DE3448334C2

DE3448334C2 - Optical measuring system with light source and photodetector

Info

Publication number: DE3448334C2
Application number: DE19843448334
Authority: DE
Inventors: Hans-Helmut Dipl.-Phys. 7541 Straubenhardt De Marguerre
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1984-09-11
Publication date: 1989-10-26

Abstract

The system has its measuring sensor provided with a reflector in the region of the object being measured to reflect light (1,2) from the light source (LQ). The light is reflected between the outlet (3) and the inlet (3) at the sensor at the reflector and at the object.The reflector is positioned so that the first reflection at the object and a second reflection at the reflector and a third reflection at the object if the reflected light is not required to return into the optical fibre

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fotoelektrische Meßanord nung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs.The invention relates to a photoelectric measuring arrangement with the features of the preamble of the claim.

Eine solche Anordnung ist aus der DE-OS 28 49 186 bekannt, bei der ein beweglicher Spiegel als Reflektor im Meßlichtpfad angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Meßgröße wird ein Teil des Lichts im Meßlichtpfad in die faseroptische Übertragungs strecke zurückreflektiert.Such an arrangement is known from DE-OS 28 49 186, in which a movable mirror acts as a reflector in the measuring light path is arranged. Depending on the measurand, a part of the light in the measuring light path into the fiber optic transmission stretch reflected back.

Bei einer weiteren bekannten fotoelektrischen Meßanordnung (Spenner, Kersten, Ramakrischnan: "Faseroptische Multimode- Sensoren: Eine Übersicht", Laser und Optoelektronik Nr. 3, 1983, Seiten 226-234) werden die vom Meßfühler ausgehenden Lichtstrahlen in ihrer Intensität oder in ihrer Reflexions richtung vom Meßobjekt derart beeinflußt, daß die in den Meß fühler wieder eintretenden Lichtstrahlen eine Aussage über auf das Meßobjekt einwirkende physikalische Größen erlauben. An wendungsbeispiele sind unter anderem die Messung von Entfer nungen, Verschiebungen, Niveau oder Drehzahl sowie die Erken nung einfacher Objekte mit Zählmarken oder Codierungen. Wei terhin können je nach Konstruktion des Meßobjekts auch Mes sungen von Druck oder Druckschwankungen, Temperatur, Durchfluß oder Schwingungen durchgeführt werden. Bei der Durchführung von Messungen mit der bekannten Meßanordnung sind insbesondere die Leitungsverluste des Lichts in der faseroptischen Übertragungs strecke und im Bereich des Meßfühlers kritisch, da es für eine ausreichende Meßempfindlichkeit wichtig ist, daß noch eine ausreichende Lichtmenge reflektiert wird bzw. auch ein intensi tätsanaloger Meßeffekt bei der Beeinflussung der Lichtparameter eingehalten wird.In another known photoelectric measuring arrangement (Spenner, Kersten, Ramakrischnan: "Fiber-optic multimode Sensors: An Overview ", Lasers and Optoelectronics No. 3, 1983, pages 226-234) are those emanating from the sensor Rays of light in their intensity or in their reflection Direction influenced by the test object in such a way that the in the measurement re-entering light rays make a statement about allow physical quantities acting on the measurement object. On Examples of applications include the measurement of distance changes, shifts, level or speed and the detections simple objects with counter marks or coding. Wei Furthermore, depending on the design of the measurement object, Mes solutions of pressure or pressure fluctuations, temperature, flow or vibrations are carried out. When performing Measurements with the known measuring arrangement are, in particular Conduction losses of light in fiber optic transmission stretch and critical in the area of the sensor, as it is for a sufficient sensitivity is important that another sufficient amount of light is reflected or an intense Effect-like measurement effect when influencing the light parameters is observed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fotoelektrische Meßanordnung zu schaffen, bei der eine ausreichende Meßempfind lichkeit auch bei Meßobjekten mit schwierigem Reflexions verhalten gewährleistet ist.The invention has for its object a photoelectric To create measuring arrangement in which a sufficient measuring sensitivity also with objects with difficult reflections behavior is guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist eine erfindungsgemäße Meßanord nung der eingangs genannten Art die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs auf. Die Anwendung einer Retroreflektoranordnung mit einer Lichtrückführung durch Retroreflexion ist insofern vorteilhaft, als hierdurch die Lichtverluste klein gehalten werden können, da die Reflexionen an der Retroreflektoranord nung in einem solchen Winkel erfolgen können, daß eine mög lichst große Rückführung von Lichtstrahlen in die faseroptische Übertragungsstrecke gewährleistet ist. Um einen sehr großen intensitätsanalogen Meßeffekt zu erreichen, dient erfindungs gemäß eine weitere Retroreflektoranordnung als zur optischen Achse der Lichtstrahlen quer bewegte Blende. Diese bewegte Blende kann beispielsweise als Wegaufnehmer ausgeführt sein, wobei die Meßgröße der hindurchgelassene Lichtstrom ist. Diese Meßgröße wird mit dem ersten optischen Sensor für den durch gelassenen Lichtstrom erfaßt, wobei eine Vergleichsmessung durch den an der faseroptischen Übertragungsstrecke angebrach ten weiteren optischen Sensor durchgeführt wird. Die faseropti sche Übertragungsstrecke kann in üblicher Weise aus einer ein zigen Multimode-Faser bestehen oder auch aus mehreren einzelnen Fasern zusammengesetzt sein.To achieve this object, a measuring arrangement according to the invention has the characteristics of the license plate of the right to. The application of a retroreflector arrangement with a light return due to retroreflection advantageous, as this keeps the light losses small because the reflections are located on the retroreflector tion can be made at such an angle that a poss Greatest possible return of light rays into the fiber optic Transmission path is guaranteed. To a very big one To achieve intensity-analog measurement effect is used fiction according to a further retroreflector arrangement than for optical Axis of the light rays diagonally moving aperture. This moved Aperture can be designed, for example, as a displacement sensor, the measured variable being the luminous flux let through. These The measured quantity is measured with the first optical sensor Luminous flux detected, taking a comparative measurement through the one attached to the fiber optic transmission link th further optical sensor is performed. The fiber optics cal transmission path can in the usual way from a tens of multimode fibers or consist of several individual Fibers are composed.

