-
-
Überwachungssystem für Betriebsanlagen
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungssystem für Betriebsanlagen
durch Erfassen von Störgrößen, bei dem sich an bzw. in zu überwachenden Objekten
der Betriebsanlage ein oder mehrere Lichtwellenleiter befinden, und durch Beobachtung
und Auswertung von Änderungen optischer Eigenschaften, die von diesen Störgrößen
in Lichtwellenleitern hervorgerufen werden.
-
Es ist allgemein bekannt, daß in Uberwachungssystemen an jeder zu
überwachenden Stelle ein auf eine Störgröße ansprechender Detektor vorhanden ist,
der Signale abgibt und/oder der mit einer Zentrale zur Auswertung der Detektorsignale
verbunden ist. Als Störgrößen kommen z. B. Temperaturänderung, Erschütterung, Geräusche,
Kern- und/oder ionisierende Strahlung oder das Vorhandensein von chemischen Stoffen,
wie z. B.
-
Gasen, in Betracht. Zur Erfassung von Störgrößen in einer Betriebsanlage
sind also eine größere Anzahl Detektoren nötig, die über die Anlage punktförmig
verteilt sind. Die Detektoren unterscheiden sich außerdem voneinander, sobald verschiedenartige
Störgrößen erfaßt werden sollen.
-
Als Stand der Technik gilt für die vorliegende Erfindung die DE-OS
30 15 391, die sich auf ein Verfahren zur Überwachung von physikalischen Zustands
änderungen an und/oder in Bauteilen bezieht. Um hochbeanspruchte Bauteile vorbeugend
warten zu können, werden über zugängliche Anfänge und Enden von Lichtleitfasern,
die
in den zu überwachenden Zonen der betreffenden Bauteile befestigt
oder eingelagert sind, eine oder mehrere der optischen Eigenschaften der Lichtleitfaser
laufend oder in Zeitabständen beobachtet. Bezüglich verschiedenartiger Anwendungen,
Anordnungen und benutzbarer Meßverfahren sollen hier nur kurz erwähnt werden: -
Verformung eines Bauteiles und Messung der Lichtdämpfung oder Laufzeit von Lichtimpulsen;
- Überschreiten bestimmter Verformungen und Überwachen der Lichtleitung, auch von
mehreren Lichtleitfasern oder Fasergruppen mit unterschiedlichen Eigenschaften;
- visuelle Beobachtung eines Faserendes, dessen anderes Ende durch Tageslicht oder
eine zusätzliche Lichtquelle beleuchtet wird; - Überwachung der Lichtleitung durch
ein über zusätzliche Lichtleitfasern anzuschließendes Licht-Durchgangsprüfgerät;
- mäander-, wellen- oder wendelförmige Anordnungen von Lichtleitfasern; - Temperaturüberwachung
durch Messung der Lichtdämpffung; - Feststellung/Messung von Magnetfeldern durch
Messung der Übertragungseigenschaften von polarisiertem Licht; - Messung von Dosen
harter Strahlung durch Messung der Lichtdämpfung einer Lichtleitfaser in Abhängigkeit
von der Wellenlänge des zur Messung verwendeten Lichts; - Anordnung von Lichtleitfasern
derart, daß sie die zu überwachenden Zonen mehrmals durchlaufen; - Messung einer
optischen Eigenschaft einer Lichtleitfaser durch Vergleich einer oder mehrerer mit
physikalischen Zustandsänderungen beaufschlagten
Lichtleitfaser(n)
mit einer gleichen, nicht beaufschlagten Lichtleitfaser.
-
Besonders hohe Anforderungen werden bei kern- oder strahlentechnischen
Einrichtungen gestellt.
-
In der DE-OS 29 41 477 ist zum Ausmessen des Leistungsprofils in einem
Reaktorkern ein Flußaufzeichnungssystem angegeben, bei dem neutronenempfindliche
Detektoren in axialer Richtung durch den Reaktorkern verschoben werden, wodurch
die Neutronenintensität an vielen Stellen des Reaktorkerns ermittelt wird. Bei dem
genannten System werden die Meßgrößen an vorher genau festgelegten Meßorten erfaßt.
