DE102013008617A1 - Temperature compensation device for FBG strain sensors - Google Patents

Temperature compensation device for FBG strain sensors Download PDF

Info

Publication number
DE102013008617A1
DE102013008617A1 DE102013008617A DE102013008617A DE102013008617A1 DE 102013008617 A1 DE102013008617 A1 DE 102013008617A1 DE 102013008617 A DE102013008617 A DE 102013008617A DE 102013008617 A DE102013008617 A DE 102013008617A DE 102013008617 A1 DE102013008617 A1 DE 102013008617A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
groove
plate
fiber
temperature compensation
bragg grating
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.)
Withdrawn
Application number
DE102013008617A
Other languages
German (de)
Inventor
wird später genannt werden Erfinder
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.)
Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Original Assignee
Hottinger Baldwin Messtechnik 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 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH filed Critical Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Priority to DE102013008617A priority Critical patent/DE102013008617A1/en
Publication of DE102013008617A1 publication Critical patent/DE102013008617A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02171—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes
    • G02B6/02176—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations
    • G02B6/0218—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations using mounting means, e.g. by using a combination of materials having different thermal expansion coefficients
    • 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
    • G01B11/165—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
    • 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
    • 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
    • G01L1/246—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 using integrated gratings, e.g. Bragg gratings

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von temperaturbedingten Messfehlern mit nachfolgenden Merkmalen: einer Platte (1), einer in der Plattenoberseite (1a) umlaufenden Rille 2, in der eine optische Faser (3) mit einem Bragg-Gitter (4) der Länge (L) befestigt ist, wobei die Rille (2) eine Breite (b) und eine Tiefe (t) aufweist und die Breite (b) wenigstens das 1,001-Fache bis 1,5-Fache und die Tiefe wenigstens das 1.001-Fache des Faserdurchmessers (d) beträgt, die Rille 2 wenigstens einen geradlinig verlaufenden Abschnitt (2a) mit einer Länge (L) aufweist, welcher wenigstens so lang wie das Bragg-Gitter (4) und wenigstens 1, 3-mal breiter als der Faserdurchmesser (d) ist und einem Ein- und Austrittsbereich (5) für die Faser (3), welcher dem geradlinig verlaufenden Abschnitt (2a) gegenüber liegt und die optischen Faser (3) ist mit einem Klebstoff in der Rille (2) fixiert, wobei das Bragg-Gitter (4) in dem Abschnitt (2a) positioniert ist.The invention relates to a device for compensating temperature-related measurement errors, having the following features: a plate (1), a groove 2 running in the top surface (1a), in which an optical fiber (3) with a Bragg grating (4) of length ( L), wherein the groove (2) has a width (b) and a depth (t) and the width (b) at least 1.001 times to 1.5 times and the depth at least 1,001 times the fiber diameter (d), the groove 2 has at least one rectilinear portion (2a) of length (L) which is at least as long as the Bragg grating (4) and at least 1.3 times wider than the fiber diameter (d) and an input and output region (5) for the fiber (3) which lies opposite the rectilinear section (2a) and the optical fiber (3) is fixed with an adhesive in the groove (2), the Bragg Grid (4) is positioned in the section (2a).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von Messfehlern, die durch Temperaturänderungen an Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensoren, nachfolgend FBG-Dehnungssensoren genannt, entstehen. Es ist bekannt, Materialdehnungen mit FBG-Dehnungssensoren zu messen. Die Streckung oder Stauchung eines FBG-Dehnungssensors verändert dessen optischen Eigenschaften, sodass aus den veränderten optischen Eigenschaften ein Rückschluss auf die Streckung oder Stauchung des FBG-Dehnungssensors und somit auf die Dehnung oder Stauchung des zu untersuchenden Materialabschnitts, an welchem der FGB-Sensor befestigt ist, gezogen werden kann.The invention relates to a device for the compensation of measurement errors caused by temperature changes on fiber Bragg grating strain sensors, referred to below as FBG strain sensors. It is known to measure material expansions with FBG strain sensors. The extension or compression of an FBG strain sensor changes its optical properties, so that from the changed optical properties a conclusion on the extension or compression of the FBG strain sensor and thus on the strain or compression of the material section to be examined, to which the FGB sensor is attached , can be pulled.

