EP0480078A1

EP0480078A1 - Measuring device with non-electrical signal- and energy transfer

Info

Publication number: EP0480078A1
Application number: EP90119241A
Authority: EP
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Kölpin; Norbert Schröder; Rudolf Dipl.-Phys. Thurn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1990-10-08
Publication date: 1992-04-15
Also published as: JPH04263399A

Abstract

A device having an optical waveguide (1) is known for the purpose of detecting measured values at a remote measurement site (5). In this case, an electrical sensor (3) transmits a measurement-dependent electrical signal to a transmitting diode (4), which thereupon couples an optical signal into the optical waveguide (1). The electrical sensor (3) is fed via a conductor with electrical energy, and this can lead in sensitive regions to undesired electromagnetic interactions with the ambient field of the conductor. Such disadvantageous effects are to be prevented in a device of the type mentioned above. The object is achieved with the use of a transducer (6) at the measurement site (5) which converts non-electrical and non-optical energy waves into electrical energy for operating the sensor (3). Particularly simple and effective is an acousto-optical single-conductor system, e.g. with one glass rod (1) which transmits the optical measurement signal in one direction and simultaneously conducts in the other direction mechanical energy in the form of elastic waves which the ultrasonic transducer (6) converts into electrical energy in order to operate the sensor (3). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Meßwerten an einem entfernten Meßort mit einem Lichtwellenleiter zur Übertragung eines optischen Meßsignals vom Meßort an einen Empfangsort, mit einem elektrischen Sensor und einer Sendediode am Meßort des Lichtwellenleiters, wobei der Sensor unter anderem zur Aussendung eines meßabhängigen elektrischen Signals an die Sendediode dient, mit der daraufhin das entsprechende optische Meßsignal in den Lichtwellenleiter einkoppelbar ist.The invention relates to a device for recording measured values at a remote measuring location with an optical waveguide for transmitting an optical measurement signal from the measuring location to a receiving location, with an electrical sensor and a transmitter diode at the measuring location of the optical waveguide, the sensor being used, among other things, to transmit a measurement-dependent electrical signal to the transmitter diode, with which the corresponding optical measurement signal can then be coupled into the optical waveguide.

Meßvorrichtungen der obengenannten Art sind bereits bekannt. Hierbei werden der elektrische Sensor und die Sendediode mit elektrischer Energie versorgt, die meist zum Meßort geleitet wird. Derartige Lösungen scheiden jedoch beim Betrieb von Sensoren in bestimmten sensiblen Bereichen, wie z.B. explosionsgeschützten Bereichen und Hochspannungsbereichen, aus. Hier ist eine Potentialtrennung über weite Strecken durch elektrisch isolierendes Material erforderlich. Die bei der Zuführung elektrischer Energie mögliche elektromagnetische Wirkung der Leitung muß ebenfalls in bestimmten Bereichen verhindert werden, um zum einen die Energie- und Signalübertragung nicht zu beeinflussen. Andererseits muß auch eine Störung des elektromagnetischen Umgebungsfeldes durch die Leiter verhindert werden. Es ist bekannt, in derartigen Fällen die Informationen in Form von Lichtsignalen über Glasfaserkabel zu übertragen. Die bisherigen Möglichkeiten zur Energieversorgung weisen Nachteile auf. Z.B. müssen Batterien wegen ihrer begrenzten Lebensdauer relativ häufig ausgewechselt werden. Der Einsatz von Motor-Generator-Systemen mit isolierter Welle oder von preßluftgetriebenen Turbinen bewirkt die Nachteile der großen mechanischen Störanfälligkeit und der Verschleißerscheinungen bei bewegten Teilen. Energieentnahme aus dem Meßkreis und transformatorische Energiekopplung führen dagegen zu erheblichen Störungen des elektromagnetischen Umfeldes durch die dabei erzeugten energiereichen elektromagnetischen Wellen.Measuring devices of the type mentioned above are already known. Here, the electrical sensor and the transmitter diode are supplied with electrical energy, which is usually conducted to the measuring location. However, such solutions differ when operating sensors in certain sensitive areas, such as explosion-proof areas and high-voltage areas. Potential isolation over long distances is required here using electrically insulating material. The electromagnetic effect of the line, which is possible when supplying electrical energy, must also be prevented in certain areas, on the one hand not to influence the energy and signal transmission. On the other hand, the conductors must also prevent interference in the electromagnetic field. In such cases, it is known to transmit the information in the form of light signals via fiber optic cables. The previous options for energy supply have disadvantages. E.g. Batteries have to be replaced relatively often due to their limited lifespan. The use of motor-generator systems with an insulated shaft or of compressed air driven turbines has the disadvantages of the high mechanical susceptibility to malfunction and the wear and tear of moving parts. On the other hand, energy extraction from the measuring circuit and transformer energy coupling lead to considerable disturbances in the electromagnetic environment due to the high-energy electromagnetic waves generated in the process.

