DE3236300A1

DE3236300A1 - Faseroptische sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE3236300A1
Application number: DE19823236300
Authority: DE
Inventors: Georg Dr. 97330 Corvallis Oreg. Sichling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1983-04-28

Description

Faseroptische Sensorvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine faseroptische Sensorvorrich° tung zur Messung eines physikalischen Parameters an einer ersten Stelle, die von einer zweiten Stelle, einer Auswertestelle, entfernt ist Die faseroptische Signalübertragung ist in den letzten Jahren eine bedeutende technologische Innovation auf dem Gebiet elektronischer Systeme geworden Unter den Gründen für den Vorzug faseroptischer Signal übertragung gegenüber der früheren elektrischen Signalübertragung ist die Verfügbarkeit von zusät2lichen Bandbreiten, kombiniert mit der Elimination von elektromagnetischen Interferenzen. Ein anderer Grund ist die bequeme Trennung der elekrischen Potentiale von verschiedenen Systemkomponenten.
Die faseroptische Übertragung ist für mittlere und lange Kommunikationswege und für digitale Datenübertragung in gewissen Industrieanwendungen benutzt worden, wo elektromagnetische Störungen oder elektrische Trennung von besonderer Bedeutung sind. Faseroptische Ubertragungsleitungen sind auch in Verbindung mit Hochspannungsschalç tern, der Kraftwerkssteuerung und der Prozeßsteuerung von elektrischen Öfen verwendet worden* Die Anwendung in Flugzeugen und in Automobilen wird diskutiert Die faseroptische Kommunikation auf digitaler Basis ist für die Signal übertragung zwischen Sensoren und einem Steuersystem (Control Engineering, Febr. 1979, S. 30 - 33) angewandt worden. Die Sensorvorrichtung dient zur Gewinnung von Eingabeinformation in Bezug auf die physikalischen Parameter, die für das Steuersystem von Bedeutung sind, beispielsweise Temperatur, Druck, Position, Fluß, Geschwindigkeit usw..
In der deutschen Patentanmeldung P 32 03 347.8 (VPA 81 P 8204) ist eine faseroptische Sensorvorrichtung vorgeschlagen, bei der ein Faden vor der Endfläche eines faseroptischen Kabels oszilliert. Ein Lichtstrahl durchläuft das faseroptische Kabel. Die Oszillationen des Fadens werden mit einer Resonanzfrequenz ausgeführt, die in erster Linie durch das Material des Fadens, durch seine Länge und durch seine Spannung bestimmt ist. Die Spanung des Fadens ist so gewählt, daß sie eine Funktion des zu messenden Parameters ist. Der an der ersten StelLe angeordnete Faden kann generell als eine Lichtmodulationseinrichtung betrachtet werden. Er weist eine Modulationsfrequenz auf, die gänzlich durch den zu messenden physikalichen Parameter bestimmt ist, vorausgesetzt, daß der Einfluß der Umgebung, beispielsweise Temperatur, Luftdruck, usw. konstant gehalten sind. Diese Lichtmodulationseinrichtung moduliert die Amplitude des Lichtstrahls mit der Modulationsfrequenz. Zur Messung der Frequenz des modulierten Lichtstrahls ist ein Frequenzdetektor an der zweiten Stelle angeordnet. Die gemessene Modultionsfrequenz zeigt den Wert des physikalischen Parameters an.
Es ist wünschenswert, faseroptische Sensorvorrichtungen anzuwenden, die auf den vorstehend erwähnten Methoden der Frequenzmodulation der durch ein faseroptisches Kabel transmittierten Lichtamplitude basiert, vorausgesetzt, solche Sensorvorrichtungen sind einfach aufgebaut und können zu vernünftigen Preisen hergestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache faseroptische Sensorvorrichtung anzugeben, die auf der Modulation der Amplitude eines von einem Lichtgenerator zu einer Lichtempfangseinheit übertragenen Lichtstrahls basiert.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 19 angegebenen Merkmale gelöst..
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 18 hervor.
Vorteile der~Erfindung sind u.a. folgende: Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung ist fest und robust. Sie kann einen oszillierenden Faden enthalten und ist vergleichsweise einfach aufgebaut. Sie kann mit mechanischen und elektrischen Komponenten aufgebaut werden, die im Handel leicht erhältlich sind.
In Zusammenfassung weist eine faseroptische Sensor vorrichtung zur Messung eines physikalischen Paramters an einer ersten Stelle, die von einer zweiten Stelle entfernt ist, eine Quelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls, einen an der ersten Stelle angeordneten Lichtmodulator oder variablen Dämpfer zur Modulation der Amplitude des Lichtstrahls mit einer Modulationsfrequénz und einen Frequenzgenerator zur Erregung des Lichtmodulators auf. Die Frequenz des Frequenzgenerators wird durch den zu messenden physikalischen Paramter bestimmt.
Der physikalische Parameter bestimmt dabei die Modulationsfrequenz, durch welche die Lichtmodulation oder Dämpfung stattfindet. Die Sensorvorrichtung enthält des weiteren einen Frequenzdetektor. Dieser Frequenz- detektor ist zur Messung der Modultionsfrequenz des modulierten Lichtstrahls vorgesehen. Der Frequenzdetektor ist an der zweiten Stelle angeordnet und dem modulierten Lichtstrahl ausgesetzt. Die gemessene Modulationsfrquenz zeigt den Wert des physikalischen Parameters an. Die faseroptische Sensorvorrichtung enthält auch einen von dem Lichtstrahl generator zu dem Frequenzdetektor führenden Lichtweg. In wenigstens einem Teil dieses Lichtwges ist eine faseroptische Übertragungsleitung angeordnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft das gleiche technische Feld, wie die europäischen Patentanmeldungen EP 00 53 790 (VPA 80 P 8256), EP 00 53 391 (VPA 80 P 8257), EP 00 57 464 (VPA 81 P 8203) und die deutsche Patentanmeldung P 32 03 347.8 (VPA 81 P 8204).