Temperaturänderungen bewirken ebenfalls eine Änderung der optischen Eigenschaften eines FBG-Dehnungssensors, wobei sich zwei Effekte überlagern: Eine Temperaturänderung bewirkt einerseits eine Veränderung des Brechungsindex des FBG, andererseits auch eine mechanische Ausdehnung oder Schrumpfung des Materials, nachfolgend als Werkstück bezeichnet, auf dem der FBG-Dehnungssensor befestigt ist. Demzufolge ist es erforderlich, mit geeigneten Mitteln das Messsignal zu ermitteln, welches ausschließlich auf mechanische Belastung des Werkstücks zurückzuführen ist.Temperature changes also cause a change in the optical properties of an FBG strain sensor, with two effects being superimposed: a temperature change causes a change in the refractive index of the FBG on the one hand, and a mechanical expansion or shrinkage of the material on the other hand, referred to as a workpiece on which the FBG Strain sensor is attached. Accordingly, it is necessary to determine the measuring signal by suitable means, which is due exclusively to mechanical stress of the workpiece.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, einen Messfehler, der bei der Messung der mechanischen Dehnung durch Temperatureinfluss entsteht, zu kompensieren. In dem Dokument WO 2011/138132 A1 ist erläutert, dass dazu ebenso ein FBG-Dehnungssensor verwendet wird. Dieser FBG-Dehnungssensor ist auf einem separaten Materialstück befestigt. Dieses Materialstück mit dem darauf befestigten FBG-Dehnungssensor ist mit dem Werkstück, an dem der FBG-Dehnungssensor zur Messung der mechanischen Dehnung befestigt ist, wärmetechnisch gekoppelt. Darunter ist folgendes zu verstehen: Das Materialstück wird mit dem Werkstück in Kontakt gebracht, wobei darauf geachtet wird, dass dieses Materialstück möglichst immer die gleiche Temperatur wie das Werkstück aufweist. Das Materialstück wird jedoch mechanisch entkoppelt befestigt. Darunter ist folgendes zu verstehen. Wenn das Werkstück mechanisch belastet und somit gedehnt oder gestaucht wird, darf diese Dehnung oder Stauchung nicht auf das Materialstück übertragen werden. Durch die mechanische Entkopplung wird erreicht, dass mit dem auf dem Materialstück applizierten FBG-Dehnungssensor lediglich die durch eine Temperaturänderung verursachte Verformung erfasst wird.It is known from the prior art to compensate for a measurement error which arises during the measurement of the mechanical strain due to the influence of temperature. In the document WO 2011/138132 A1 is explained that also an FBG strain sensor is used for this purpose. This FBG strain sensor is mounted on a separate piece of material. This piece of material with the FBG strain sensor mounted thereon is thermally coupled to the workpiece to which the FBG strain sensor for measuring mechanical strain is attached. This is to be understood as meaning the following: The piece of material is brought into contact with the workpiece, whereby it is ensured that this piece of material always has the same temperature as the workpiece whenever possible. The piece of material is fastened mechanically decoupled. This is to be understood as follows. If the workpiece is mechanically stressed and thus stretched or compressed, this strain or compression must not be transferred to the piece of material. Due to the mechanical decoupling it is achieved that only the deformation caused by a temperature change is detected with the FBG strain sensor applied to the material piece.

Um ein geeignetes Messsignal zur Temperaturkompensation zu erhalten, muss auch die Temperaturverteilung in dem Materialstück möglichst homogen sein. Weiterhin muss das Materialstück möglichst ein geringes Volumen, d. h. eine geringe thermische Trägheit aufweisen.In order to obtain a suitable measurement signal for temperature compensation, the temperature distribution in the piece of material must also be as homogeneous as possible. Furthermore, the piece of material as low as possible volume, d. H. have a low thermal inertia.

