DE3100669A1 - Vibrations-detektor - Google Patents
Vibrations-detektorInfo
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- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
- G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
- G01H9/006—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors the vibrations causing a variation in the relative position of the end of a fibre and another element
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Description
Dr.-Ing. Hans Leyh LucJla-Gnftn-Str. 38 - D WOO Müncinn
Unser Zeichen: A 14 Lh/fi
Ferranti Limited
Bridge House, Park Road, Gatley, Cheadle, Cheshire, England
(früher: Holiinwood, Lancashire, England)
Vibrations-Detektor
130062/0438
Ferranti Ltd. A 14 457
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten und kompakten Vibrationsdetektor zu schaffen.
Nach der Erfindung wird dies erreicht durch einen Vibrationsdetektor mit einer Vielzahl von optischen Fasern, wobei ein
Ende jeder optischen Faser innerhalb des Detektors mittels einer Halterung für die optischen Fasern fixiert ist, einer Lichtquelle
zur Beleuchtung der fixierten Enden der optischen Fasern, deren anderes Ende einen endlichen Abstand von der Halterung hat und
benachbart sowie frei beweglich relativ zu einer lichtaufnehmenden
Oberfläche einer Einrichtung des Detektors ist, die Licht aufnimmt, das durch die optischenFasern übertragen worden ist, wobei wenigstens
die Halterung frei ist, sich mit angelegten mechanischen Vibrationen bzw. Schwingungen zu bewegen und die Halterung und die lichtempfangende Fläche relativ fester in dem Detektor gehalten sind
im Vergleich mit der Halterung der freien Enden der optischen Fasern, wobei die lichtempfangende Fläche wenigstens im allgemeinen in einer Ebene verläuft und die Einrichtungen zur Aufnahme
des Lichtes eine Einrichtung umfassen, um Schwankungen der Lichtintensität, das auf die Lichtempfangsfläche auftrifft, anzuzeigen
und/oder aufzuzeichnen, wobei die Anordnung derart ist, daß das freie Ende jeder optischen Faser am Umfang der lichtaufnehmenden Fläche sich
vorbei zubewegen aufgrund von mechanischen Schwingungen, die an die Halterung angelegt werden, wobei die Amplitude jeder Verschiebung
der freien Enden der optischen Fasern relativ zu der lichtempfangenden
Oberfläche größer ist als die Amplitude der entsprechenden Bewegung der
Halterung relativ zu der lichtempfangenden Fläche.
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-χ-
Die mechanischen Schwingungen können an mehr als die Halterung des
Schwingungs-Detektors angelegt werden und es ist nicht wesentlich, daß die Halterung sich bewegt relativ zu der Lichtempfangsfläche
aufgrund der mechanischen Schwingungen, die an den Detektor gelegt werden, d.h. die mechanischen Schwingungen können sowohl an die
Halterung als auch an die lichtempfangende Fläche gelegt werden. Alternativ können die mechanischen Schwingungen auch nur an die
Halterung gelegt werden, und/oder die lichtempfangende Fläche ist elastisch montiert, so daß sie mechanischen Schwingungen, die an
den Detektor gelegt werden, nicht ausgesetzt ist. Bei jeder Anordnung ist es zweckmäßig, die Lichtempfangsfläche als stationär in dem
Schwingungsdetektor anzusehen, wenn mechanische Schwingungen an diesen angelegt werden. Es ist dann erforderlich, daß die Teile
jeder optischen Faser entfernt von der Halterung mehr flexibel innerhalb des Schwingungs-Detektors sind als die Flexibilität des
Gehäuses. Je größer die Flexibilität ist, die den Teilen der optischen Fasern entfernt von der Halterung zugeordnet ist relativ
zur Flexibilität, die dem Gehäuse bzw. der Halterung zugeordnet
ist innerhalb des Detektors, umso größer ist die Empfindlichkeit
des Schwingungs-Detektors bei der Aufnahme und Feststellung von Schwingungen der Halterung.