-
In VDI-Nachrichten Nr. 24 vom 24.06.81 ist auf Seite 21 in dem Artikel
"Sensoren mit Schlüsseltechnologie fertigen" angegeben, daß sich die optischen Übertragungseigenschaften
von Glasfasern unter dem Einfluß radioaktiver Strahlung ändern und dieses zur Dosimetrie
ausgenutzt werden kann. Dazu ist der zu überwachende Körper mit einer Glasfaser
zu umwickeln. Für die Auswertung dürfte z. B. das Rückstreuverfahren in Betracht
kommen, das in NTZ Bd. 31 (1978) Heft 2, S. 144-146, beschrieben ist. Es wird zum
überprüfen der kontinuierlichen Dämpfung entlang der Faserlänge eines Lichtwellenleiters,
aber auch zur Fehlerortung von Faserbrüchen im Lichtwellenleiter benutzt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungssystem für
Betriebs anlagen anzugeben, bei dem Art und Ort des Auftretens von Störgrößen -
zumindest in einer großen Anzahl von Fällen - zuvor nicht bekannt sind. Es soll
dennoch eine kostengünstige
Überwachung, auch spezieller, potentiell
gefährdeter Objekte, ermöglichen und sich zur Analyse und Ortung auftretender Störungen
eignen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein die Betriebsanlage
raumauflösend sowie einzelne Objekte der Betriebsanlage punktförmig oder linienhaft
erfassendes, flächendeckend verlegtes Lichtwellenleiter-Netz und eine Auswerte-Einrichtung
an zentraler Stelle vorgesehen sind. Dies bedeutet im einzelnen: Als Detektor für
auftretende Störgrößen wird, soweit nicht für bestimmte physikalische Zustandsänderungen
und/oder für örtlich eng begrenztes Auftreten derartiger Zustandsänderungen spezielle
Detektoren vorteilhafter sind, ein Lichtwellenleiter selbst eingesetzt.
-
Dieser dient außerdem als Transmitter sowie häufig auch als nicht
flüchtiger Speicher und benötigt keine Energieversorgung. Eine räumliche Auflösung
wird mittelbar dadurch erreicht, daß im Detektor - dem Lichtwellenleiter - infolge
einer auftretenden Störgröße zur selben Zeit an mehreren Stellen unterschiedlich
starke Veränderungen der optischen Eigenschaften hervorgerufen werden und bei der
Auswertung dann Rückschlüsse auf das Zentrum der Störung gezogen werden können.
-
Unabdingbar dazu ist ein flächendeckend verlegtes Lichtwellenleiter-Netz,
d. h. eine Netzstruktur, z.B.
-
in Linien-, Baum-, Verzweigungs-, Ringform oder dergleichen, bei dem
die Abstände der einzelnen Netzzweige voneinander der Empfindlichkeit der Lichtwellenleiter
auf die auftretenden Störgrößen entsprechend zu wählen sind. Flächendeckend heißt
in diesem Zusam-
menhang außerdem, daß Netz zweige sowohl horizontal
als auch vertikal, z. B. an Gebäudewänden, verlegt werden können.
-
Die Auswerte-Einrichtung umfaßt sowohl einen Sendeals auch einen Empfangsteil.
An dieser zentralen Stelle fallen alle Informationen über das Vorhandensein von
Störgrößen an. Diese Stelle kann in besonders geschützten Räumen untergebracht sein,
wobei insbesondere an die Betriebssicherheit des überwachungssystems auch unter
verschärften Meßbedingungen (beispielsweise erhöhte Dosiswerte, giftige Gase, Hochwasser,
Ausfall der Energieversorgung) in der Betriebs anlage gedacht ist.