Die vorstehend erwähnten Vorteile, Eigenschaften und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierteren Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Von den Figuren zeigen: Figur 1 eine faseroptische Sensorvorrichtung, die einen mechanischen Lichtmodulator aufweist, der durch eine Stoßvorrichtung betätigt wird, die einen Frequenzgenerator enthält; Figur 2 eine in der Vorrichtung nach Figur 1 anwendbare Ausführungsform eines Frequenzgenerators; Figur 3 eine andere Ausführungsform einer faseroptischen Sensorvorrichtung, die einen Lichtmodulator enthält, dessen wesentliches Element aus einem Flüssigkristall besteht; Figur 4 eine andere Ausführugsform einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, die einen Licht modulator aufweist, dessen wesentliches Element aus einem Quarzkristall besteht; Figur 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, die jener nach Figur 4 ähnelt, und die Mittel zum Kodierten und Dekodieren und eine Energieversorgung aufweist, die eine optische Energieübertragung benutzt; Figur 6 eine Ausführungsform einer Frequenzmeßeinrichw tung, die in den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 5 anwendbar ist; Figur 7 eine Ausführungsform eines Frequenzgenerators, der ein einstellbares Element zum Einstellen der Position eines vorbestimmten Frequenzbereiches aufweist; Figur 8 ein faseroptisches Sensorsystem mit verschiedenen Sensorvorrichtungen; und Figur 9 eine noch andere Ausführungsform d@r Erfindung die mit der Resonanzfrequenz eines Fadens und mit einer elektrischen Rückkoppiungsschleife arbeitet.
In der Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer faseroptischen Sensoranordnung zur Messung eines physikalischen Parameters p dargestellt. Die Stelle der Messung, in welcher der Parameter p vorherrscht, ist von der Stelle der Auswertung entfernt.
Eine Lichtquelle oder ein Emitter 2 wird durch eine Energiequelle 4 gesteuert. Die Lichtquelle 2 kann beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) oder ein Laser sein. Der von der Lichtquelle 2 emittierte Lichtstrahl 6 wird in das erste Ende oder Eingangsende eines ersten faseroptischen Übertragungskabels oder einer faseroptischen Ubertragungsleitung 8 gerichtet, das bzw.
die von konventioneller Konstruktion ist.
An dem zweiten Ende oder Ausgangsende der ersten faseroptischen Ubertragungsleitung 8 ist eine Sensoreinrichtung 12 angeordnet, welche die Amplitude des auftreffenden Lichtstrahls 6 moduliert. Die Sensoreinrichtung 12 ist gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Modulationsfrequenz f direkt durch den zu messenden physikalischen Parameter p bestimmt wird. Insbesondere weist die Sensoreinrichtung 12 einen mechanischen Oszillator 14 auf, der in den Richtungen des Doppelpfeiles 16 schwingen kann. Der Oszillator 14 besteht aus einem dünnen Streifen, Stab oder schwingenden Faden, der zwischen Haltevorrichtungen 18 und 20, beispielsweise Platten oder Bretter unter einiger Spannung gehalten ist. Diese Haltevorrichtungen 18, 20 können so konstruiert sein, daß sie ein Gehäuse oder eine Kammer 21 bilden, so wie es in der Figur 1 angedeutet ist. Der Faden weist entlang seiner Längsachse eine gleichmäßige Dicke auf. Die Enden des Fadens sind in Bezug auf die Haltevorrichtungen 18 und 20 fixiert. Die Spannung des Fadens ist vorbestimmt und fest.
Der Faden oszilliert mit der Oszillations- oder Modulationsfrequenz f wie es weiter unten hervorgehen wird. Diese Oszillationsfrequenz f ist variabel und unabhängig von der Resonanzfrequenz des Fadens. Die Oszillationsfrequenz f wird in Abhängigkeit von dem Parameter p gebildet. Die Resonanzfrequenz ist eine Funktion der Spannung des Fadens. Da die Spannung konstant gehalten ist, wird die Resonanzfrequenz nicht geändert. Der gebräuchliche Bereich der Oszillationsn frequenzen des Fadens wird so gewählt, daß er außerhalb der Region der fixierten Resonanzfrequenz liegt. Er kann sich oberhalb oder unterhalb dieser Resonanzfrequenz befinden.
Eine Änderung der Lage des Fadens 14 in Bezug auf das Ausgangsende der ersten Ubertragungsleitung 8 hat eine Amplitudenänderung des Lichts zur Folge, das zu dem Eingangsende einer zweiten faseroptischen Übertragungsa leitung 22 übertragen wird. Die Endflächen der Ueber tragungsleitungen 8 und 22, die einander benachbart sind, bilden einen Spalt, in dem der Faden 16 angeordnet ist. Das Licht, das diesen Spalt passiert, tritt in die zweite faseroptische Übertragungsleitung 22 ein und verläßt diese an ihrem Ausgangsende. Der modulierte Lichtstrahl 24 erreicht schließlich einen Lichtempfänger 26, beispielsweise eine Fotodiode oder eine Fotozelle.
Der Lichtempfänger 26 ist elektrisch mit einer Frequenzdetektoreinrichtung 28 verbunden, die zur Messung der Modulationsfrequenz des modulierten Lichtstrahls 24 vorgesehen ist. Im Gegensatz zur Figur 1 kann die lichtempfindliche Einrichtung 26 in der Nähe des gleichen Endes der Übertragungsleitung angeordnet sein, wie die lichtemittierende Einrichtung 2. Das Ausgangssignal a der Frequenzmeßeinrichtung 28 zeigt die Modulationsfrequenz f an und dadurch den Wert des zu messenden physikalischen Parameters p.
Beim Betrieb wird das Licht, welches von der ersten Übertragungsleitung 8 auf die zweite Ubertragungsleitung 22 übergeht, durch den Faden 14 periodisch unterbrochen. Der Faden 14 oszilliert in dem Spalt zwischen den beiden faseroptischen Leitungen 8 und 22 vorzugsweise senkrecht zur Richtung des Lichtstrahls. In der mittleren Position oder Nullstellung zwischen den zwei Oszillationsendpunkten deckt der Faden 14 das Eingangsende der zweiten faseroptischen Ubertragungsleitung 22 in großem Maße ab, wodurch die Lichtübertragung zur zweiten Leitung 22 weitgehend oder vollständig unterbrochen wird. Für die Funktion der Sensorvorrichtung ist es nicht absolut notwendig, daß der Faden 14 in seiner Nullstellung die eingangsseitige Endfläche der zweiten faseroptischen Übertragungsleitung 22 vollständig abddeckt.