In dem Dokument WO 2011/138132 A1 ist beschrieben, dass ein solches Materialstück mit einem FBG-Dehnungssensor zur Temperaturkompensation an einem minimal-invasiven Instrument in der Chirurgie verwendet wird. Dabei hat sich herausgestellt, dass durch den ständig wechselnden Kontakt des Materialstücks mit Spüllösungen oder Organen, die jeweils unterschiedliche Temperaturen aufweisen, es zu einer inhomogenen transienten Temperaturverteilung in dem Materialstück kommt.In the document WO 2011/138132 A1 It is described that such a piece of material with an FBG strain sensor is used for temperature compensation on a minimally invasive instrument in surgery. It has been found that due to the constantly changing contact of the piece of material with rinsing solutions or organs, which each have different temperatures, there is an inhomogeneous transient temperature distribution in the piece of material.

Das im Dokument WO 2011/138132 A1 erwähnte Materialstück mit dem darauf befestigten Faser-Bragg-Gitter zur Temperaturkompensation ist ein Steg aus Metall, wie z. B. Aluminium, wobei dieser Steg an einem seiner beiden Enden in der Nähe der Dehnungsmessstelle befestigt ist. Das andere Ende des Metallstegs ist nicht befestigt, d. h. es schwebt frei in der Luft.This in the document WO 2011/138132 A1 mentioned piece of material with the attached fiber Bragg grating for temperature compensation is a web of metal, such. As aluminum, this web is attached at one of its two ends in the vicinity of the strain gauge. The other end of the metal bridge is not fixed, ie it floats freely in the air.

Dadurch ist es möglich, dass sich der Metallsteg bei Temperaturänderungen ungehindert ausdehnen und zusammenziehen kann. So wird gewährleistet, dass das auf dem Metallsteg befestigte FBG lediglich Dehnungen oder Stauchungen erfährt, die durch die temperaturbedingte Längenänderung des Metallstegs verursacht werden.This makes it possible that the metal web can expand and contract unhindered with temperature changes. This ensures that the FBG fastened to the metal bar only experiences strains or compressions caused by the temperature-related change in length of the metal bar.