-
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann das Lichtwellenleiter-Netz
in Abschnitte untergliedert sein, die von Repeatern begrenzt sind. Durch das Auftreten
einer Störgröße können nämlich die Dämpfung oder andere optische Eigenschaften eines
Lichtwellenleiters so weit verändert worden sein, daß reflektierte oder rückgestreute
Signale nicht mehr in der Auswerte-Einrichtung sicher detektierbar sind. Außerdem
könnte gleichzeitig eine weitere Störstelle vorhanden sein, die sich jedoch nicht
mehr lokalisieren läßt, wenn schon das ausgesendete Signal an der davor liegenden
Störstelle extrem geschwächt wurde. Im allgemeinen reicht aber auch ein derart geschwächtes
Signal noch für eine Regeneration in einem Repeater aus.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß im Lichtwellenleiter-Netz für raumauflösende Messungen einander
zugeordnete Lichtwellenleiter-Peil-Detektoren vorgese-
hen sind.
Bei derartigen Detektoren kann es sich z. B.
-
um aus einem Lichtwellenleiter gewickelte Spulen handeln, die einen
absorbierenden bzw. abschirmenden Kern aufweisen. Von einer Seite auf eine solche
Spule treffende Strahlung, z. B. Wärmestrahlung, Fremdlicht, Kern- oder ionisierende
Strahlung oder dergleichen, verändert die optischen Eigenschaften der bestrahlten
Spulenteile, der abgeschirmten jedoch nicht oder zumindest doch weniger. Eine axial
auf eine solche Spule treffende Strahlung bleibt praktisch wirkungslos.
-
Mit zwei derartigen Spulen, die zusammen mit um 900 versetzten Achsen
angeordnet sind, lassen sich ausreichend genaue Peilungen durchführen. Vergleichbare
Ergebnisse lassen sich beispielsweise auch mit je zwei mäanderförmig auf beiden
Seiten einer schirmenden Wand angebrachten Lichtwellenleitern oder drei für jeweils
1200 an einem Lichtwellenleiter-Peil-Detektor erzielen.
-
Vorteilhaft für Ausführungsformen der Erfindung ist es auch, das Auftreten
bestimmter Störgrößen an bzw. in zu überwachenden Objekten/Anlagengebieten mit Hilfe
mehrerer paralleler Lichtwellenleiter, in denen eine solche Störgröße jeweils unterschiedliche
Änderungen der optischen Eigenschaften hervorrufen, zu erfassen.
-
So läßt z. B. eine Modenanalyse Rückschlüsse auf die Dosis-Tiefen-Kurve
zu. Werden also bei parallelen Lichtwellenleitern unterschiedlich absorbierende
Fasermäntel verwendet, ändern sich die optischen Eigenschaften bei Einwirkung derselben
Dosis unterschiedlich. Es können auch Lichtwellenleiter miteinander kombiniert werden,
bei denen unterschiedlich konvertierendes Mantelmaterial verwendet wird.
-
So weit das Auftreten von Störgrößen sowohl nach Art als auch nach
Ort vorhersehbar ist, können bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in
den Lichtwellenleiter (n) auf unterschiedliche Störgrößen ansprechende Koppelstellen
eingebaut sein. Das bedeutet, an oder in zu überwachenden Objekten oder an anderen
besonderen Meßstellen, die an das Lichtwellenleiter-Netz angeschlossen sind, wird
z. B. durch Temperaturänderungen, chemische Einwirkungen, Erschütterungen oder dergleichen
der Abstand oder die Zusammensetzung einer Immersionsflüssigkeit zwischen zwei gekoppelten
Lichtwellenleitern verändert, so daß sich die übergekoppelte Lichtenergie dementsprechend
ändert.
-
Wie schon erwähnt, werden besonders hohe Anforderungen bei kern- oder
anderen strahlentechnischen Einrichtungen gestellt. Die Erfindung befaßt sich daher
schwerpunktmäßig - übrigens bereits in der Fassung der prioritätsbegründenden Anmeldung
- mit Problemen auf diesem Gebiet. Bei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen
als Störgröße Kern-, ionisierende Strahlung oder dergleichen auftritt, kann die
Beobachtung/Auswertung von Dämpfungs- und/oder Reflexionssignalen nach einem an
sich bekannten Rückstreuverfahren erfolgen. Hierzu wird nachstehend das bereits
eingangs erwähnte, in NTZ Bd. 31 (1978) Heft 2, S. 144-146 beschriebene Verfahren
etwas eingehender erläutert: Das Licht einer gepulsten Lichtquelle wird über einen
Lichtstrahlteiler in den Lichtwellenleiter eingekoppelt (siehe Fig. 1 der obengenannten
Literaturstelle).
