DE19502007A1 - Temperaturmeßsystem - Google Patents

Temperaturmeßsystem

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Temperaturmeßsystem, insbesondere einen Sensorkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Leitersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 vorzugsweise für das Anschließen eines derartigen, gattungsgemäßen Sensorkopfs.
Aus dem Stand der Technik gemäß der FR-90 090 75 ist ein Temperaturmeßsystem dieser Gattung bekannt, wie es zum besseren Verständnis in den anliegenden Fig. 5 und 6 schematisch abgebildet ist. Gemäß der Fig. 5 ist das Temperaturmeßsystem aus einem Temperaturfühler, bzw. Sensorkopf sowie zwei Anschlußleitungen aufgebaut, die in diesem Fall einstückig mit dem Sensorkopf verbunden sind. Der Sensorkopf selbst besteht aus einer Spule Sp1 aus einem lichtleitfähigen Material M1, vorzugsweise einer Glasfaser, mit einem vorbestimmten Brechungsindex n1 und einem ebenfalls vorbestimmten Temperaturkoeffizienten a1 = f(n1, T) bezüglich des Brechungsindexes n1 mit T = aktueller Temperatur, die von einem lichtleitfähigen Mantel vorzugsweise aus Silikon M3, Fig. 6 umgeben ist. Der Silikonmantel besitzt dabei einen Brechungsindex n3 und einen Temperaturkoeffizienten a3 = f(n3, T). Für die Temperaturkoeffizienten gilt dabei a1 ≠ a3.
Die Spule Sp1 ist ferner an einem ihrer Enden über eine erste der Anschlußleitungen mit einer Leuchtdiode 4 verbunden, während an dem anderen Ende der Spule Sp1 über die zweite Anschlußleitung eine Photodiode 5 angeschlossen ist. Die Anschlußleitungen weisen gemäß Fig. 6 ebenfalls eben Faserkern aus Glas auf, der mit einer Silikonschicht ummantelt ist.
Das Funktionsprinzip dieses bekannten Temperaturmeßsystems kann nunmehr wie folgt beschrieben werden:
An der Schnittstelle zwischen Leuchtdiode 4 und der Anschlußleitung bestehend aus der Glasfaser G1 mit dem Glasfaserkern und dem umgebenden Silikonmantel M3, Fig. 6 werden Lichtstrahlen mit vorbestimmter Lichtleistung unter verschiedenen Winkeln in die Anschlußleitung eingekoppelt. Diese Lichtstrahlen werden basierend auf dem physikalischen Prinzip der Totalreflexion nahezu ungedämpft zum Sensorkopf S1 geleitet. Auf Grund der Geometrie der Spule Sp1 (starke Biegung) wird ein großer Teil dieser Lichtstrahlen nicht mehr total reflektiert, sondern tritt durch den Silikonmantel und wird in der Umgebung des Sensorkopfs absorbiert. Damit tritt im Sensorkopf eine starke Dämpfung des Lichtes auf. Die zweite Anschlußleitung führt die verbleibenden Lichtstrahlen, die im Sensorkopf totalreflektiert werden, nahezu ungedämpft zurück zur Photodiode 5, Fig. 5. Dies bewirkt, daß die von der Photodiode 5 Fig. 5 empfangene Lichtleistung erheblich geringer ist, als die von der Leuchtdiode 4 Fig. 5 eingekoppelte Lichtleistung.
Die Dämpfung des Lichtes im Bereich des Sensorkopfs Sp1 hängt von den Brechungsindizes n1 und n3 ab und ändert sich mit der Temperatur wegen den unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten a1 und a3. Dadurch wird die von der Photodiode 5 gemessene Lichtleistung temperaturabhängig und bei entsprechender Eichung läßt sich mit einer der Photodiode 5 nachgeschalteten Auswerteelektronik die Temperatur in der näheren Umgebung des Sensorkopfs direkt und exakt ermitteln.
Es liegt auf der Hand, daß sich derartige Temperaturfühler aufgrund ihres geringen Gewichtes und des geringen technischen Aufwands besonders gut für den Einsatz in Kraftfahrzeugen oder der Luft- und Raumfahrt eignen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die äußeren Abmessungen, insbesondere des Sensorkopfs, infolge der verwendeten Materialien, vorzugsweise Glasfasern, relativ groß sind.
