DE102006034841A1 - Sliver for a fiber optic sensor - Google Patents
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Abstract
Ein Faserband für einen faseroptischen Sensor umfasst eine erste und wenigstens eine zweite Lichtleitfaser (10, 11) mit je einem Fasermantel (13), der in einem Lichtaustrittsbereich (15) unterbrochen oder durch Erhebungen und/oder Vertiefungen strukturiert ist. Zudem umfasst das Faserband ein Hüllmaterial (20), das die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser (10, 11) zumindest im Lichtaustrittsbereich (15) umgibt und derart ausgebildet ist, dass Licht einer Faserwellenlänge, für die die Lichtleitfasern (10, 11) ausgelegt sind, absorbiert wird. Dadurch kann verhindert werden, dass Licht der Faserwellenlänge von außen in die Lichtleitfasern (10, 11) eingekoppelt wird.A sliver for a fiber-optic sensor comprises a first and at least one second optical fiber (10, 11), each with a fiber cladding (13) which is interrupted in a light exit region (15) or structured by elevations and / or depressions. In addition, the sliver comprises a cladding material (20) which surrounds the first and the at least one second optical fiber (10, 11) at least in the light exit region (15) and is configured such that light of a fiber wavelength for which the optical fibers (10, 11) are designed, absorbed. This makes it possible to prevent light of the fiber wavelength from being coupled into the optical fibers (10, 11) from the outside.
Description
Die Erfindung betrifft ein Faserband für einen faseroptischen Sensor, insbesondere einen Biegesensor, sowie eine Verwendung des Faserbands.The Invention relates to a sliver for a fiber optic sensor, in particular a bending sensor, and a use of the sliver.
Untersuchungen haben gezeigt, dass ein hoher Anteil an Todesfällen im Straßenverkehr Fußgänger betrifft. Aus diesem Grund sind Gesetzgebungsinitiativen im Gange, die zum Ziel haben, dass Vorrichtungen zum Schutz von Fußgängern im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug in modernen Kraftfahrzeugen verpflichtend vorgesehen sind.investigations have shown that a high proportion of road deaths Pedestrian concerns. For this reason, legislative initiatives are under way to The aim is that devices to protect pedestrians in the event of a collision provided with a vehicle mandatory in modern motor vehicles are.
Ein besonders hohes Verletzungsrisiko für einen Fußgänger stellt im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug ein sehr geringer Abstand zwischen einer typischerweise leicht verformbaren Motorhaube und einem starren Motorblock dar. Die Anordnung von immer mehr elektronischen Komponenten im Bereich des Motorraums und sehr kompakt ausgebildete Fahrzeuge haben zur Folge, dass der Motorraum dicht bepackt ist mit sehr starren Körpern. Im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger besteht somit die hohe Gefahr von starken Kopfverletzungen, falls dieser mit seinem Kopf auf die Motorhaube aufprallt und somit auch in Kontakt kommt mit den unter der Motorhaube befindlichen Komponenten.One especially high risk of injury to a pedestrian in case of Collision with a vehicle a very small distance between one typically easily deformable bonnet and a rigid Engine block dar. The arrangement of more and more electronic components in the engine compartment and very compact vehicles As a result, the engine compartment is densely packed with very rigid Bodies. In case of a collision with a pedestrian there is thus the high Danger of severe head injuries, if this with his head bounces on the hood and thus comes in contact with the components located under the bonnet.
Ein ausreichend großer Abstand zwischen der Motorhaube und den darunter angeordneten Motorkomponenten von beispielsweise über 10 cm kann hingegen das Verletzungsrisiko stark verringern, da die Motorhaube durch die Verformung ausreichend viel Energie aufnehmen kann und den Fußgänger so vergleichsweise sanft abbremsen kann.One big enough Distance between the bonnet and the engine components below from, for example, over 10 cm, however, can greatly reduce the risk of injury as the Engine hood take enough energy through the deformation can and the pedestrian so comparatively can slow down gently.