-
Der eingekoppelte Lichtimpuls wird an jeder Stelle des Lichtwellenleiters
in alle Raumwinkel gestreut. Ein
Teil des gestreuten Lichtes (Rayleigh-Streuung)
fällt dabei auch in Rückwärtsrichtung in den Aperturwinkel der Faser und wird zum
Faseranfang zurückgeführt und dort detektiert. Mit der Annahme, daß die Streuverluste
proportional zu der im Lichtwellenleiter geführten Lichtleistung sind, läßt sich
der Dämpfungsverlauf entlang des Lichtwellenleiters mit einer Auswerteeinrichtung
abbilden. Für eine intakte Faser hat er den in Bild 2 der genannten Literaturstelle
dargestellten Verlauf. Das Bild zeigt die rückgestreute Lichtleistung als Funktion
der Weglänge als Gerade (abgesehen von einem durch eine Störstelle hervorgerufenen
Knick bei ca. 800 m), deren Steigung ein Maß für die kontinuierliche Dämpfung des
Lichtwellenleiters ist.
-
In Bild 3 ist die rückgestreute Lichtleistung eines anderen Lichtwellenleiters
dargestellt, der mehrere Störstellen aufweist. Diese äußern sich durch mehrere Pegelabsenkungen
in der Kurve, deren Steigungen ein Maß für die lokalen Dämpfungen darstellen und
den Störgrößen proportional sind. Außerdem hat die Kurve ab ca. 500 m eine größere
Steigung, d. h. die Dämpfung des Lichtwellenleiters ist in dessen zweiter Hälfte
höher.
-
Mit dem Verfahren lassen sich auch jede Art von Faserbrüchen detektieren.
Ist der Faserbruch derart, daß er ein Reflexionssignal erzeugt, weist die Kurve
an der Stelle des Faserbruches einen Peak auf, wie er auch durch Reflexion am Ende
eines Lichtwellenleiters entsteht (Fresnelreflex). Überschreitet dagegen bei einem
Faserbruch der Winkel zwischen Bruchfläche und Faserachse den halben Aperturwinkel
der Faser, wird keine Lichtleistung in Rückwärtsrichtung in die Faser
geleitet,
die Kurve fällt an dieser Stelle auf den Wert Null ab.
-
Mit einem Überwachungssystem gemäß der Erfindung läßt sich also besonders
einfach radioaktive Strahlung nachweisen, und es kann deshalb z. B. zur Überwachung
des Sekundärkreislaufes eines Druckwasserreaktors auf Radioaktivität eingesetzt
werden. Dazu wird der Lichtwellenleiter z. B. an einem Rohr des Sekundärkreislaufes,
eventuell in mehreren Windungen, befestigt und an die beschriebene Meßvorrichtung
angeschlossen. Auftretende Radioaktivität wirkt direkt auf die Faser des Lichtwellenleiters
in der Weise, daß das Material der Faser sich an den Stellen, an denen es von Kernstrahlung
getroffen wird, dunkler färbt und damit die Dämpfung des Lichtwellenleiters größer
wird. Diese Dämpfungsänderung, die der Dosis der Strahlung proportional ist, wird
in beschriebener Weise ausgewertet.
-
Zur Überwachung eines Gebietes, z. B. innerhalb eines Kernkraftwerkes
oder zur Grundwasserüberwachung, wird der Lichtwellenleiter als linienhafter Detektor
in geeigneter Weise, z. B. mäanderförmig flächendeckend verlegt. Um eine insgesamt
gleichmäßige Signalstärke über den erfaßten Raumbereich zu erhalten, erfolgt durch
Wahl der Flächenbelegung ( z. B. Windungen/m bei Rohren) eine Anpassung des induzierten
Signals an die erwartete Meßgröße.
-
Ebenso läßt sich das Überwachungssystem zur Ortung und Bestimmung
der Mächtigkeit von Uranerzlagerstätten einsetzen, indem der Lichtwellenleiter in
Probebohrungen eingebracht wird. Ort und Stärke der Radioaktivität werden durch
Anwendung des bekannten Verfahrens
bestimmt.