Die großen Abmessungen resultieren aus der geringen Elastizität von Glasfasern und demnach sind nur verhältnismäßig große Krümmungsradien für die Spule Sp1 im Sensorkopf möglich. Um eine ausreichende Dämpfung und Empfindlichkeit des Sensors zu erreichen, müssen außerdem mehrere Windungen hintereinander angeordnet werden.
Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik garantieren Hersteller von Glasfasern eine Langzeitbruchfestigkeit insofern der Krümmungsradius größer als das 600fache des Glasdurchmessers der Glasfaser ist und eine Kurzzeitbruchfestigkeit für Krümmungsradien größer als das 100fache des Glasdurchmessers der Glasfaser. Somit können mit gängigen Glasdurchmessern zwischen 50 µm und 400 µm im günstigsten Fall (Kurzzeitbruchfestigkeit) Spulendurchmesser zwischen 10 mm und 80 mm erzielt werden.
Diese Abmessungen sind, wie schon bereits erwähnt, zu groß für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Kraftfahrzeugbau, zumal davon ausgegangen werden muß, daß mechanische Belastungen durch Vibrationen und dergleichen zu einem raschen Versagen dieser Sensorköpfe führen. Auch ergeben sich erhebliche Meßfehler je nach Art und Weise, in welcher die Anschlußleitungen der bekannten Sensorköpfe verlegt werden. Weisen nämlich die beiden Anschlußleitungen eine größere Anzahl von Biegungen auf, wirken sich diese bei einer lokalen Temperaturänderung, beispielsweise durch Sonneneinstrahlung oder eine zu den Anschlußleitungen nahegelegene Wärmequelle, auf die Gesamtdämpfung (Dämpfung von Sensorkopf und Anschlußleitungen) in der gleichen Weise aus, wie der Sensorkopf selbst. Das heißt, die Anschlußleitungen müssen möglichst gerade, ohne Biegungen, verlegt werden, was den Einsatz dieser Technik weiter einschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Temperaturmeßsystem derart weiterzubilden, daß es entgegen den vorstehend aufgezeigten Problemen beispielsweise in den Bereichen Kraftfahrzeug-, Flugzeug- oder dergleichen Transportmittelbau einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen neuartigen Sensorkopf für ein Temperaturmeßsystem der Lichtleiterbauart gemäß dem Schutzanspruch 1 sowie ein Leitungssystem gemäß Anspruch 9 für das Anschließen eines gattungsgemäßen Sensorkopfs an eine Lichtquelle, vorzugsweise eine Leuchtdiode, und an ein lichtempfindliches, elektrisches Bauelement, vorzugsweise einer Photodiode, gelöst.
Die Erfindung sieht demnach gemäß Anspruch 1 vor, daß der vorzugsweise aus einer Glasfaser oder dergleichen lichtleitfähigem Material bestehende Leiter zur Ausbildung der innerhalb des Sensorkopfs sich befindlichen Spule plastisch zu einer Biegung oder Krümmung mit vorbestimmtem Radius vorgeformt ist. Auf diese Weise kann die von der Krümmung simulierte Spule mit lediglich einem Teil einer Spulenwindung (z. B. halbe Spulenwindung) bei einem Durchmesser von zwischen dem 2 bis 200fache des Leiterdurchmessers verwirklicht werden.
Nach Anspruch 9 ist es vorgesehen, das Leitersystem aus Lichtleitern mit einem lichtleitfähigen Faserkern und einem ebenfalls lichtleitfähigen Mantel aufzubauen. Der Faserkern besitzt dabei einen vorbestimmten Brechungsindex und einen vorbestimmten Temperaturkoeffizienten bezüglich des Brechungsindexes. Nach Anspruch 10 ist ferner ein lichtleitfähiger Mantel mit einem bezüglich des Faserkerns unterschiedlichen Brechungsindex, jedoch mit einem im wesentlichen gleichen Temperaturkoeffizienten vorgesehen. Auf diese Weise können Meßfehler infolge lokaler Temperaturschwankungen im Leitungsbereich vermieden werden.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Temperaturmeßsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Temperaturmeßsystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Variante zum Temperaturmeßsystem gemäß Fig. 2, worin eine Kompensation der Dämpfung in den Anschlußleitungen zur Verringerung von Meßfehlern vorgenommen wird. Die Dämpfung in den Anschlußleitungen macht sich besonders dann bemerkbar, wenn diese von großer Länge sind oder viele Biegungen mit kleinen Biegeradien aufweisen.