Aus der DE-OS 20 43 831 ist für sich bekannt, bei einem foto elektrischen Verfahren zur Überwachung bewegter Körper eine Retroreflektoranordnung dem Lichtaustritt gegenüber anzuordnen. Bewegungen des Objektes werden durch die veränderten Rück strahlbedingungen der Lichtstrahlen detektiert.From DE-OS 20 43 831 is known for a photo electrical methods for monitoring moving bodies Retroreflector arrangement to be arranged opposite the light exit. Movements of the object are changed by the back beam conditions of the light rays detected.

Es ist weiterhin bereits für sich in der älteren, nicht vorver öffentlichten deutschen Patentanmeldung P 34 06 066.9 beschrie ben, daß bei einer fotoelektrischen Meßanordnung zur Erfassung räumlicher Unebenheiten in der Struktur eines Objekts Retro reflektoren im Lichtweg der Meßanordnung angebracht werden. Auch hier wird das Objekt zunächst von einer Lichtquelle be leuchtet, und die vom Meßobjekt zurückgeworfenen Lichtstrahlen werden analysiert. Auch bei dieser Meßanordnung können die Lichtverluste in der Meßanordnung dadurch klein gehalten wer den, daß eine Retrorefektoranordnung angebracht ist, die die vom Meßobjekt reflektierten Lichtstrahlen wieder zurück auf das Meßobjekt und in eine Kamera reflektiert. Bei dieser An ordnung ist jedoch keine faseroptische Übertragungsstrecke und kein spezieller, konstruktiv aufwendiger Meßfühler vorhanden, womit hinsichtlich der Lichtverluste andere Bedingungen herr schen und auch bei der Anbringung der Retroreflektoranordnung anderen konstruktiven Gegebenheiten Rechnung getragen wird.It is still in its own right not older public German patent application P 34 06 066.9 described ben that for a photoelectric measuring arrangement for detection spatial unevenness in the structure of an object retro be attached reflectors in the light path of the measuring arrangement. Here, too, the object is first exposed to a light source lights up, and the light rays reflected by the measurement object will be analyzed. With this measuring arrangement, too Loss of light in the measuring arrangement is thereby kept low that a retrorefector assembly is attached, the light rays reflected from the measurement object back up again the measurement object and reflected in a camera. At this time However, order is not a fiber optic transmission link and no special, structurally complex sensor available, which means there are different conditions with regard to light losses and also when attaching the retroreflector arrangement other design conditions are taken into account.