-
Um im Störungsfall ein Weiterarbeiten des Überwachungssystems zu gewährleisten,
sind - wie bereits weiter oben schon erläutert - an dem zu überwachenden Objekt
bzw. Gebiet mehrere Lichtwellenleiter mit unterschiedlicher Empfindlichkeit für
Kern- und/oder ionisierende Strahlung parallel angeordnet. Bei Auftreten einer bestimmten
Dosis Radioaktivität wird zunächst die empfindlichere Faser geschwärzt und vom System
erkannt. Andere Störungen, die hinter dieser Störstelle liegen, werden nun aber
nicht mehr erfaßt. Damit letzteres gewährleistet ist, ist ein nichtempfindlicher
Lichtwellenleiter dem empfindlichen parallel geschaltet.-Für spezielle Anwendungen
kann ein Lichtwellenleiter eingesetzt werden, dessen durch die Störgröße induzierte
Dämpfung als Funktion der Zeit abklingt. Da dieser Lichtwellenleiter selbstausheilend
ist, braucht er nach einer aufgetretenen Störgröße nicht ausgewechselt zu werden.
-
Andere Störgrößen, wie z. B. starke Biegungen, große Verschiebungen,
Explosionen, die auf den Lichtwellenleiter direkt wirken, führen zu dessen Bruch,
der mit dem beschriebenen Meßverfahren durch auftretende Fresnelreflexe erkannt
und ausgewertet wird. Bei Feuer tritt neben dem Fresnelreflex noch Fremdlicht auf.
-
Wird der Lichtwellenleiter als Ring verlegt, kann bei dessen Bruch
von beiden Enden des Lichtwellenleiters aus gemessen werden. In diesem Zusammenhang
ist noch auf eine sogenannte Doppelringstruktur (s. DE-PS 28 20 428 und DE-PS 28
43 088) hinzuweisen, bei der
bei einem Totalausfall an einer Stelle
das System als solches betriebsfähig bleibt.
-
In den Lichtwellenleiter eingebaute, auf unterschiedliche Störgrößen
ansprechende veränderliche Koppelstellen können auch die Dämpfung des Lichtwellenleiters
beeinflussen. Eine z. B. auf Temperaturerhöhung ansprechende veränderliche Koppelstelle
enthält einen Bimetallstreifen, der mit einem Faserstück als Koppelelement zum Lichtwellenleiter
verbunden ist. Bei Temperaturerhöhung werden Koppelelement und Lichtwellenleiter
dejustiert, so daß eine Dämpfungserhöhung auftritt. In entsprechender Weise können
andere Störgrößen auf Dämpfungsänderungen des Lichtwellenleiters transformiert werden.
-
Der verlegte Lichtwellenleiter kann mehrere dieser veränderlichen
Koppelstellen verbinden, so daß ein Überwachen mehrerer Störgrößen mit ein und demselben
Lichtwellenleiter möglich ist. Andererseits ist für mehrere Lichtwellenleiter nur
eine Auswerteeinrichtung erforderlich, die an dem von der bzw. den Störstellen entfernten
und eventuell gut geschirmten Ort installiert ist, so daß die Auswerteeinrichtung
nicht exponiert wird. Meßorte selbst brauchen nicht betreten zu werden.
-
Der bzw. die Lichtwellenleiter benötigen keine äußere Stromversorgung.
Diese ist lediglich für die gegebenenfalls gepulste Lichtquelle und die Auswerteeinrichtung
erforderlich. Die Auswerteeinrichtung kann so eingestellt werden, daß sie nur auf
die über die normale kontinuierliche Dämpfung eines Lichtwellenleiters hinausgehenden
diskontinuierlich auftretenden
Dämpfungsänderungen anspricht.
-
Solange kein Störfall vorliegt, lassen sich die Lichtwellenleiter
als Kommunikationsstrecken zwischen Quellen und Senken benutzen. Hierbei kann es
sich um die Übermittlung von Prozeßdaten oder dgl. oder auch um Video-übertragungen
für die Überwachung von Prozeßabläufen usw. handeln.