Zum Auslösen und zur Fortführung der Oszillationen in den Richtungen des Doppelpfeiles 16 sind Erregermittel erforderlich. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Erregung der Oszillationen durch eine Vorrichtung ausgeführt, die eine Hilfsenergiequelle enthalten kann.
Diese Erregervorrichtung kann entweder auf der Sensorseite oder der Auswertungsseite der faseroptischen Übertragungsleitung 8 und/oder 22 angeordnet sein. Die Erregervorrichtung kann beispielsweise auf optischen, mechanischen, elektrostatischen und/oder elektromagnetichen Prinzipien arbeiten. Die Hilfsenergiequelle kann beispielsweise eine Batterie oder Fotozelle sein. Wie es später in Bezug auf die Figur 5 erklärt wird, kann eine Hilfsenergiequelle vermieden werden, wenn die erforderliche Energie von der übertragenen Lichtenergie genommen wird.
In der Figur 1 ist eine elektromagnetische AusführungsQ form einer Anschlag- oder Zupfvorrichtung 30 gezeigt.
Diese Vorrichtung 30 enthält ein kleines ferromagnetisches Element 32, welches an dem Faden 14 angebracht ist. Anstelle dessen kann der Faden 14 vollständig aus ferromagnetischem Material bestehen. Neben dem ferromagnetischen Element 32 ist eine Spule 34 vom Solenoidtyp angeordnet, die einen ferromagnetischen Stab 35 aufweist. Die Spule 34 wird durch eine Reihe von Impulsen aus einem elektrischen Oszillator oder Frequenzgenerator 36 erregt* Die Frequenz f des Ausgangsimpulses wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches dem zu messenden physikalischen Parameter p entspricht. Folglich gilt: f = f (p)* Jeder Ausgangsimpuls bewirkt, daß die Spule 34 das Element 32 anzieht. Dies hat ein Zapfen des Fadens 14 mit einer Frequenz f zur Folge, die durch die Frequenz des Frequenzgenerators 36 bestimmt wird und dadurch von dem Parameter po Die Zupffrequnez f und ihr ganzer benutzbarer Bereich unterscheidet sich klar von der Eigenoszillationsfrequenz des Fadens 14.
In der Figur 2 ist eine Ausführungsform des Frequenzgenerators 36 dargestellt. Der Generator 36 ist ein wohlbekannter Multivibrator oder ein wohlbekanntes Flipflop eines Typs, der in der Elektronik weitver° breitet in Gebrauch ist. Der Frequenzgenerator 36 enthält zwei Transistoren 40 und 42, zwei Widerstände 44 und 46 in Kollektorverbindung zu diesen Transistoren 40 bzw. 42, zwei Widerstände 48 und 50 in Basisverbindung zu den Transistoren 40 bzw. 42 und zwei Kondensatoren 52 und 54, von denen jeder eine zugeordnete Basis eines Transistors 40 42 mit der zugeordneten Kollektorverbindung des anderen Transistors verbindet.
Der Betrieb des dargestellten Frequenzgenerators 36 ist im Stand der Technik wohlbekannt. Aus den Kollektorwiderständen 44 und 46 können Spannungen erhalten werden, die hinsichtlich der Zeit rechtwinkelig sind.
Diese Spannungen und die resultierenden Ströme können für die Modulation des Fadens 14 durch Erregung der Spule 36 verwendet werden.
Die Frequenz f der Oszillationen des Multivibrators wird durch das inverse Produkt 1/RC der Kombinatinen 48, 52 bzw. 50, 54 bestimmt, wobei R der Widerstand und C die Kapazität ist. Wenn beide Widerstände 48 und 50 niedrige Widerstandswerte aufweisen, ist die Frequenz f hoch.
Wenn jedoch die Widerstände 48 und 50 einen hohen Widerstandswert aufweisen, ist die Frequenz f klein. Zur Änderung der Frequenz f ist es notwendig, die RC-Werte der Komponenten 48, 52 und 50, 54 zu ändern.
Vorzugsweise werden zwei R-Werte oder zwei C-Werte gleichzeitig geändert. Beispielsweise können die Widerstände 48 und 50 einen Widerstand aufweisen, der eine Funktion des physikalischen Parameters p, beispielsweise des Druckes oder der Temperatur ist. In anderen Worten, um eine Temperatur zu messen, ist es nur notwendig, temperaturempfindliche Widerstände oder Thermistoren für die Widerstände 48 und 50 zu wählen. In der Figur 2 ist dargestellt, daß die Widerstandswerte der Widerstände 48 und 50 eher eine Funktion des physikalischen Parameters p sind, als die Kapazitäten der Kondensatoren 52 und 54. Wenn die Temperatur sich ändert, ändert sich auch die Frequenz f, was unweigerlich eine Änderung der Oszilltionsfrequenz f des Fadens 14 zur Folge hat. Anstelle der Widerstände 48 und 50 können die Kondensatoren 52 und 54 als von dem Parameter p abhängig gewählt werden.
In Abhängigkeit von dem Bereich des zu messenden physikalischen Parameters p kann der resultierende Bereich t f der Frequenz f nur vergleichsweise klein sein. Beispielsweise kann der Frequenzbereich A f sich in Abhängigkeit von den verwendeten Komponenten nur von 10 bis 12 kHz erstrecken. Wenn die Sensorvorrichtung zu einem faseroptischen Übertragungssystem gehört, welches eine große Anzahl von Sensorvorrichtungen enthält, können die Frequenzbereiche dieser Sensorvorrichtungen so gewählt werden, daß sie sich voneinander unterscheiden, so daß jeder dieser Vorrichtungen ein besonderer oder eigener Frequenzbereich zugeordnet ist Mit anderen Worten, jede der verschiedenen Sensorvorrichtungen hat ihren eigenen charakteristischen Frequenzbereich.
In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten einfachen Weise wird ein physikalischer Parameter p, beispielsweise Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Wasserstand usw.
zuerst in einen entsprechenden Widerstandswert oder Kapazitätswert umgewandelt und dann in eine entspres chende Frequenz. Es sei darauf hingewiesen, daß dieses Prinzip nicht auf die Erregung eines mechanischen Fadens, Streifens. oder Bandes und elektromagnetische Erregung noch auf seitliche Ablenkungen des Fadens oder auf niedrige Frequenzen beschränkt ist Das erfindungsgemäße Prinzip kann auch in Verbindung mit Flüsssigkristallen (Arbeitsfrequenzen bis zu 10 kHz) und mit Quarzkristallen (Arbeitsfrequenzen bis zu mehreren MHz) verwendet werden. Dies wird im folgenden beschrieben.