Fig. 4a-4c zeigen Querschnitte von erfindungsgemäßen Anschlußleitungen und Lichtleitern, wie sie in den Spulen verwendet werden. Die Kürzel M1, M2, und M3 stehen für Materialien mit den Brechungsindizes n1, n2 und n3 und den Temperaturkoeffizienten a1, a2, und a3 bezüglich der Brechungsindizes n1, n2, und n3. Es gelten folgende Beziehungen:
n1 ≠ n2 ≠ n3 ≠ n1 und a1 ≈ a2 ≠ a3 ≠ a1.
Dabei kann das Material M3 sowohl als Mantel aber auch als Buffer verwendet werden.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen ein konventionelles Temperaturmeßsystem.
Gemäß der Fig. 1 besteht das Temperaturmeßsystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem eine temperatursensible Zone bildenden Sensorkopf 1 und zwei Anschlußleitungen 2 und 3, die den Sensorkopf 1 an eine Lichtquelle 4, in diesem Fall eine Leuchtdiode, und ein lichtempfindliches, elektrisches Bauelement 5, hier eine Photodiode, wie eingangs bereits zum Stand der Technik beschrieben wurde, anschließen. Innerhalb des Sensorkopfs 1 befindet sich eine Spule aus einem lichtleitfähigen, d. h. einem transparenten, dielektrischen Material, in diesem Ausführungsbeispiel eine Glasfaser M1 als Lichtleiter, welche von einem Sensorkopfgehäuse 7 umschlossen ist. Der Träger 7 besteht vorzugsweise aus einem Silikonmaterial M3, welches um die Spule gegossen ist und diese quasi zu einer integralen Baueinheit umschließt oder aus einem anderen Material, wie beispielsweise ein Glas- Keramik- oder Kunststoffmaterial. Der die Spule 6 ausbildende Lichtleiter ist erfindungsgemäß im wesentlichen auf die Spulenform, d. h. auf den Spulendurchmesser und die vorbestimmte Windungszahl bereits plastisch vorgeformt.
An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, daß für die Eigenschaften der verwendeten Materialien M1 und M3 insbesondere hinsichtlich der Brechungsindizes n1 von M1 und n3 von M3 sowie der Temperaturkoeffizienten bezüglich der Brechungsindizes n1 (=f(n1, T)) und n3 (=f(n3, T)) selbstverständlich die gleichen Beziehungen für die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Meßsystems gelten müssen, wie sie bereits eingangs zum Stand der Technik beschrieben wurden, so daß an dieser Stelle auf die entsprechenden Textstellen der Beschreibungseinleitung verwiesen werden kann.
Wie aus der Fig. 1 ferner zu entnehmen ist, weist die erfindungsgemäße Spule 6 lediglich eine halbe Windung d. h. eine Windung von 180° mit einem Windungsdurchmesser von dem 2 bis 200fachen des Durchmessers des verwendeten Glasfaserkerns M1 auf. In diesem Beispiel beträgt der Spulendurchmesser demnach zwischen 100 µm und 8 cm für Glasfaserkerne zwischen 50 µm und 400 µm Versuche haben darüber hinaus ergeben, daß solche enge Biegeradien von 50 µm bis 4 cm bei nahezu unveränderter mechanischer Belastbarkeit, insbesondere hinsichtlich der Langzeitbruchsicherheit gegenüber handelsüblichen Glasfasern realisierbar sind und zwar durch plastische Vorverformung wie Erhitzen und Biegen der Glasfaser. Es hat sich dabei gezeigt, daß durch die Verwendung der plastisch zur Spule 6 vorgeformten und anschließend mit dem Sensorkopfmaterial M3 umgossenen Glasfaser bereits eine halbe Windung, wie in Fig. 1 angedeutet wird, ausreicht, um eine ausreichende Dämpfung des Lichtes innerhalb des Meßkopfs 1 bei einem ausreichend großen Temperaturmeßbereich zu erzielen. Auf diese Weise ist es nunmehr möglich, den erfindungsgemäßen Sensorkopf 1 gegenüber dem Stand der Technik erheblich in seinen Abmessungen zu verkleinern und darüber hinaus die mechanische Belastbarkeit hinsichtlich Vibrationen und Schlageinwirkungen aufgrund geringer Baugröße sowie Spulenwindungszahl zu steigern.
Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Temperatursystems, welches gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine einfachere Installation bei gleicher Meßleistung ermöglicht.
