DE102006048635B4 - Faseroptischer Biegesensor und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Faseroptischer Biegesensor und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102006048635B4
DE102006048635B4 DE200610048635 DE102006048635A DE102006048635B4 DE 102006048635 B4 DE102006048635 B4 DE 102006048635B4 DE 200610048635 DE200610048635 DE 200610048635 DE 102006048635 A DE102006048635 A DE 102006048635A DE 102006048635 B4 DE102006048635 B4 DE 102006048635B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical fiber
fiber
light
sensor device
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200610048635
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006048635A1 (de
Inventor
Benjamin L'Hénoret
Helmut Nowsch
Georg Osterholt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE200610048635 priority Critical patent/DE102006048635B4/de
Publication of DE102006048635A1 publication Critical patent/DE102006048635A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006048635B4 publication Critical patent/DE102006048635B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
    • G01D5/35341—Sensor working in transmission
    • G01D5/35345—Sensor working in transmission using Amplitude variations to detect the measured quantity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/3537—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself
    • G01D5/3538—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself using a particular type of fiber, e.g. fibre with several cores, PANDA fiber, fiber with an elliptic core or the like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre

Abstract

Faseroptische Sensorvorrichtung, die eine Lichtleitfaser (2) mit an einem ersten Ende (3) angekoppelter Lichtquelle (5) sowie einen an die Lichtleitfaser (2) an einem zweiten Ende (7) angekoppelten Lichtdetektor (8), sowie Mittel zum Erkennen einer Deformation auf Basis einer Änderung der Intensität des aus der Lichtleitfaser (2) im Lichtdetektor (8) empfangenen Lichts umfasst, die Lichtleitfaser (2) als polymere optische Faser (POF) ausgebildet ist, die mit mindestens einem Lichtemissionsbereich versehen ist, der durch Di- rektschreiben hinsichtlich eines Brechungsindex (nmo) manipuliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionsbereiche in Form eines oder mehrerer schichtförmig durch den Faserquerschnitt hindurchverlaufender Streifen (20) angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen faseroptischen Biegesensor, der eine Lichtleitfaser mit an einem ersten Ende angekoppelter Lichtquelle sowie einen an die Lichtleitfaser an einem zweiten Ende angekoppelten Lichtdetektor, sowie Mittel zum Erkennen einer Deformation auf Basis einer Änderung der Intensität des durch die Lichtleitfaser empfangenen Lichts umfasst, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Ohne Beschränkung ihres Einsatzfeldes wird die vorliegende Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf den Automobilsektor dargestellt. Der Automobil- und Kraftfahrzeugbereich ist aufgrund der hohen Systemanforderungen bei gleichzeitig hohem Kostendruck durch die hohen Absatzzahlen ein wirtschaftlich sehr bedeutender Anwendungsbereich. Alternative Einsatzfelder in der Flugzeugtechnik oder aber auch in der Medizin und Architektur und anderen Feldern mit ähnlichen Anforderungsprofilen werden grundsätzlich nicht ausgeschlossen.
  • Faseroptische Sensorvorrichtungen bzw. Biegesensoren der vorstehend genannten Art sind beispielsweise aus der WO 94/29671 A1 bekannt. Sie werden heute gleichermaßen für langsam, wie auch schnell ablaufende Biege- oder Verformungsvorgänge eingesetzt und finden daher auch im modernen Personenkraftfahrzeugbau Anwendung. So wird beispielsweise eine schnelle Detektion eines Zusammenstoßes eines Kraftfahrzeuges mit einem Fußgänger oder Fahrradfahrer durch derartige Sensoren zur Einleitung sogenannter aktiver Sicherheitsmaßnahmen, wie beispielsweise einem durch pyrotechnische Elemente oder einen elektrischen Antrieb hervorgerufenen Schrägstellen einer Motorhaube, ausgeführt.
  • Die WO 94/29671 offenbart eine faseroptische Sensorvorrichtung, die eine Lichtleitfaser mit einer an einem ersten Ende angekoppelten Lichtquelle sowie einen an die Lichtleitfaser an einem zweiten Ende angekoppelten Lichtdetektor aufweist. Zur Erkennung einer Deformation wird die Änderung der Intensität des aus der Lichtleitfaser im Lichtdetektor empfangenen Lichtes ausgewertet.
