DE2903821C2

DE2903821C2 -

Info

Publication number: DE2903821C2
Application number: DE19792903821
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerd Dipl.-Ing. 4100 Duisburg De Dagefoerde; Hartmut Ing.(Grad.) 4300 Essen De Hildenbrand; Peter Ing.(Grad.) 4000 Duesseldorf De Rautenberg
Original assignee: AEG Kabel AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1990-08-16
Also published as: DE2903821A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Erfassung und Messung nichtoptischer Meßgrößen mit optischen Mitteln.

Elektrische Verbindungsleitungen zwischen Meßgeräten und Meßfühlern, wie Thermoelementen, mechanischen Meßwertgebern usw., können elektrische Beeinflussungen ausgesetzt sein. Durch solche elektrische Beeinflussungen entsteht in den Meßleitungen ein Störpegel, der die Meßergebnisse verfälschen kann. Es besteht daher das Bestreben, Meßeinrichtungen zu schaffen, deren Verbindungsleitungen elektrischen Beeinflussungen nicht unterliegen. Solche Verbindungs leitungen sind beispielsweise optische Übertragungsstrecken.

Um Meßwerte über optische Übertragungsstrecken, wie optische Kabel oder Leitungen, übertragen zu können, ist es erforder lich, sie in optische Signale umzusetzen. Aktive Meßwert wandler haben den Nachteil, daß für ihren Betrieb elek trische Energie zugeführt werden muß, für die wieder elek trische Übertragungsleitungen erforderlich sind. Werden aktive Wandler mit einer lokalen Stromversorgung gekoppelt, so steht nur eine zeitlich begrenzte Speiseenergie zur Verfügung. Derartige aktive Wandler müssen daher in regel mäßigen Zeitabständen gewartet werden.

Aus der US-PS 36 76 684 ist eine Vorrichtung zur Modulation und Demodulation von Licht durch elektrische Größen bekannt. Elektrische Signale werden durch ein Frequenzmultiplex verfahren auf einer lichtoptischen Strecke übertragen und im Empfänger demoduliert.

Aus der DE-OS 24 12 288 ist ein optisches Durchmesser- Meßgerät bekannt.

Eine Lichtquelle wird mittels eines Linsensystems auf einem Fotoempfänger abgebildet. Im Strahlengang befindet sich das Meßobjekt. Der Durchmesser des zylindrischen Körpers führt zu einer Abschattung und damit zu einer Anzeige im Foto empfänger, welche dem Durchmesser proportional ist. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Anordnung ist eine ver änderbare Blende vorgesehen. Die Schwankungen der Licht stärke der Lichtquelle werden dadurch ausgeglichen, daß durch eine Blende ein Teil des Lichtes direkt auf einen Detektor geleitet wird. Das Problem der Messung beliebiger nichtoptischer Größen wird nicht behandelt. Außerdem ist für den Referenzstrahlengang ein zweiter Fotoempfänger vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung und Messung nichtoptischer Meß größen mit optischen Mitteln anzugeben, die zur Erfassung der nichtoptischen Meßgrößen von einer äußeren Energie zuführung unabhängig ist. Die Umsetzung nichtoptischer Meßgrößen in optische Signale soll ohne äußeren Energie bedarf erfolgen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art durch das Kennzeichen des Anspruchs 1.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der modulierbare Lichtstrahldämpfer besteht aus einer Übertragungsstrecke mit in Abhängigkeit von der zu erfassenden Meßgröße definiert veränderbarer Dämpfung. Er ist mit einem Wandler gekoppelt, der die zu erfassende Meßgröße in eine die Dämpfung beeinflussende Größe umsetzt. Ein solcher modulierbarer Lichtstrahldämpfer ist eine Schirmplatte mit einem v-förmigen Einschnitt, dessen beide Flanken gleiche Teile des Lichtstrahls abdecken. Die Schirmplatte ist in Richtung der Winkelhalbierenden des v-förmigen Einschnitts verschiebbar. Zu ihrer Verschiebung dient ein mechanischer Wandler, der die zu erfassende Meßgröße in eine lineare Bewegung umsetzt. Als mechanischer Wandler kommt hier beispielsweise ein Bimetall in Frage. Als Lichtstrahldämpfer kann auch ein veränderbarer Polarisationsfilter vorgesehen sein. Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn der Sender und der opto-elektronische Wandler über eine gemeinsame optische Übertragungsstrecke mit dem optischen Meßwandler verbunden sind.