Gemäß Fig. 2 ist der Sensorkopf 1 im Unterschied zum Sensorkopf nach Fig. 1 über nur eine Anschlußleitung 2 und über eine Zweigstelle 9 (Y-Koppler) an die Leucht- und Photodiode 4 und 5 angeschlossen. Zur Erreichung der Funktionsfähigkeit ist im zweiten Ausführungsbeispiel hingegen ein Reflektor 8 vorgesehen, der an einem freien Ende der Glasfaserspule 6 noch innerhalb des Sensorkopfs 1 angeordnet ist und der durch die Spule 6 geleitetes Licht reflektiert.
Das Funktionsprinzip des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht dabei exakt jenem des Standes der Technik. Erfindungsgemäß wird jedoch das von der Leuchtdiode ausgestrahlte Licht nach einem ersten Durchlaufen der Spule 6 durch den Reflektor 8 zurückgeworfen und nach einem zweiten Spulendurchlauf wird ein Teil des zurückgeworfenen Lichtes im Y-Koppler 9 über den zum Y-Koppler 9 gehörenden Lichtleiter 15 in Richtung der Photodiode 5 abgelenkt. Die Vorteile dieser Ausführung liegen auf der Hand. Zum Einen wird nur eine Anschlußleitung 2 benötigt, während die zum Y-Koppler 9 gehörenden Lichtleiter 15 und 14 beliebig kurz gewählt werden können. Zum Änderen ist die Dämpfung im Sensorkopf 1 auf Grund der simulierten doppelten Spulenwindungszahl erheblich höher, so daß ein breiterer Temperaturmeßbereich und eine höhere Meßgenauigkeit erzielt werden kann.
Die Fig. 3 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 2. Der Aufbau und die Funktionsweise des Temperaturmeßsystems nach Fig. 3 entsprechen im wesentlichen jenen des zweiten Ausführungsbeispiels, so daß auf eine diesbezügliche, erneute Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann.
Es hat sich wie bereits in der Beschreibungseinleitung angedeutet wurde, indessen gezeigt, daß sich erhebliche Meßfehler durch eine überhöhte Dämpfung in den Anschlußleitungen 2 und 3 infolge lokaler Wärmeeinwirkungen sowie infolge der Art der Verlegung (kleine Biegeradien) ergeben können, welche die Meßergebnisse soweit verfälschen, daß eine Anwendung dieser Temperaturmeßtechnik beispielsweise im Kraftfahrzeugbau oder in der Luft- und Raumfahrt, bisher nicht möglich zu sein schien. Die Dämpfung in den Anschlußleitungen stellt damit je nach Applikation die nicht zu vernachlässigende Störgröße 1 dar.
Das zweite Ausführungsbeispiel eignet sich nunmehr bei entsprechender Abwandlung nach Fig. 3 besonders zur Kompensation der genannten Störgröße 1. Damit ist eine Kompensation der Dämpfung in den Anschlußleitungen gemeint. Gemäß der Fig. 3 ist zusätzlich zur der bisher verwendeten Leucht- und Photodiodenanordnung ein zusätzliches lichtempfindliches, elektrisches Bauelement 10, vorzugsweise eine Zusatzphotodiode, vorgesehen, die über den Lichtleiter 11 des Y-Kopplers 12 sowie über die Anschlußleitung 16 an den Reflektor 8 innerhalb des Sensorkopfs 1 angeschlossen ist. Der verbleibende Lichtleiter 13 von Y-Kopplers 12 ist mit der Leuchtdiode 4 verbunden. Die Funktionsweise dieser Kompensationsschaltung läßt sich dabei wie folgt beschreiben:
Wie im zweiten Ausführungsbeispiel wird von der Leuchtdiode 4 ausgestrahltes Licht über den Lichtleiter 14 des Y-Kopplers 9 und über die Anschlußleitung 2 zum Sensorkopf 1 geleitet, vom Reflektor 8 reflektiert und schließlich von der Photodiode 5 über den Lichtleiter 15 aufgefangen. Abhängig von der Temperatur im Umgebungsbereich des Sensorkopfs 1 wird dabei das Licht beim Durchlaufen der Glasfaserspule 6 im Sensorkopf 1 gedämpft. Eine weitere Dämpfung tritt, wie vorstehend als Störgröße 1 beschrieben, auch in der Anschlußleitung 2 auf, wodurch sich das Meßergebnis verfälscht. Gemäß Fig. 3 wird jedoch Licht vorbestimmter Lichtleistung über den Lichtleiter 13 des Y-Kopplers 12 in die zur Anschlußleitung 2 parallel laufende Anschlußleitung 16 geleitet, am Reflektor 8 ohne durchlaufen der Spule 6 reflektiert und mit der Zusatzphotodiode 10 über den Lichtleiter 11 erfaßt. Damit lassen sich die Dämpfung in der Anschlußleitung sowie darüber hinaus Schwankungen in der Lichtausbeute der Leuchtdiode 4 (Störgröße 2) genau quantifizieren. Eine nachgeschaltete Auswerteelektronik bezieht dann die so quantifizierten Störgrößen 1 und Störgröße 2 in die Berechnung der zu messenden Temperatur mit ein und ermöglicht eine fehlerfreie Messung.