  • Auf Basis der Lehre der WO 94/29671 A1 ist von der Anmelderin eine faseroptische Sensorvorrichtung entwickelt worden, durch die eine Form eines Stoßdämpfers an einem Kraftfahrzeug überwacht und damit auch eine Art einer unfallbedingten Verformung bzw. Verbiegung erkannt werden kann. Damit kann im Fall eines Crashs anhand einer Verformung zwischen einem Zusammenstoß mit einem Fußgänger und beispielsweise einer Mülltonne oder einem Verkehrsschild unterschieden werden. Der faseroptische Sensor ist unter Verwendung von vier bis zu 16 Lichtleitfasern aufgebaut, die an ihrer Mantelfläche an bestimmten Bereichen mechanisch angeritzt oder chemisch definiert abgetragen worden sind. So werden Lichtemissionsflächen bzw. – bereiche mit den unterschiedlichsten Formen geschaffen. Faseroptische Sensorvorrichtungen der genannten Art weisen als Lichtquelle regelmäßig Leuchtdioden auf, die jeweils an eine i. d. R. unter 2 m lange Lichtleitfaser angeschlossen sind.
  • Die DE 10 2004 047 498 A1 zeigt einen Lichtleiter mit einer strukturierten Oberfläche und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Strukturierung des Lichtleiters erfolgt mittels eines Lasers, wobei das Verfahren der Laserablation angewendet wird. Mittels Laserablation können im Lichtleiter bei Strukturen mit hoher Fertigungsgenauigkeit hergestellt werden, wobei der Lichtleiter eine verhältnismäßig geringe Schwächung des Querschnittes erfährt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine faseroptische Sensorvorrichtung der genannten Art unter Vereinfachung ihres Aufbaus bei erhöhter Zuverlässigkeit weiterzubilden und auch Möglichkeiten einer vereinfachten sowie preiswerteren Fertigung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale von Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß zeichnet sich ein optischer Biegesensor der eingangs genannten Art dadurch aus, dass die Lichtleitfaser als polymere optische Faser, kurz POF, ausgebildet ist, die mit durch Direktschreiben hinsichtlich mindestens eines Brechungsindex n manipulierten Bereichen versehen ist. Das Direktschreiben auf bzw. in eine POF ist als Technik z. B. aus dem Bereich der Mikro-Fotolithografie zur Herstellung von Strukturen auf Silizium-Wafern mittels Laser bekannt und wird nun unter Nutzung der bereits am Markt verfügbaren Vorrichtungen im Rahmen der erreichten Genauigkeit von Abbildungen in diesem neuen Anwendungsbereich eingesetzt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Abbildungen der Zeichnung angegeben. In der Zeichnung zeigen in schematisierter Form:
  • 1: einen Ausschnitt aus einer polymeren optischen Faser mit exemplarischen Lichtpfaden zur Andeutung des Einflusses einer Zone mit modifiziertem Brechungsindex auf einen weiteren Verlauf der Lichtpfade in einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2: eine Darstellung eines prinzipiellen Verlaufes von Lichtpfaden in dem Ausschnitt aus der polymeren optischen Faser von 1 bei schichtförmig durch den Faserquerschnitt hindurchverlaufender Zone mit modifiziertem Brechungsindex;
  • 3: eine Darstellung analog 1 mit einer Zone mit modifiziertem Brechungsindex, der kleiner als der des Kernmaterials ist;
  • 4: eine Darstellung analog der 2 mit den sonstigen Randbedingungen gemäß 3;
  • 5: eine Skizze zur Darstellung eines prinzipiellen Verlaufes eines Lichtpfades durch eine gebogene Faser;
  • 6: ein Beispieldiagramm zur Darstellung eines Zusammenhangs zwischen Dämpfung und Biegeradius einer Lichtleitfaser;
  • 7: eine bekannte Ausführungsform einer faseroptischen Sensorvorrichtung mit mehreren Lichtleitfasern gemäß 2 zur Schaffung einer Gesamtvorrichtung mit der Fähigkeit einer Lokalisation und Bestimmung einer Art einer jeweiligen Verformung;
  • 8a bis 8c: eine prinzipielle Darstellung eines Lichtverlusts einer in einer Zone behandelten Lichtleitfaser unter Verwendung exemplarischer Lichtpfade bei geradem, positiv und negativ gebogenem Verlauf der Lichtleitfaser in dem behandelten Bereich.
  • Über die verschiedenen Ausführungsbeispiele und Abbildungen hinweg werden nachfolgend einheitlich gleiche Bezugsziffern und Bezeichnungen für gleiche Funktions- bzw. Baugruppen und Verfahrensschritte verwendet.