Um die Sicherheit für Fußgänger im Straßenverkehr zu erhöhen, hat sich beispielsweise die Vereinigung der Europäischen Automobilhersteller (ACEA) gegenüber den Behörden der Europäi schen Union verpflichtet, durch Maßnahmen im Fahrzeugbereich die Anzahl der Verkehrstoten im Bereich der Fußgänger bis zum Jahr 2010 zu halbieren. Eine Maßnahme hierfür ist die Konstruktion von Fahrzeugen mit entsprechend beabstandeten Motorhauben. Aufgrund der geforderten Kompaktheit von Fahrzeugen ist dies jedoch häufig nicht möglich.Around the security for Pedestrians in the road traffic to increase, For example, the Association of European Automobile Manufacturers (ACEA) across from the authorities The European Union committed by action in the vehicle sector the number of traffic fatalities in the area of pedestrians up halve to the year 2010. One measure for this is the Construction of vehicles with correspondingly spaced engine hoods. by virtue of However, this is often not the case for the required compactness of vehicles possible.
Zum Sicherstellen einer ausreichenden Dämpfung im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger ist vorgeschlagen worden, im Falle eines erkannten Anpralls einer Person an das Fahrzeug die Motorhaube um mehr als 10 cm von ihrer Schließposition anzuheben, um so einen ausreichenden Verformungsbereich zu schaffen. Eine große Herausforderung für derartige Sicherheitssysteme ist die Notwendigkeit, dass sie einerseits zuverlässig sind, aber auch sehr kostengünstig sind.To the Ensure sufficient damping in the event of a collision with a pedestrian in the case of a detected impact of a person to raise the bonnet on the vehicle by more than 10 cm from its closed position, so as to create a sufficient deformation range. A big challenge for such Security systems is the need for them to be reliable, but also very inexpensive are.
Als
Aktuator zum Anheben der Motorhaube ist beispielsweise aus einem
Artikel der Fachzeitschrift
In
der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Faserband für einen faseroptischen Sensor, insbesondere einen Biegesensor bereitzustellen, welches unempfindlich gegen Lichteinstrahlungen von außen ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung des Faserbands anzugeben.task The invention is a sliver for a fiber optic sensor, in particular to provide a bending sensor which is insensitive to Radiation from the outside is. About that It is also an object of the invention, a use of the sliver specify.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Faserband für einen faseroptischen Sensor, das eine erste und wenigstens eine zweite Lichtleitfaser mit je einem Fasermantel umfasst, der in einem Lichtaustrittsbereich unterbrochen oder durch Erhebungen und/oder Vertiefungen strukturiert ist. Zudem ist ein Hüllmaterial vorgesehen, das die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser zumindest im Lichtaustrittsbereich umgibt und derart ausgebildet ist, dass Licht einer Faserwellenlänge, für die die Lichtleitfasern ausgelegt sind, absorbiert wird.The Invention is characterized by a sliver for a fiber optic sensor, which has a first and at least a second Optical fiber, each comprising a fiber cladding, which in a light exit area interrupted or structured by elevations and / or depressions is. In addition, a shell material provided that the first and the at least one second optical fiber surrounds at least in the light exit region and is formed such that light of a fiber wavelength, for the the optical fibers are designed to be absorbed.
Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Faserbands wird an einem Längsende Licht in die Lichtleitfasern eingespeist, welches eine für die Lichtleitfasern angepasste Faserwellenlänge aufweist. In Abhängigkeit einer Biegung des Faserbands beziehungsweise der Lichtleitfasern tritt dabei mehr oder weniger Licht über den jeweiligen Lichtaustrittsbereich im Fasermantel aus. Das durch die Lichtleitfasern weiterlaufende Licht wird zur Messung einer Dämpfung der Lichtleitfaser verwendet. Bei herkömmlichen Faserbändern kann über die Lichtaustrittsbereiche auch Licht in die Lichtleitfasern eingekoppelt werden, wodurch eine Messung mit den Lichtleitfasern verfälscht wird. Insbesondere beim Einsatz in einem Fußgängerschutzsystem ist daher bei einem herkömmlichen Faserband die Bestrahlung beispielsweise mit hellem Halogenlicht oder Sonnenlicht problematisch, da auf diese Weise ungewollt Schutzsysteme ausgelöst werden können.During operation of the fiber band according to the invention, light is fed into the optical fibers at one longitudinal end, which has a fiber wavelength adapted to the optical fibers. Depending on a bending of the sliver or of the optical fibers occurs more or less light over the respective Lichtaustrittsbe rich in the fiber coat. The light passing through the optical fibers is used to measure the attenuation of the optical fiber. In conventional fiber ribbons, light can also be coupled into the optical fibers via the light exit regions, as a result of which a measurement with the optical fibers is falsified. In particular, when used in a pedestrian protection system, therefore, the irradiation is problematic, for example, with bright halogen light or sunlight in a conventional sliver, since in this way unintentional protection systems can be triggered.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Sensorbands ist demnach, dass Lichtstrahlung von externen Lichtquellen durch das für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässige Hüllmaterial nicht an den Lichtaustrittsbereich der Lichtleitfasern gelangen kann und somit eine Einkopplung von Licht in die Lichtleitfasern von außen verhindert wird. Eine Genauigkeit und Zuverlässigkeit eines erfindungsgemäßen Faserbands für einen faseroptischen Sensor ist gegenüber herkömmlichen Lösungen verbessert.One Advantage of the sensor tape according to the invention is therefore that light radiation from external light sources through that for the light of the fiber wavelength impermeable shell material can not get to the light exit region of the optical fibers and thus a coupling of light into the optical fibers of Outside is prevented. An accuracy and reliability of a sliver according to the invention for one fiber optic sensor is opposite usual solutions improved.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Hüllmaterial eine Faseraufnahme aus einem für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Material. Dabei umschließt die Faseraufnahme die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser bündig. Das Material der Faseraufnahme kann vorteilhaft einen für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Kunststoff umfassen, der beispielsweise durch wenigstens ein Acrylat gebildet ist. Um die Faseraufnahme für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässig zu machen, kann der Kunststoff mit Farbpigmenten und/oder mit Rußpartikeln versetzt sein.In an advantageous embodiment of the invention comprises the shell material a fiber intake from a for the light of the fiber wavelength impermeable Material. It encloses the fiber receptacle the first and the at least one second optical fiber flush. The material of the fiber intake can advantageously be one for the light the fiber wavelength impermeable Plastic comprising, for example, by at least one acrylate is formed. To make the fiber receptacle impermeable to the light of the fiber wavelength make, the plastic can with color pigments and / or with soot particles be offset.
Die Faseraufnahme bildet eine Matrix, in der die Lichtleitfasern vorzugsweise nebeneinander mechanisch miteinander verbunden sind, beispielsweise durch einen Kunststoff oder Klebstoff, etwa auf Acrylbasis. Bei herkömmlichen Lösungen werden dafür transparente Materialien eingesetzt, die ein unerwünschtes Einkoppeln von Lichtstrahlung von außen zulassen. Im Gegensatz dazu kann vorteilhaft ein entsprechend eingefärbter Kunststoff beziehungsweise Klebstoff verwendet werden, der insbesondere das Licht der Faserwellenlänge von einem Einkoppeln in die Lichtleitfasern über die Lichtaustrittsbereiche abhält. Dazu kann der Kunststoff oder der Klebstoff mit geeigneten Farbpigmenten und/oder Rußpartikeln eingefärbt werden, um so die gewünschte Undurchlässigkeit für Licht der Faserwellenlänge zu erreichen.The Fiber receptacle forms a matrix in which the optical fibers are preferably side by side mechanically connected to each other, for example by a plastic or adhesive, such as acrylic. at usual solutions be for it used transparent materials that are an undesirable Allow coupling of light radiation from the outside. In contrast this can advantageously a correspondingly colored plastic or Adhesive used in particular the light of the fiber wavelength of a coupling into the optical fibers via the light exit areas keeps. For this purpose, the plastic or the adhesive with suitable color pigments and / or soot particles are colored, so the desired impermeability for light the fiber wavelength to reach.