In der Figur 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, in welcher eine erste Eingangsfaserleitung und eine zweite Ausgangsfaserleitung so kombiniert sind, daß sie eine einzelne Faserleitung 60 bilden. Folglich wird nur eine Übertragungsleitung 60 benötigt. Wie in der Figur 1 wird eine Lichtquelle 2 von einer Energiequelle 4 erregt. Der von der Lichtquelle 2 emittierte Lichtstrahl 6 geht durch einen Strahlteiler oder teildurchlässigen Spiegel 62 in die Übertragungsleitung 60 über und dann in ein intensitätsmodulierendes Element, das einen Flüssigkristall 64 enthält. Flüssigkristalle, die ihre Lichttransmission unter der Wirkung einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes ändern, sind kommerziell erhältlich. Der Flüssigkristall 64 ist einem Wechselstrom ausgesetzt, der eine Frequenz f = f (p) aufweist.
Die Wechsel spannung wird von einem Frequenzgenerator 36 geliefert. Die Ausgangsfrequenz f ist eine Funktion der zu messenden Quantität p. Die Wirkung der verwendeten Wechselspannung ist die, daß das ankommende Licht den Flüssigkristall 64 mit wechselnder Intensität durchstrahlt. Entsprechend der Betätigung des Flüssigkristalls wird das ankommende Licht entweder absorbiert oder mehr oder weniger transmittiert.
Der durch den Flüssigkristall 64 hindurchgegangene Lichtstrahl 24 trifft auf einen Spiegel oder Reflektor 66 . Er wird durch den Flüssigkristall 64 zurück in die Faserleitung 60 reflektiert. Von dort wird der modulierte Lichtstrahl zu dem teil- oder halbdurchlässigen Spiegel oder Strahlteiler 62 transmittiert. Ein Anteil des Lichtstrahls kommt schließlich bei einem lichtempfindlichen Element 26, beispielsweise einer Fotodiode, an. Das Ausgangssignal dieses lichtempfindlichen Elements 26 wird einer Frequenzmeßeinrichtung 28 zugeführt, welche die Lichtmodulations- oder -abschwächungsfrequenz f feststelIt. Das Ausgangssignal a = a (f) der Einrichtung 28 ist eine Funktion der Abschwächungsfrequenz des Flüssigkristalls 64 und daher des zu messenden Parameters p.
In der Figur 4 ist eine Ausführungsform einer Sensorvorrichtung dargestellt, die zu einem gewissen Grad der Ausführungsform nach Figur 3 ähnlich ist Der grundlegende Unterschied liegt darin, daß der Flüssigkristall 64 durch einen Quarzkristall 70 ersetzt ist, dessen Rückseite an einem Reflektor oder Spiegel 72 angebracht ist oder von diesem bedeckt wird. Dieser Spiegel 72 vollbringt die Funktion des Spiegels 66 in Figur 3.
Der Spiegel 72 kann durch eine dünne Schicht aus Metall repräsentiert sein, die auf die Rückseite des Quarzkristalls 70 aufgebracht ist Es sei darauf hingewiesen daß zwischen dem Ende der Leitung 60 und dem Quarz kristall 7U ein Spalt 74 vorgesehen ist Anstelle eines Quarzkristalls 70 kann irgendein anderes piezoelektrisches Material verwendet werden, beispielsweise ein anderer piezoelektrischer Kristall.
Die Ausgangsspannung des Frequenzgenerators 36 wird Elektroden zugeführt, die an den Quarzkristall 70 so vorgesehen sind, daß der Quarzkristall 70 in der Richtung des auftreffenden Lichtes in Schwingung versetzt wird.
Durch Modulation der Dicke des Quarzkristalls 70, die eine Funktion der angelegten Spannung ist, wird der Spalt 74 zwischen der Endfläche der faseroptischen Ubertragungsleitung 60 und der Vorderfläche des Quarzkristalls 70 geändert. Eine Modultion des Spaltes 74 resultiert in Anderungen des enpfangenen Anteils des reflektierten Lichtkegels 76, der seinerseits eine Modultion der Intensität des reflektierten Lichts zur Folge hat.
Der Modulationseffekt ist jedoch nicht auf einen Spiegel 72 auf der Rückseite des Kristalls 70 beschränkt. Die reflektierende Spiegelfläche könnte ebenso gut an der Vorderseite des Kristalls 70 angeordnet sein, oder der Spiegel 72 könnte unabhängig von dem Kristall 70 befestigt sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Kristall 70 auch die Faser in Schwingung versetzen, entweder in der Längsrichtung oder der vertikalen Richtung in Bezug auf den Spiegel. Dadurch wird ein ähnlicher Effekt der Modulation des zu dem Empfänger transmittierten Lichts erreicht.
Das reflektierte und modulierte Licht wird wieder durch die faseroptische Ubertragungsleitung 60 zu dem Strahlteiler 62 zurückübertragen. Dort wird es von dem ersten Lichtstrahl 6 getrennt und auf ein lichtempfindliches Element 26 gelenkt, das mit einer Einrichtung 28 zur Messung der Frequenz f verbunden ist.
Das Prinzip der Transformation des zu messen.den Parameters p in eine entsprechende Frequenz f kann durch zusätzliche Messungen ergänzt werden: a) die elektrische Energie, die an der sekundären Seite der Übertragungsfaser 8 oder 60 notwendig ist, beispielsweise in dem Frequenzgenerator 36, kann durch Übertragung von Lichtenergie geliefert und aus dem Lichtstrahl 6 erhalten werden.
