DE3625106A1 - Fibre-optic reflecting probe - Google Patents

Fibre-optic reflecting probe

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DE3625106A1
DE3625106A1 DE19863625106 DE3625106A DE3625106A1 DE 3625106 A1 DE3625106 A1 DE 3625106A1 DE 19863625106 DE19863625106 DE 19863625106 DE 3625106 A DE3625106 A DE 3625106A DE 3625106 A1 DE3625106 A1 DE 3625106A1
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Abstract

The invention relates to a fibre-optic reflecting probe which is used to measure position and force. The object of the invention, which is to specify such a reflecting probe of high sensitivity which uses at least two optical fibres guided in parallel, is achieved according to the invention when a reflecting surface is rigidly connected to a probe body which is mounted in a guide in the direction of the normal to the reflecting surface, and the optical fibres are mounted detachably on this guide in such a way that the end sections of the optical fibres which enable the exits and entry of light, respectively, are released from their polymer cladding by at least twenty times their fibre diameter, and these sections are provided with a thin reflecting metal coating which prevents light from entering or leaving, respectively, at the side of the fibres, and the optical fibres are fixed, guided parallel to one another, in a holder which is detachably connected by means of a BNC demountable connection to the guide which carries the reflecting surface. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen faseroptischen Reflextaster, der für Positions- und Kraftmessungen Verwendung findet.The invention relates to a fiber optic reflex sensor, the used for position and force measurements.

Faseroptische Reflextaster werden u. a. zur Positionsmessung bzw. zur Messung von Positionsänderungen von reflektierenden Oberflächen benutzt. Ihre Wirkungsweise beruht allgemein dar­ auf, daß eine Lichtleitfaser als Sendefaser dient und eine an­ dere als Empfangsfaser in der Weise, daß das aus der Sendefaser austretende Licht über eine reflektierende Fläche teilweise in Abhängigkeit von der Entfernung von den Lichtleitfaserenden zu dieser Fläche in die Empfangsfaser zurückreflektiert wird. In praktischen Ausführungen werden die der reflektierenden Fläche zugewandten Faserenden parallel geführt, was einfach ausführbar ist und zu kleinen Abmessungen führt. Der dabei auftretende Nach­ teil ist die für viele Anwendungen nur erreichbare geringe Emp­ findlichkeit.Fiber optic reflex sensors are u. a. for position measurement or for measuring changes in position of reflective Surfaces used. Their mode of action is generally based on that an optical fiber serves as a transmission fiber and one on the other as a receiving fiber in such a way that that from the transmitting fiber partially emitted light through a reflective surface Depends on the distance from the fiber ends this area is reflected back into the receiving fiber. In practical designs become those of the reflective surface facing fiber ends in parallel, which is easy to do and leads to small dimensions. The after occurring part is the low emp that can only be achieved for many applications sensitivity.

In anderen bekanntgewordenen Ausführungen wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß die Faserenden gegeneinander geneigt werden. Das führt aber wiederum zu voluminösen Vorrichtungen und insbe­ sondere zu einer Verringerung des Meßbereiches. Ein weiterer Nach­ teil der bekannten faseroptischen Reflextaster liegt in dem hohen Aufwand zur Justierung der Faserflächen gegenüber der reflek­ tierenden Fläche begründet.This disadvantage becomes apparent in other known designs remedied that the fiber ends are inclined towards each other. However, this in turn leads to voluminous devices and in particular special to a reduction of the measuring range. Another after part of the well-known fiber-optic reflex sensor is in the high Effort to adjust the fiber surfaces in relation to the reflec justified area.