Um ein verwertbares Kompensationssignal zu erhalten, muss der Metallsteg jedoch über seine gesamte Länge die gleiche Temperatur aufweisen wie die Messstelle des Werkstücks. Da die Temperatur der Messstelle jedoch nur an dem befestigten Ende des Metallstegs auf diesen übertragen wird, kann der Metallsteg aufgrund seiner thermischen Trägheit schnellen Temperaturänderungen an der Messstelle nicht folgen. Mit anderen Worten, in Abhängigkeit von den Temperaturschwankungen an der Messstelle kann es vorkommen, dass die Temperatur des Metallstegs nicht ausreichend genau mit der Temperatur an der Messstelle übereinstimmt. Insofern kann kein ausreichend genaues Kompensationssignal bereitgestellt werden, um die Messfehler, die an der Messstelle durch Temperaturänderungen entstehen, zu kompensieren. Ein weiterer Nachteil solcher Bauformen, die einseitig befestigte langgestreckte Metallstege als Trägerkörper verwenden, ist deren Schwingungsneigung und Sperrigkeit. Falls der Metallsteg schwingt, wirken an seiner Befestigungsstelle Kräfte und Momente, die an der Werkstückoberfläche mechanische Dehnungen oder Stauchungen erzeugen können, die die am Werkstück zu messenden mechanischen Dehnungen und Stauchungen verfälschen.However, in order to obtain a usable compensation signal, the metal bar must have the same temperature over its entire length as the measuring point of the workpiece. However, since the temperature of the measuring point is transmitted to the latter only at the fixed end of the metal web, the metal web can not follow rapid temperature changes at the measuring point due to its thermal inertia. In other words, depending on the temperature fluctuations at the measuring point, it may happen that the temperature of the metal web does not match exactly enough with the temperature at the measuring point. In this respect, a sufficiently accurate compensation signal can not be provided in order to compensate for the measurement errors that occur at the measuring point due to temperature changes. Another disadvantage of such designs that use unilaterally mounted elongated metal webs as a carrier body is their tendency to vibration and bulkiness. If the metal bar vibrates, forces and moments which can produce mechanical strains or compressions on the workpiece surface which falsify the mechanical strains and compressions to be measured on the workpiece act at its fastening point.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Vorrichtung, mit deren Hilfe der durch Temperaturänderungen bedingte Dehnungsmessfehler an einer Messstelle, auf der ein FBG-Dehnungssensor befestigt ist, besser kompensiert werden kann. Weiterhin soll die Vorrichtung robust sein, eine geringe thermische Trägheit aufweisen, nicht zum Schwingen neigen und nicht sperrig sein.Thus, the object of the invention in the provision of a device by means of which strain measurement errors caused by temperature changes can be better compensated at a measuring point on which an FBG strain sensor is mounted. Furthermore, the device should be robust, have a low thermal inertia, do not tend to oscillate and not be bulky.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Temperaturkompensation bei FBG-Dehnungssensoren mit nachfolgenden Merkmalen gelöst:
Es wird eine Platte aus einem Material verwendet, dessen Wärmeleitvermögen dem von Edelstahl entspricht oder noch besser ist, wobei die Platte eine Oberseite und eine Unterseite hat. In der Plattenoberseite ist eine umlaufende Rille eingebracht, in der eine optische Faser mit einem Bragg-Gitter befestigt ist. Die Rille ist so dimensioniert, dass deren Breite wenigstens das 1,001-Fache bis 1,5-Fache und deren Tiefe wenigstens das 1,001-Fache des Faserdurchmessers entspricht. Die Rille hat wenigstens einen geradlinig verlaufenden Abschnitt, welcher wenigstens so lang wie das Bragg-Gitter und wenigstens 1, 3-mal breiter als der Faserdurchmesser ist. Die Platte weist an der dem geradlinigen Abschnitt der Rille gegenüber liegenden Seite einen Eintritts- und Austrittsbereich für die optische Faser auf. Die optische Faser ist mit einem Klebstoff in der Rille fixiert, wobei das Bragg-Gitter in dem geradlinigen, wenigstens 1, 3 mal breiteren Abschnitt positioniert ist.This object is achieved with a device for temperature compensation in FBG strain sensors with the following features:
It is a plate made of a material used, the thermal conductivity of which corresponds to that of stainless steel or even better, the plate has a top and a bottom. In the plate top, a circumferential groove is incorporated, in which an optical fiber is fixed with a Bragg grating. The groove is dimensioned such that its width is at least 1.001 times to 1.5 times and its depth at least 1.001 times the fiber diameter. The groove has at least one rectilinear portion which is at least as long as the Bragg grating and at least 1.3 times wider than the fiber diameter. The plate has an entrance and exit area for the optical fiber at the side opposite the rectilinear portion of the groove. The optical fiber is fixed in the groove with an adhesive, with the Bragg grating being positioned in the rectilinear section at least 1.3 times wider.

Die Platte wird mit ihrer Unterseite unmittelbar neben der Messstelle, an der die mechanische Dehnung mit einem FBG-Dehnungssensor gemessen werden soll, so mit der Messstelle in Kontakt gebracht, dass ein guter Wärmeübergang von der Messstelle zu der Platte gewährleistet ist. Aufgrund der flachen Bauform und des relativ geringen Volumens der Platte verteilt sich die von der Messstelle ausgehende Wärme gleichmäßig und schnell in der Platte, sodass bei Temperaturschwankungen an der Messstelle die Platte schnell die Temperatur der Messstelle annimmt.The plate is placed with its underside immediately next to the measuring point at which the mechanical strain is to be measured with an FBG strain sensor in contact with the measuring point in such a way that a good heat transfer from the measuring point to the plate is ensured. Due to the flat design and the relatively small volume of the plate, the heat emanating from the measuring point is distributed evenly and quickly in the plate, so that in case of temperature fluctuations at the measuring point, the plate quickly assumes the temperature of the measuring point.

