DE2906841A1 - Ueberwachungsvorrichtung mit einer lichtleitfaser - Google Patents

Description

■"..■■ 21. Feb. 1979

überwächungsvorrichfung mit einer lichtleitfaser

Die Erfindung bezieht sich auf eine überwachungsvorrichtung mit einer Lichtleitfaser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art.

aus der GB-PS 1 497 995 ist eine Überwachungsvorrichtung bekannt, bei der eine Lichtleitfaser entlang einer zu überwachenden Grenze ausgelegt ist, bei der eine Lichtquelle auf ein Faserside einwirkt und ein Lichtempfänger an das andere Faserende angekoppelt ist« Xtfenn jemand auf die Lichtleitfaser tritt, dann e rgeben sich Störungen des Übertragungsverhaltens, die im Empfänger meßbar sind. Es hat sich ergeben, daß die Empfindlichkeit solcher überwachungsvorrichtungen den Anforderungen noch nicht entspricht» Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierte Vorrichtung gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche vermesen.

Nachfolgend wird die Erfindung mithilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung für einen Schienenstrang.

Fig. 2 zeigt genauer eine Lichtimpulsquelle und einen Lichteiapfanger aus der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt im Schnitt eine erfindungsgemäße Lichtleitfaser aus der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

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Fig. 4 zeigt ein typisches Meßsignal· der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung für den Straßenverkehr.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schienenstrangs 1 mit zwei Schienen 2 und 3 und mit Schwellen 4 und 5, die auf einem Schotterbett ruhen. Ein Schienenfahrzeug 6 soll in seiner Bewegung auf dem Schienenstrang überwacht werden. Hierzu dient eine Überwachungsvorrichtung, die aus einer Lichtleitfaser 7 und einem Sende-Empfanger 8 besteht. Die Lichtleitfaser 7 verläuft im Schotterbett unter den Schwellen 4 und 5 und ist einseitig an den Sender-Empfänger 8 angeschlossen, der in Fig. 2 im Detail dargestellt ist und sich beispielsweise in einem Bahnhof befindet. Dieser Sender-Empfänger 8 besitzt einen Laseremitter 9, z.B. einen Injektionslaser, der von einem Impulsgenerator 10 gespeist wird. Der vom Laseremitter 9 ausgehende Lichtstrahl 11 gelangt über eine halbdurchlässige und unter 45 zur Strahlachse geneigte Reflexionsplatte 13 an das Ende 12 der Lichtleitfaser 7. Ein lichtelektrischer Empfänger 14, beispielsweise eine Siliziumdiode, empfängt das Licht, das von der Faser kommend an der Platte 13 abgelenkt wird. Die von der Diode 14 gelieferten elektrischen Impulse werden in einem Oszillographen 15 sichtbar gemacht, der mit der Impulsfrequenz des Impulsgenerators 10 getriggert wird.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den durch die Pfeile A und B begrenzten Bereich der Lichtleitfaser, in dem sich das Schienenfahrzeug augenblicklich befindet. Man erkennt,

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daß die Lichtleitfaser 7 von einer Hülle 16 aus Kunststoff umgeben ist, deren Innenfläche im Schnitt sinusförmige Unebenheiten aufweist»

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgenderma ßen :

Das Gewicht des Fahrzeugs bewirkt eine leichte Kompression des Schotterbetts,, und zwar insbesondere unter der Schwelle 4, die das Gewicht des Fahrzeugs 6 im wesentlichen trägt» Diese Kompression des Schotterbetts bewirkt eine elastische Kompression in radialer Richtung der Faser 7 im Längsbereich 17, der sich direkt unter* der Schwelle befindet» So werden beispielsweise sinusförmige Unebenheiten einer Periodenlänge von 2 mm verwendet und ein solches Kunststoffmaterial, das vorübergehende Verformungen der Faser senkrecht zu ihrer Achse in der Größenordnung von 100 bis 200 Mikron bewirkt. Das Kunststoffmaterial muß hierzu hinreichend hart sein, um derartige Verformungen zu übertragen, und außerdem hinreichend elastisch, um hierbei nicht zu brechen. Die Lichtleitfaser selbst ist von üblicher Bauart flir die optische Nachrichtenübertragung und besteht beispielsweise aus Kieselerde, die in Dampfform niedergeschlagen ist.