Es ist das Ziel der Erfindung, einen faseroptischen Reflextaster hoher Empfindlichkeit bei gleichzeitig geringen Anforderungen an seinen Aufbau anzugeben. The aim of the invention is a fiber optic reflex sensor high sensitivity with low requirements to indicate its structure.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen faseroptischen Reflextaster hoher Empfindlichkeit unter Verwendung paralleler Lichtleitfaserführung zur reflektierenden Fläche und bei gleich­ zeitig geringen Anforderungen an seinen Aufbau anzugeben. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die re­ flektierende Fläche starr mit einem Tastkörper verbunden ist, der in Richtung der Normalen der reflektierenden Fläche in einer Führung gelagert ist und die Lichtleitfasern lösbar an diese Füh­ rung derart angebracht sind, daß die den Lichtaus- bzw. -eintritt ermöglichenden Endabschnitte der Lichtleitfasern wenigstens um ein Zwanzigfaches ihres Faserdurchmessers von ihrem Polymerman­ tel befreit und diese Abschnitte mit einem seitlich aus den Fasern Lichtein- bzw. -austritt verhindernden dünnen reflektierenden Me­ tallüberzug versehen sind und die Lichtleitfasern unmittelbar parallel nebeneinander geführt in einer Halterung derart fixiert sind, daß die den jeweiligen Lichtein- bzw. -austritt ermöglich­ enden Lichtleitfaserendflächen bündig mit dieser Halterung ab­ schließen und wenigstens bis auf ein halbes Winkelgrad genau in bezug auf die Normale der reflektierenden Fläche in einem Abschnitt unter 2 mm vor der reflektierenden Fläche nach Befestigung der lösbaren Verbindung positioniert entfernt sind. Besonders vorteil­ haft im Rahmen der Erfindung ist, daß der erfindungsgemäße Metall­ überzug auf den genannten Lichtleitfaserendabschnitten aus einer wenigstens 100 mm dicken Kupferschicht besteht und diese Enden in einer Halterung bündig abschließend mittels einer Vergußmasse fixiert sind und diese Halterung mittels einer BNC-Steckverbin­ dung mit der die reflektierende Fläche beinhaltenden Führung lös­ bar verbunden ist.The invention has for its object a fiber optic Reflex sensors with high sensitivity using parallel Optical fiber routing to the reflecting surface and at the same time to specify early requirements on its structure. According to the invention the object is achieved in that the right reflecting surface is rigidly connected to a probe body, that in the direction of the normal to the reflecting surface in one Guide is stored and the optical fibers releasably to this Füh tion are attached such that the light exit or entry enabling end sections of the optical fibers at least around twenty times their fiber diameter from their Polymerman tel exempt and these sections with a side of the fibers Light reflecting Me preventing light entry and exit are coated and the optical fibers immediately fixed parallel in such a way in a holder are that enable the respective light entry or exit end of fiber ends flush with this bracket close and at least within half an angular degree with respect to the normal of the reflecting surface in a section less than 2 mm in front of the reflective surface after attaching the releasable connection are positioned away. Particularly advantageous is within the scope of the invention that the metal according to the invention coating on said optical fiber end sections from a there is at least 100 mm thick copper layer and these ends in a holder flush with a potting compound are fixed and this bracket by means of a BNC connector with the guide containing the reflecting surface bar is connected.

Trotz dieses mechanisch relativ einfachen Aufbaus sind mit dem erfindungsgemäßen Reflextaster überraschend hohe Empfindlichkei­ ten erreichbar, die bei statischen Messungen besser als 0,1 µm und bei dynamischen Messungen - zur Vibrationsüberwachung - im Namometerbereich und darunter liegen. Despite this mechanically relatively simple construction, the Reflex sensor according to the invention surprisingly high sensitivity ten that are better than 0.1 µm for static measurements and for dynamic measurements - for vibration monitoring - in the namometer range and below.  

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel zur näheren Erläuterung der Erfindung dargestellt.In Fig. 1, an exemplary embodiment is shown to further illustrate the invention.

