DE4105270A1 - Optisches weg- oder verformungsmessverfahren sowie optischer weg- oder verformungsmesser - Google Patents
Optisches weg- oder verformungsmessverfahren sowie optischer weg- oder verformungsmesserInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein optisches Verfahren zum Messen des
Weges oder der Verformung eines Meßobjektes sowie einen
optischen Weg- oder Verformungsmesser mit optischen Elementen
aus einem Lichtsender, einem Lichtempfänger und einem den
Strahlengang des von dem Lichtsender abgestrahlten Lichtbündel
bestimmenden optischen System.
Aus der US-PS 48 65 443 und der DE-OS 36 19 923 sind optische
Wegmesser bekannt, die auf dem unbeeinflußten Abfall der
Intensität einer Strahlungsquelle mit dem Quadrat der
Entfernung basieren. Hierbei darf jedoch der Lichtempfänger
sich nicht in der Nähe der Stelle befinden, an welcher der
Lichtsender vom abbildenden optischen System abgebildet wird,
weil dann der oben beschriebene Abfall der Strahlungsintensität
mit dem Quadrat der Entfernung nicht mehr gültig ist.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein optisches
Verfahren zum Messen des Weges oder der Verformung eines
Meßobjektes sowie einen optischen Weg- oder Verformungsmesser
zu schaffen und derart zu gestalten, daß eine hohe zeitliche
Auflösung der Messungen erzielbar ist.
Gemäß der Erfindung werden bei dem optischen Verfahren von
einem Lichtsender zeitlich konstanter Lichtleistung ein
Lichtbündel abgestrahlt, im Strahlengang des Lichtbündels die
Größe des auf eine vorbestimmte optische Querschnittsebene des
Lichtbündels entfallenden Lichtbündelquerschnitts mit dem Weg
bzw. der Verformung des Meßobjektes geändert und die
Lichtleistung nur über einen eine vorbestimmte konstante
Flächengröße aufweisenden, in der optischen Querschnittsebene
liegenden Teilquerschnitt des Lichtbündels hin gemessen und zur
Bestimmung des jeweiligen Weges bzw. der jeweiligen Verformung
des Meßobjektes ausgewertet.
Der optische Weg- oder Verformungsmesser gemäß der Erfindung
weist optische Elemente aus einem ein Lichtbündel abstrahlenden
Lichtsender zeitlich konstanter Lichtleistung, einem den
Strahlengang des Lichtbündels bestimmenden optischen System und
einem in dem Strahlengang angeordneten Lichtempfänger auf,
wobei wenigstens eines dieser optischen Elemente mit dem
Meßobjekt derart gekoppelt ist oder von diesem gebildet wird,
daß die Flächengröße des auf eine vorbestimmte optische
Querschnittsebene des Lichtbündels entfallenden
Lichtbündelquerschnitts in Abhängigkeit von einer Änderung des
Ortes bzw. des Verformungsmaßes des Meßobjektes geändert wird,
und wobei der Lichtempfänger zur Messung der Lichtleistung nur
über einen eine vorbestimmte konstante Größe aufweisenden, in
der optischen Querschnittsebene liegenden Teilquerschnitt des
Lichtbündels hin angeordnet und/oder ausgelegt ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung besteht somit der Weg- oder
Verformungsmesser aus einem ein Lichtbündel aussendenden
Lichtsender begrenzter Ausdehnung (z. B. einer
lichtemittierenden Diode (LED) oder aus dem Ende eines mit
Licht eingespeisten Lichtleiters) und zeitlich konstanter
abgestrahlter Lichtleistung, einem abbildenden optischen System
(z. B. Hohlspiegel oder Linse) und einem Lichtempfänger mit