In der Meßvorrichtung nach der Erfindung ist zur Erfassung der nichtoptischen Meßgrößen ein passiver Meßwertwandler vorgesehen. Durch diese Maßnahme ist die Vorrichtung unabhängig von einer äußeren Energiezuleitung, da sie für den Betrieb keine Energie benötigt. Der Wartungsaufwand für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gering. Äußere elektrische Störpegel können die erfindungsgemäße Vor richtung nicht beeinflussen. Insbesondere für die Übertragung der erfaßten Meßwerte zu dem Empfänger ist das Fehlen elektrischer Beeinflussungen vorteilhaft.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Die

Fig. 1 enthält eine Prinzipdarstellung der erfindungsge mäßen Vorrichtung. Die

Fig. 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsbeispiele für den Lichtstrahldämpfer. In

Fig. 4 ist eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Mit 1 ist ein Sender be zeichnet, der einen Lichtstrahl 2 erzeugt, welcher über eine optische Übertragungsstrecke 5 zum optischen Meßwandler 6 geleitet wird. Mit Hilfe eines Strahlteilers 10 wird der Lichtstrahl 2 in zwei Teilstrahlen 3 und 4 zerlegt. Der Teilstrahl 4 gelangt über einen Einkoppler 20 in die optische Übertragungsstrecke 21 und in den Empfänger 9, wo er als Referenzsignal verwertet wird. Der Teilstrahl 3 gelangt in den Lichtstrahldämpfer 7 und wird dort, entsprechend der zu erfassenden Meßgröße, moduliert. Der modulierte Lichtstrahl gelangt über einen weiteren Einkoppler 20 und die optische Übertragungsstrecke 8 ebenfalls in den Empfänger 9, der als opto-elektronischer Wandler ausgebildet ist. Im Wandler 9 werden die Lichtstrahlen miteinander verglichen. Daraus ergeben sich die Meßwerte, die in Spannungsimpulse umgesetzt und angezeigt werden.

Der Lichtstrahldämpfer 7 ist in einer bevorzugten Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt. Er besteht aus einer Schirmplatte 11, die mit einem v-förmigen Einschnitt 12 ver sehen ist. Die Schirmplatte 11 ist in Führungen 22 in Richtung der Pfeile 23, also in Richtung der Winkelhalbierenden des v-förmigen Einschnitts verschiebbar. Die lineare Bewegung der Schirmplatte wird durch einen mechanischen Wandler 16, im dargestellten Fall durch einen Bimetallstreifen, erzeugt, der mit der Schirmplatte über das Verbindungsstück 15 verbunden ist.

Bei einer Verschiebung der Schirmplatte 11 in Richtung eines der Pfeile 23 wird der Lichtstrahl 3, dessen Querschnitt nach seinem Austritt aus der optischen Übertragungsstrecke 5 in entsprechender Weise vergrößert wurde, durch die Flanken des v-förmigen Einschnitts mehr oder weniger abgedeckt. Bewegt der Bimetallstreifen die Schirmplatte 11 in Abhängigkeit von der zu erfassenden Meßgröße nach unten, werden die abgedeckten Teile 13 und 14 des Lichtstrahls 3 kleiner, bewegt er die Schirmplatte nach oben, werden die abgedeckten Teile 13 und 14 des Lichtstrahls 3 größer. Dementsprechend verändert sich die Dämpfung des Lichtstrahls. Diese Dämpfungsänderungen werden im opto-elektronischen Wandler 9 in elektrische Werte umgesetzt und angezeigt.

Entsprechende meßwertabhängige Dämpfungsänderungen ergeben sich natürlich auch bei anderer konstruktiver Gestaltung der Schirmplatte 11. So genügt zum Beispiel auch eine Schirm platte mit nur einer den Lichtstrahl 3 schräg abblendenden Kante. Auch andere in definierter Weise vom Meßwert abhängenden Abblendungen können hier eingesetzt werden.