Der verbreiterte geradlinig verlaufende Abschnitt, welcher wenigstens so lang wie das Bragg-Gitter ist, dient als Montagehilfe beim Einlegen der Faser in die Rille.The widened rectilinear section, which is at least as long as the Bragg grating, serves as an assembly aid in inserting the fiber into the groove.

Die Form der Platte kann variieren und somit an räumliche Gegebenheiten des Werkstücks gut angepasst werden. So ist es z. B. auch möglich, die Platte in einer Ausnehmung des Werkstücks, z. B. in einem Schlitz, anzuordnen, der mit einer Wärmeleitpaste ausgefüllt ist.The shape of the plate can vary and thus be well adapted to the spatial conditions of the workpiece. So it is z. B. also possible, the plate in a recess of the workpiece, for. B. in a slot to order, which is filled with a thermal grease.

Nach Anspruch 2 ist die Rille aus zwei sich gegenüberliegenden, gleich langen Kreisbögen mit gleich großen Radien ausgebildet, zwischen denen der geradlinig verlaufende und verbreiterte Rillenabschnitt und der Ein- und Austrittsbereich angeordnet sind. Der verbreiterte Rillenabschnitt, in dem das Bragg-Gitter positioniert ist, ist wenigstens 2 mal länger als das Bragg-Gitter. Durch den symmetrischen Aufbau wird eine symmetrische Temperaturverteilung und dadurch eine genauere Temperaturkompensation erreicht. Der 2 mal längere Rillenabschnitt ermöglicht eine einfache Montage, d. h. ein einfaches Einlegen der optischen Faser in die Rille.According to claim 2, the groove of two opposing, equal circular arcs is formed with equal radii, between which the rectilinear and widened groove portion and the inlet and outlet area are arranged. The widened groove portion in which the Bragg grating is positioned is at least 2 times longer than the Bragg grating. Due to the symmetrical structure, a symmetrical temperature distribution and thus a more accurate temperature compensation is achieved. The 2 times longer groove section allows easy installation, d. H. a simple insertion of the optical fiber into the groove.

Nach Anspruch 3 ist die Platte maximal 10 mal so dick wie der Durchmesser der Faser, sodass das Materialvolumen der Platte gering ist und somit ein schneller Wärmeausgleich bei Temperaturänderungen erfolgt.According to claim 3, the plate is at most 10 times as thick as the diameter of the fiber, so that the material volume of the plate is low and thus takes place a quick heat balance with temperature changes.

Nach Anspruch 4 ist das Plattenmaterial Aluminium und weist eine Vickershärte auf, die größer als 10 ist. Da Aluminium mit dieser Vickershärte gegenüber dem Material der optischen Faser sehr fest ist, wird die temperaturbedingte Dehnung der Aluminiumplatte nahezu fehlerfrei auf das FBG übertragen. Außerdem weist Aluminium eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so dass eine besonders hohe Genauigkeit der Temperaturkompensation erzielbar ist.According to claim 4, the plate material is aluminum and has a Vickers hardness which is greater than 10. Since aluminum with this Vickers hardness is very strong in relation to the material of the optical fiber, the temperature-induced elongation of the aluminum plate is transmitted to the FBG almost error-free. In addition, aluminum has a good thermal conductivity, so that a particularly high accuracy of the temperature compensation can be achieved.

Die Vorrichtung zur Temperaturkompensation wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit schematischen Zeichnungen näher erläutert.The device for temperature compensation will be explained in more detail using an exemplary embodiment in conjunction with schematic drawings.

1 zeigt in vergrößerter und perspektivischer Darstellung die Vorrichtung zur Temperaturkompensation ohne optische Faser. 1 shows in an enlarged and perspective view of the device for temperature compensation without optical fiber.