Folglich wird die erforderliche Energie nicht von einem öffentlichen elektrischen Netzwerk oder durch eine zusätzliche Batterie geliefert. Diese Eigenschaft oder dieses Merkmal macht faseroptische Anwendungen besonders wertvoll in Fällen, in denen eine solche zusätzliche Energiequelle nicht verfügbar ist.
b) Der übertragene Lichtstrahl kann auch zur übers tragung eines Adresskodes zu dem Meßelement 14, 64 oder 70 auf der sekundären Seite der übers tragungsfaser 8 oder 60 verwendet werden. Eine solche Ausführung ist von besonderem Wert, wenn ein faseroptisches Sensorsystem, das eine einzige Ubertragungsleitung und eine große Anzahl von Wandlereinheiten oder Meßelementen enthält, die der Übertragungsleitung zur Ubertragung von Information verschiedener Art und/oder aus verschiedenen Stellen zugeordnet sind Diese zwei zusätzlichen Merkmale sind in der Ausführungsform nach Figur 5 schematisch dargestellt, die auf der Ausführungsform nach Figur 3 basiert. Diese Ausführungsform zeigt, daß die übertragene optische Energie nach Transformation in elektrische Energie als Energiequelle für den Frequenzgenerator 36 benutzt werden kann. Diese Ausführungsform zeigt auch, daß die Information in einer kodierten Form in den Lichtstrahl auf der primären Seite der Übertragungsleitung mittels eines Adressenkodierers 80 eingeführt und auf der sekundären Seite mittels eines Adressendekodierers 82 dekodiert werden kann.
In der Ausführungsform nach Figur 5 trifft der durch die faseroptische Ubertragungsleitung 60 übertragene Lichtstrahl 6 auf einen Strahlteiler 84, der auf der senkundären Seite der Leitung 60 angeordnet ist. Dadurch wird der übertragene Lichtstrahl in einen ersten Strahl 86 und einen zweiten Strahl 88 aufgespalten. Der erste Strahl 86 erreicht den Flüssigkristall 64. Er wird durch diesen wie oben beschrieben transmittiert und von einem Reflektor 66 immer dann reflektiert, wenn der Flüssigkristall 64 in einem Zustand ist, in dem der Strahl transmittiert wird. Dieser Zustand wird durch den Fre- quenzgenerator 36 gesteuert. Der zweite Strahl trifft auf ein fotoelektrisches Element 90, beispielsweise eine Fototdiode, welche die Lichtenergie in eine elektrische Energie transformiert. Eine Diode 92 ist in Reihe mit dem fotoelektrischen Element 90 geschaltet. Die von der Reihenverbindung abgeleitetete elektrische Energie wird in einer Speichervorrichtung 94, beispielsweise einem Kondensator gespeichert. Die von diesem Kondensator 64 abgenommene Spannung wird als Spannungsversorgungs 96 des Frequenzgenerators 36 verwendet.
Die in der Speichervorrichtung 94 gespeicherte Energie kann auch als eine Spannungsversorgung für den Adressendekodierer 82 verwendet werden. Dieser Adressendekodierer 82 dekodiert Information, die auf optischem Wege über die Übertragungsleitung 60 übertragen worden ist.
Zu diesem Zweck wird die von dem fotoelektrischen Element 90 abgeleitete Spannung direkt dem Adressendekodierer 82 zugeführt. Die Kodierung wird durch den Adressenkodierer 80 ausgeführt, der auf der Primärseite der Transmissionsleitung 60 angeordnet ist. Dieser Adressenkodierer 80 steuert die Energiequelle 4 und zwingt dabei den Lichtemitter 2 zur Emission von Lichtimpulsen entsprechend einem vorbestimmten Muster.
Einzelheiten der vorstehend erwähnten optischen Energieversorgung und der Adressenkodierung und -dekodierung sind in der EP 00 53 790 (VPA 80 P 8256) beschrieben, welche Anmeldung durch Referenz hier aufgenommen ist.
Ein Empfänger, der mit einem Filter ausgerüstet ist, welches auf den Frequenzbereich anspricht, der dieser speziellen Sensorvorrichtung zugeordnet iste kann als eine Frequenzmeßeinrichtung 28 verwendet werden. Solche Filter können einfache RC- oder LC-Filter, digitale Filter, Fourierdiskriminatoren usw. sein. Eine sehr einfache Frequenzmeßeinrichtung 28, die ein RC-Filter enthält, ist in der Figur 6 dargestellt.
Gemäß Figur 6 erzeugt das lichtempfindliche Element 26 über einem Widerstand 100 ein eine Spannung VI. Die Frequenz der Spannung V1 variiert entsprechend dem Zustand des Modulators (Strang, Faden, Streifen, Band, Flüssigkristall, Quarzkristall) an der Meßstelle. Diese Spannung V1 erzeugt einen Strom i, der durch die Serienverbindung eines Kondensators 102 mit der Kapaziy tät C mit einem anderen Widerstand 100 mit dem Widerstandswert R fließt. Eine von dem Widerstand 104 abgenommene Spannung V2 ist zur Frequenz f proportional.
Es ist oben schon erwähnt worden, daß die Frequenz r des Frequenzgenerators nur einen begrenzten Frequenzbereich af aufweist, entsprechend dem Bereich des zu messenden Parameters p. Zur leichten Auswahl eines speziellen, von verschiedenen Frequenzbereichen S f kann der Freqnezgenerator 36 nach Figur 2 modifiziert werden. Beispielsweise kann anstelle eines Frequenzbereichs von 10 bis 12 kHz welcher einem gewissen Parameterbereiche 4p entspricht, ein Frequenzbereich von 20 bis -24 kz dem Frequenzgenerator 36 zugeordnet sein, wobei der Paramter p noch denselben Bereich 4 p aufweist. Gemäß Figur 7 kann dies erreicht werden, indem ein zusätzlicher Widerstand 110 in die Basisverbindungsleitung eines Multivibrators 108 gemäß Figur 2 eingefügt wird. Der Widerstandswert dieses Widerstandes 110 kann eingestellt werden. Der Widerstand 110 ist ein einstellbares Element zum Einstellen des Frequenzbereichs des Multivibrators 108. Ein spezifischer Frequenzbereich f kann die MeßScelle identifizieren, wenn verschiedene Sensoren an verschiedenen Stellen eingeführt sind. Dieses Prinzip der Identifikation einer Meßstelle durch einen gewissen vorbestimmten Frequenzbereich a f ist in der Ausführungsform eines Sensorsystems angewandt, das in der Figur 8 dargestellt ist.
In der Figur 8 ist ein faseroptisches Sensorsystem dargestellt, in welchem mehrere Parameter p1, p2, gleichzeitig mittels verschiedener Sensoren 111, 112, ... gemessen werden können. Auf der Auswerteseite des Systems können die Meßergebnisse der verschiedenen Sensoren 111, 112 leicht und unzweideutig voneinander unterschieden werden.
