensorband durch die Intrusion eines Fußgängerbeins im Falle des Aufpralls desselben auf die Frontpartie des Kraftfahrzeugs entstehen. Hiermit wäre beispielhaft also ein Fall angegeben, in dem keine der Faser des Sensorbandes den dargestellten Verformungszustand durch Änderung des Dämpfungsverhaltens der Fasern anzeigen könnte.Looking at the hatched areas 13a according to 4 and adds the associated curvature portions of the sensor band 11a According to the illustrated enlargement of the enlargement, it becomes clear that the curvature of these two areas lying on one fiber cancel each other out precisely and therefore a change in the attenuation of the relevant fiber due to the deformation of the sensor band is to be expected (in comparison to the reference state which is currently taking place). which also in 4 is shown). The same applies in the illustrated deformation state for the following sections, as the illustration is easy to see. The deformation state could arise, for example, in the case of a sensor band laid in the bumper due to the intrusion of a pedestrian leg in the event of its impact on the front part of the motor vehicle. Hereby, by way of example, a case would be given in which none of the fiber of the sensor band could indicate the deformation state represented by changing the damping behavior of the fibers.

Der gleiche Verformungszustand löst bei dem Sensorband gemäß 5 jedoch in den schraffierten Bereichen 13 eine gewisse Veränderung des Dämpfungsverhaltens des Sensors aus. Dies lässt sich wiederum der Ausschnittvergrößerung entnehmen, in dem die Krümmungsabschnitte der schraffierten Bereiche 13 zusammengeführt sind. Da der von links nach rechts gesehen erste Bereich 13 an einem im Wesentlichen gerade verlaufenden Bereich anschließt, wird in dem gemeinsamen Überlappungsbereich zu diesem Nachbarbereich keine Veränderung der Dämpfung gemessen. Anders verhält sich dies in dem zweiten schraffierten Bereich 13, der beidseitig an gekrümmte Bereiche angrenzt, so dass auch in den Überlappungsbereichen eine Veränderung der Dämpfung zu verzeichnen ist. Daher verbleibt eine resultierende Dämpfungsveränderung, die jedoch sehr viel geringer ausfällt als die aufgrund der Gesamtverformung des Sensorbandes zu erwartende.The same deformation state dissolves according to the sensor band 5 however, in the hatched areas 13 a certain change in the damping behavior of the sensor. This can in turn be deduced from the detail enlargement, in which the curved sections of the hatched areas 13 are merged. Since the first area seen from left to right 13 adjoins a substantially straight-running area, no change in the attenuation is measured in the common overlap region to this adjacent area. This is different in the second hatched area 13 which adjoins curved areas on both sides, so that a change in the attenuation is also recorded in the overlapping areas. Therefore, a resulting attenuation change remains, but much less than expected due to the overall deformation of the sensor tape.

Die nach rechts auf die beiden schraffierten Bereiche 13 folgenden Bereiche sind jedoch trotz der Berücksichtigung der Überschneidungsbereiche symmetrisch zu den jeweils in folgenden Bereichen auf derselben Faser, so dass keine Veränderung der Dämpfung zu verzeichnen ist. In dem wiederum darauf folgenden Bereich ist eine Veränderung der Dämpfung äquivalent zum schraffierten Bereich 13 zu verzeichnen. Hieraus lässt sich ein Profil ableiten, bei dem in zwei benachbarten Fasern eine verhältnismäßig geringe Dämpfungsveränderung ermittelt werden kann, während in den dazwischen liegenden Fasern keine Änderung der optischen Dämpfung zu verzeichnen ist. Wird dieses Profil in der Auswertungseinheit des Sensorbandes hinterlegt, so kann dies erkannt werden und es wird ein Rückschluss auf den wahren Verformungszustand des Sensorbandes möglich. Hierbei können eventuell zusätzliche Daten beispielsweise aus dem Beschleunigungssensor 22 berücksichtigt werden, um die Übereinstimmung mit dem besagten Profil zu verifizieren.The right to the two hatched areas 13 However, despite taking into account the areas of overlap, the following areas are symmetrical to the respectively following areas on the same fiber, so that no change in the attenuation is recorded. In the turn following section, a change in the attenuation is equivalent to the hatched area 13 to record. From this, it is possible to derive a profile in which a relatively small change in attenuation can be determined in two adjacent fibers, while no change in the optical attenuation can be recorded in the fibers lying therebetween. If this profile is stored in the evaluation unit of the sensor band, this can be detected and it is possible to draw conclusions about the true deformation state of the sensor band. This may be additional data, for example, from the acceleration sensor 22 be considered to verify compliance with the said profile.