  • 7 zeigt einen Biegesensor nach dem Stand der Technik, der aus drei einzelnen faseroptischen Sensorvorrichtungen 1 besteht, um eine Lokalisation einer Verformung bzw. Biegung im Fall eines Zusammenstoßes zu ermöglichen. Durch eine angedeutete versetzte Anordnung der drei einzelnen faseroptischen Sensorvorrichtungen 1 ist es darüber hinaus auch möglich, eine Art einer jeweiligen Verformung so zu charakterisieren, dass zwischen einem Zusammenstoß mit einem Menschen und z. B. einem Zusammenprall mit einer Mülltonne oder einem Ampelmast unterschieden werden kann.
  • Jede faseroptische Sensorvorrichtungen 1 umfasst nach 7 eine Lichtleitfaser 2, die an einem ersten Ende 3 der Lichtleitfaser 2 in einem Ankoppelbereich 4 an eine Lichtquelle 5 mit einer Stirnfläche 6 und an einem zweiten Ende 7 an einen Lichtdetektor 8 gekoppelt ist. Nicht weiter dargestellt sind eine Schaltungselektronik und Mittel zum Erkennen einer Deformation im Bereich einer sensitiven Zone 9 auf Basis einer Änderung der Intensität des aus der Lichtleitfaser 2 in dem Lichtdetektor 8 empfangenen Lichts, die zur weiteren Auswertung einer entsprechenden Logik zugeführt wird. Diese sensitive Zone 9, die u. a. durch sog. High Order Modes Filter bzw. HOMF als Streuungs- und/oder Verlustbereich realisiert ist, ist zwischen der Einspeisung durch die Lichtquelle 5 und einer Umlenkung 10 in einem Umkehrpunkt über einen Abschnitt angeordnet.
  • Eine dieser faseroptischen Sensorvorrichtungen 1 sensiert also eine Verbiegung der Lichtleitfaser 2 auf Basis von Intensitätsabweichungen und ist damit auch als Crashsensor in einem Personenkraftfahrzeug in Bereichen der Karosserie vorteilhaft einsetzbar, die bei Unfällen mit Fußgängern oder Fahrradfahrern verformt werden. Um effektiv aktive Sicherheitsnahmen zur Verbesserung des Schutzes einer verunfallten Person ergreifen zu können, beispielsweise eine Vergrößerung eines Aufprallwinkels bei Schaffung einer weicheren Auffangstruktur im Bereich der Motorhaube, muss eine auch nur geringe Verformung durch einen derartigen Sensor schnell und sicher erkannt werden, sofern es sich um einen Zusammenstoß mit einem Menschen handelt.
  • Aus Kostengründen kommen bei einer bekannten Sensorvorrichtung 1 Leuchtdioden LED als Lichtquellen 5 bei etwa λ = 660 nm zusammen mit entsprechend abgestimmten Photodetektoren als Lichtdetektor-Bauteile 8 zum Einsatz. Um auf Basis einer derartigen Vorrichtung 1 auch eine Art einer Verformung detektieren zu können, werden in der Praxis vier bis 16 separate Sensorvorrichtungen 1 zusammengefasst, wie in der Abbildung von 3 anhand dreier derartiger Sensorvorrichtungen 1 in einer Bündelung angedeutet. Hierbei beträgt die Länge L der Lichtleitfasern 2 in dem vorliegenden Beispielfall ca. 1,5 m. Die sensitiven Zonen 9 der einzelnen Fasern 2 sind derart gegeneinander versetzt angeordnet, dass sie einen Sensorbereich 11 bilden. Der Sensorbereich 11 wird bei einem Unfall unter Einwirkung einer Kraft U mit einer in skizziert angedeuteter Weise sichelförmig angenommenen Verteilung hinsichtlich seiner Teilbereiche 9 unterschiedlich stark verformt. Aus den sich damit je Faser 2 ergebenden unterschiedlichen Schwächungen einer Lichtintensität gegenüber einem Normalfall ohne Verformung in einem Bereich 9 lassen sich Teilverformungen ermitteln, denen je Faser 2 auch ein Ort zugewiesen werden kann. Damit ist eine aktuell durch den Unfall auftretende Verformung stückweise aus Einzelergebnissen schnell und zuverlässig bestimmbar.