2 zeigt die Vorrichtung nach 1 mit optischer Faser. 2 shows the device after 1 with optical fiber.

Die Vorrichtung zur Temperaturkompensation besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einer rechteckigen Aluminiumplatte 1 mit einer Länge von 44 mm, einer Breite von 24 mm, einer Dicke D von 2 mm und mit einer Vickershärte von 15. In die Plattenoberseite 1a ist eine Rille 2 eingefräst, die eine Tiefe von 1 mm und eine Breite von 1 mm aufweist. Die sich gegenüber liegenden Radien R1 und R2 der Rille 2 betragen jeweils 11 mm. Der verbreiterte Abschnitt 2a ist 14 mm lang und 1,5 mm breit. Das Bragg-Gitter 4 ist 6 mm lang und die Faser 3 hat einen Durchmesser von 0,7 mm. Zur Temperaturfehlerkompensation wird die Platte 1 möglichst dicht neben dem FBG-Sensor zur mechanischen Dehnungsmessung angeordnet, wobei die Platte 1 z. B. mit einer doppelseitig klebende Wärmeleitfolie an der Werkstückoberfläche fixiert werden kann. Dadurch ist die Platte 1 einerseits in einem guten Wärmekontakt mit der Werkstückoberfläche, deren mechanische Dehnung bestimmte werden soll, andererseits ist die Platte 1 lediglich schwimmend fixiert, so dass keine Dehnungen des Werkstücks auf die Platte 1 übertragen werden. Der gleiche Effekt wird erreicht, wenn auf der Plattenunterseite 1b eine Wärmeleitpaste aufgetragen ist und die Platte 1 mit einem Kunststoff-Klebeband an der Werkstückoberfläche gehalten wird.The device for temperature compensation consists in this embodiment of a rectangular aluminum plate 1 with a length of 44 mm, a width of 24 mm, a thickness D of 2 mm and a Vickers hardness of 15. In the top of the plate 1a is a groove 2 milled, which has a depth of 1 mm and a width of 1 mm. The opposing radii R1 and R2 of the groove 2 each amount to 11 mm. The widened section 2a is 14 mm long and 1.5 mm wide. The Bragg grid 4 is 6 mm long and the fiber 3 has a diameter of 0.7 mm. For temperature error compensation, the plate 1 placed as close to the FBG sensor for mechanical strain measurement, the plate 1 z. B. can be fixed with a double-sided adhesive heat conducting film on the workpiece surface. This is the plate 1 on the one hand in a good thermal contact with the workpiece surface whose mechanical strain is to be determined, on the other hand, the plate 1 only floating fixed, so no stretching of the workpiece on the plate 1 be transmitted. The same effect is achieved when on the Plate underside 1b a thermal grease is applied and the plate 1 is held on the workpiece surface with a plastic adhesive tape.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2011/138132 A1 [0003, 0005, 0006] WO 2011/138132 A1 [0003, 0005, 0006]

Claims (4)