1111
SensorbandSensorband
1212
Fasernfibers
1313
BereichArea
1414
Matrixmatrix
1515
Sensoranordnungsensor arrangement
1616
Endenend up
1717
Gehäusecasing
1818
Lichtquellelight source
1919
Lichtdetektorenlight detectors
2020
Auswertungseinheitevaluation unit
2121
Wendeschlaufeturning loop
2222
Beschleunigungssensoraccelerometer
2323
Schnittstelleinterface

Claims (7)

Verfahren zum Bestimmen eines Verformungszustandes eines biegesensitiven Sensorbandes (11) mit einer Vielzahl parallel verlaufender optischer Fasern (12), die jeweils in insbesondere regelmäßigen Abständen (a) mit oberflächenstrukturierten Bereichen (13) versehen sind, die die Biegungsabhängigkeit der optischen Dämpfung der einzelnen Fasern (12) heraufsetzt, wobei – die optischen Fasern (12) an ihrem einen Ende mit Messlicht beaufschlagt werden und – an ihrem anderen Ende der durchgeleitete Anteil an Messlicht gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Mehrzahl der oberflächenstrukturierten Bereiche (13) jeder Faser (12) sich jeweils an den Enden mit einem der strukturierten Bereiche (13) einer der anderen Fasern (12) um einen definierten, insbesondere konstanten Betrag (b) überschneiden und Profile für die Gesamtheit der Detektorsignale hinterlegt sind, die bei Vorliegen einer Aufhebung der Veränderung der Dämpfung einer bestimmten Faser (12) durch die Lichtdetektoren (19) der anderen Fasern auf Grund der Überschneidung der strukturierten Bereiche (13) gemessen werden müssen, wobei – in dem Fall, dass nur in einem Teil der Fasern (12) eine Veränderung der Dämpfung gemessen wird, das Messergebnis mit den gespeicherten Profilen verglichen wird und – bei Übereinstimmung des Messergebnisses mit einem der Profile das Vorliegen einer Aufhebung der Veränderung der Dämpfung festgestellt wird.Method for determining a deformation state of a bending-sensitive sensor strip ( 11 ) with a multiplicity of parallel optical fibers ( 12 ), which in particular at regular intervals (a) with surface-structured areas ( 13 ), which show the bending dependence of the optical attenuation of the individual fibers ( 12 ), wherein - the optical fibers ( 12 ) are subjected to measuring light at their one end, and - at the other end of which the transmitted-through proportion of measuring light is measured, characterized in that at least the majority of the surface-structured regions ( 13 ) of each fiber ( 12 ) each at the ends with one of the structured areas ( 13 ) one of the other fibers ( 12 ) overlap by a defined, in particular constant amount (b) and profiles for the totality of the detector signals are stored, which are in the presence of a cancellation of the change in the attenuation of a particular fiber ( 12 ) through the light detectors ( 19 ) of the other fibers due to the intersection of the structured regions ( 13 ), in which - in the case that only in a part of the fibers ( 12 ) a change in the attenuation is measured, the measurement result is compared with the stored profiles and - the presence of a cancellation of the change in the attenuation is determined in accordance with the measurement result with one of the profiles. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den hinterlegten Profilen nur die Detektorsignale derjenigen Fasern (12) berücksichtigt sind, deren strukturierten Bereiche (13) sich jeweils mit den strukturierten Bereichen (13) der fraglichen Faser überschneiden, in der keine Veränderung der Dämpfung gemessen wurde.A method according to claim 1, characterized in that in the deposited profiles only the detector signals of those fibers ( 12 ) whose structured areas ( 13 ) with the structured areas ( 13 ) of the fiber in question, in which no change in the damping was measured. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorband in der Frontpartie eines Kraftfahrzeuges verwendet wird und der zu bestimmende Verformungszustand durch den Aufprall eines bestimmten Objektes, insbesondere eines Fußgängers vorgegeben ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor band in the front part of a motor vehicle is used and the deformation state to be determined by the Impact of a particular object, in particular a pedestrian predetermined is. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Erkennens des zu bestimmenden Verformungszustandes das Signal mindestens eines weiteren Sensors, insbesondere eines Beschleunigungssensors ausgewertet wird, bevor das Messergebnis als Aufprall des Objektes ausgegeben wird.Method according to claim 3, characterized in the case of recognizing the state of deformation to be determined the signal of at least one further sensor, in particular an acceleration sensor is evaluated before the measurement result as an impact of the object is issued. Faseroptisches Sensorband mit einer Vielzahl parallel verlaufender optischer Fasern (12), die jeweils in insbesondere regelmäßigen Abständen (a) mit oberflächenstrukturierten Bereichen (13) versehen sind, die die biegungsabhängige optische Dämpfung der einzelnen Fasern (12) heraufsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Mehrzahl der oberflächenstrukturierten Bereiche (13) jeder Faser (12) sich jeweils an den Enden mit einem der strukturierten Bereiche (13) einer der anderen Fasern (12) um einen konstanten Betrag (b) überschneiden.Fiber optic sensor ribbon with a plurality of parallel optical fibers ( 12 ), which in particular at regular intervals (a) with surface-structured areas ( 13 ), the bending-dependent optical attenuation of the individual fibers ( 12 ), characterized in that at least the majority of the surface-structured areas ( 13 ) of each fiber ( 12 ) each at the ends with one of the structured areas ( 13 ) one of the other fibers ( 12 ) by a constant amount (b) overlap. Sensorband nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenstrukturierten Bereiche (13) alle eine konstante Länge (l) aufweisen.Sensorband according to claim 5, characterized in that the surface-structured regions ( 13 ) all have a constant length (l). Sensoranordnung mit einem faseroptischen Sensorband (11) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die optischen Fasern (12) an ihrem einen Ende mit einer Lichtquelle (18) und an ihrem anderen Ende mit Lichtdetektoren (19) optisch verbunden sind, wobei eine Auswertungseinheit (20) für die durch die Lichtdetektoren (19) erzeugten Detektorsignale vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswertungseinheit (20) Profile für die Gesamtheit der Detektorsignale hinterlegt sind, die bei Vorliegen einer Aufhebung der Veränderung der Dämpfung einer bestimmten Faser (12) durch die Lichtdetektoren (19) der anderen Fasern auf Grund der Überschneidung der strukturierten Bereiche (13) gemessen werden müssen.Sensor arrangement with a fiber optic sensor band ( 11 ) according to one of the preceding claims, in which the optical fibers ( 12 ) at one end with a light source ( 18 ) and at the other end with light detectors ( 19 ) are optically connected, wherein an evaluation unit ( 20 ) for the light detectors ( 19 ) is provided, characterized in that in the evaluation unit ( 20 ) Profiles are stored for the totality of the detector signals, which are in the presence of a cancellation of the change in the attenuation of a particular fiber ( 12 ) through the light detectors ( 19 ) of the other fibers due to the intersection of the structured regions ( 13 ) must be measured.
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