Eine alternative oder additive Möglichkeit der Verringerung von Störungseinflüssen in den Anschlußleitungen zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 4b.
In Fig. 4b ist der Querschnitt eines erfindungsgemäßen Lichtleiters für den Anschluß eines gattungsgemäßen Sensorkopfs an eine Leucht- und Photodiode dargestellt.
Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, sind die Anschlußleitungen 2, 3 und 16 gemäß der Fig. 1 bis 3 einstückig oder über geeignete Kopplungselemente mit dem Sensorkopf verbunden und weisen demnach einen Faserkern M1 aus einem transparenten dielektrischen Material, ausführungsgemäß eine Glasfaser, und einen Mantel M3 vorzugsweise aus Silikon oder einem ähnlichen Material auf. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4b wird nunmehr der Mantel M3 durch einen Mantel M2 zum Beispiel aus dotiertem Quarzglas ersetzt. Dabei müssen sowohl der Faserkern M1 als auch der Mantel M2 die gleichen Basismaterialien je doch unterschiedliche Dotierungskonzentrationen aufweisen (man spricht z. B. von einer Quarz/Quarz-Faser), so daß die folgenden Beziehungen gelten:
a1 (von M1) = a2 (von M2)
und
n1 (von M1) ≠ n2 (von M2).
Durch den Mantel M2 wird erreicht, daß sich eine nahezu konstante, temperaturunabhängige Dämpfung in den Anschlußleitungen ergibt, entsprechend des vorbestimmten Unterschieds zwischen den Brechungsindizes n1 und n2 welcher infolge gleicher Temperaturkoeffizienten a1 und a2 auch bei Temperaturschwankungen konstant bleibt. Bei Berücksichtigung dieser konstanten, temperaturunabhängigen Dämpfung in der Auswerteelektronik kann die zu messende Temperatur fehlerfrei ermittelt werden. Bei entsprechender Wahl der Brechungsindizes n1 und n2 sowie des Material M3 des Träges 7 ist es auch möglich eine solche Quarz/Quarz-Faser für den Sensorkopf zu verwenden (vergleiche Fig. 4c), so daß eine einstückige Ausbildung des gesamten Temperaturmeßsystems möglich ist.

Claims (12)

1. Sensorkopf (1) für ein Temperaturmeßsystem mit einem transparenten, Faserkernmaterial (M1), das einen vorbestimmten Brechungsindex (n1) und einen Temperaturkoeffizienten (a1) bezüglich des Brechungsindex (n1) besitzt und das unter Ausbildung einer Spule (6) von einem Mantel (M3) umgeben ist, welcher einen zum Faserkernmaterial (M1) unterschiedlichen Brechungsindex (n3) und einen zum Faserkernmaterial (M1) unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten (a3) bezüglich des Brechungsindex (n3) hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial (M1) zur Ausbildung der Spule (6) zu einer zumindest einen innerhalb des Sensorkopfs (1) sich befindenden Krümmung mit einem vorbestimmten Krümmungsradius plastisch vorgeformt ist.
2. Sensorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsdurchmesser das 2 bis 200fache und vorzugsweise das 3 bis 80fache des Durchmessers des verwendeten Fasermaterials (M1) beträgt.
3. Sensorkopf nach einem der vorstehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkopf (1) über eine erste, lichtleitende Anschlußleitung (2) an eine Lichtquelle (4), vorzugsweise eine Leuchtdiode, und über eine zweite, lichtleitende Anschlußleitung (3) an ein lichtempfindliches, elektrisches Bauelement (5), vorzugsweise eine Photodiode, angeschlossen ist.
4. Sensorkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnete daß an einem freien Ende der Spule (6) ein Reflektor (8) angeordnet ist, der das auftreffende Licht zurück in die Spule reflektiert und daß die Anschlußleitung (2) mit einem Y-Koppler (9) verbunden ist, dessen Lichtleiteranschluß (15) einen Teil des reflektierten Lichtes zu einem lichtempfindlichen, elektrischen Bauelement (5), vorzugsweise einer Photodiode, leitet.
5. Sensorkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Y-Koppler (12) vorgesehen ist, über dessen Lichtleiteranschluß (13) Licht vorbestimmter Leistung in eine Kompensationsleitung (16), die mit dem Reflektor unter Umgehung der Spule verbunden ist, eingespeist wird und daß ein Teil dieses an Reflektor (8) reflektierten Lichtes über einen Lichtleiteranschluß (11) des Y-Kopplers (12) von einem zusätzlichen, lichtempfindlichen, elektrischen Bauelement (10), vorzugsweise einer Zusatzphotodiode, erfaßt wird.
6. Sensorkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnete daß die Kompensationsleitung (16) im wesentlichen dem Streckenverlauf der Anschlußleitung (2) folgt.
7. Sensorkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung zur Ausbildung der Spule (6) im wesentlichen 180° beträgt.
8. Sensorkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Faserkernmaterial (M1) von einem transparenten Mantel aus dem Material (M2) umgeben ist, der einen zum Faserkernmaterial (M1) unterschiedlichen Brechungsindex (n2) hat und einen Temperaturkoeffizienten (a2) bezüglich des Brechungsindexes (n2) hat, der nahezu gleich dem Temperaturkoeffizienten (a1) des Faserkernmaterials (M1) bezüglich des Brechungsindexes (n1) ist, und daß
der Mantel (M2) wiederum von einem Buffer aus dem transparenten Material (M3) umgeben ist, der den Mantel vollständig umschließt und der einen zum Mantelmaterial (M2) unterschiedlichen Brechungsindex (n3) hat und der einen Temperaturkoeffizienten (a3) bezüglich des Brechungsindexes (n3) besitzt, der von dem Temperaturkoeffizienten (a2) des Mantels (M2) bezüglich des Brechungsindexes (n2) verschieden ist.
9. Anschlußleitungssystem vorzugsweise für einen Sensorkopf (1) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einem transparenten Faserkernmaterial (M1) mit einem Brechungsindex (n1) und einem Temperaturkoeffizienten (a1) bezüglich des Brechungsindex (n1), der von einem Mantel aus zumindest einem transparenten Material (M2, M3) umgeben ist, der einen zum Faserkernmaterial (M1) unterschiedlichen Brechungsindex (n2, n3) hat und der einen Temperaturkoeffizienten (a2, a3) bezüglich des Brechungsindex (n2, n3) aufweist.
10. Anschlußleitungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Material M2 des Mantels einen Temperaturkoeffizienten (a2) bezüglich des Brechungsindex (n2) aufweist, der mit dem Temperaturkoeffizienten (a1) des Faserkernmaterials (M1) nahezu identisch ist.
11. Anschlußleitungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserkernmaterial (M1) aus Quarz und das Mantelmaterial (M2) aus dem gleichen Basismaterial wie das Faserkernmaterial (M1) besteht, jedoch eine unterschiedliche Dotierungskonzentration aufweist.
12. Anschlußleitungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welches einen Sensorkopf (1) zur Temperaturerfassung über eine Anschlußleitung (2) und über einen ersten Lichtleiteranschluß (14) eines Y-Kopplers (9) mit einer Lichtquelle (4), vorzugsweise einer Leuchtdiode, sowie über einen zweiten Lichtleiteranschluß (15) des Y-Kopplers (9) mit einem lichtempfindlichen, elektrischen Bauelement (5), vorzugsweise einer Photodiode, verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches, lichtempfindliches, elektrisches Bauelement (10), vorzugsweise eine Zusatzphotodiode, vorgesehen ist, die über einen Lichtleiteranschluß (11) eines weiteren Y-Kopplers (12) und eine Kompensationsleitung (16) mit einem im Bereich oder innerhalb des Sensorkopfs (1) angeordneten Reflektor (8) verbunden ist, wobei über den Lichtleiteranschluß (13) des Y-Kopplers (12) Licht vorbestimmter Leistung von der Lichtquelle (4), vorzugsweise einer Leuchtdiode, eingespeißt wird.
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Z: Laser und Optoelektronic, Nr. 3, 1983, S. 226-234 *

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DE19817719A1 (de) * 1998-04-21 1999-10-28 Joachim Denker Optischer Koppler für Polymer-Lichtwellenleiter

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