Erfindungsgemäß besteht der faseroptische Reflextaster hoher Empfindlichkeit aus zwei Lichtleitfasern 1 wobei eine Licht­ leitfaser als Sendefaser und die andere als Empfangsfaser dient. Im Ausführungsbeispiel sind Fasern bestehend aus einem Quarz­ glaskern und einem Polymermantel gewählt. Beide Lichtleitfa­ sern sind auf einem wenigstens das Zwanzigfache ihres Kerndurch­ messers betragenden Endabschnitt 2 von ihrem den Lichtein- und -austritt ermöglichenden Endflächen 3 von ihren Polymermänteln befreit und mit je einem dünnen den seitlichen Lichtein- bzw. -austritt verhindernden reflektierenden Metallüberzug versehen und in einem Lichtleitfasertastkopf 4 mittels Epoxidharz als Vergußmasse so fixiert, daß die Lichtleitfasern im Bereich ihrer mit dem Metallüberzug versehenen Endabschnitten unmittelbar pa­ rallel nebeneinander geführt sind und ihre Endflächen bündig mit dem Lichtleitfasertastkopf abschließen.According to the invention, the fiber-optic reflex sensor of high sensitivity consists of two optical fibers 1 , one optical fiber serving as the transmitting fiber and the other serving as the receiving fiber. In the exemplary embodiment, fibers consisting of a quartz glass core and a polymer jacket are selected. Both Lichtleitfa sern are on an at least twenty times their core diameter end portion 2 of their light entry and exit end faces 3 free of their polymer shells and each with a thin the lateral light entry and exit reflective metal coating and provided in one Optical fiber probe 4 fixed by means of epoxy resin as a potting compound so that the optical fibers in the area of their end portions provided with the metal coating are immediately guided parallel to one another and their end faces are flush with the optical fiber probe.

Der Metallüberzug entlang der Endabschnitte besteht aus einer wenigstens 100 mm Kupferschicht. Der Lichtleitfasertastkopf 4 ist weiterhin in eine Halterung 5 in Richtung seiner Längsachse verschiebbar und fixierbar angeordnet, die gestattet, eine lös­ bare Verbindung mit einer anderen Halterung 6 derart herzustellen, daß diese andere Halterung einen Tastkörper 7 starr mit der re­ flektierenden Fläche 8 verbunden und eine axialwirkende Füh­ rung 9 mit Rückstellfeder 10 zur Lagerung des Tastkörpers ent­ hält, daß weiterhin nach Herstellen der lösbaren Verbindung mit­ tels der Verriegelung 11 zwischen beiden Halterungen Lichtleit­ faserenden 3 und reflektierende Fläche 8 parallel mit einer Ab­ weichung von weniger als einem halben Winkelgrad einander gegen­ über so angeordnet positioniert sind, daß die Entfernungen zwi­ schen beiden dem empfindlichen Bereich des Reflextasters in einen Abstand unter 2 mm entspricht. Weiterhin beinhaltet das Ausfüh­ rungsbeispiel, daß die Halterungen 5 und 6 einschließlich der Verriegelung 11 durch eine BNC-Steckverbindung gebildet sind.The metal coating along the end sections consists of an at least 100 mm copper layer. The optical fiber probe 4 is also slidably and fixably arranged in a holder 5 in the direction of its longitudinal axis, which allows a releasable connection with another holder 6 such that this other holder a probe 7 rigidly connected to the reflecting surface 8 and a axially acting Füh tion 9 with return spring 10 for mounting the sensing element ent holds that continue after establishing the releasable connection by means of the lock 11 between the two optical fiber ends 3 and reflecting surface 8 in parallel with a deviation from less than half an angular degree against each other are positioned so that the distances between the two's sensitive area of the reflex sensor corresponds to a distance of less than 2 mm. Furthermore, the exemplary embodiment includes that the brackets 5 and 6 including the lock 11 are formed by a BNC connector.