Die Erfindung wird anhand der Figur erläutert, die eine Retro reflektoranordnung mit verschiebbarer Blende zeigt.The invention is illustrated by the figure, which is a retro shows reflector arrangement with movable aperture.

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der fotoelektrischen Meßanordnung ist eine erste Retroreflektor anordnung RR′ quer zur optischen Achse von Lichtstrahlen 1, 2 angeordnet, die von einer Lichtquelle LQ erzeugt werden. Die Meßanordnung weist eine weitere Retroreflektoranordnung RR an einer ersten optischen Übertragungsstrecke OÜ′ auf. In einer weiteren optischen Übertragungsstrecke OÜ ist ein Strahlteiler ST vorhanden. Im Bereich des Lichtwegs zwischen einer Licht austrittsebene 3 an der weiteren Übertragungsstrecke OÜ und einer Lichteintrittsebene 4 an der ersten faseroptischen Über tragungsstrecke OÜ′ ist die erste Retroreflektoranordnung RR′ derart angeordnet, daß diese, unabhängig von einer physikalischen Meßgröße, quer zur optischen Achse der Lichtstrahlen bewegt werden kann. So ist es möglich, durch Behinderung des Lichtwegs zwischen der Lichtaustrittsebene 3 und der Lichteintrittsebene 4 eine intensitätsanaloge Messung der Verschiebung der ersten Retroreflektoranordnung RR′ - beispielsweise hervorgerufen durch Druckänderungen - durchzuführen. Die eigentliche Meßgröße wird hier mit einem ersten optischen Sensor OS′ erfaßt; eine Vergleichsgröße kann mit einem zweiten optischen Sensor OS er faßt werden, der an einem weiteren Lichtaustritt der zweiten faseroptischen Übertragungsstrecke OÜ angeordnet ist.In the embodiment of the photoelectric measuring arrangement shown in the figure, a first retroreflector arrangement RR 'is arranged transversely to the optical axis of light beams 1, 2 , which are generated by a light source LQ . The measuring arrangement has a further retroreflector arrangement RR on a first optical transmission link OÜ ' . A beam splitter ST is present in a further optical transmission link OÜ . In the area of the light path between a light exit plane 3 on the further transmission path OÜ and a light entry plane 4 on the first fiber optic transmission path OÜ ' , the first retroreflector arrangement RR' is arranged such that these, regardless of a physical measurement variable, transversely to the optical axis of the light beams can be moved. It is thus possible, by obstructing the light path between the light exit plane 3 and the light entry plane 4 , to carry out an intensity-analogous measurement of the displacement of the first retroreflector arrangement RR ′ , for example caused by pressure changes. The actual measured variable is detected here with a first optical sensor OS ' ; a comparison variable can be detected with a second optical sensor OS , which is arranged at a further light exit of the second fiber-optic transmission link OÜ .

Claims

Photoelectric measuring arrangement

with a light source which couples light via a beam splitter into the first end of a first fiber-optic transmission path, the second end of which is arranged at an axial distance from a first end of a second fiber-optic transmission path - forming a measuring light path -
with a reflector in the measuring light path which, depending on a physical quantity, can be moved perpendicular to the direction of light propagation and can partially protrude into the measuring light path,
with a photoelectric receiver which can receive light reflected from the reflector via the second end of the first fiber optic transmission path, the first fiber optic transmission path itself, the first end and the beam splitter, and
with a second photoelectric receiver downstream of the second end of the second fiber optic transmission path,

dadurch gekennzeichnet,characterized,

- That the reflector is out as a first retroreflector (RR ') and
- That around the first end of the second fiber optic transmission path (OÜ) around a second, to the first retroreflector parallely aligned retroreflector (RR) is arranged such that also from the second end of the first fiber optic transmission path (OÜ ') coming and at the second retro reflector (RR) reflected light can reach the second end of the most fiber optic transmission path (OÜ ') .