Gemäß Figur 8 transmittiert eine Lichtquelle 2 einen Lichtstrahl 6 durch einen Strahlteiler 62 zu einem gemeinsamen faseroptischen Übertragungskabel 114, das mit mehreren Zweigen 115, 116, ... versehen ist. Nur zwei dieser Zweige 115, 116, ... sind der Klarheit halber wegen dargestellt. Jeder Zweig 115, 116, ...
enthält eine individuelle faseroptische Verbindungsleitung, die zu einem Sensor 111, 112, ... zur Messung eines Parameters p1, p2, ... führt.
Die Sensoren 111, 112 können so gewählt sein, daß sie piezoelektrische Kristalle enthalten, wie es frührer im Zusammenhang mit der Figur 4 diskutiert worden ist.
Andere Formen von Sensoren 111, 112 können gewählt werden. Jeder Sensor 111, 112 ist mit einem elektrischen Signal mit einer Frequenz f1 , f2 gespeist, die dem zu messenden Parameter p1, p2 entspricht. Jede dieser Frequenzen f1, f2 liegt in einer gewissen Frequenzregion oder einem gewissen Frequenzbereich A 1, nf2. Zur Erzeugung der Frequenzen f1 , f2 können Frequenzgeneratoren 117, 118 gemäß Figur 7 gewählt werden. Die Frequenzbereiche eL f1 , f2 hängen von der Wahl der Widerstände 110 in den Frequenzgeneratoren 117, 118 ab. Die Fre- quenzgeneratoren 117, 118 weisen deshalb unterschiedliche Frequenzeinstellungen auf. Für den Betrieb des in Figur 8 dargestellten Sensorsystems ist es wichtig, daß die Frequenzbereiche a f1, b f2 deutlich verschieden voneinander sind.
Die mit den optischen Signalen modulierten Frequenzen fl, f2 werden von den individuellen Reflektoren der Sensoren 111, 112 reflektiert. Sie werden gleichzeitig durch dieselbe Übertragungsleitung 114 zu dem Strahlteiler 62 zurückgesandt. Diese Signale interferieren nicht miteinander. Der Strahlteiler 62 leitet die optischen Signale zu einem Lichtdetektorelement 26, welches einer Reihe von Frequenzmeßvorrichtungen 119, 12G gemeinschaftlich zugeordnet ist. Jede dieser Frequenzmeßvorrichtungen 119, 120 enthält ein Filter und ist auf einen der Frequenzbereich G 1, G f2 abgestimmt. Die Vorrichtung 119 ist auf den Bereich L f1 und die Vorrichtung 120 auf den Bereich Q f2 abgestimmt. Dementsprechend gibt die erste Frequenzmeßvorrichtung 190 an einem Ausgang ein Ausgangssignal al ab, welches eine Funktion der ersten Frequenz fl ist, während die zweite Frequenzmeßvorrichtung 120 ein Ausgangssignal a2 abgibt, welches eine Funktion der zweiten Frequenz f2 ist.
In der Figur 9 ist eine Ausführungsform einer faseroptischen Sensorvorrichtung dargestellt, welche auf einem Prinzip basiert, das von jenem der Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 8 verschieden ist. Wieder oszilliert ein Faden 14 oder ein Streifen oder ein Band durch einen Lichtstrahl 6, welcher aus einer ersten faseroptischen Ubertragungsleitung 8 austritt. In diesem Fall werden die Oszillationen des Bandes oder Fadens 14 mit dessen mechanischer Resonanzfrequenz ausgeführt.
Diese Resonanzfrequenz wird durch das Material des Fadens 14, seiner Länge und durch die auf den Faden 14 ausgeübte Spannung bestimmt.In der vorliegenden Ausführungsform wird die Spannung selbst direkt oder indirekt durch den zu messenden Parameter p gesteuert.
Dies ist in de Figur 9 durch einen Pfeil 120 angedeutet, der mit dem Faden 14 auf einer Linie -liegt.
Die Verwendung der Resonanzfrequenz für die Messung des physikalischen Parameters p, beispielsweise Temperatur oder Druck, hat in gewissen Fällen besondere Vorteile.
Beispielsweise ist in dem Fall eines Drucksensors keine zwischenliegende Wandlerkomponente, beispielsweise ein druckempfindlicher Widerstand oder Kondensator erforderlich, und in dem Fall einer Temperaturmessung kann ein spezieller temperaturempfindlicher Faden 14 verwendet werden. Ein anderer Vorteil der Verwendung der Resonanzfrequenz des Fadens 14 liegt in der Empfindlichkeit dieses Parameters, der sehr genaue Messungen kleiner Abweichungen der Parameterwerte ermöglicht.
Damit der Faden 14 mit seiner Resonanzfrequenz oszillieren kann, ist es notwendig, eine Zupf- oder Erregervorrichtung 124 und einen Frequenzgenerator 128 vorzusehen, der die Zupf- oder Antriebsvorrichtung 124 steuert. Die Erregervorrichtung 124 kann beispielsweise magnetische Impulse auf den Faden 14 ausüben, der aus einem ferromagnetischen Material gefertigt sein oder ein ferromagnetisches Element 32 enthalten kann. Der Faden sollte mit seiner zugeordneten Resonanzfrequenz oszillieren, die von dem Wert des Parameters p abhängt.
Um dies zu erreichen, sollte die Fadenoszillatin auf die Erregervorrichtung 124 rückgekoppelt sein.
Wenn der Bereich der Resonanzfrequenz des Fadens 14 zu groß ist, d.h. der Bereich des Parameters p ist zu groß, muß die Phase dieser Rückkopplung verschoben werden.
Gemäß Figur 9 enthält die Sensorvorrichtung einen Lichtemitter 2, die erste Ubertragungsleitung 8 und zwei zweite Übertragungsleitungen 130 und 134, deren Lichteintrittsenden in einem Abstand von dem Lichtaustrittsende der ersten Übertragungsleitung 8 angeordnet sind0 In dem Spalt zwischen diesen Enden ist der Faden 14 angeordnet, der in Bezug auf die Aubreitungsrichtung des Lichts vertikal angeordnet ist. Der Faden 14 weist ein fixiertes Ende 136 und ein bewegliches Ende 138 auf Das bewegliche Ende 138 ist der Einwirkung des physikalischen Paramters p ausgesetzt. Änderungen des Parameters p erzeugen Änderungen in der S-pannung des Fadens 14 und dadurch Änderungen in der Resonanzfrequenz des Fadens 14, die zu bestimmen ist.
An dem Austrittsende der zweiten Ubertragungsleitungen 130, 134 sind lichtempfindliche Elemente bzw. 144 angeordnet. Diese Elemente 140, 144 sind mit einer Frequenzmeßvorrichtung 146 und mit einer Phasenschiebervorrichtung 148 verbunden. Die Phasenschiebervorrichtung 148 ist Teil einer elektronischen Rückkopplungsschaltung 150. Durch diese Rückkopplungsschaltung können Zupfimpulse, die durch den Frequenzgenerator 128 wiederholt emittiert werden, taktmäßig so eingestellt werden, daß sie die Oszillationen des Fadens 14 in der richtigen Phase festlegen, auch wenn die Frequenz des Fadens 14 sich unter dem Einfluß des Parameters p ändert. Dies hat ungedämpfte Oszillationen und korrekte Frequenzmessungen zur Folge.
Der obere Teil der Figur 9 zeigt, daß der MultivlbraJcorç der schon in Bezug auf die Figur 2 beschrieben worden ist, als Frequenzgenerator 128 benutzt werden kann.
Dieser Multivibrator ist zur Erzeugung der Zupffrequenz vorgesehen, die der mechanischen Resonanzfrequenz des Fadens 14 entsprechen sollte. Die Ausgabe des Multivibrators speist zwei Elektromagneten 152, 154, die ein Teil der Zupfvorrichtung 124 sind. Diese Elektromagneten 152, 154 arbeiten mit dem an dem Faden 14 angebrachten ferromagnetischen Element 32 zusammen. Die Elektromagnete 152, 154 bewirken, daß der Faden durch magnetische Anziehung oszilliert.
Der Faden 14 oszilliert vor dem Austrittsende der ersten Ubertragungsleitung 8 in den durch den Doppelpfeil 158 angedeuteten Richtungen. Die Oszillationen sind senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des von der ersten Ubertragungsleitung 8 abgegebenen Lichts.
Der Faden 14 weist grundsätzlich drei charakteristische Positionen auf. In einer mittleren Position deckt der Faden 14 das von dem Austrittsende emittierte Licht teilweise oder vollständig ab. Dieses Licht kann in hohem Grade in die Übertragungsleitung 8 zurückreflektiert werden. In seiner rechten Position läßt der Faden 14 einen Teil des Lichts auf der linken Seite durch, das von der zweiten faseroptischen Ubertragungsleitung 134 empfangen wird, die auf der linken Seite angeordnet ist. Das Licht durchläuft diese zweite Leitung 134 und trifft an dessen anderem Ende auf das Fotoempfindliche Element 144. Sobald der Faden 14 zurückschwingt und seine linke Position erreicht, wird Licht auf der rechten Seite durchgelassen und folglich das rechte fotoelektrische Element 140 beleuchtet.
Die Ausgangsspannungen der fotoempfindlichen Elemente 140, 144 werden der Phasenschiebervorrichtung 148 zugeführt, um die Elektroden oder Basen der Transistoren 40 und 42 zu steuern. Dadurch bestimmen sie deren Zündpunkte. Die Elemente 140 und 144, die Phasenschie- bervorichtung 148 und die zu den Steuerelektroden der Transistoren 40, 42 führenden Steuerleitungen können folglich eine Rückkopplungsschleife betrachet werden. Um die Rückkopplung effektiv zu erzeugen, ist ein Einstellschaltkreis 160 vorgesehen. Dieser Schaltkreis 160 besteht aus einem Konverter, der an seinem Ausgang eine Spannung U abgibt, die proportional zu der an dem elektromagneten 154 aufgenommenen Frequenz f ist. Die Ausgangsspannung U dieses Konverters wird der Phasen schiebervorrichtung 148 zugeführt. Die Filter der Phasenschiebervorrichtung 148 werden entsprechend der Spannung U moduliert.
Eine vorstehend beschriebene faseroptische Sensorvorrichtung enthält eine Quelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls, einen Lichtmodulator zur Modulation der Amplitude des Lichtstrahls und einen Frequenzgenerator zur Erregung des Lichtmodulators. Die Frequenz des Frequenzgenerators wird durch den an einer ersten Stelle zu messenden physikalischen Parameter bestimmt. Dadurch bestimmt der physikalische Parameter die Modulationsfrequenz. Die Sensorvorrichtung enthält des weiteren einen Frequenzdetektor. Dieser Detektor ist zur Messung der Modulationsfrequenz des modulierten Lichtstrahls vorgesehen. Er ist an einer zweiten Stelle vorgesehen, die von der ersten Stelle entfernt ist. Die gemessene Modulationsfrequenz zeigt den Wert des physikalischen Parameters an. Die faseroptische Sensorvorrichtung enthält auch einen von dem Generator zu dem Detektor führenden Lichtweg. Eine faseroptische Ubertragungsleitung ist in diesem Weg angeordnet. Der Lichtmodulator kann vorzugsweise einen senkrecht zu seiner Längsachse oszillierenden Faden, einen durch den Frequenzgenerator erregten Flüssigkristall oder einen durch den Frequenzgenerator erregten Quarzkristall aufweisen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der faseroptischen Sensorvorrichtung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
19 Patentansprüche 9 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche ;½1.aseroptisce Sensorvorrichtung zur Messung eines physikalischen Parameters an einer ersten Stelle, die von einer zweiten Stelle entfernt ist, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die Kombination folgender Merkmale: a) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahls; b) eine an der ersten Stelle angeordnete Lichtmodulationseinrichtung zur Modulation der Amplitude des Lichtstrahls mit einer Modulationsfrequenz; c) einen Frequenzgenerator zur Erregung der Lichtmodulationseinrichtung, dessen Frequenz durch den zu messenden- physikalischen Parameter bestimmt ist, wobei der Parameter die Modulationsfrequenz bestimmt; d) eine Frequenzdetektoreinrichtung zur Messung der Modulationsfrequenz des modulierten Lichtstrahls, die an der zweiten Stelle angeordnet und dem modulierten Lichtstrahl ausgesetzt ist, wobei die gemessene Modulationsfrequenz den Wert des physikalischen Parameters anzeigt; e) einen Lichtweg zwischen der Lichtstrahlerzeugungseinrichtung und der Frequenzdetektoreinrichtung; und f) eine wenigstens in einem Teil des Lichtweges angeordnete faseroptische Ubertragungseinrichtung 2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die faseroptische Ubertragungseinrichtung aufweist: a) eine erste faseroptische Übertragungsleitung zur Übertragung des Lichtstrahls aus der Lichterzeugungseinrichtung zur Lichtmodulationseinrichtung1 und b) eine zweite optische Übertragungsleitung zur Übertragung des modulierten Lichtstrahls aus der Lichtmodulationseinrichtung zu der Frequenzdetektoreinrichtung.
3. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die faseroptische Ubertragungseinrichtung eine Einrichtung zur Ubertragung des Lichtstrahls in einer Vorwärtsrichtung und auch zur Ubertragung des modulierten Lichtstrahls in der Rückwärtsrichtung aufweist.
4. Sensorvorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Reflektor zur Reflexion des modulierten Lichtstrahls in der Rückwärtsrichtung vorgesehen ist.
5. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß a) die Lichtmodulationseinrichtung einen mechanischen Oszillator zum Reflektieren oder Transmittieren des Lichtstrahls aufweist, wodurch der modulierte Lichtstrahl erzeugt wird, b) daß die Lichtmodulationseinrichtung eine Einrichtung zur Erregung des Oszillators zur Erzeugung von Oszillationen aufweist, die durch den Frequenzgenerator erregt wird; und c) daß die Frequenzdetektoreinrichtung einen elektrischen Lichtdetektor zum Empfang des modulierten Lichtstrahls und zur Abgabe eines entsprechenden elektrischen Ausgangssignals aufweist
6 Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der machanische Oszillator einen an zwei Enden fixierten schingenden Faden aufweist, dessen Spannung festgelegt ist, wobei der Lichtstrahl so auf den Faden gelenkt ist) daß die Amplitude des Lichtstrahls durch die Schwingungen des Fadens moduliert wird und wobei der modulierte Lichtstrahl auf den Frequenzdetektor gerichtet ist.
7, Sensorvorrichtung nach Anspruch 6 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Gehäuse vorgesehen ist und daß beide Enden des Fadens in Bezug auf das Gehäuse fixiert sind
8. Sensorvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schwingungen des Oszillators senkrecht zur Richtung des Lichtstrahls sind.
9. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t g daß die Erregereinrichtung eine elektromagnetische Einrichtung zur Ausübung von Brregerimpulsen auf den Oszillator aufweist.
10. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Oszillator eine schwingende Platte aufweist.
11. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Frequenzgenerator einen Multivibrator aufweist, der wenigstens eine entsprechend dem physikalischen Parameter einstellbare Komponente aufweist.
12. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Lichtmodulationseinrichtung einen Flüssigkristall aufweist, der durch den Frequenzgenerator erregt wird und dadurch die Transmission des Lichtstrahls durch ihn hindurch moduliert.
13. Sensorvorrichtung nach Anspruch 4 oder nach Anspruch 4 und wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 12, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtmodulationseinrichtung einen piezoelektrischen Kristall aufweist, der zwischen einem Lichtaustrittsende der Lichtübertragungseinrichtung und dem Reflektor angeordnet ist und der durch den Frequenzgenerator erregt wird, wodurch die Reflexion des durch ihn hindurchgehenden Lichtstrahls moduliert wird.
14. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß ein Adressenkodierer zur Kodierung des von der Lichterzeugungseinrichtung emittierten Lichtstrahls, ein an der zweiten Stelle angeordneter und dem kodierten Lichtstrahl ausgesetzter Lichtdetektor und ein Adressendekodierer vorgesehen sind, der mit dem Lichtdetektor zur Dekodierung des kodierten Lichtstrahls verbunden ist.
15. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein elektrischer Lichtdetektor und eine mit diesem verbundene Speichereinrichtung zur Versorgung elektrischer Komponenten an der zweiten Stelle mit elektrischer Energie vorgesehen sind.
16. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g zu e k e n n z e i c h n e t t daß die Frequenzdetektoreinrichtung einen elektrischen Lichtdetektor und ein damit verbundenes RC-Element augweist.
17. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Paramter einen vorbestimmten Bereich aufweist, der einen Frequenzbereich des Frequenzgenerators bestimmt, und daß der Frequenzgenerator ein Einstellelement zur Einstellung der Position des Frequenzbereichs aufweist.
18. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t t daß die faseroptische Übertragungseinrichtung aus einer faseroptischen Ubertragungsleitung besteht die mehrere Zweige aufweist, von denen jeder zur Übertragung von Licht bei der Messung eines separaten Parameters von mehreren physikalischen Parametern bestimmt ist
19. Faseroptische Sensorvorrichtung zur Messung eines physikalischen Parameters an einer ersten Stelle, die von einer zweiten Stelle entfernt ist, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die Kombination folgender Merkmale: a) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahls; b) eine an der ersten Stelle angeordnete Lichtmodulationseinrichtung, die eine Modulationsfrequenz aufweist, die durch den zu messenden physikalischen Parameter bestimmt ist, wobei die Lichtmodulationseinrichtung einen mechanischen Oszillator zum Reflektieren oder Transmittieren des Lichtstrahls aufweist; c) eine Einrichtung zur Erregung des Oszillators zur Erzeugung von Schwingungen; d) einen Frequenzgenerator zur Erregung des mechanischen Oszillators, wobei die Frequenz des Frequenzgenerators durch eine Rückkopplungsschleife bestimmt ist; e) eine Frequenzdetektoreinrichtung zur Messung der Modultionsfrequenz des modulierten Lichtstrahls, wobei der Frequenzdetektor an der zweiten Stelle angeordnet und dem modulierten Lichtstrahl ausgesetzt ist, und wobei die gemessene Modulationsfrequenz den Wert des physikalichen Parameters anzeigt; f) einen Lichtweg zwischen der Lichtstrahlerrzeugungseinrichtung der der Frequenzdetektoreinrichtung; und g) eine wenigstens in einem Teil des Lichtwegs angeordnete faseroptische Ubertragungseinrichtung.