Claims (4)

1. Faseroptischer Reflextaster hoher Empfindlichkeit wenigstens zwei Lichtleitfasern und eine den Faserendflächen zugewandte reflektierende Fläche enthaltend, gekennzeichnet dadurch, daß die reflektierende Fläche starr mit einem Tastkörper verbun­ den ist, der in Richtung der Normalen der reflektierenden Fläche in einer Führung gelagert ist und die Lichtleitfasern lösbar an diese Führung derart angebracht sind, daß die den Lichtaus- bzw. -eintritt ermöglichenden Endabschnitte der Lichtleitfasern wenigstens um ein Zwanzigfaches ihres Faser­ durchmessers von ihrem Polymermantel befreit und diese Ab­ schnitte mit einem seitlich aus den Fasern Lichtein- bzw. -austritt verhindernden dünnen reflektierenden Metallüberzug versehen sind und die Lichtleitfasern unmittelbar parallel nebeneinander geführt in einer Halterung derart fixiert sind, daß die den jeweiligen Lichtaus- bzw. -eintritt ermöglichenden Lichtleitfaserendflächen bündig mit dieser Halterung abschlies­ sen und wenigstens bis auf ein halbes Winkelgrad genau in be­ zug auf die Normale der reflektierenden Fläche in einem Ab­ stand unter 2 mm von der reflektierenden Fläche nach Befesti­ gung der lösbaren Verbindung positioniert entfernt sind.1. High-sensitivity fiber-optic reflex sensor containing at least two optical fibers and a reflecting surface facing the fiber end surfaces , characterized in that the reflecting surface is rigidly connected to a probe body which is mounted in a guide in the direction of the normal to the reflecting surface and the optical fibers can be detached are attached to this guide in such a way that the end sections of the optical fibers which enable the light exit or entry are freed from their polymer sheath by at least twenty times their fiber diameter and these sections with a thin reflective side preventing light entry or exit from the fibers Metal coating are provided and the optical fibers are guided directly parallel to each other in a holder so fixed that the respective light exit or entry enabling optical fiber end faces are flush with this holder and at least up to an h the same degree of angle exactly with respect to the normal of the reflecting surface at a distance of less than 2 mm from the reflecting surface after fastening the detachable connection. 2. Faseroptischer Reflextaster nach Punkt 1, gekennzeichnet da­ durch, daß der die Lichtleitfasern in ihren Endabschnitten um­ gebende Metallüberzug aus einer wenigstens 100 mm dicken Kup­ ferschicht besteht.2. Fiber optic reflex sensor according to point 1, marked there through that of the optical fibers in their end sections giving metal coating from a at least 100 mm thick copper layer exists. 3. Faseroptischer Reflextaster nach Punkt 1, gekennzeichnet da­ durch, daß die Lichtleitfasern mittels einer Vergußmasse in der sie tragenden Halterung fixiert sind.3. Fiber optic reflex sensor according to point 1, marked there through that the optical fibers by means of a casting compound in of the holder carrying them are fixed. 4. Faseroptischer Reflextaster nach Punkt 1, gekennzeichnet da­ durch, daß die lösbare Verbindung durch eine BNC-Steckverbin­ dung gebildet ist.4. Fiber optic reflex sensor according to point 1, marked there through that the detachable connection through a BNC connector is formed.
DE19863625106 1985-08-19 1986-07-24 Fibre-optic reflecting probe Withdrawn DE3625106A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004011977A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-05 Mbda Uk Limited A tapered optical fibre with a reflective coating at the tapered end

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WO2004011977A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-05 Mbda Uk Limited A tapered optical fibre with a reflective coating at the tapered end
US7231120B2 (en) 2002-07-30 2007-06-12 Mbda Uk Limited Tapered optical fibre with a reflective coating at the tapered end
AU2003248941B2 (en) * 2002-07-30 2008-05-15 Mbda Uk Limited A tapered optical fibre with a reflective coating at the tapered end

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DD240428A1 (en) 1986-10-29
HUT43884A (en) 1987-12-28

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