Zur Messung des Übertragungsverhaltens der Faser sendet der Laseremitter 9 in die Faser eine Folge niedriger Frequenz von Lichtimpulsen. Diese Lichtimpulse werden nicht vollständig von der Faser übertragen; jeder Punkt der Faser reflektiert einen geringen Teil der Energie und zwar in Abhängigkeit vom Dämpfungskoeffizienten der Faser. Fig» 4 zeigt einen typischen Meßimpuls, wie er auf dem Oszillographen 15 als Folge der Aussendung eines Laserimpulses erscheint« In diesem Diagramm ist waagrecht die

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die Zeit und senkrecht die Lichtenergie des Reflexionsimpulses aufgetragen. Man sieht, daß das Meßsignal nach dem Anstieg exponentiell mit der Zeit absinkt und daß diese Exponentialkurve eine Unstetigkeit 18 besitzt, die von der örtlichen Verformung des Bereichs 17 der Faser stammt.

Der zeitliche Abstand OT zwischen dem Beginn eines ■ Sendeimpulses und dem Auftreten der Unstetigkeit ist dem Abstand zwischen dem Ende der Faser 7 und dem Ort des Fahrzeugs proportional.

Fig. 5 zeigt eine andere Anwendungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und zwar zur Überwachung des Straßenverkehrs, d.h. zur Feststellung, ob ein Fahrzeug 19 eine bestimmte Grenze auf einer Straße 20 überfährt.

In diesem Fall liegt die Lichtleitfaser quer zur Straße und besitzt eine Hülle, die der im vorhergehenden Fall gleicht. Die Lichtleitfaser ist vorzugsweise leicht in der Straßendecke versenkt, sie kann jedoch auch auf der Oberfläche befestigt sein. An einem Meßort 23 befindet sich wie im vorhergehenden Fall ein Sender-Empfänger der in Fig. 2 gezeigten Art,

Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ihre Unauffälligkeit, da die Faser entweder unsichtbar in die Straßendecke eingelassen ist oder aber, falls sie auf der Straßenoberfläche befestigt ist, wegen des geringen Durchmessers und des durchscheinenden Plastikmaterials, aus dem die Hülle vorzugsweise besteht, von Kraftfahrern nicht wahrgenommen werden kann.

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Im militärischen Bereich läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kontrolle von Bewegungen auf einer Straße verwenden* wobei der Sender-Empfänger in. geeigneter Form getarnt wird»

Wegen der Empfindlichkeit dieser Vorrichtung kann sie auch zur Meldung von Dieben oder Spionen verwendet werden, die in einen Spsrrbereich eindringen. Doch können mit dieser Vorrichtung auch Bewegungen von Flugzeugen auf einem Flugplatz, von Waggons auf einem Rangierbahnhof oder von Kabinen einer Drahtseilbahn verfolgt werden."

Claims (1)

1. Fo 11 120 D

   21. Feb. 1979

   COMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE S.A» 54, rue La Boetie, 75382 PARIS CEDEX OS Frankreich

   UBERtJACHUNGSVORRICHTUNG MIT EItIER LICHTLEITFASER

   PATENTANSPRÜCHE

   1 j- überwachungsvorrichtung mit einer Lichtleitfaser, die entlang einer zu überwachenden Grenze oder Strecke ausgelegt ist und auf eine örtliche radiale Faserkompression durch Veränderung ihres ÜbertragungsVerhaltens reagiert, wobei dieses Verhalten mithilfe einer Lichtimpulsquelle und eines Lichtempfängers ermittelt wird, die gemeinsam an ein Faserende angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (7) von einer Hülle (16) umgeben ist, deren der Faser zugewandte Innenflächen uneben ausgebildet sind, so daß die Faserkompression nur über die vorspringenden Bereiche dieser Innenfläche erfolgt.

   2 - Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zu überwachenden Eisenbahnstrecke die Lichtleitfaser unter den Schwellen (4) verlegt ist.

   3 - Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (7) innerhalb des Schotterbetts verlegt ist.

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   4 - Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des Straßenverkehrs eine Lichtleitfaser (21) quer zur Achse der Straße (20) verlegt ist.

   5 - Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (21) in den Straßenunterbau eingebettet ist.

   5 - Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekannzeichnet, daß die der Faser zugewandten Innenflächen der Hülle (16) im Längsschnitt sinusförmige Wellenlinien aufweisen.

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