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Hüllmaterial einen beidseitig auf die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser aufgebrachten Laminatmantel, der für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässig ist. Dabei können die Lichtleitfasern auch in einer Faseraufnahme oder Matrix zusammengefasst sein. In diesem Fall kann die Faseraufnahme oder die Matrix sowohl transparente Eigenschaften aufweisen oder erfindungsgemäß für Licht der Faserwellenlänge undurchlässig sein.In a further exemplary embodiment of the invention the wrapping material one on both sides of the first and the at least one second optical fiber applied laminate cladding, which is impermeable to the light of the fiber wavelength. It can the optical fibers are also combined in a fiber receptacle or matrix be. In this case, the fiber intake or the matrix may be both have transparent properties or according to the invention for light the fiber wavelength impermeable be.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Laminatmantel durch eine Folie und eine auf die Folie aufgebrachte, für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässige Schicht gebildet. Die Folie kann dabei beispielsweise eine Polyethylenterephthalat-, PET-Folie sein. Die auf die Folie aufgebrachte Schicht kann beispielsweise durch eine farbige Beschichtung der Folie gebildet sein. Durch die farbige Beschichtung der Folie kann erreicht werden, dass der Laminatmantel die erfindungsgemäße Eigenschaft aufweist, für Licht der Faserwellenlänge undurchlässig zu sein. Dies ist insbesondere beim Einsatz von günstigen und einfach zu verarbeitenden PET-Folien vorteilhaft, die üblicherweise transparent und damit für das Licht der Faserwellenlänge durchlässig sind.In an advantageous embodiment of the laminate jacket by a Foil and a film applied to the film which is impermeable to the light of the fiber wavelength educated. The film may, for example, a polyethylene terephthalate, PET film be. For example, the layer applied to the film may be formed by a colored coating of the film. By the Colored coating of the film can be achieved by laminating the laminate the property of the invention has, for Light of the fiber wavelength impermeable to be. This is especially the case when using cheap and easy-to-process PET films that are usually beneficial transparent and therefore for the light of the fiber wavelength permeable are.
Alternativ können für den Laminatmantel andere Materialien eingesetzt werden, die für Licht der Faserwellenlänge undurchlässig sind, wie beispielsweise eingefärbte Folien oder andere Kunststoffe.alternative can for the Laminate coat other materials used for light the fiber wavelength impermeable are, for example, colored Foils or other plastics.
In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltungsform der Erfindung umfasst das Hüllmaterial einen Mantel, der einen Verbund der ersten und der wenigstens zweiten Lichtleitfaser geschlossen abdeckt und für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässig ist. Der Verbund kann beispielsweise als Faseraufnahme oder Matrix ausgeführt sein, wobei wegen der er findungsgemäßen Eigenschaften des Mantels die Faseraufnahme oder Matrix wiederum sowohl mit transparentem als auch mit für Licht der Faserwellenlänge undurchlässigem Material gebildet sein können.In another exemplary embodiment of the invention the wrapping material a jacket comprising a composite of the first and the at least second Covered optical fiber and is impermeable to the light of the fiber wavelength. The composite can be embodied for example as a fiber receptacle or matrix, because of he inventive properties of the mantle the fiber intake or matrix turn both with transparent as well as with for Light of the fiber wavelength impermeable Material can be formed.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der Mantel durch einen auf den Verbund gespritzten und/oder extrudierten Kunststoff gebildet. Alternativ kann der Mantel durch einen für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Schlauch gebildet sein. Der Mantel stellt so mit Vorteil sowohl einen optischen Schutz gegen Einkoppeln von Licht der Faserwellenlänge in die Lichtleitfasern als auch einen mechanischen Schutz des Faserbands beziehungsweise der Lichtleitfasern gegen Beschädigung dar.In an advantageous embodiment, the jacket by a formed on the composite molded and / or extruded plastic. Alternatively, the sheath may pass through a tube impermeable to the light of the fiber wavelength be formed. The jacket thus provides both an optical advantage Protection against coupling light of the fiber wavelength in the Optical fibers as well as a mechanical protection of the sliver or the optical fibers against damage.
Die Faserwellenlänge, für die die Lichtleitfasern ausgelegt sind, kann beispielsweise einer Wellenlänge für rotes Licht entsprechen. Dabei kann die Faserwellenlänge beispielsweise einen Wert zwischen 625 nm und 740 nm betragen.The Fiber wavelength, for the the optical fibers are designed, for example, a wavelength for red Correspond to light. In this case, the fiber wavelength, for example, a value between 625 nm and 740 nm.