In Fig. 3 ist ein Lichtstrahldämpfer 7 dargestellt, der aus einem Polarisationsfilter 17 besteht. Der von der zu erfassenden Größe beeinflußte mechanische Wandler 16, der auch hier ein Bimetallstreifen sein kann, verändert die Lage der Scheiben des Polarisationsfilters zueinander und damit die Dämpfung des Lichtstrahls 3.

Die Fig. 4 zeigt eine zweckmäßige Variante der erfindungsge mäßen Vorrichtung. Hierbei sind der Sender 1 und der opto-elektrische Wandler 9 über eine gemeinsame Übertragungs strecke 5 mit dem Meßwandler 6 verbunden. Der Sender 1 gibt Lichtimpulse ab, die am teildurchlässigen Spiegel 18 teilweise reflektiert und teilweise durchgelassen werden. Der durch den Spiegel 18 tretende Teil 3 des Strahls gelangt zum Lichtstrahldämpfer 7, wo er entsprechend den zu er fassenden Meßwerten moduliert wird. Der aus dem Lichtstrahl dämpfer austretende Strahl wird mittels der Spiegel 19 in die optische Übertragungsstrecke 5 zurückgeführt, durch die er zum Empfänger 9 gelangt, in dem er durch Vergleich mit den nicht modulierten, am Spiegel 18 reflektierten Impulsen ausgewertet wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung und Messung nichtoptischer Meßgrößen mit optischen Mitteln, welche einen Sender (1) zur Erzeugung eines Lichtstrahls (2) aufweist, sowie einen optoelektronischen Wandler (9) mit einer Einrich tung zur Auswertung des durch die Meßgröße veränderten Lichtstrahls (3), dadurch gekennzeichnet, daß ein ent sprechend den zu erfassenden Meßgrößen modulierbarer Lichtstrahldämpfer (7) im Strahlengang des Lichtstrahls vorgesehen ist, daß der Lichtstrahldämpfer (7) eine der Meßgröße entsprechende Bewegung ausführt, daß der opto elektronische Wandler (9), der Lichtstrahldämpfer (6) und der Sender (1) über optische Übertragungsstrecken (5, 8) verbunden sind, und daß dem Lichtstrahldämpfer (7) ein Strahlteiler (10) vorgeschaltet ist, dessen Ein gang über eine der optischen Übertragungsstrecken (5) mit dem Sender (1) und dessen Ausgänge mit dem Licht strahldämpfer (7) und über eine weitere optische Über tragungsstrecke (21) mit dem optoelektronischen Wandler (9) verbunden sind, wobei die zu erfassenden Meßgrößen aus dem Vergleich des durch die Meßgrößen veränderten Lichtstrahls (3) und des vom Strahlteiler (10) abgegebenen, durch die Meßgrößen nicht beeinflußten Lichtstrahls (4) bestimmt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß

- der modulierbare Lichtstrahldämpfer (7) aus einer Übertragungsstrecke mit in Abhängigkeit von der zu erfassenden Meßgröße definiert veränderbarer Dämpfung besteht und
- daß er mit einem Wandler gekoppelt ist, der die zu erfassende Meßgröße in eine die Dämpfung beeinflussende Größe umsetzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- der modulierbare Lichtstrahldämpfer (7) eine Schirmplatte (11) mit einem v-förmigen Einschnitt (12) ist,
- - dessen beide Flanken gleiche Teile (13, 14) des Licht strahls (3) abdecken,
- daß die Schirmplatte (11) in Richtung der Winkel halbierenden des v-förmigen Einschnitts (12) verschiebbar ist und
- daß zur Verschiebung der Schirmplatte (11) ein mechanischer Wandler (16) vorgesehen ist,
- - der die zu erfassende Meßgröße in eine lineare Bewegung der Schirmplatte umsetzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanischer Wandler (16) ein Bimetall vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtstrahldämpfer (7) ein veränderbarer Polarisations filter (17) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1) und der opto-elektronische Wandler (9) über eine gemeinsame optische Übertragungsstrecke (5) mit dem optischen Meßwandler (6) verbunden sind (Fig. 4).