  • 5 zeigt eine Skizze zur Darstellung eines prinzipiellen Verlaufes eines Lichtpfades durch eine gebogene Faser 2, 6 ist ein Beispieldiagramm zur Darstellung eines Zusammenhangs zwischen Dämpfung und Biegeradius einer Lichtleitfaser 2. Die Fortsetzung jedes Lichtpfades in einem Kern bzw. Core 12 einer Faser 2 beruht also auf Totalreflexion an einer Grenzschicht zwischen dem Kern 12 und einem Mantel bzw. Cladding 13 der Faser 2. Gemäß Diagramm von 6 ist eine signifikante Zunahme der optischen Dämpfung erst bei Biegeradien von unter 20 mm messbar. Da dieser Effekt für die gezielte Früherkennung eines Unfalls bei weitem nicht ausreichend ist, werden u. a. gemäß der Lehre der WO 94/29671 A1 definierte Licht-Verlustzonen in mindestens einem Bereich 9 je Lichtleitfaser 2 geschaffen.
  • Die Wirkung derartiger, auf einer definierten Beschädigung der Oberfläche einer Lichtleitfaser 2, die mindestens im Bereich des Mantels 13 vorgesehen ist und sich bis zum Kern 12 hin erstrecken kann, sind in den Abbildungen der 8a bis 8c dargestellt. In diesen Abbildungen sind die Eigenschaften unter Verwendung exemplarischer Lichtpfade bei geradem, positiv und negativ gebogenem Verlauf der Lichtleitfaser 2 in dem behandelten Bereich 9 angedeutet. Die mechanisch und/oder chemisch herbeigeführte Beschädigung ist definiert nur an einer Seite und nicht am Umfang radial umlaufend vorgesehen. Eingespeistes Licht 15 breitet sich in der hier verwendeten Mulitmode-Faser 2 auf den unterschiedlichsten Wegen aus. In dem zur Steigerung der optischen Dämpfung behandelten Bereich 9 tritt Licht 16 aus, so dass das in der Faser 2 verbleibende Licht 17 eine gegenüber dem eingespeisten Licht 15 geringere Intensität aufweist. Dieser Verlust an Intensität ist bei negativer Biegung gemäß 8c größer als im ungebogenen Zustand der Faser 2, bei positiver Biegung nach 8b ist der Intensitätsverlust am geringsten, wie anhand der Pfeile des austretenden Lichts 16 in den 8a bis 8c angedeutet. Damit kann anhand einer gemessenen Intensität an einem Ende einer Faser 2 zwischen drei Zuständen unterschieden werden.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Beschädigungen weisen jedoch nicht nur eine optische Wirkung auf, sie schwächen eine Faser 2 auch mechanisch dahingehend, dass bei insbesondere in Kraftfahrzeugen üblicherweise hohen Schwingungsbelastungen und/oder einer in der Faser 2 auftretenden Torsionsbelastung schnell ein Faserbruch und damit ein Ausfall eines gesamten Biegesensors auftreten kann.
  • Um hier Abhilfe zu schaffen, die vorstehend genannten Eigenschaften aber beibehalten zu können, wird unter Bezugnahme auf die Abbildung von 1 nun ein Ausschnitt aus einer polymeren optischen Faser POF 2 mit exemplarischen Lichtpfaden zur Andeutung des Einflusses einer Zone mit modifiziertem Brechungsindex nmo auf einen weiteren Verlauf der Lichtpfade in einem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. Die Lichtleitfaser 2 weist hierzu einen Lichtemissionsbereich auf, der ohne mechanische Schwächung des Lichtleitermaterials regional begrenzte Änderungen des Brechungsindex nmo > nco in der Lichtleitfaser 2 aufweist. Diese Brechungsindexänderungen sind durch Direktschreiben oder ähnliche Verfahren definiert hergestellt worden. Dieses Herstellungsverfahren, wie z. B. das Direktschreiben bzw. die Photo-Inskription zum Einschreiben einer definierten Struktur in einen Wellenleiter unter hoher Genauigkeit insbesondere unter Verwendung eines Lasers zur Erzeugung von Brechungsindex-Änderungen durch Abweichungen in der Materialdichte, sind u. a. aus Bereichen der Chipfertigung bekannt, aber auch aus der Telekommunikation, wo sie für Wellenlängen-Multiplex bzw. Wavelength domain multiple access, kurz WDM, für Glasfaser- und Polymertechnologie adaptiert wurden. Ausgangspunkt derartiger Verfahren ist die Eigenschaft gerade polymerer optischer Fasern POF 2, dass durch Laser eine Dichteänderung u. a. im Zuge einer veränderten Vernetzung des polymeren Materials bewirkt werden kann. Damit ist einstellbar, ob definierte Lichtemissionsbereiche einen Brechungsindex nmo aufweisen sollen, der größer oder kleiner als ein Brechungsindex nco des Kerns 12 sein soll.
  • In dem Ausführungsbeispiel nach 1 oder 3 ist der Lichtemissionsbereich als Punkt 19 oder im Wesentlichen streifenförmig in axialer Richtung zur Lichtleitfaser 2 derart angeordnet, dass eine Unterscheidung zwischen positiver und negativer Biegung gewährleistet wird.
  • In dem Ausführungsbeispiel nach 2 oder 4 ist der Lichtemissionsbereich in Form mehrerer unter einem Winkel zu der Faserlängsachse stehenden Streifen 20 angeordnet. So kann in dieser Form auch eine Gitterstruktur geschaffen werden, die frequenzselektiv wirkt, so dass ein Lichtemissionsbereich nur für eine bestimmte Frequenz wirksam ist und alles übrigen im Wesentlichen ungedämpft passieren lässt.
  • Nicht weiter dargestellt ist eine Ausführungsform, die nur einen Streifen 20 gemäß 2 oder 4 zur Ausbildung eines Lichtemissionsbereiches versehen ist.
  • Zur Herstellung derartiger Lichtemissionsbereiche an der Lichtleitfaser 2 muss die Lichtleitfaser 2 selber also auch an ihrem Mantel bzw. Cladding 13 nicht mehr beschädigt und damit mechanisch geschwächt werden. Da in diesem Verfahren kein Materieabtrag mehr erfolgt, wird auch die Fertigung vereinfacht. Ohne Beschädigung der Lichtleitfaser 2 werden zudem keine Orte zur Ansammlung von Schmutz und/oder Feuchtigkeit geschaffen, die auf Dauer auch zu einem Ausfall eines faseroptischen Biegesensors 1 führen können.
    • 1
    Sensorvorrichtung
    2
    Lichtleitfaser
    3
    erstes Ende der Lichtleitfaser 2
    4
    Ankoppelbereich
    5
    Lichtquelle
    6
    Stirn-/Endfläche der Lichtleitfaser 2
    7
    zweites Ende der Lichtleitfaser 2
    8
    Lichtdetektor
    9
    bezüglich Deformation sensitive Zone einer Lichtleitfaser 2
    10
    Umlenkung
    11
    Sensorbereich/sensitive Zone zur Ortung und Formbestimmung
    12
    Kern/Core der Faser 2
    13
    Mantel/Cladding der Faser 2
    14 15
    eingespeistes Licht
    16
    austretendes Licht
    17
    verbleibendes Licht
    18
    Lichtemissionsbereich
    19
    Punkt oder im Wesentlichen streifenförmige Anordnung in axialer Richtung zur Lichtleitfaser 2
    20
    unter einem Winkel zu der Faserlängsachse stehender Streifen
    nmo
    modifizierter Brechungsindex
    nco
    Brechungsindex der Kerns
    ncl
    Brechungsindex
    L
    Länge der Faser 2

Claims (3)

  1. Faseroptische Sensorvorrichtung, die eine Lichtleitfaser (2) mit an einem ersten Ende (3) angekoppelter Lichtquelle (5) sowie einen an die Lichtleitfaser (2) an einem zweiten Ende (7) angekoppelten Lichtdetektor (8), sowie Mittel zum Erkennen einer Deformation auf Basis einer Änderung der Intensität des aus der Lichtleitfaser (2) im Lichtdetektor (8) empfangenen Lichts umfasst, die Lichtleitfaser (2) als polymere optische Faser (POF) ausgebildet ist, die mit mindestens einem Lichtemissionsbereich versehen ist, der durch Di- rektschreiben hinsichtlich eines Brechungsindex (nmo) manipuliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionsbereiche in Form eines oder mehrerer schichtförmig durch den Faserquerschnitt hindurchverlaufender Streifen (20) angeordnet sind.
  2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionsbereiche im Wesentlichen streifenförmig in axialer Richtung zur Lichtleitfaser (2) derart angeordnet sind, dass eine Unterscheidung zwischen positiver und negativer Biegung gewährleist ist.
  3. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Streifen (20) unter einem Winkel zu der Faserlängsachse stehend angeordnet sind.