Ein Faserband in einer der gezeigten Ausführungsformen lässt sich beispielsweise in einer Aufprallsensorvorrichtung eines Fußgängerschutzsystems eines Fahrzeugs verwenden. Alternativ kann ein erfindungsgemäßes Faserband für einen faseroptischen Sensor im Bereich der Medizintechnik eingesetzt werden. Beispielsweise lässt sich ein Sensor mit dem erfindungsgemäßen Faserband am Rücken eines Patienten befestigen, wodurch Bewegungen des Patienten gemessen werden beziehungsweise ein Bewegungsverhalten des Patienten analysiert werden kann. Die Erfindung lässt sich jedoch auch für andere Anwendungen einsetzen, bei denen Biegungen detektiert oder sensiert werden sollen.One Sliver in one of the embodiments shown can be for example, in an impact sensor device of a pedestrian protection system of a vehicle. Alternatively, a sliver according to the invention for one fiber optic sensor used in the field of medical technology. For example, let a sensor with the sliver according to the invention on the back of a Attach patient, thereby measuring movements of the patient or a movement behavior of the patient is analyzed can be. The invention leaves but also for use other applications where bends are detected or to be sensed.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen.The Invention will be described below in several embodiments with reference to the Figures closer explained. Functional or equivalent elements contribute same reference numerals.
Es zeigen:It demonstrate:
In
Die
in
Licht,
das in dem Faserkern
Der
Faserkern
Die
Faseraufnahme
Durch
die Faseraufnahme
Bei einer herkömmlichen Faseraufnahme ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips wird üblicherweise ein transparenter Kunststoff verwendet. Dadurch ist es möglich, dass Licht beziehungsweise Teile des Lichts, das auf die Faseraufnahme beziehungsweise die Lichtleitfasern trifft, über die Lichtaustrittsbereiche in die Lichtleitfasern eingekoppelt wird. Dies kann insbesondere bei hellem Halogenlicht oder direkter Sonnenbestrahlung problematisch sein.at a conventional one Fiber intake without application of the principle of the invention is usually a transparent plastic used. This makes it possible for that Light or parts of the light that are on the fiber intake or the optical fibers strikes, over the light exit areas is coupled into the optical fibers. This can be special in bright halogen light or direct sunlight problematic be.
Üblicherweise
werden derartige Systeme mit faseroptischen Sensoren mit gepulsten
Lichtsignalen betrieben, so dass eine dauerhafte Bestrahlung der Lichtleitfasern
regelmäßig zu keiner
negativen Beeinflussung des optischen Systems führt. Jedoch könnte ein
Lichtwechsel, z.B. durch Schlagschatten von Alleebäumen beim
Einsatz des Faserbands in einem Fahrzeug zu einer fehlerhaften Detektion
und einer ungewollten Aktivierung einer Schutzmaßnahme, beispielsweise eines
Airbags führen.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz
von Hüllmaterial
Es
kann ausreichend sein, wenn das Hüllmaterial
Der
Verbund
Der
Laminatmantel
Als
Folie
Das
Hüllmaterial
Der
Mantel
Alternativ
ist der Mantel
Ein
Faserband für
einen faseroptischen Sensor in einer der gezeigten Ausführungsformen
kann beispielsweise in einer Aufprallsensorvorrichtung
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- AufprallsensorvorrichtungImpact sensor device
- 33
- Stoßfängerbumper
- 44
- Sensierungsbereichsensing area
- 55
- Aufprallobjektimpact object
- 66
- Auswerteeinheitevaluation
- 77
- SensorbandSensorband
- 88th
- Zuleitungsbereichlead region
- 99
- Umkehrbereichreversal region
- 10, 11, 1210 11, 12
- Lichtleitfaseroptical fiber
- 1313
- Fasermantelfiber cladding
- 1414
- Faserkernfiber core
- 1515
- LichtaustrittsbereichLight output region
- 2020
- Hüllmaterialshell material
- 3030
- Faseraufnahmefiber intake
- 3131
- Verbundcomposite
- 4040
- Laminatmantellaminate coat
- 4141
- Foliefoil
- 4242
- Schichtlayer
- 1616
- Faserfiber
- 5050
- Mantelcoat
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
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8131 | Rejection |