Vorrichtung zur Temperaturkompensation mit nachfolgenden Merkmalen: – einer Platte (1) aus einem Material mit einem Wärmeleitvermögen, das dem von Edelstahl entspricht oder noch besser ist, welche eine Plattenoberseite (1a) und eine Plattenunterseite (1b) aufweist, – einer in der Plattenoberseite (1a) umlaufenden Rille 2, in der eine optische Faser (3) mit einem Bragg-Gitter (4) der Länge (L) befestigt ist, wobei – die Rille (2) eine Breite (b) und eine Tiefe (t) aufweist und die Breite (b) wenigstens das 1,001-Fache bis 1,5-Fache und die Tiefe wenigstens das 1.001-Fache des Faserdurchmessers (d) beträgt, – die Rille 2 wenigstens einen geradlinig verlaufenden Abschnitt (2a) mit einer Länge (L) aufweist, welcher wenigstens so lang wie das Bragg-Gitter (4) und wenigstens 1, 3-mal breiter als der Faserdurchmesser (d) ist und – einem Ein- und Austrittsbereich (5) für die Faser (3), welcher dem geradlinig verlaufenden Abschnitt (2a) gegenüber liegt und – die optischen Faser (3) ist mit einem Klebstoff in der Rille (2) fixiert, wobei das Bragg-Gitter (4) in dem Abschnitt (2a) positioniert ist.Device for temperature compensation, comprising: - a plate ( 1 ) of a material with a thermal conductivity equal to or even better than that of stainless steel, which has a top surface ( 1a ) and a plate underside ( 1b ), - one in the top of the plate ( 1a ) circumferential groove 2 in which an optical fiber ( 3 ) with a Bragg grating ( 4 ) of length (L), wherein - the groove ( 2 ) has a width (b) and a depth (t) and the width (b) is at least 1.001 times to 1.5 times and the depth at least 1,001 times the fiber diameter (d), - the groove 2 at least one rectilinear section ( 2a ) having a length (L) which is at least as long as the Bragg grating ( 4 ) and at least 1.3 times wider than the fiber diameter (d) and - an entry and exit area ( 5 ) for the fiber ( 3 ), which corresponds to the rectilinear section (FIG. 2a ) and - the optical fiber ( 3 ) is with an adhesive in the groove ( 2 ), the Bragg grating ( 4 ) in the section ( 2a ) is positioned. Vorrichtung zur Temperaturkompensation nach Anspruch 1, wobei die Rille (2) von zwei Kreisbögen mit gleich großem Radius (R1, R2) und gleicher Länge gebildet wird und der geradlinige Abschnitt (2a) der Rille wenigstens 2-mal länger als das Bragg-Gitter ist.A device for temperature compensation according to claim 1, wherein the groove ( 2 ) is formed by two circular arcs with the same radius (R1, R2) and the same length and the rectilinear section (FIG. 2a ) the groove is at least 2 times longer than the Bragg grating. Vorrichtung zur Temperaturkompensation nach Anspruch 1, wobei die Platte (1) maximal 10 mal so dick wie der Durchmesser (d) der Faser (3) ist.A device for temperature compensation according to claim 1, wherein the plate ( 1 ) at most 10 times as thick as the diameter (d) of the fiber ( 3 ). Vorrichtung zur Temperaturkompensation nach Anspruch 1, wobei das Plattenmaterial Aluminium ist und eine Vickershärte aufweist, die größer als 10 ist.The temperature compensation device of claim 1, wherein the plate material is aluminum and has a Vickers hardness greater than 10.
DE102013008617A 2012-05-21 2013-05-21 Temperature compensation device for FBG strain sensors Withdrawn DE102013008617A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013008617A DE102013008617A1 (en) 2012-05-21 2013-05-21 Temperature compensation device for FBG strain sensors

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012010029 2012-05-21
DE102012010029.9 2012-05-21
DE102013008617A DE102013008617A1 (en) 2012-05-21 2013-05-21 Temperature compensation device for FBG strain sensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013008617A1 true DE102013008617A1 (en) 2013-11-21

Family

ID=49080600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013008617A Withdrawn DE102013008617A1 (en) 2012-05-21 2013-05-21 Temperature compensation device for FBG strain sensors

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013008617A1 (en)
WO (1) WO2013174364A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3306324A1 (en) * 2016-10-10 2018-04-11 Airbus Operations S.A.S. Device for measuring flight parameters with optical deformation sensors carried by the radome of an aircraft
CN110945314A (en) * 2017-05-29 2020-03-31 奥钢联钢铁公司 Strain gauge strip and metal strip with such a strain gauge strip

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011138132A1 (en) 2010-05-03 2011-11-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Sensor, system and method for measuring force and/or torque