In der Beschreibung und den Ansprüchen wird angenommen, daß eine angelegte mechanische Schwingung und eine entsprechende Schwingung
und eine entsprechende Schwingung der Halterung eine feststellbare
Schwankung in der Intensität des Lichtes verursachen, das auf die Lichtempfangsfläche auftrifft, und jede Bewegung der Halterung,
die nicht eine feststellbare Schwankung der Lichtstärke, die auf die Lichtempfangsfläche fällt, hervorruft, wird nicht als eine
Schwingung der Halterung betrachtet.
Ferner wird in der Beschreibung und in den Ansprüchen bezug nur auf Licht genommen, das durch die optischen Fasern übertragen wird
und es ist zu berücksichtigen, daß jede solche Bezugnahme sich auf eine Strahlung in jedem geeigneten Teil des Spektrums bezieht, bei-
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spielsweise Ultraviolett-Strahlung oder Infrarot-Strahlung, die
anstatt sichtbarem Licht übertragen werden können. Es ist erforderlich, daß der Schwingungsdetektor eine Quelle und einen
Detektor für die so übertragene Strahlung aufweist.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird anhand der einzigen Figur der Zeichnung beschrieben, die in Seitenansicht den optischen Teil eines Schwingungs-Detektors nach einer
Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einer Schaltung zeigt, die an den Ausgang eines Photodetektors angeschlossen ist, der
Licht vom optischen Teil des Schwigungs-Detektors aufnimmt, wobei die Schaltungsanordnung ebenfalls im Schwingungsdetektor angeordnet
ist.
Der Dargestellte Schwingungs-Detektor hat eine Vielzahl von optischen Fasern 10, deren eines Ende 11 im Detektor mittels
einer Halterung 12 fixiert ist. Die Halterung im Schwingungs-Detektor kann in jeder geeigneten Weise angeordnet sein. Die
festen Enden 11 der optischen Fasern stehen gerade über die Halterung 12 über und sie grenzen an eine Lichtquelle 14 an,
die eine lichtemittierende Diode aufweist, wobei die fixierten optischen Faserenden 11 gleichmäßig beleuchtet werden. Das andere
Ende 16 jeder optischen Faser, das einen endlichen Abstand von der Halterung hat, grenzt an und ist frei bewegbar relativ zu
der strahlungsempfindlichen Oberfläche 18 eines Photodetektors,
der im übrigen nicht dargestellt ist. Die Anordnung ist derart, daß das freie Ende 16 jeder optischen Faser bewegbar ist, so daß
es den Umfangsrand der strahlungsempfindlichen Fläche 18 des
Photo-Detektors überqueren bzw. sich an diesem vorbeibewegen kann. Der Schwingungs-Detektor hat somit einen optischen Teil einschließlich
des Photo-Detektors. Die strahlungsempfindliche Fläche 18, hiervon
wird aus Zweckmäßigkeitsgründen ausgegangen, erstreckt sich wenigstens im allgemeinen in einer Ebene.
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Als Folge von mechanischen Schwingungen, die auf die Halterung wirken,
werden wenigstens einige der freien Enden der optischen Fasern bewegt bzw. verschoben, so daß sie den Umfang der strahlungsempfindlichen
Fläche überschreiten, wodurch meßbare Schwankungen der Stärke des Lichtes erzeugt werden, das auf die strahlungsempfindliehe Fläche
fällt, in dem die Anzahl der freien Enden der optischen Fasern, die direkt gegenüber der strahlungsempfindlichen Fläche liegen,
variiert.
Die Halterung 12 und die strahlungsempfindliche Fläche 18 sind in
dem Schwingungs-Detektor so befestigt, daß die freien Enden 16 der optischen Fasern weniger fest gehalten sind als die Halterung und
als die strahlungsempfindliche Fläche gegenüber mechanischen Schwingungen, die an den Schwingungs-Detektor gelegt werden. Die
mechanischen Schwingungen können auch an andere Teile als nur die Halterung des Detektors gelegt werden, und es ist nicht wesentlich,
daß die Halterung sich relativ zu der strahlungsempfindlichen Fläche
aufgrund der mechanischen Schwingungen, die an den Detektor gelegt werden, bewegt, d.h. die mechanischen Schwingungen werden sowohl an die
Halterung als auch an die strahlungsempfindliche Fläche gelegt.
Alternativ können aber auch die Schwingungen nur an die Halterung gelegt werden, und/oder die strahlungsempfindliche Fläche ist
flexibel montiert, so daß sie mechanischen Schwingungen nicht ausgesetzt ist, die an den Schwingungs-Detektor gelegt werden. Bei
jeder Anordnung ist es zweckmäßig, die Lichtempfangsfläche als stationär im Detektor anzusehen, wenn dieser mechanischen Schwingungen
ausgesetzt ist. Es ist dann erforderlich, daß die Teile
jeder optischen Faser, die entfernt von der Halterung liegen, mehr flexibel innerhalb des Sensors sind als die Flexibilität der
Halterung.
Gewöhnlich hat eine optische Faser eine zusammengesetzte Struktur,
nämlich einen inneren Kern, durch den Licht transportiert wird und einen reflektierenden äußeren Mantel. In der Beschreibung und den
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Ansprüchen wird aus Zweckmäßigkeitsgründen angenommen beim Transport
von Licht durch den Detektor, daß der lichtübertragende innere Kern
der optischen Fasern im Detektor die optische Faser darstellt.
Jede der Mehrzahl von optischen Fasern hat zweckmäßigerweise, wie
gezeigt, dieselbe endliche Länge zwischen der Halterung und ihrem freien Ende, und die freien Enden der Fasern sind in einer Ebene
verteilt. Das Bündel aus optischen Fasern hat eine Symmetrieachse, die durch das Zentrum der Halterung verläuft. Ferner sind die freien
Enden der optischen Fasern in einer Ebene, die normal zur Symmetrieachse der optischen Fasern liegt. Es ist zweckmäßig, wie gezeigt,
jedoch nicht wesentlich für diese Ebene, in der wenigstens im wesentlichen die freien Enden der optischen Fasern bewegbar sind, wenigstens
im wesentlichen parallel zu der Ebene zu sein, in der wenigstens im wesentlichen die strahlungsempfindliche Oberfläche liegt.
Ferner wird aus Zweckmäßigkeitsgründen angenommen, daß der Schwingungs-Detektor auf mechanische Schwingungen anspricht, die an die Halterung
gelegt werden, und die Halterung kann frei schwingen, in einer Ebene, die wenigstens im wesentlichen parallel sowohl zu der Ebene ist, in
der wenigstens im allgemeinen die strahlungsempfindliche Fläche
liegt, und zu der Ebene, in der die freien Enden der optischen Fasern verteilt sind.
Eine Schwingung der Halterung verursacht eine entsprechende Schwingung
der freien Enden der optischen Fasern. Da die freien Enden der optischen Fasern im Detektor weniger behindert bzw. gehalten sind
als die strahlungsempfindliche Fläche und die Halterung gegenüber
Schwingungen, die an den Detektor gelegt werden, ist die Amplitude jeder Schwingung der freien Enden der optischen Fasern relativ zur
strahlungsempfindlichen Fläche größer als die Amplitude der entsprechenden
Schwingung der Halterung. Je größer die Flexibilität der Teile der optischen Fasern entfernt von der Halterung relativ zur Flexibilität
der Halterung im Schwingungs-Detektor ist, umso größer ist die Empfindlichkeit des Schwingungs-Detektors zur Feststellung von Schwingungen
der Halterung.
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Die Halterung wird aus einer Ruheposition im Detektor aufgrund der
angelegten mechanischen Schwingungen bewegt und sie kehrt in diese Ruheposition zurück, wenn sie nicht langer mechanischen Schwingungen
ausgesetzt ist. Entsprechende Verschiebungen oder Versetzungen des freien Endes jeder optischen Faser aus einer Ruheposition sind die
Folge, und die freien Enden der Fasern kehren in diese Ruheposition zurück, wenn sie nicht länger Schwingungen ausgesetzt sind.
Jedes freie Ende einer optischen Faser hat eine kleine Fläche im
Vergleich mit der Fläche der strahlungsempfindlichen Oberfläche und
wenigstens einige der freien Enden werden über den Umfang der strahlungsempfindlichen Fläche aufgrund der an das Gehäuse bzw.
die Halterung angelegten mechanischen Schwingung bewegt.
Eine angelegte mechanische Schwingung verursacht eine Folge einer
Vielzahl von feststellbaren Schwankungen der Stärke des Lichtes,
das vom Detektor empfangen wird. Die freien Enden der optischen Fasern können mit einer anderen Frequenz schwingen als die Frequenz
der Schwingungen ist, die an die Halterung angelegt werden, und/oder sie können eine längere Dauer haben als die entsprechenden Schwingungen
der Halterung.
In Abwesenheit irgendeiner mechanischen, an die Halterung gelegten
Schwingung und wenn sich die freien Enden der optischen Fasern in ihrer Ruheposition befinden, sind diese freien Enden der optischen
Fasern symmetrisch bezüglich der Mitte der strahlungsempfindlichen
Fläche angeordnet, obwohl nur einige der freien Enden direkt gegenüber dieser Oberfläche liegen. Als Folge von mechanischen Schwingungen,
die an die Halterung angelegt werden, können die freien Enden der optischen Fasern asymmetrisch bezüglich der Mitte der strahlungsempfindlichen Oberfläche verteilt sein, dies ist jedoch nicht
wesentlich.
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einer Achse aus, in der Ebene, die wenigstens im wesentlichen parallel zu der Ebene liegt, in der wenigstens im wesentlichen
die strahlungsempfindliche Fläche verläuft und zu der Ebene,
in der die freien Enden der optischen Fasern verteilt sind. Die freien Enden der optischen Fasern sind entsprechend längs
paralleler Achsen versetzt. Die Halterung und die freien Enden der optischen Fasern bewegen sich bzw. können sich bewegen
längs verschiedener Achsen in ihren entsprechenden Ebenen zu unterschiedlichen Zeiten.
Die Kriterien zur Herbeiführung meßbarer Schwankungen der auf die strahlungsempfindlichen Fläche fallenden Lichtstärke können
eine Bewegung der Halterung mit einer Amplitude umfassen, die größer ist als ein Schwellwert und/oder eine Halterungsbewegung
mit einer maximalen Geschwindigkeit, die dieser zugeordnet ist, und die größer ist als ein Schwellwert, und/oder eine Halterungsbewegung mit einer Mindestdauer, die größer ist als ein Schwellwerk wobei diese Kriterien durch den Aufbau des Schwingungs-Detektors bestimmt sind. Der Photo-Detektor kann jede geeignete
Form haben, z.B. kann es eine Photodiode sein, die so angeordnet ist, daß die Größe eines Parameters, z.B. der Strom jedes
Ausgangssignales des Photodetektors repräsentativ für die momentane Stärke des Lichtes ist, das auf die strahlungsempfindliche
Oberfläche fällt.
Schaltungen, die ebenfalls Teile des Detektors umfassen, sind mit
dem Ausgang des Photodetektors gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgang des Detektors mit einem Verstärker
Al verbunden mit einem Widerstands-Rückkopplungsanschluß R1. Die
Wellenform eines Ausgangssignales des Verstärkers A1, die durch typrische Schwankungen der Lichtstärke hervorgerufen wird, das
auf die strahlungsempfindliche Fläche des Photodetektors fällt, ist bei a gezeigt. Der Ausgang des Verstärkers A1 ist an eine
Differenzschaltung gelegt, die einen Operationsverstärker A2 umfaßt,
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«2
mit einer Widerstandsrückkopplung R2, und der Verstärker A2 ist an
den Ausgang des Verstärkers A1 über einen Kondensator C1 gelegt. Die Differenzierschaltung differenziert bezüglich der Zeit die
Stromstärken der Eingangssignale, die vom Verstärker A1 empfangen werden. Die Veränderungsraten der Spannungen der Ausgangssignale
der Differenzierschaltung sind größer als die entsprechenden Veränderungsraten der Stromstärken, die der Differenzierschaltung
zugeführt werden. Demzufolge ist der Schwingungsdetektor im Betrieb empfindlicher als dies sonst der Fall wäre. Die Wellenform des Ausgangssignales
vom Differenzierkreis entsprechend der Eingangssignal-Wellenform, die bei a gezeigt ist, ist bei b gezeigt. Der Ausgang
der Differenzierschaltung ist an eine bekannte Einrichtung 20 gelegt, die jedes Ausgangssignal der Differenzierschaltung in ein
Signal mit entsprechender Rechteckwellenform umformt, wie bei c
gezeigt ist. Der Ausgang dieser Schaltung 20 ist an ein Gerät 22 gelegt, das durch Ausgangssignale der Schaltung 20 angesteuert wird
und die festgestellten Schwankungen der Stärke des auf die strahlungsempfindliche
Fläche fallenden Lichtes anzeigt und/oder aufzeichnet. Das Gerät 22 kann jede geeignete Form haben. Die elektrischen
Schaltungskomponenten bestimmen damit wenigstens zum Teil die Kriterien zur Herbeiführung meßbarer Schwankungen in der Stärke
des Lichtes, das auf die strahlungsempfindliche Oberfläche fällt.
Wenn die Halterung einem plötzlichen diskreten Impuls in einer Richtung ausgesetzt ist und sie danach in ihre Ruheposition zurückkehrt,
und wenn beispielsweise jedes der freien Enden der optischen Fasern entsprechend eine anfängliche Maximaigeschwindigkeit hat, die
größer ist als ein Schwel!wert, und in nur einer Richtung relativ
zur Mitte der strahlungsempfindlichen Oberfläche, und wenn jedes
freie Faserende langsamer in seine Ruheposition zurückkehrt, kann es sein, daß nur eine meßbare Schwankung der Lichtstärke erzeugt
wird. Eine solche Bewegung der Halterung und eine entsprechende Verschiebung der freien Enden der optischen Fasern wird jeweils als
eine Schwingung betrachtet, die durch den Detektor meßbar ist. Jede
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optische Faser kann daher eine endliche Steifigkeit haben während
sie trotzdem als flexibel betrachtet werden kann.
Die Abschnitte der optischen Fasern zwischen ihren freien Enden
und der Halterung sind zweckmäßigerweise zunehmend divergent, je größer der Abstand von der Halterung ist, insbesondere wenn jede
optische Faser nicht ausreichend steif ist, so daß aufgrund eines plötzlichen diskreten Impulses, der an der Halterung auftritt,
die freien Enden der optischen Fasern verschoben werden und nur eine meßbare Schwankung der Stärke des Lichtes hervorrufen, das
auf die strahlungsempfindliche Oberfläche fällt.
Die Halterung kann sich bewegen und die freien Enden der Fasern
können entsprechend verschoben werden in einer kreisförmigen oder elliptischen Bewegung, möglicherweise auch einer komplexen
Form, wobei solche Bewegungen der Halterung und entsprechende Verschiebungen der freien Enden der optischen Fasern als Vibrationen
bzw. Schwingungen angesehen werden, wenn sie meßbare Schwankungen der Lichtstärke hervorrufen.
Mechanische Schwingungen können an den Detektor in jeder geeigneten
Weise angelegt werden.
Als Folge von an die Halterung angelegten Schwingungen kann eine
Verschiebung von eineigen der freien Enden der ptischen Fasern am Umfang der strahlungsempfindlichen Oberfläche vorbei auf die
strahlungsempfindliche Oberfläche zu gerichtet sein, während eine
gleichzeitige Verschiebung von anderen der freien Enden von dieser Fläche weg gerichtet sein kann. Es ist jedoch erforderlich, daß
die Anordnung so getroffen ist, daß durch das Anlegen einer mechanischen Schwingung an die Halterung meßbare Schwankungen
in der Stärke des Lichtes hervorgerufen werden, das auf die strahlungsempfindliche Fläche auftrifft, dadurch, daß die Anzahl
der freien Enden der optischen Fasern,die direkt gegenüber der
strahlungsempfindlichen Fläche liegen, variiert.
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Die Anordnung kann derart sein, daß in Abwesenheit einer mechanischen
Schwingung an der Halterung und wenn die freien Enden dercptischen
Fasern in ihrer Ruheposition sind anstelle der dargestellten Anordnung, bei der nur ein Teil des Lichtes, das durch die optischen
Fasern übertragen wird, auf die strahlungsempfindliche Oberfläche
fällt, entweder alles oder kein Licht auf die strahlungsempfindliche Fläche fällt, wobei entsprechend alle oder keine der freien Enden
der optischen Fasern in ihren Ruhepositionen direkt gegenüber der strahlungsempfindlichen Fläche liegen.
Bei jeder Anordnung des Schwingungs-Detektors zur Messung mechanischer
Schwingungen, die an die Halterung gelegt werden, kann die Anfangsrichtung der Verschiebung von wenigstens den meisten der freien Enden
der optischen Fasern entweder auf die Mitte der strahlungsempfindlichen Fläche zu oder von dieser weg gerichtet sein.
Im Gegensatz zu der beleuchteten Anordnung und in Abwesenheit einer mechanischen Schwingung am Gehäuse und wenn die freien Enden
der optischen Fasern in ihrer Ruheposition sind, können die freien Enden der optischen Fasern asymmetrisch bezüglich der Mitte der
strahlungsempfindlichen Fläche angeordnet sein.
Der Schwingungs-Detektor kann so angeordnet sein, daß er auf Bewegungen
der Halterung längs nur einer linearen Achse anspricht, innerhalb der Ebene, die wenigstens im wesentlichen parallel zu der
Ebene ist, in der wenigstens im allgemeinen die strahlungsempfindliche Fläche liegt, wobei ggf. die Halterung und/oder die freien Enden der
optischen Fasern so fest gehalten sind, daß sie nur entsprechend längs dieser linearen Achse und wenigstens einer linearen Achse
parallel zu dieser verschiebbar sind. Bei einer solchenAusbildung
des Schwingungs-Detektors sind die freien Enden der optischen Fasern längs nur einer linearen Achse verteilt, parallel zu der linearen
Achse, längs welcher sich die Halterung bewegt.
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Die Anordnung kann derart sein, daß Licht auf eine lichtempfangende
Fläche fällt und an eine Einrichtung übertragen wird, um anzuzeigen
und/oder die Schwankungen des einfallenden Lichtes zu messen. Die Vorrichtung kann eine optische Anzeigeeinrichtung enthalten und der
Photo-Detektor kann weggelassen werden, wobei der Schwingungs-Detektor keinen anderen Detektor aufweist als die Anzeigeeinrichtung.
Es ist hier jedoch erforderlich, daß sichtbares Licht durch die optischen Fasern übertragen wird. Der Schwingungs-Detektor ist
dann ein optischer Detektor. Die Lichtempfangsfläche kann jede geeignete Form haben und beispielsweise kann sie durch das Ende
von wenigstens einer weiteren optischen Faser gebildet sein.
Die Lichtempfangsfläche, unabhängig ob sie die strahlungsempfindliche
Oberfläche eines Photodetektors ist oder nicht, kann jede geeignete Form haben, z.B. eine regelmäßige Form, beispielsweise Kreisform.
Es ist nicht wesentlich, daß die Mitte der Lichtempfangsfläche auf der Oberfläche liegt, beispielsweise kann die Fläche eine
Ringform haben, oder sie kann mehr als einen diskreten und beispielsweise teil ringförmigen Abschnitt haben. Die Oberfläche kann,
braucht aber nicht voll in einer Ebene liegen.
Die Empfindlichkeit des Schwingungs-Detektors kann durch jede optische
Faser gesteigert werden, die ein Gewicht je Längeneinheit im Bereich ihres freien Endes hat, das größer ist als das Gewicht je Längeneinheit
im Bereich der Halterung. Kleine Gewichte, die als Teile der Fasern betrachtet werden können, können im Bereich der freien Enden
der optischen Fasern angebracht werden.
Der Schwingungs-Detektor kann ein nicht-lineares Ansprechvermögen bezüglich Bewegungen der Halterung haben, wenn beispielsweise die
fest angeordneten Enden der optischen Fasern nicht gleichmäßig beleuchtet werden und/oder die optischen Fasern nicht gleichmäßig
steif sind, und/oder die freien Enden der optischen Fasern nicht
gleichmäßig verteilt sind, wenn sie aus ihren Ruhepositionen im
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Schwingungs-Detektor versetzt werden, und ggf. auch wenn sie sich
in ihren Ruhepositionen befinden, und/oder wenn die freien Enden der optischen Fasern nicht gleichmäßig um die Mitte der Lichtempfangsfläche
in ihren Ruhepositionen verteilt sind, insbesondere wenn die Lichtempfangsfläche eine regelmäßige Form hat, beispielsweise
Kreisform oder Ringform.
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Claims (12)
- Ferranti Ltd. A 14 457PatentansprücheSchwingungs-Detektor mit einer langgestreckten Lichtübertragungseinrichtung, deren eines Ende in einer Halterung gehalten ist, einer Lichtquelle zur Beleuchtung dieses festgehaltenen Endes der Lichtübertragungseinrichtung, deren anderes Ende einen endlichen Abstand von der Halterung hat und an eine Oberfläche einer Lichtempfangseinrichtung angrenzt, die Licht aufnimmt, das von der Lichtübertragungseinrichtung übertragen wird, wobei die Halterung mechanischen Schwingungen ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Lichtübertragungseinrichtung eine Vielzahl von optischen Fasern aufweist, und daß durch eine Verschiebung von wenigstens einigen der freien Enden der optischen Fasern, die den Umfang der Lichtempfangsfläche überqueren, meßbare Schwankungen in der Stärke des Lichtes erzeugbar sind, das auf die Lichtempfangsfläche auftrifft.
- 2. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Lichtempfangsfläche auftreffende Licht auf eine Einrichtung übertragbar ist, die Schwankungen des einfallenden Lichtes anzeigt und/oder aufzeichnet.
- 3. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine optische Anzeigeeinrichtung umfaßt.
- 4. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Lichtempfangsfläche durch das Ende wenigstens einer weiteren optischen Faser gebildet ist.130062/043·3100663
- 5. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Empfang des Lichtes, das durch die optischen Fasern übertragen wird, einen Photodetektor aufweist, daß die Lichtempfangsfläche die strahlungsempfindliche Oberfläche des Photodetektors ist, daß die Stärke eines Parameters jedes Ausgangssignales des Photodetektors repräsentativ für die momentane Stärke des Lichtes ist, das auf die strahlungsempfindliche Oberfläche fällt.
- 6. Schwingungs -Detektor nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß der Photodetektor eine Photodiode aufweist und der Stromausgang der Photodiode repräsentativ für die momentane Stärke des Lichtes ist, das auf die strahlungsempfindliche Oberfläche fällt.
- 7. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Differenzierschaltung mit dem Ausgang des Photo-Detektors gekoppelt ist, um bezüglich der Zeit die Stärken eines Parameters von Eingangssignalen zu differenzieren, die Ausgangssignalen des Photodetektors entsprechen, wobei jede solche Größe repräsentativ für die momentane Stärke des Lichtes ist, das auf die strahlungsempfindliche Fläche des Photodetektors fällt, daß die Rate der Veränderung der Stärken eines Parameters der Ausgangssignale der Differenzierschaltung größer ist als die entsprechende Rate der Veränderung der Stärken des Parameters der Eingangssignale, die der Differenzierschaltung zugeführt werden.
- 8. Schwingungs-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern im Bereich ihres freien Endes ein größeres Gewicht je Längeneinheit haben als im Bereich der Halterung.130062/04383100663
- 9. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß kleine Gewichte im Bereich der freien Enden der optischen Fasern befestigt sind.
- 10. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß die Halterung und die lichtempfindliche Fläche im Detektor fester gehalten sind als das freie Ende der Lichtübertragungseinrichtung.
- 11. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfangsfläche wenigstens im wesentlichen in einer Ebene liegt, daß ferner die Lichtempfangseinrichtung eine Einrichtung enthält, um Schwankungen der Stärke des Lichtes, das auf die Lichtempfangsfläche auftrifft, anzuzeigen und/oder aufzuzeichnen, wobei meßbare Schwankungen der Stärke des auf die Empfangsfläche auftreffenden Lichtes durch Verschieben der freien Enden der Lichtübertragungseinrichtung hervorgerufen werden, die wenigstens teilweise den Rand der Lichtempfangsfläche überquert als Folge von mechanischen Schwingungen, die an die Halterung angelegt werden, daß die Amplitude jede Verschiebung des freien Endes der Lichtübertragungseinrichtung relativ zu der Lichtempfangsfläche größer ist als die Amplitude der entsprechenden Bewegung der Halterung relativ zu der Lichtempfangsfläche.
- 12. Schwingungs-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Lichtübertragungseinrichtung frei beweglich relativ zu der Lichtempfangsfläche ist.130062/0438
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