-
Von besonderer Bedeutung für Ausführungsformen der Erfindung ist schließlich,
daß sich die Auswerte-Einrichtung auch an externer Stelle außerhalb der zu überwachenden
Betriebsanlage befinden kann. Der Zutritt kann beispielsweise nur einer aufsichtführenden
Behörde bzw. deren Vertretern, dem Betreiber der Betriebsanlage dagegen nicht gestattet
sein.
-
In der Zeichnung sind einige Einzelheiten der Erfindung schematisch
dargestellt. Dabei zeigen: Fig. 1: eine Systemübersicht als Blockschaltbild; Fig.
2: ein Schaubild (Rückstreusignal über der Weglänge aufgetragen) für ein Auswertungsprinzip;
Fig. 3: eine Auswerte-Einrichtung als Blockschaltbild und Fig. 4: einen Zweig eines
Lichtwellenleiter-Netzes mit Repeater-Strecken.
-
Bei der in Fig. 1 dargestellten Systemübersicht sind die wesentlichen
Teile für ein Überwachungssystem gemäß der Erfindung angegeben. An zentraler, möglicher
Weise an externer Stelle befindet sich die Auswerte-Einrichtung A. Sie enthält z.
B. einen Sender, einen
Empfänger, Meßgeräte, Registriergeräte usw.
sowie die Einrichtungen zur Energieversorgung des überwachungssystems. Bei größeren
Systemen, die eine Vielzahl von zu überwachenden Objekten und/oder Gebieten enthalten,
können diese von der Auswerte-Einrichtung in einem Multiplexverfahren abgefragt
werden. Das bedeutet, die einzelnen Detektoren können im Raum-Multiplex, Zeit-Multiplex,
Wellenlängen-Multiplex oder dergleichen und deren Mischformen angeschlossen und
betrieben werden.
-
Gegebenenfalls führen von der Auswerte-Einrichtung A zur zu überwachenden
Betriebsanlage Lichtwellenleiter LWL ( A) in einem mehr oder weniger starken Bündel,
die zum Anschluß der eigentlichen Detektoren dienen.
-
Zur Erkennung und Lokalisierung von Störfällen in der Betriebs anlage
wird dort ein Lichtwellenleiter-Netz LWL (X) verlegt. Die Lichtwellenleiter LWL
(X) dieses Netzes haben gleichzeitig die Funktion ortsauflösender Detektoren und
Transmitter. Die durch Störgrößen in den Lichtwellenleitern LWL (X) hervorgerufenen
Änderungen optischer Eigenschaften werden als solche in der Auswerte-Einrichtung
A erkannt.
-
Es kann eine integrale Aufzeichnung über der Zeit erfolgen, ohne daß
einem solchen Detektor von außen her Energie zugeführt werden muß. Handelt es sich
um nicht oder nur langsam selbst ausheilende Änderungen der optischen Eigenschaften,
bleibt die Information über das Auftreten einer Störgröße im Detektor gespeichert
und kann wiederholt abgefragt werden.
-
Die Lichtwellenleiter LWL (X) erlauben infolge ihrer linienhaften
Struktur bei entsprechender Verlegung eine flächenhafte Abdeckung potentiell gefährdeter
bzw.
die Umgebung gefährdender Objekte und dienen dabei direkt als Detektoren. Durch
Verwendung geeignet abgestimmter Detektoren ist die Überwachung mehrerer unterschiedlicher
Störgrößen mit demselben System möglich. Beispielhaft seien erwähnt: Strahlenfelder
R, explosionsgefährdete Orte E, hohe Temperaturen T, auslaufende/ausströmende chemische
Stoffe C. Das Netz der Lichtwellenleiter LWL (X) kann jede denkbare Struktur, z.