begrenzter empfindlicher Fläche (z B. Photodiode). Das
Funktionsprinzip basiert auf der Veränderung der Lichtleistung,
die mit der begrenzten empfindlichen Fläche des Lichtempfängers
erfaßt wird. Zur Veränderung der Lichtleistung ist das
Meßobjekt mit einem der genannten optischen Elemente starr
gekoppelt oder an diesem ausgebildet. Der Lichtempfänger oder
die Eintrittsfläche eines an diesen angeschlossenen
Lichtleiters befindet sich in einem konvergenten oder
divergenten Lichtstrahlengang, dessen Öffnungswinkel aufgrund
der Ankopplung des Meßobjektes sich bei dessen Bewegung ändert,
so daß sich entsprechend der Lichtbündelquerschnitt und damit
die Lichtintensität über denselben und damit auch die
Lichtintensität über die vom Lichtempfänger erfaßte, in ihrer
Größe konstant bleibende Teilquerschnittsfläche hin ändern und
die vom Lichtempfänger gemessene und in ein elektrisches Signal
umgewandelte Lichtintensität (der Quotient aus Lichtleistung
und Fläche) von der Entfernung des Meßobjektes bzw. von dessen
Verformungsmaß abhängt. Diese Abhängigkeit kann durch Eichen
des Weg- oder Verformungsmessers durch das entsprechende
Zuordnen mechanisch gemessener Längenmeßwerte zu den
Ausgangsgrößen des Empfängers bestimmt werden. Die Begrenzung
der dem Licht ausgesetzten empfindlichen Fläche des
Lichtempfängers auf die Erfassung nur eines von dem gesamten
Lichtbündelquerschnitt verschiedenen Teilquerschnitts des
Lichtbündels kann durch die Geometrie des Lichtempfängers
selber, durch einen Lichtleiter oder durch eine Blende od.
dergl. erfolgen.
Die Zeitauflösung des optischen Weg- und Verformungsmessers ist
nicht vom Meßprinzip her begrenzt, sondern alleine durch die
Wandlungsgeschwindigkeit des Lichtempfängers (z. B.
Lichtintensität/Strom-Umwandlung bei der Photodiode). Aufgrund
der hohen Zeitauflösung lassen sich durch Differenzierung nach
der Zeit die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung ermitteln.
Das Prinzip wird an Hand von Fig. 1 näher erläutert. Eine
Lichtquelle 1 wird mit der Linse 2 auf eine Ebene vor bzw.
hinter dem Lichtempfänger 3 abgebildet. Der Lichtempfänger 3
erfaßt somit nur einen Teil des von der Lichtquelle 1
abgestrahlten Lichtbündels. Wenn nun die Position eines der
Elemente 1, 2 oder 3 entlang der optischen Achse des Systems
verändert wird, ändert sich damit auch der Anteil des von dem
Lichtempfänger 3 erfaßten Lichtbündels. Je nach Auslegung ist
daher das Meßobjekt zugleich eines der drei optischen Elemente
oder es wird das zu untersuchende Objekt starr mit einem der
drei optischen Elemente verbunden, so daß auch die Bewegung
dieses Objektes erfaßt werden kann. Wenn sich der
Lichtempfänger in der Nähe des Punktes befindet, wo der
Lichtsender 1 vom abbildenden System 2 abgebildet wird, ist die
höchste Empfindlichkeit erreichbar. In diesem Fall wird auch
ein erheblicher Teil der gesamten Lichtleistung, die vom
Lichtsender abgestrahlt wird, vom Lichtempfänger erfaßt. Das
Signalniveau ist deshalb deutlich höher als das von optischen
Wegmessern nach dem Stand der Technik.
Eine Variante des Meßverfahrens ist in Fig. 2 dargestellt. Hier
ist das abbildende Element ein Hohlspiegel 4, von dem das vom
Lichtsender 1 abgestrahlte Licht zu dem sich in der Nähe des
Lichtsenders 1 befindenden Lichtempfänger 3 reflektiert wird.
Die Funktionsweise ist wie oben beschrieben, jedoch hat diese
Variante den Vorteil der Kompaktheit. Weiterhin können der
Lichtsender 1 und der Lichtempfänger 3 zu einer Einheit
integriert werden. In diesem Fall wird der Abstand des
Hohlspiegels 4 von der Sende-Empfangseinheit 1, 3 gemessen. Ein
Wegmesser nach der GB-OS 21 60 310 benutzt eine ähnliche
Konfiguration wie in diesem Fall, jedoch fokussiert der
bekannte Wegmesser das Licht auf einen Reflektor mit einer
Linse, d. h. der Strahlengang ist konvergent. Demgegenüber wird
bei der Erfindung das Licht nicht auf den Hohlspiegel
fokussiert, sondern der Strahlengang des auf den Spiegel
(Reflektor) auftreffenden Lichtbündels ist im Gegenteil
divergent. Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht so
empfindlich auf das Verkippen des Spiegels. Außerdem wird ein
einfacherer und kompakterer Aufbau erreicht.
Das Licht kann direkt oder wie aus den Fig. 3 und Fig. 4
ersichtlich, über an den Lichtsender 1 bzw. den Lichtempfänger
3 angeschlossene Lichtleiter 5, 6 geführt werden. In diesem
Fall können der Lichtsender 1 und/oder der Lichtempfänger 3 in
einer besser geeigneten Umgebung plaziert werden. Gemäß den
Fig. 3 und 4 wird der vom Lichtempfänger 3 erfaßte
Teilquerschnitt des Lichtbündels von der dem Empfänger 3
abgewandten Stirnfläche des Lichtleiters 6 bestimmt, an den der
Lichtempfänger 3 angeschlossen ist.
Für den Fall einer kombinierten Sende- und Empfangseinheit mit
einem Lichtleiter sind verschiedene Anordnungen möglich. Fig. 5
stellt den Aufbau einer Sende-Empfangseinheit mit einem
Lichtleiter 7 dar. Das vom Lichtsender abgestrahlte Licht wird
von der Sammellinse 9 auf die eine Stirnfläche des Lichtleiters
7 gebündelt und von dessen anderen Stirnfläche auf den
Hohlspiegel 4 abgestrahlt, von dem das Licht zurück zu dem
Lichtleiter 7 reflektiert wird. Die Aufteilung des
eingespeisten und des reflektierten Lichtes erfolgt mittels
eines hier aus Prismen gebildeten Strahlteilers 8. Die Linse 10
sammelt und fokussiert das am Strahlteiler 8 reflektierte Licht
auf den Lichtempfänger 3. Die für das Meßprinzip erforderliche
Begrenzung der Lichtempfängerfläche auf einen Teilquerschnitt
des an dem Hohlspiegel 4 reflektierten Lichtstrahlenbündels
erfolgt auch hier an der dem Hohlspiegel 4 zugewandten
Stirnseite des Lichtleiters 7 und nicht an dem Lichtempfänger 3
selbst.
Aus Fig. 6 ist eine Aufteilung des Lichtes mit einem
Gabellichtleiter 11 ersichtlich, von dem das in den einen Zweig
des Lichtleiters 11 vom Lichtsender 1 eingespeiste Licht auf
den Hohlspiegel 4 abgestrahlt wird, der das Lichtbündel zurück
zu dem Lichtleiter 11 reflektiert, von dem ein begrenzter Teil
des Lichtbündels zu dem am anderen Zweig des Lichtleiters 11
angeschlossenen Lichtempfänger 3 geleitet wird. Die Begrenzung
des von dem Lichtempfänger erfaßten Lichtes auf einen
Teilquerschnitt des reflektierten Lichtbündels erfolgt an der
dem Hohlspiegel zugewandten Eintrittsende des Gabellichtleiters
11.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 wird die Aufteilung des
Lichtes mit dem Lichtfaserbündel 12 erreicht, welches sich von
dem dem Hohlspiegel 4 zugewandten Bündelabschnitt aus, an
dessen dem Hohlspiegel zugewandten Stirnseite die Begrenzung
des von dem Empfänger 3 erfaßten Querschnittsteils des
reflektierten Lichtbündels erfolgt, zu dem Sender 1 und dem
Empfänger 4 hin in Form von Teillichtfaserbündeln verzweigt.
Hierbei sind mehrere Varianten der Verteilung der
Sende/Empfangs-Lichtfasern auf den Querschnitt des
Lichtfaserbündels möglich: konzentrisch, geteilt, stochastisch
usw.
Verformt sich das abbildende Element 2 oder 4 und ändert
dadurch seine Abbildungseigenschaften, so wird die Verformung
bei ortsfesten Bestandteilen des Systems erfaßt. Fig. 8 stellt
die Anordnung der optischen Elemente für die Erfassung der
Verformung einer flexiblen reflektierenden Membran 13 dar. In
diesem Falle besteht das abbildende Element aus der Linse 2 und
der Membran 13 selber, da im allgemeinen die Verformung der
Membran allein nicht ausreichen würde, um die Abbildung zu
bewerkstelligen. Der Lichtsender und der Lichtempfänger, die in
Fig. 8 nicht dargestellt sind, sind über den Lichtleiter 12
z. B. entsprechend Fig. 7 angekoppelt.
Im allgemeinen wird das Ausgangssignal I des Lichtempfängers 3
nicht proportional zum Weg x bzw. zur Verformung des
Meßobjektes sein, (s. Fig. 9). Da aber für jede Position des
Meßobjektes ein bestimmter Teil des Lichtbündels vom
Lichtempfänger erfaßt wird, kann durch Abblenden bestimmter
Teile des Lichtbündels eine Linearisierung der Kennlinie des
Lichtempfängers erfolgen. Das Abblenden geschieht durch
Einfügung eines optischen Filters 14 in das optische abbildende
System. Dieser Filter kann direkt auf der Linse bzw. auf dem
reflektierenden Element angebracht oder auch separat in den
Strahlengang eingefügt werden. Die Transmission T des Filters
14 ist nicht konstant auf seiner Fläche (Fig. 10); sie wird
vielmehr so gestaltet, daß sowohl die Nichtlinearität der
Kennlinie als auch die über die Strahlbündelfläche inhomogene
Lichtintensität des Lichtsenders 1 ausgeglichen werden. Die
Gestaltung des optischen Filters 14 kann mit diskret
abdeckenden Segmenten 15 (Fig. 10a) oder durch eine
kontinuierliche oder diskontinuierliche Grauwertverteilung
erfolgen.
Bisher ist davon ausgegangen worden, daß ein ausreichendes
Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal vorliegt. Wenn dies
nicht zutreffend ist, so kann durch eine Amplitudenmodulation
des Lichtsendersignals und eine synchrone Demodulation des
Lichtempfängersignals (z. B. phasenempfindliche Gleichrichtung)
eine erhebliche Verminderung des Störpegels erreicht werden,
wobei die Bandbreite des Systems zu hohen Frequenzen hin durch
die Modulationsfrequenz bestimmt wird.
Die Alterungsprozesse der elektronischen Komponenten sowie
Verschleiß und Verschmutzung der optischen Elemente können zur
Dejustierung des Systems führen und sich somit negativ auf die
Reproduzierbarkeit der Messungen auswirken. Bei Anwendungen, wo
es auf die Reproduzierbarkeit der Messung ankommt (kalibrierte
Sensoren wie Druckwandler, Mikrophone oder absolute Wegmesser)
können diese Effekte durch die Regelung der in den Lichtsender
1 eingespeisten Leistung weitgehend kompensiert werden.
Diese Regelung kann auf folgende Weise erfolgen (Fig. 11):
Befindet sich das System in der Ruhestellung, so wird die in
den Lichtsender 1 eingespeiste Leistung von einem Regelglied 16
so eingestellt, daß die Differenz zwischen dem von dem
Lichtempfänger 3 gewonnenen Signal und einem Referenzsignal
(Sollwert) minimiert wird. Diese Leistung wird dann während der
Messung konstantgehalten.
Fig. 12 stellt den schematischen Aufbau eines Injektors mit
integriertem Nadelpositionsgeber nach der Erfindung dar. Der
typische Aufbau eines Injektors besteht aus einem geteilten
Düsenkörper 17a, 17b sowie einer Düsennadel 18, die in 17a
axial beweglich ist. Die Düsennadel 18 wird über das
Zwischenstück 18a von der Feder 19 an den Nadelsitz 21
gedrückt. Wenn der Druck des Kraftstoffs in der
Kraftstoffzuführung 22 über einen von der Feder 19 bestimmten
Schwellenwert hinaus erhöht wird, hebt die Düsennadel 18 vom
Nadelsitz 21 ab und der Kraftstoff strömt aus der Düse 23
heraus.
Dies ist in groben Zügen die Funktionsweise eines typischen
Injektors. Welche Kraftstoffmenge durch die Düse 23 pro
Zeiteinheit ausströmt, wird durch die jeweiligen
Düsennadelpositionen bestimmt. Eine Kenntnis der jeweiligen
momentanen Position der Düsennadel mit hoher Zeitauflösung
erlaubt daher eine genaue Dosierung des Kraftstoffs und die
Optimierung des Verbrennungsvorganges im Motor. Um zur Kenntnis
der jeweiligen momentanen Nadelposition zu gelangen, kann der
Injektor um folgende Elemente nach der Erfindung ergänzt
werden. An der dem Nadelsitz 21 abgewandten Stirnfläche des
Zwischenstücks 18a wird ein Hohlspiegel 4 angebracht oder
ausgebildet. Durch den Düsenkörperteil 17b wird im
Ausführungsbeispiel ein Lichtleiter 12 hindurchgeführt und
mittels einer Lichtleiterführung 20 koaxial zu dem Hohlspiegel
4 festgelegt, so daß das Austrittsende des Lichtleiters 12
axial auf den Hohlspiegel 4 ausgerichtet ist. Es können jedoch
auch mehrere Lichtleiter verwendet werden. Die
Lichtleiterankopplung am anderen Ende an Lichtsender 1 und
Lichtempfänger 3 erfolgt wie bereits beschrieben. Vorzugsweise
entspricht die Meßanordnung derjenigen aus den Fig. 4 bis 7.
Der Lichtempfänger 3 liefert ein Signal, das mit hoher
zeitlicher Auflösung der momentanen Düsennadelposition
entspricht.
Die herkömmlichen Nadelhubgeber (BOSCH) funktionieren mit einer
induktiven Meßbrücke, die einen Trägerfrequenzverstärker zur
Auswertung des Signals benötigt. Durch die benötigte
Trägerfrequenz ist die Bandbreite auf maximal deren Hälfte
begrenzt. Die Trägerfrequenz ihrerseits ist durch die
Konstruktion und die magnetischen Eigenschaften des Gebers
begrenzt (ca. 50 kHz). Der Aufwand, winzige Spulen in den
Injektorkörper einzubauen, ist nicht unerheblich. Solche Geber
wurden bisher nur für Labormessungen benutzt, da wahrscheinlich
die Auswerteelektronik zu teuer, empfindlich und unzuverlässig
für den Einsatz im Kraftfahrzeug ist.
Eine bekannte optische Ausführungsform eines Nadelhubgebers
nach der DE-OS 35 15 476 basiert auf dem Lichtschrankenprinzip.
Der optische Aufbau erfordert zwei Lichtleiter und zwei
Umlenkspiegel oder -prismen und eine optische Blende, die von
der Nadel bewegt wird. Dieser Aufbau ist komplizierter als der
nach der Erfindung und erfordert eine genaue Positionierung der
Lichtleiter und Umlenkspiegel.
Bei der Anwendung des Systems als Mikrophon kommt es im
allgemeinen nicht auf die Reproduzierbarkeit des Gleichanteils
des Lichtempfängersignals, sondern nur auf die Wechselanteile
an. In diesem Fall kann die Regelung auch während des Betriebes
erfolgen, indem das Referenzsignal ständig mit dem zeitlichen
Mittelwert des Lichtempfängersignals verglichen wird und die so
gewonnene Differenz durch Nachregelung der in den Lichtsender
eingespeisten Leistung minimiert wird.
- a) Die zeitliche Auflösung des Signals ist nur durch die Geschwindigkeit der Umwandlung von Lichtintensität in das Nutzsignal begrenzt und nicht durch das Meßprinzip selbst.
- b) Da die optischen Bestandteile eines erfindungsgemäßen Sensors mit einem Lichtleiter temperaturbeständig ausgelegt werden können, z. B. Mineralglaslichtleiter, Quarzglaslinsen, metallische Spiegel, kann der Sensor bei sehr hohen Temperaturen zum Einsatz kommen, denn die temperaturempfindlichen Elemente (Lichtsender, Lichtempfänger und evtl. Auswerteelektronik) können über den Lichtleiter gekoppelt außerhalb des Hochtemperaturbereiches plaziert werden. Entsprechendes gilt ebenso bei anderen widrigen Bedingungen, wie z. B. hohen Drücken, aggressiver Umgebung, elektromagnetischen Störfeldern usw. Vorteilhaft ist der Sensor auch bei Systemen, die keine elektrischen Ströme zulassen (z. B. Explosionsgefahr, in der Medizin), oder bei Systemen, die Metallfreiheit erfordern. Hier kann ein Spiegel auch nur aus nichtmetallischem reflektierenden Material (z. B. Glas oder Kunststoff) hergestellt werden oder es kann die Sensorversion nach Fig. 1 zum Einsatz kommen.
- c) Die Lichtleiterankopplung ist auch von Vorteil, wenn die Entfernung vom Meßort zur Auswertestelle groß sein soll. Durch die Signalübertragung mittels Lichtleiter werden Übertragungsstörungen und eine Begrenzung der Bandbreite vermieden.
- d) Je nach Anwendung kann der Sensor in jeder beliebigen praktischen Größe hergestellt werden. Insbesondere sind Miniaturausführungen von Interesse, die an schwerzugänglichen Stellen einsetzbar sind (Nadelhubgeber, Subminiatur-Mikrofone oder Druckwandler).
- e) Durch die kostengünstige und einfache Bauweise eignet sich der Sensor gut für die Serienproduktion.
Claims (13)
1. Optisches Verfahren zum Messen des Weges oder der Verformung
eines Meßobjektes, bei welchem von einem Lichtsender zeitlich
konstanter Lichtleistung ein Lichtbündel abgestrahlt wird, im
Strahlengang des Lichtbündels die Größe des auf eine
vorbestimmte optische Querschnittsebene des Lichtbündels
entfallenden Lichtbündelquerschnitts mit dem Weg bzw. der
Verformung des Meßobjektes geändert wird und die Lichtleistung
nur über einen eine vorbestimmte konstante Größe aufweisenden,
in der optischen Querschnittsebene liegenden Teilquerschnitt
des Lichtbündels hin gemessen und zur Bestimmung des jeweiligen
Weges bzw. der jeweiligen Verformung des Meßobjektes
ausgewertet wird.
2. Optischer Weg- oder Verformungsmesser mit optischen
Elementen aus einem ein Lichtbündel abstrahlenden Lichtsender
(1) zeitlich konstanter Lichtleistung, einem den Strahlengang
des Lichtbündels bestimmenden optischen System (2, 4 bis 13)
und einem in dem Strahlengang angeordneten Lichtempfänger (3),
wobei wenigstens eines dieser optischen Elemente mit dem Meßobjekt derart gekoppelt ist oder von diesem gebildet wird,
daß die Größe des auf eine vorbestimmte optische Querschnittsebene des Lichtbündels entfallenden Lichtbündelquerschnitts in Abhängigkeit von einer Änderung des Ortes bzw. des Verformungsmaßes des Meßobjektes geändert wird,
und wobei der Lichtempfänger (3) zur Messung der Lichtleistung nur über einen eine vorbestimmte konstante Größe aufweisenden, in der optischen Querschnittsebene liegenden Teilquerschnitt des Lichtbündels hin angeordnet und/oder ausgelegt ist.
wobei wenigstens eines dieser optischen Elemente mit dem Meßobjekt derart gekoppelt ist oder von diesem gebildet wird,
daß die Größe des auf eine vorbestimmte optische Querschnittsebene des Lichtbündels entfallenden Lichtbündelquerschnitts in Abhängigkeit von einer Änderung des Ortes bzw. des Verformungsmaßes des Meßobjektes geändert wird,
und wobei der Lichtempfänger (3) zur Messung der Lichtleistung nur über einen eine vorbestimmte konstante Größe aufweisenden, in der optischen Querschnittsebene liegenden Teilquerschnitt des Lichtbündels hin angeordnet und/oder ausgelegt ist.
3. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 2, wobei
das optische System ein optisches Filter (14) aufweist, dessen
Transmission örtlich derart unterschiedlich ist, daß eine
Linearisierung der Meßkennlinie des Lichtempfängers erfolgt.
(Fig. 10, 10a).
4. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 2, wobei
das Meßobjekt ein Hohlspiegel (4) ist, der zugleich das
optische System darstellt.
5. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 2, wobei
das optische System zur Messung der Verformung eines
reflektierenden Meßobjektes (13) von diesem und einer Linse (2)
gebildet wird. (Fig. 8).
6. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 2, wobei
die Größe des von dem Lichtempfänger (3) erfaßten
Teilquerschnitts des Lichtbündels mittels einer Blende oder
durch die Geometrie des Lichtempfängers selber bestimmt wird.
7. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 2, wobei
das optische System ein den Lichtsender (1) und den
Lichtempfänger (3) ankoppelndes, zu diesen hin sortiert
verzweigtes Lichtleitfaserbündel (12) oder einen den
Lichtsender (1) und den Lichtempfänger (3) ankoppelnden
Gabellichtleiter (11) aufweist, von dessen dem Lichtsender und
dem Lichtempfänger abgewandten Stirnfläche die Größe des von
dem Lichtempfänger (3) erfaßten Teilquerschnitts des
Lichtbündels bestimmt wird. (Fig. 7, 6).
8. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 2, wobei
der Lichtsender (1) und der Lichtempfänger (3) jeweils über
einen Lichtleiter (5, 6) angekoppelt sind und die Größe des von
dem Lichtempfänger (3) erfaßten Teilquerschnitts des
Lichtbündels von der Eingangs-Stirnfläche desjenigen
Lichtleiters (6) bestimmt wird, der an den Lichtempfänger (3)
angeschlossen ist. (Fig. 3, 4).
9. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 5, wobei
das reflektierende Meßobjekt (13) die Membran eines Mikrophons
oder eines Druckwandlers ist.
10. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 4,
wobei der Hohlspiegel (4) die Kalotte, Membran bzw. die
Staubschutzkalotte eines Lautsprechers ist.
11. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 4,
wobei zur Messung der jeweiligen momentanen Position der
Düsennadel (18) einer Einspritzdüse der Hohlspiegel (4) an der
Düsennadel (18) ausgebildet ist. (Fig. 12).
12. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 2,
wobei der Lichtsender (1) amplitudenmoduliert ist und das
Signal des Lichtempfängers (3) einer phasenempfindlichen
Demodulation unterworfen wird.
13. Optischer Weg- oder Verformungsmesser nach Anspruch 2,
wobei zur Kalibrierung die in den Lichtsender (1) eingespeiste
Leistung vom Lichtempfängersignal nachgeregelt wird.
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