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118914A (en) * 1998-07-20 2000-09-12 Cidra Corporation Method and device for providing stable and precise optical reference signals
NO334515B1 (en) * 2002-03-13 2014-03-31 Light Structures As Fiber optic sensor package
US6923048B2 (en) * 2003-09-24 2005-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus of monitoring temperature and strain by using fiber Bragg grating (FBG) sensors
FR2909446B1 (en) * 2006-11-30 2009-02-13 Commissariat Energie Atomique DEVICE AND METHOD FOR MEASURING MECHANICAL DEFORMATIONS OF A PROFILE
EP2350715A4 (en) * 2008-09-10 2012-03-14 Lake Shore Cryotronics Inc Compact fiber optic sensors and method of making same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011138132A1 (en) 2010-05-03 2011-11-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Sensor, system and method for measuring force and/or torque

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3306324A1 (en) * 2016-10-10 2018-04-11 Airbus Operations S.A.S. Device for measuring flight parameters with optical deformation sensors carried by the radome of an aircraft
CN107917717A (en) * 2016-10-10 2018-04-17 空中客车运营简化股份公司 Flight parameter measurement device and corresponding measuring method with optical skew sensor
CN107917717B (en) * 2016-10-10 2023-08-29 空中客车运营简化股份公司 Flight parameter measuring device with optical deformation sensor and corresponding measuring method
CN110945314A (en) * 2017-05-29 2020-03-31 奥钢联钢铁公司 Strain gauge strip and metal strip with such a strain gauge strip

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013174364A2 (en) 2013-11-28
WO2013174364A3 (en) 2014-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2780664B1 (en) Fbg strain sensor for curved surfaces
DE2640087C2 (en)
DE102016014280A1 (en) Weldable FBG strain sensor assembly
DE112014004544T5 (en) FBG sensor for maximum strain measurement, manufacturing process and method of use
DE19939583A1 (en) Bragg grating device to measure mechanical force, e.g. for vibration sensor
DE102010012924A1 (en) Mass flow sensor and method for determining the mass flow in a pipe
DE19922102B4 (en) Fiber Bragg grating sensor arrangement for determining physical quantities
DE102013008617A1 (en) Temperature compensation device for FBG strain sensors
DE102011007350B4 (en) Sensor for the tactile measurement of forces and moments
DE102009039659A1 (en) Vortex flow meter for measuring e.g. fluid medium, has optical fiber connected with membrane, so that deflection of membrane caused by medium pressure in effectively connected region leads to extension and/or compression of fiber
DE202016004348U1 (en) Device for measuring structural changes via a variable path to e.g. building surfaces
DE102011077966B4 (en) Load cell with fiber optic Bragg grating sensors
DE102010012701B4 (en) Micro-force sensor
DE102019102908A1 (en) Sensor device for pressure measurements of fluids, system for pressure measurements of fluids
DE102005025608B3 (en) Extensometer for high temperatures
DE7325857U (en) ACCELERATOR
AT394448B (en) DEVICE FOR MEASURING FORCES ACTING IN RAILWAY RAILS OR SIMILAR LOADED BEAMS
DE102021201692A1 (en) Boundary layer sensor and method for detecting the thickness of a boundary layer
DE102015121455A1 (en) Method and device for pressure determination and device for this purpose
DE102011118527A1 (en) Fiber Bragg grating expansion sensor for detecting material expansion during lamination in e.g. wind turbine blade, has fiber section covered with plastic tube, where length and outer and inner diameters of tube satisfy specific conditions
DE102004001931A1 (en) Contact thermometer, especially a medical thermometer, has a number of temperature sensors distributed across the surface of the thermometer and mounted in a material of reduced thermal conductivity and capacity
DE2858148C1 (en) Strain measuring device for material testing
DE102013101193A1 (en) Measurement device for measuring amount and three-dimensional direction of velocity of flow, has detection unit detecting displacements of resistance structure along three spatial directions to close amount and direction of velocity of flow
DE102006044571A1 (en) Determining method for magnetic holding force of magnetic profile, involves arranging component, which is made of soft iron under measuring surface at distance and is supported on flexible beam in device
DE1548829A1 (en) Flexible organ for measuring transducers

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination