DE3432989A1 - Vorrichtung zum ueberwachen und messen von druecken - Google Patents
Vorrichtung zum ueberwachen und messen von drueckenInfo
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Description
Vorrichtung zum Überwachen und Messen von Drücken.
Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine optische Vorrichtung
zum Überwachen und Messen von Drücken und betrifft insbesondere einen Druckwandler, der aus einem Glasmaterial
hergestellt ist. Das Glasmaterial weist eine Membrane auf, die eine druckabhängige Doppelbrechung erfährt, wodurch eine Versetzung
der Resonanzfrequenzen in einer Wellenleiter-Schleife
hervorgerufen wird.
Druckwandler sind Vorrichtungen, die verwendet werden, um. Druckänderungen zu überwachen. Ein Druckwandler ist ein aus
einem Stück bestehendes Teil eines Druckmeß-systems und ist
ah einer interessierenden Stelle angeordnet. Der Druckwandler wird mit einem elektrischen, pneumatischen, hydraulischen oder
optischen Signal überwacht oder abgefragt. Das Signal teilt die Druckänderungen an der Stelle des Wandlers mit. Aufgrund
der ungeheuer zunehmenden Verwendung von optischen Wellenleitern sind bereits optische Sensoren aller Arten vorgeschlagen worden.
In der US -PS 4 295 738 ist beispielsweise ein mehradriger, druckempfindlicher , optischer Wellenleiter aus Fasermaterial offenbart.
Die auf den optischen Wellenleiter einwirkenden Spannungsänuerungen werden dadurch bestimmt, daß die relative Intensität
des Lichtes gemessen wird, das aus den Adern austritt.
Besonderes Interesse verdient ein Artikel mit dem Titel "Photoelastic
and Electro-Optic Sensors" von Clifford G. Walker, veröffentlicht in Vol. 412, Fiber Optic and Laser Sensors,
Proceedings of SPIE (1983). Dieser Artikel beschreibt einen passiven Laser-Beschleunigungsmesser. In diesem Artikel ist
ein Ringresonator in einem Laser-Beschleunigungsmesser mit einer Laser-Quelle gezeigt, die eine sehr schmale Zeilenbreite
aufweist und deren Ausgangsstrahl in zwei getrennte Strahlen aufgespalten wird, die durch getrennte Bragg-Zellen hindurchgeführt
werden. Ein Polarisator dreht einen Strahl um 90°, worauf die Strahlen einem Ringresonator zugeführt werden.
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Die auf den Ringresonator einwirkende Belastung kann dadurch
gemessen werden, daß die Differenz der Frequenz verfolgt wird. Es ist jedoch zu bemerken, daß der im Artikel von G. Walker
vorgeschlagene, optische Sensor eine nicht kohärente Breitb^andquelle
einer optischen Energie zum Messen der Änderung der druckabhängigen Doppelbrechung nicht aufweist, die mit
der unter Druck erfolgten Verformung einer Membrane verbunden ist, die aus einem optischen Material mit hoher Qualität besteht.
Es ist Ziel und Zweck der Erfindung, eine Vorrichtung zum Messen von Drücken mit einem Druckwandler zu schaffen, der aus
optischen Materialien hergestellt ist, um eine genaue und wiederholbare Druckmessung über einen weiten Temperaturbereich in
einer rauhen Umgebung, wie beispielsweise in korrosiven Gasen .und Flüssigkeiten, zu gewährleisten.
Ein besonderes Merkmal des Drucksensors gemäß der Erfindung ist der Druckwandler, der eine zentral angeordnete Membrane aufweist,
die an ihrem Außenumfang durch einen einstückig angeformten Rand starr gehalten wird. Die Verformung der Membrane
durch einen auf eine Stirnfläche wirkenden Druck ruft eine druckabhängige Doppelbrechung in einer Wellenleiter-Schleife
hervor und führt auf diese Weise zu einer entsprechenden Änderung der Resonazfrequenzen, die durch die optische Energie
aus einer Lichtquelle mit einer verhältnismäßig großen Zeilenbreite,
wie beispielsweise einer Superstrahldiode, zugeführt worden sind.
Ein anderer Gesichtspunkt des optischen Drucksensors gemäß der Erfindung besteht darin, daß ein Druckwandler, der aus einem
kräftigen und beständigen verlustarmen Glas hergestellt ist, zum Messen der Druckänderungen verwendet wird. Eine Wellenleiter-Schleife
auf einer Stirnseite der Membrane erfährt eine druckabhängige Doppelbrechung, die eine relative Phasendifferenz der
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Komponenten der Lichtenergie hervorruft, die sich in der geschlossenen
Schleife fortpflanzt. Ein Ausgangssignal, das dieser Blasendifferenz proportional ist, wird dadurch gebildet, daß
ein kleiner Teil der in Resonanz schwingenden, optischen Energie an einen Ausgangs- Wellenleiter und an einen optischen Detektor
abgegeben wird, der den spektralen Anteil der optischen Energie analysiert.
Die vorstehenden Ausführungen und weitere Ziele, Merkmale und
Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten AusführungsbeispieTs anhand von Zeichnungen
näher hervor. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht*mit der Darstellung
der Grundkomponenten einer optischen Vorrichtung zum Messen von Drücken gemäß der Erfindung,
wobei der mit einem ausgeschnittenen Segment gezeigte Druckwandler auf einer Stirnseite eine Wellenleiter-Schleife
sowie Eingangs- und Ausgangs-Wellenleiter aufweist,
Fig. 2 einen Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Druckwandlers mit einer Darstellung, bei welcher die Membrane etwas
übertrieben durch einen einwirkenden Druck verformt ist,
Fig. 3 ein Diagramm, welches die Versetzung der Differenzfrequenz der optischen Energie zeigt, die in der Wellenleiter-Schleife
in Resonanz schwingt, die an der Stirnseite des Druckwandlers angeordnet ist , und
Fig. 4 ein Diagramm, welches die Unterschiede zwischen den normalisierten
Versetzungen der Resonanzfrequenzen über dem Radius der Schleife auf der Membrane des Druckwandlers
zeigt.
Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, welche in vereinfachter
Form die Hauptteile des optischen Drucksensors gemäß der Erfindung
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zeigt. Ein Druckwandler 10 ist an einer Stelle angeordnet, an welcher die Änderungen des Druckes eines Strömungsmediums
gemessen werden sollen. Im Mittelbereich des Wandlers 10 ist eine Membrane 12 vorgesehen, die mit einem Rand 14 aus einem
Stück besteht. Der Rand 14 erstreckt sich rund um den Außenumfang des Druckwandlers 10. Eine Stirnseite 16 (die Oberseite
bei der Darstellung in Fig. 1) weist eine Wellenleiter-Schleife 18 auf, die an einer Stirnseite der Membrane 12 ausgebildet
ist. Ein Eingangs-Wellenleiter 2o ist ebenfalls auf der Stirnseite 16 des Druckwandlers 10 ausgebildet und erstreckt sich
bei der bevorzugten Ausführungsform von einem Punkt 22-am
Außenumfang des Randes 14 längs einer Sehne durch einen die Energie übertragenden Punkt 24 zu einem Punkt 25 am gegenüberliegenden
Ende des Druckwandlers. Der Punkt 24, an welchem die Energieübertragung erfolgt, liegt tangential an der Wellenleiter-Schleife
18. Die Stirnseite 16 weist ferner einen Ausgangs-Wellenleiter 26 auf, der sich von einem Punkt 27 längs
einer Sehne durch einen die Energie übertragenden Punkt 28 zu einem Punkt 30 am Umfang des Randes 14 erstreckt. Der Punkt 28,
an welchem die Energieübertragung erfolgt, liegt tangential an der Wellenleiter-Schleife 18.
Der optische Drucksensor gemäß der Erfindung weist auch eine optische Quelle 32 auf, die beispielsweise eine Superstrahldiode
oder eine andere spektralleuchtende, optische Halbbreitband-Quelle sein kann, welche die optische Energie durch das
Ende 22 des Eingangs-Wellenleiters 20 zuführt. Ein Frequenz-Deteklor
34 ist ebenfalls vorgesehen, um die Lichtenergie zu überwachen, die aus dem Ende 30 des Ausgangs-Wellenleiters
28 austritt. Wie im nachstehenden näher erläutert ist, stellt der Frequenz-Detektor 34 eine Vorrichtung dar, welche den
spektralen Anteil der Lichtenergie analysiert, die in der Wellenleiter-Schleife 18 in Resonaz schwingt. Die optische
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Quelle 32 und der Frequenz-Detektor 34 können an einer entfernt liegenden Stelle angeordnet sein. Die optische Energie
kann in diesem Fall durch—nicht dargestellte optische Wellenleiter
zum und vom Druckwandler 10 geführt werden. Dies ist besonders dann wünschenswert, wenn die Druckänderungen in
einer rauhen Umgebung gemessen werden sollen, wie dies beispielsweise bei hohen Temperaturen oder korrosiven Strömungsmedien der Fall ist.
Ein besonders wichtiger Gesichtspunkt des o'ptischen Drucksensors
gemäß der.Erfindung bezieht sich auf die Art und Weise, in welcher der Druckwandler 10 auf die Druckänderungen anspricht,
so daß diese Druckänderungen durch den Frequenz-Detektor 34 genau überwacht werden können. In Fig. 2 ist dertDruckwandler
10 im Querschnitt dargestellt, wobei die Verformung bzw. die Ausbauchung der Membrane 12 aus Gründen der Klarheit übertrieben
dargestellt ist. Der Druckwandler 10 besteht vorzugsweise aus einem optisch durchsichtigen Material, das zur Herstellung
von verlustarmen, optischen Wellenleitern geeignet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat der Rand 14 eine viel größere
Dicke als die Membrane 12, so daß die Außenkante der Membrane längs ihres Umfanges starr befestigt ist. Während der Rand 14
und die Membrane 12 aus getrennten Teilen bestehen können, ist das Vorfahren zur Herstellung einer einstückigen Konstruktion
weniger kostspielig und mit weniger Arbeitsschritten verbunden.
Es ir.I: hervorzuheben, daß ein wesentlicher Gesichtspunkt der
Erfindung die Wellenleiter-Schleife 18 ist, die wie ein optischer Resonator wirkt und daß die in Resonanz schwingenden Frequenzen
in diesem optischen Resonator sich in Abhängigkeit vom Druck ändern,der auf den Druckwandler 10 wirkt. An dieser Stelle mag
es hilfreich sein, die Theorie und Arbeitsweise eines optischen Drucksensors gemäß der Erfindung zu erläutern. Es wird in diesem
Zusammenhang auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen. Die Wellen-
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leiter-Schleife 18 ist, wie bereits erwähnt, ein verlustarmer., ,für" eine Schwingungsart ausgelegter, rechteckiger Wellenleiter.
"Die Wellenleiter-Schleife wird durch eines der bekannten Verfahren,
beispielsweise durch Ionenimplantation hergestellt. Jede in Resonanz schwingende Frequenz, die sich in der Wellenleiter-Schleife
18 fortpflanzt, "wird in zwei eng benachbarte Frequenzen aufgespalten, die den Schwingungsarten der niedrigsten
Ordnung entsprechen, die im rechten Winkel und parallel zur breiten Abmessung des Wellenleiters polarisiert sind. Die Trennung
zwischen diesen Frequenzen ändert sich mit dem Druck aufgrund der belastungsabhängigen Doppelbrechung. Der Durchschnittsfachmann erkennt, daß die Resonanzschleife in einer Weise wirkt,
die ähnlich einem optischen Filter mit einem kammförmigen Frequenzspektrum mit einer Folge von Durchlaßbereichen bzw.
Durchlaßbändern ist, die auf die Resonanzfrequenzen zentriert .sind, wie dies aus folgender Beziehung hervorgeht:
fa,b= N c/(na,bL) N = X'2 '·· (1)
wobei η und n. die Brechungsindizes der Phasen für die rechtwinklige
bzw. parallele Schwingungsart sind, L der Umfang des Ringes und N die Resonanzordnung ist. Eine symmetrische, gleichförmig
verteilte Last, welche auf die Membrane einwirkt, belastet die Schleife und verschiebt hierdurch die Durchlaßbereiche
bzw. die Durchlaßbänder. Die Änderung der Resonanzfrequenzen
Sf und if, wird sowohl durch die radiale Spannung ε als auch durch
a D r
die tangentiale Spannung«: bestimmt. Es gibt zwei Ursachen
für die Änderung der Länge des optischen Weges. Die eine Ursache liegt in der Änderung des Umfanges des Ringes und die
andere Ursache beruht auf der lastabhängigen Doppelbrechung:
<ffa/f = -(£9+<Tna/n) (2)
Jfb/f = _(£Q+Änb/n) (3)
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f = f a/ f.
ab
n =
Die Änderung des Brechungsindex ist auf die rechtwinkligen ρ und parallelen p. spannungsoptischen Konstanten der Wellen-
el D _
leiter-Schleife bezogen. Es gilt folgende Beziehung:
<fna/n = (-η'
Die einfache Plattentheorie zeigt, daß die Oberflächenspannung in der Membran 12 durch folgende Gleichung wiedergegeben werden
kann:
32 D 2 t
32 D
D =
t = E =
Et
12 (1-^J
= Biegesteifigkeit
Dicke der Membran Elastizitätsmodul Poissonsche Zahl (Querdehnungsziffer).
Die spannungsoptischen Konstanten für geschmolzenes Siliziumdioxyd
in der Wellenleiter-Schleife 18 betragen:
Pb = 0.126 P0= 0.27
el
Wenn diese Werte verwendet und die Gleichungen (6) und (7) für die Spannungen in die Gleichungen (2) und (3) eingesetzt
werden, kann man einen Näherungswert für die Frequenzversetzung
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einer jeden Schwingungsart und der sich hieraus ergebenden Frequenzdifferenz erzielen.
Sf Ji = -C[0.426+0.148(r/a)2] (8)
3.
ifb/f = -C[0.579-0.311 (r/a)2] (9)
Δ/f = C-£0.153-0.459(r/a2)} (10)
C = (l/E) (3/8) (1-\>2)P (a/t)2 ='Pa2t (11)
32D
Die normalisierte FrequenzversetzungA/(fC) ist als eine Funktion
von(r/a) im Diagramm der Fig. 4 abgetragen. E)ie Lage der Wellenleiter-Schleife
18 und das Dickenverhältnis (r/a\ sollten-so
gewählt werden, daß die Versetzung A. der Differenzialfrequenz
die Hälfte des freien spektralen Bereiches δ f zwischen den Schwingungsart-Ordnungen des Filters mit dem kammförmigen Frequenzspektrum
nicht überschreitet, jedoch ausreichend groß ist, um ein ausreichendes Verhältnis von Signal zu Rauschen zu erzielen.
Wenn beispielsweise
E = 10.4X106 psi, V = o.17, a/t = 4
C = 5.6x 10~7 P
*fr= c/ (n2<Tr) = 3.3xlO9(r/l cm)"1 Hz (12)
f <* c/Λ ~ 3 χ 1014 Hz (13)
7.8xl0"3(a/ 1 cm) (r/a) (P/l psi ) Z l-3( r/a) 23 (14 )
Wenn a = 0.5 cm und P = 100 psi (7,03 kp/cm ) ist, kann die
Bedingung |A| <A f /2 dadurch erfüllt werden, daß die Wellenleiter-Schleife
18 bei r/a<0.9 örtlich festgelegt wird. Für das größte Verhältnis von Signal zu Rauschen sollte der Wert
r/a in der Nähe der maximal zulässigen Grenze festgelegt werden. Für a = 1/2 cm und r/a = 0.85 beträgt der freie spektrale
Bereich 8.19 GHz, während die maximale Versetzung der Differenzial-
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frequenz bei einem Druck von 100 psi (7,03 kp/cm2) - 3.0 GHz
beträgt.
Die Breite einer einzigen Zeile Sf wird durch die "Feinheit"
des Resonators bestimmt, die sich durch folgende Gleichung avsdrücken läßt:
F = ^f /Sf1 - (15)
r
Wenn K der Wirkungsgrad des Energieanschlusses an der Eingamgs
und Ausgangsseite des Druckwandlers ist, tder Anschlußverlust
und Γ die Dämpfung des Wellenleiters (in Dezibel pro
Längeneinheit) ist, dann ergibt sich
_. 7(1-K-ε) ' exp (-Try/8.68) . .
1-(1-K-C) exp (-2ürr/8.68) (16)
Die höchste Durchlässigkeit in der Mitte eines Durchgangs— bereiches bzw. eines Durchgangsbandes beträgt
T = K2 exp (-2 .Tr r/8.68) 2 ^1?^
2 ^1?^
[1-(1-K-C) exp (-2iTry/8.68)J
Wenn die Dämpfung im Ringresonator 18 bei 0.01 dB/cm liegt und der Wirkungsgrad des Energieanschlusses sowie der Anschlußverlust
am Eingang und Ausgang des Wandlers 1 % betragen, während r = 0.4 cm, K=I %, e=l% ist, dann
ergibt sich für F = 136 und für T = 0.19. Die Breite eines jeden Durchlaßbereiches bzw. Durchlaßbandes beträgt bei
diesen Parametern etwa 60 MHz. Die Nulldruck-Trennung zwischen den Zeilen ist eine Funktion der Abmessungen und der
numerischen Öffnung des eingebetteten Wellenleiters. Die Nulldruck-Trennung kann mindestens eine Größenordnung größer als
die Zeilenbreite gemacht werden. Wenn beispielsweise die numerische Öffnung 0.1 beträgt und der Wellenleiter ein
Längen/Seiten-Verhältnis von 2:1 hat, dann ergibt sich fa-fb ~ 500 MHz. Die optische Quelle 32 und der Frequenz-
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Detektor 34 sollen eine ausreichende Bandbreite haben, um
mindestens'die maximal erwartete gesamte Trennung zwischen
"den Bändern zu umfassen. Dies bedeutet eine Bandbreite, welche die Nulldruck-Trennung plus die druckabhängige Komponente
umfaßt.
Die-Wellenleiter-Schleife 18 wählt die vorstehend beschriebenen
Resonanzzeilen aus dem Breitbandeingang aus und führt sie dem Detektor 34 zu. Viele Paare derartiger Zeilen können aus einer
Quelle mit einer großen Bandbreite entstehen, wobei jedes Zeilenpaar im wesentlichen die oben angegebene Frequenztrennung aufweist.
Der Detektor 34 kann eine Photodiode sein, welche die einfallenden optischen Zeilen mischt und ein elektrisches
Ausgangssignal liefert,welches diese Trennfrequenz enthält.
Je nach Wunsch kann ein elektronischer Spektralanalysator oder ein Frequenzmesser 35 vorgesehen sein, der entsprechend
gefiltert ist, um die Frequenzen außerhalb des interessierenden Bereiches zu entfernen. Der Frequenzmesser 35 kann dann direkt
die Trennfrequenz messen, die proportional dem Druck ist, wie dies im vorstehenden beschrieben wurde.
Ein besonders wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung liegt darin, daß die Druckmessungen mit Hilfe des Druckwandlers 10 im wesentlichen
von Temperaturschwankungen unabhängig sind. Obgleich die Wärmedehnung den Umfang der Wellenleiter-Schleife 18 beträchtlich
ändern kann, wirkt diese Änderung in gleicher Weise auf die beiden Polarisationen, so daß beide in Resonanz schwingende
Frequenzen, die sich in der Wellenleiter-Schleife 18 fortpflanzen,
im wesentlichen um den gleichen Betrag versetzt werden. Dies bedeutet, daß jede Versetzung der Differenzialfrequenz
von der Änderung der Temperatur unabhängig ist und immer noch in erster Linie der Änderung des angelegten Druckes
proportional ist. Es wird eingeräumt, daß der Elastizitätsmodul des Materials für den Druckwandler bekanntermaßen in einer geringen
Abhängigkeit von der Temperatur steht. So lange jedoch
der Temperaturbereich während des Einsatzes des Druckwandlers 10 .nicht unmäßig groß ist, kann immer noch eine annehmbare
Genauigkeit aufrecht erhallen"bleiben.
Es sind verschiedene Verfahren z,ur Herstellung der erfindungsgemäßon
Membran 12 bekannt. Wie im vorstehenden erwähnt worden ist, kann der Träger aus einem verlustarmen Glas aus Alkalisilikat,
wie beispielsweise~~NatrJrunrsilikat, hergestellt werden.
Der Resonatorring 18 sowie der Eingangs- Wellenleiter 2o und der Ausgangs-Wellenleiter 26 können durch Techniken mit Ionenaustausch
hergestellt werden, indem eine lichtbeständige Abdeckung der Austauschseite der Membran 12 mit Ausnahme des
Austauschfensters verwendet wird. Das Abdeckmaterial soll undurchlässig
für den Austausch von Kationen sein und dem Temperaturaustausch
widerstehen. Typische Abdeckmaterialien sind Aluminium und Nickel. Die mit einer Abdeckung versehene Membran
12 wird in einen geschmolzenen Elektrolyten eingetaucht,
welcher die gewünschten Kationen enthält. Der Ionenaustausch wird dadurch herbeigeführt, daß ein geeignetes Potential an
zwei Elektroden angelegt wird, die in den geschmolzenen Elektrolyten mit der Membran eingetaucht sind. Nach dem Ionenaustausch
kann rl ie maskenartige Abdeckung in einer Säure gelöst werden.
Obgleich der optische Drucksensor der vorliegenden Erfindung
anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gezeigt und beschrieben
worden ist, liegt es für einen Durchschnittsfachmann c-iuf der Hand, daß verschiedene Änderungen in der Form und
Einze1 gestaltung der Erfindung vorgenommen werden können, ohne
vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Wellenleiter-Schleife
18 auf der Stirnseite des Druckwandlers 10 ist nach der Darstellung in der Zeichnung koaxial auf der Membran
12 angeordnet. Die Wellenleiter-Schleife 18 kann jedoch in jeder beliebigen Lage auf der Stirnfläche angeordnet sein,
solange eine ausreichende, lastabhängige Doppelbrechung in der Wellenleiter-Schleife 18 erfolgt, um eine meßbare Versetzung
der in Resonanz schwingenden Frequenzen zu erzielen.
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Der Querschnitt der Wellenleiter-Schleife 18 braucht nicht rechteckig zu sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der
Querschnitt der Wellenleiter-Schleife kann jede beliebige Form haben, solange eine unterschiedliche Resonanzfrequenz für jede
unabhängige Polarisation der optischen Energie in der Wellenleiter-Schleife vorhanden ist. Die Wellenleiter-Schleife kann
auch aus einer polarisierenden, druckempfindlichen, optischen Faser hergestellt sein, die an der Oberfläche der Membran befestigt
ist. Der Eingang und der Ausgang der optischen Energie braucht nicht über sehnenartige Eingangs- und Ausgangs- Wellenleiter
20 und 26 auf der Stirnseite 16 des Druckwandlers 10 zu erfolgen. Die optische Energie kann zur und von der Wellenleiter-Schleife
18 auch durch andere Einrichtungen,wie beispielsweise
Prismen geführt werden, die in unmittelbarer Nähe der Oberseite der Wellenleiter-Schleife angeordnet sind.
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Leerseite -
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Claims (10)
1. Vorrichtung zum überwachen von Drücken, gekennzeichnet
durch
eine druckempfindliche Einrichtung mit einer Membrane (12), die auf einer Stirnseite (16) eine Wellenleiter-Schleife
(18) aufweist und unter Druck verformbar ist, urn eine druckabhärigige
Doppelbrechung in der Wellenleiter-Schleife (18) hervorzurufen;
eine optische Eingangs-Einrichtung (20), welche in unmittelbarer Nähe der Wellenleiter-Schleife (18) angeordnet
ist und die Lichtenergie der Wellenleiter-Schleife (18) zuführt;
eine optische Ausgangs-Einrichtung (26), welche ebenfalls in unmittelbarer Nähe der Wellenleiter-Schleife (18)
angeordnet ist und einen Teil der Lichtenergie aus der
Wellenleiter-Schleife (18) abführt;
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eine Ausgestaltung, bei welcher eine Versetzung der Differenzialfrequenz im spektralen Frequenzbereich der
in der Wellenleiter-Schleife in Resonanz schwingenden Lichtenergie als Folge der druckabhängigen Doppelbrechung
erfolgt, die proportional dem auf die Membrane (12) wirkenden Druck ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs-Einrichtung einen Eingangs-Wellenleiter
(20) aufweist, der auf einer Stirnseite der druckempfindlichen
Einrichtung ausgebildet ist, und daß der Eingangs-Wellenleiter (20) einen Punkt (24) hat, der tangential
zur Wellenleiter-Schleife (18) angeordnet ist und durch den die optische Energie der Wellenleiter-Schleife (18)
zugeführt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Superstrahldiode (32), die eine nicht kohärente
Breitbrandquelle der optischen Energie darstellt und mit der Eingangs-Einrichtung (20) zusammenarbeitet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Einrichtung einen Ausgangs-Wellenleiter
(26) aufweist, welcher auf der einen Stirnseite der druckempfindlichen Einrichtung ausgebildet ist und einen
Punkt (28) aufweist, der tangential an der Wellenleiter-Schleife (18) angeordnet ist und durch den ein Teil der
optischen Energie von der Wellenleiter-Schleife (18) abgeführt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen
Frequenz- Detektor (34), welcher die aus der Wellenleiter-Schleife
(18) abgeführte Lichtenergie empfängt und die spektrale Verteilung der empfangenen optischen Energie
analysiert, um eine Differenzfrequenz zu erfassen, die
mit der Versetzung der Differenzialfrequenz verbunden
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6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Einrichtung einen starren Randabschnitt
(14) aufweist, welcher den Umfang der Membrane (12) starr hält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Randabschnitt (14) und die Membrane (12) aus
einem Stück bestehen und aus einem verlustarmen Glas hergestellt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter-Schleife (18), die an einer Stirnseite
der druckempfindlichen Einrichtung ausgebildet ist, durch Ionenimplantation oder Ionenaustausch hergestellt
ist.
9. Vorrichtung zum Messen von Drücken mit Temperaturausgleich, gekennzeichnet durch
eine druckempfindliche Einrichtung mit einer Membrane
(12), die auf einer Stirnseite eine Wellenleiter-Schleife (18) aufweist und eine druckabhängige Doppelbrechung
in der Wellenleiter-Schleife (18) in Abhängigkeit von dem auf die Stirnfläche wirkenden Druck hervorruft;
eine Energiequelle (32), welche die optische Energie der Wellenleiter-Schleife (18) zuführt;
einen Frequenz-Detektor (34), welcher die von der Wellenleiter
-Schleife (18) abgegebene Lichtenergie empfängt; und
eine Ausgestaltung, bei welcher die Versetzung der Differenzialfrequenz im spektralen Frequenzbereich der
in der Wellenleiter-Schleife in Resonanz schwingenden
Lichtenergie als Folge der druckabhängigen Doppelbrechung
erfolgt, die proportional dem auf die Membrane wirkenden Druck ist.
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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die druckempfindliche Einrichtung einen Rand (14) aufweist, der mit dem Umfang der Membrane (12) aus einem
Stück besteht.
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