DE200610048635 2006-10-13 2006-10-13 Faseroptischer Biegesensor und Verfahren zu dessen Herstellung Expired - Fee Related DE102006048635B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610048635 DE102006048635B4 (de) 2006-10-13 2006-10-13 Faseroptischer Biegesensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610048635 DE102006048635B4 (de) 2006-10-13 2006-10-13 Faseroptischer Biegesensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006048635A1 DE102006048635A1 (de) 2008-04-17
DE102006048635B4 true DE102006048635B4 (de) 2009-03-19

Family

ID=39184945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610048635 Expired - Fee Related DE102006048635B4 (de) 2006-10-13 2006-10-13 Faseroptischer Biegesensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006048635B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015106397U1 (de) 2015-11-24 2017-02-27 EUROLAN GmbH Biegemessvorrichtung mit Lichtwellenleiter

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2942550A1 (fr) * 2009-02-23 2010-08-27 Centre Nat Rech Scient Procede de realisation d'un defaut a la surface d'une fibre optique
SE537516C2 (sv) 2013-07-29 2015-05-26 Niklas Salomonsson Metod och sensor för positionering av ett flexibelt element
SE538575C2 (en) 2015-01-22 2016-09-27 Salomonsson Niklas Sensor and method enabling the determination of the position and orientation of a flexible element
DE102015208237A1 (de) * 2015-05-05 2016-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Kalibrierung eines C-Bogensystems
EP3376170B1 (de) * 2017-03-15 2021-06-16 Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH Sensorsystem zum überwachen von druckkraft- und feuchtigkeitsveränderungen auf eine textile unterlage und verfahren zur anwendung des sensorsystems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994029671A1 (en) * 1993-06-10 1994-12-22 Danisch Lee A Fiber optic bending and positioning sensor
US20030231818A1 (en) * 2002-02-20 2003-12-18 Institut National D'optique Packaged optical sensors on the side of optical fibres
DE102004047498A1 (de) * 2004-09-23 2006-04-20 Siemens Ag Lichtleiter mit einer strukturierten Oberfläche und Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994029671A1 (en) * 1993-06-10 1994-12-22 Danisch Lee A Fiber optic bending and positioning sensor
US20030231818A1 (en) * 2002-02-20 2003-12-18 Institut National D'optique Packaged optical sensors on the side of optical fibres
DE102004047498A1 (de) * 2004-09-23 2006-04-20 Siemens Ag Lichtleiter mit einer strukturierten Oberfläche und Verfahren zu dessen Herstellung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015106397U1 (de) 2015-11-24 2017-02-27 EUROLAN GmbH Biegemessvorrichtung mit Lichtwellenleiter

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006048635A1 (de) 2008-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006048635B4 (de) Faseroptischer Biegesensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102006027421B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Biegesensors
EP1284890B1 (de) Intrusionssensor zur erfassung einer unfallschwere bei einem fahrzeug
DE102005012690A1 (de) Bandvorrichtung
WO2014114309A1 (de) Fahrzeugscheinwerfer
DE60014631T2 (de) Dehnungsmessung
DE102014103849B4 (de) Linsenplatte
DE102016111533B4 (de) Bolzensensor
EP1844357B1 (de) Bandförmiger lichtleiter mit mehreren optischen einzelfasern und verfahren zu dessen herstellung
DE102005059958A1 (de) Beleuchtungseinrichtung
EP3047793B1 (de) Wundverband
DE102005012689B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bandes
EP2274571B1 (de) Messanordnung mit einem faser-bragg-gitter zur erfassung von dehnungen oder temperaturen
WO2006010753A1 (de) Kraftsensor
WO2009068285A1 (de) Optische anordnung
DE102005046934A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bandes
DE102005047738A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines biegesensitiven Sensorbandes und Sensorband beziehungsweise Sensoranordnung mit biegesensitiven Eigenschaften
WO2008037766A1 (de) Faseroptische sensorvorrichtung
WO2006061313A1 (de) Jeweils stückweise sensitiv ausgebildetes optische fasern - sensorband
WO2008031836A1 (de) Sensorband
DE102006034841A1 (de) Faserband für einen faseroptischen Sensor
DE102018119412A1 (de) Optische Baugruppe sowie Verfahren zur Herstellung einer optischen Baugruppe
DE102014224185A1 (de) Anordnung zur Detektion einer Überbelastung eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102006006556B4 (de) Lichtwellenleiter für einen faseroptischen Sensor, faseroptischer Sensor und Kraftfahrzeug
DE102015001694A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140501