B. Stern-, Baum-, Verzweigungs-, Ringstruktur in reiner oder gemischter Form aufweisen.
-
Aus dem in Fig. 2 dargestellten Schaubild ist für das Auswertungsprinzip
folgendes zu erkennen. Das über der Weglänge aufgetragene Rückstreusignal ergibt
sich aus der Messung des Zeitunterschiedes zwischen Aussendung und Empfang eines
Pulses in der Auswerte-Einrichtung A. Zwischen dem Ursprung und der Stelle xl ist
ein kontinuierlicher Abfall des Pegels festzustellen. Das heißt, in diesem Bereich
befindet sich keine Störstelle. Die Diskontinuität bei xl ist z. B. auf einen Temperatursprung,
Dosiswerte oder dergleichen zurückzuführen. Die Dämpfung steigt bzw. der Pegel des
Rückstreusignals fällt plötzlich um den Wert a (dB).
-
Zwischen den Meßstellen xl und x2 herrschen wiederum normale Verhältnisse.
Bei x2 tritt eine sich quantitativ noch stärker auswirkende Störung - Meßwert b
(dB) -auf. Der Zusammenhang zwischen Laufzeit und Weglänge ist einfach und lautet:
Weglänge = Konstante (LWL) x Laufzeit.
-
Da die örtliche Lage des betreffenden Lichtwellenleiters LWL (X) bekannt
ist, kann der Ort des Auftretens einer Störgröße dadurch genügend genau angegeben
wer-
den.
-
Für die Auswerte-Einrichtung A, die in Fig. 3 als Blockschaltbild
dargestellt ist, kommen im wesentlichen herkömmliche Geräte und Anordnungen zur
Anwendung. Von einer gepulsten Lichtquelle S wird eine Pulsfolge ausgesendet. Diese
gelangen über einen Strahlteiler D mit einer halbdurchlässigen Schicht in den Lichtwellenleiter
LWL(X). Dort rückgestreute, zurückkehrende Pulse werden von der halbdurchlässigen
Schicht im -Strahlteiler D zur eigentlichen Empfangs-, Nachweis- und Auswerteeinrichtung
A(X) geleitet.
-
Im Netz mit den Lichtwellenleitern LWL(X) können auch Zweige mit Repeater-Strecken,
wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, vorgesehen sein. Derartige Ausführungsformen
sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere Störgrößen im selben Zweig zur
gleichen Zeit auftreten und erkannt und lokalisiert werden sollen. Solche Netz zweige
sind mit jeweils mindestens zwei Lichtwellenleitern LWL(X) für die Hinrichtung und
LWL(Y) für die Rückrichtung auszurüsten. Rückstreusignale oder dergleichen, die
in einem Lichtwellenleiter LWL(X) auftreten, werden über Faserkoppler K in den betreffenden
Lichtwellenleiter LWL(Y) übergekopppelt und gelangen so zur Auswerte-Einrichtung
A zurück. Tritt z. B. im Lichtwellenleiter LWL(X1) eine Störgröße auf, die ein Rückstreusignal
hervorruft, kann dieses sowohl - entsprechend Fig. 3 - am Anfang des Lichtwellenleiters
LWL(X1) als auch infolge der Überkopplung durch den Koppler KA am Ende des Lichtwellenleiters
LWL(Y1) festgestellt werden. Die erwähnte Störgröße kann jedoch das ausgesendete
Signal und insbesondere auch rückgestreute Signale von noch
weiter
entfernten Streckenabschnitten so weit schwächen, daß eventuell auftretende weitere
Störstellen nicht zu erkennen, geschweige zu lokalisieren sind.
-
Hiergegen wird Abhilfe geschaffen, indem ausgesendete Signale an den
Enden der Abschnitte von Repeatern Rep.1, Rep.2, ... regeneriert und mit ursprünglichem
Pegel auf den folgenden Streckenabschnitt gelangen.
-
Dies gilt sowohl für die Hin- als auch für die Rückrichtung, wobei
jedoch infolge der richtungsabhängigen Repeater Rep.1, Rep.2, ... alle zu Anfängen
von Lichtwellenleitern LWL(X) rückgestreuten Signale über Koppler K in Lichtwellenleiter
LWL(Y) übergekoppelt werden müssen, um von der Auswerte-Einrichtung A erkannt werden
zu können. Die für die Repeater erforderliche Energieversorgung bedeutet allerdings
einen Nachteil, der jedoch in vielen Fällen nicht so sehr ins Gewicht fällt.