Die Energieübertragung mittels geleiteter Lichtwellen in einem Glasfaserbündel ist wegen ihres geringen Wirkungsgrades nur für eine beschränkte Anzahl von Anwendungen interessant. Um einen tragbaren Wirkungsgrad bei der Umwandlung elektrischer Energie in Photonenenergie zu erreichen, müssen teure Lasersysteme als Sender eingesetzt werden.The transmission of energy by means of guided light waves in a glass fiber bundle is only of interest for a limited number of applications because of its low efficiency. In order to achieve a portable efficiency in the conversion of electrical energy into photon energy, expensive laser systems have to be used as transmitters.

Die Übertragung von Ultraschallwellen in Drähten ist aus der DE 28 47 871 bekannt. In der Auslegeschrift 20 15 698 wird auf die Ultraschallübertragung in Glasstäben sowie in Glas- und Kunststoffasern eingegangen. Jedoch wird hier nur die Ultraschallübertragung isoliert betrachtet.The transmission of ultrasonic waves in wires is known from DE 28 47 871. The design specification 20 15 698 deals with the ultrasound transmission in glass rods as well as in glass and plastic fibers. However, only ultrasound transmission is considered here in isolation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obengenannten Art zu schaffen, die die Messung an einem entfernten Meßort in sensiblen Bereichen ohne elektromagnetische Wechselwirkung mit der Umgebung und unter Vermeidung der genannten Nachteile ermöglicht. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß am Meßort mindestens ein Wandler zur Umwandlung von nichtelektrischen und nichtoptischen Energiewellen in elektrische Energie, z.B. zum Betrieb des Sensors vorgesehen ist. Ist der Wandler als Ultraschallwandler ausgeführt, so bedeutet dies, daß die Energie dem Ultraschallwandler in Form von elastischen Wellen zugeführt werden kann. Diese Schallenergie kann durch ein schalleitendes Medium zum Ultraschallwandler hingeführt werden. Wird der Lichtwellenleiter als Glasfaserbündel ausgeführt, so ist es aufgrund der Flexibilität des Glasfaserbündels den eventuellen Erfordernissen entsprechend möglich, auch gekrümmte Übertragungswege vorzusehen. Für gerade Übertragungswege ist es jedoch besonders einfach und vorteilhaft, wenn der Lichtwellenleiter als Glasstab ausgeführt ist. Ist am Empfangsort ein weiterer Ultraschallwandler vorgesehen, mit dem die mechanische Energie in Form von elastischen Wellen in den Lichtwellenleiter einkoppelbar ist, wobei die elastischen Wellen in dem Lichtwellenleiter an den Ultraschallwandler am Meßort übertragbar sind, so ist hiermit eine Meßvorrichtung mit einem akusto-optischen Einleiter gegeben. Die Verwendung nur eines einzigen Lichtwellenleiters ist besonders einfach und kostensparend. Zugleich wird bei dem Übertragungsprinzip mit diesem Einleiter auch eine saubere Trennung zwischen der Übertragung der mechanischen Energie und des optischen Meßsignals ererreicht. Weiterhin weist dieses akusto-optische Prinzip (Energieübertragung - Informationsübertragung) im Vergleich zu den rein optisch-optischen Einleitersystemen und akustisch-akustischen Einleitersystemen folgende Vorteile auf: Auf teure Lasersysteme als Sender zur Umwandlung elektrischer Energie in Photonenenergie, wie sie bei optisch-optischen Einleitersystemen zur Energieübertragung notwendig sind, kann bei dem akusto-optischen Einleitersystem verzichtet werden. Auch eine kurzzeitige Unterbrechung der Energieübertragung zum Zwekke der Übertragung entgegengerichteter Signale, wie sie beim optisch-optischen und akustisch-akustischen Einleitersystem üblich ist, ist beim akusto-optischen Einleitersystem nicht erforderlich. Bei akustisch-akustischen Einleitern würde diese Pause der Energieübertragung von erheblicher Dauer sein müssen, da die Teilchenverschiebung der elastischen Welle erst nach Zeiträumen im msec-Bereich abgeklungen ist. Während dieser relativ großen Zeiträume müßte die Energieversorgung des Sensors durch Speicherelemente gesichert werden. Dementsprechend ist die gleichzeitige Übertragung von mechanischer Energie und optischen Signalen im akusto-optischen Einleiter als besonders vorteilhaft anzusehen. Demgegenüber ist jedoch auch eine Ausführungsform denkbar, bei der mindestens ein weiterer, nichtelektrischer Leiter vorgesehen ist, über den die mechanische Energie an den ersten Ultraschallwandler zuführbar ist. Diese Lösung erweist sich als günstig, weil der weitere Leiter im Hinblick auf die Übertragung der mechanischen Energie und ihre An- und Abkopplung an seinen Enden besonders gestaltet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, größere mechanische Energien mit geringem Aufwand an den ersten Ultraschallwandler hinzuführen. Ist der weitere Leiter als Lichtwellenleiter ausgeführt, so läßt sich über diesen Lichtwellenleiter nicht nur Energie in Form von elastischen Wellen übertragen, sondern zugleich auch optische Signale.The invention is therefore based on the object of providing a device of the type mentioned above which enables measurement at a remote measuring location in sensitive areas without electromagnetic interaction with the surroundings and while avoiding the disadvantages mentioned. The object is achieved in that at least one converter is provided at the measuring location for converting non-electrical and non-optical energy waves into electrical energy, for example for operating the sensor. If the transducer is designed as an ultrasonic transducer, this means that the energy can be supplied to the ultrasonic transducer in the form of elastic waves. This sound energy can be conducted through a sound-conducting medium to the ultrasound transducer. If the optical waveguide is designed as a glass fiber bundle, the flexibility of the glass fiber bundle makes it possible, depending on the requirements, to also provide curved transmission paths. For straight transmission paths, however, it is particularly simple and advantageous if the optical waveguide is designed as a glass rod. If a further ultrasonic transducer is provided at the receiving location, with which the mechanical energy can be coupled into the optical waveguide in the form of elastic waves, the elastic waves in the optical waveguide being transferable to the ultrasonic transducer at the measuring location, this is a measuring device with an acousto-optical single conductor given. The use of only a single optical fiber is particularly simple and cost-saving. At the same time, with the single-wire transmission principle, a clean separation between the transmission of the mechanical energy and the optical measurement signal is achieved. Furthermore, this acousto-optical principle (energy transmission - information transmission) has the following advantages compared to the purely optical-optical single-conductor systems and acoustic-acoustic single-conductor systems: On expensive laser systems as transmitters for converting electrical energy into photon energy, as is the case with optical-optical single-conductor systems Energy transmission are necessary, can be dispensed with in the acousto-optical single-conductor system. A brief interruption of the energy transmission for the purpose of transmitting oppositely directed signals, as is customary in the optical-optical and acoustic-acoustic single-conductor system, is not necessary in the acousto-optical single-conductor system. In the case of acoustic-acoustic dischargers, this pause in energy transfer would have to be of considerable duration, since the particle displacement of the elastic wave only subsided after periods in the msec range. During these relatively large periods, the energy supply to the sensor would have to be secured by storage elements. Accordingly, the simultaneous transmission of mechanical energy and optical signals in the acousto-optical single-conductor can be regarded as particularly advantageous. In contrast, however, an embodiment is also conceivable in which at least one further, non-electrical conductor is provided, via which the mechanical energy can be supplied to the first ultrasonic transducer. This solution proves to be cheap because the further conductor can be specially designed with regard to the transmission of the mechanical energy and its connection and disconnection at its ends. In this way it is possible to supply larger mechanical energies to the first ultrasonic transducer with little effort. If the further conductor is designed as an optical waveguide, not only energy in the form of elastic waves can be transmitted via this optical waveguide, but also optical signals at the same time.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden.In the drawing, embodiments of the invention are shown, which are described in more detail below.

Es zeigen:

FIG 1 ein vollständiges Einleitersystem zur Energie- und Informationsübertragung mit radialer Energieankopplung,
FIG 2 ein Ende einer Übertragungsleitung mit Energieankopplung über ein Anpassungsteil,
FIG 3 ein Ende einer Übertragungsleitung mit Energieankopplung über ein Anpassungsteil unter Zwischenschaltung von optischen Reflektorteilen,
FIG 4 ein Einleitersystem mit stirnseitiger Erregung eines Glasstabes,
FIG 5 ein Einleitersystem mit stirnseitiger Erregung über eine Anpassungsschicht bei Trennung Licht führender Glasfasern,
FIG 6 einen Lichtwellenleiter zur Signalübertragung in Verbindung mit einem gesonderten Energieübertragungsweg.

Show it:

1 shows a complete single-conductor system for energy and information transmission with radial energy coupling,
2 shows one end of a transmission line with energy coupling via an adapter,
3 shows one end of a transmission line with energy coupling via an adapter part with the interposition of optical reflector parts,
4 shows a single-wire system with excitation of a glass rod at the end,
5 shows a single-conductor system with excitation on the end face via an adaptation layer when light-guiding glass fibers are separated,
6 shows an optical waveguide for signal transmission in connection with a separate energy transmission path.

FIG 1 zeigt ein Einleitersystem mit einem Glasstab 1 als Lichtwellenleiter, der zugleich zur Übertragung von Energie und von Informationssignalen dient. Hierbei werden zwei Ultraschallwandler 6, 7 in Form von scheibenförmigen Piezokeramiken auf die beiden Enden des Glasstabes 1 geschoben, wobei der Innendurchmesser der Piezokeramik-Scheiben dem Außendurchmesser des Glasstabes 1 entspricht, und Zwischen beiden eine innige Verbindung, gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung von Klebstoff, hergestellt wird. Die Piezokeramik 7 am Empfangsort 2 wird durch Anlegen einer Wechselspannung erregt. Daraufhin wird eine fortlaufende elastische Welle im Glasstab 1 erzeugt, die zum anderen Ende des Glasstabes 1 wandert und dort von der Piezokeramik am Meßort 5 aufgenommen wird. An dem am Meßort 5 liegenden Ende des Glasstabes 1 ist stirnseitig eine Leuchtdiode 4 angebracht. Zwischen die Leuchtdiode 4 und die Piezokeramik 6 ist ein elektrischer Sensor 3 geschaltet. An dem am Empfangsort 2 liegenden Ende des Glasstabes 1 befindet sich stirnseitig eine Empfangsdiode 8, die mit einem Empfangsmodul 9 in Verbindung steht. Als Energiequelle 10 zur Erregung der Piezokeramik 7 ist hier eine Wechselspannungsquelle vorgesehen. Die Wechselspannungsquelle 10 erregt die Piezokeramik 7, die daraufhin die mechanische Energie in Form von elastischen Wellen radial an den Glasstab 1 koppelt. Diese in Form von elastischen Wellen im Glasstab 1 übertragene Energie wird am Meßort 5 durch die Piezokeramik 6 aufgenommen, die diese Energie zur Versorgung des elektrischen Sensors 3 in elektrische Energie umwandelt. Der elektrische Sensor 3 mißt z.B. eine physikalische Größe und sendet ein dem Meßwert entsprechendes elektrisches Meßsignal an die Leuchtdiode 4, die einen Lichtimpuls in den Glasstab 1 einkoppelt. Das Licht wird innerhalb des Glasstabes 1 geführt und kann auf der Empfangsseite 2 durch die Empfangsdiode 8 wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Das Auswertemodul 9 verarbeitet dieses elektrische Signal, indem es beispielsweise den Meßwert der physikalischen Größe anzeigt oder zur Steuerung nachgeschalteter Prozesse verwendet. Für ein derartiges Einleitersystem können beispielsweise 200 kHz-Piezokeramiken 6, 7 mit Bohrungen in der Mitte benutzt werden, die auf die beiden Enden eines Glasstabes aufgeschoben werden. Auch die Verwendung eines Glasfaserkabels 1 von z.B. 2 m Länge und 2 mm Faserbündeldurchmesser ist möglich, wobei die Enden des Glasfaserkabels 1 mit Endhülsen versehen sind, auf die die beiden Piezokeramiken 6, 7 aufgeklebt werden. Als Sende- 4 und Empfangsdioden 8 können Infrarotdioden verwendet werden. Mit einem solchen Aufbau lassen sich mit einem guten Wirkungsgrad Energien über 100 mW auf akustischem Wege zum elektrischen Sensor 3 hin übertragen.1 shows a single-conductor system with a glass rod 1 as an optical waveguide, which is also used for the transmission of energy and information signals. Here, two ultrasonic transducers 6, 7 in the form of disk-shaped piezoceramics are pushed onto the two ends of the glass rod 1, the inside diameter of the piezoceramic disks corresponding to the outside diameter of the glass rod 1, and an intimate connection is established between the two, optionally with the additional use of adhesive becomes. The piezoceramic 7 at the receiving point 2 is excited by applying an AC voltage. Thereupon a continuous elastic wave is generated in the glass rod 1, which moves to the other end of the glass rod 1 and is picked up there by the piezoceramic at the measuring location 5. A light-emitting diode 4 is attached to the end of the glass rod 1 at the measuring location 5. An electrical sensor 3 is connected between the light-emitting diode 4 and the piezoceramic 6. At the end of the glass rod 1 located at the receiving location 2 there is a receiving diode 8 on the face side, which is connected to a receiving module 9. An AC voltage source is provided here as the energy source 10 for exciting the piezoceramic 7. The AC voltage source 10 excites the piezoceramic 7, which then couples the mechanical energy radially to the glass rod 1 in the form of elastic waves. This energy, which is transmitted in the form of elastic waves in the glass rod 1, is received at the measuring location 5 by the piezoceramic 6, which converts this energy into electrical energy in order to supply the electrical sensor 3. The electrical sensor 3 measures e.g. a physical quantity and sends an electrical measurement signal corresponding to the measured value to the light-emitting diode 4, which couples a light pulse into the glass rod 1. The light is guided within the glass rod 1 and can be converted back into an electrical signal on the receiving side 2 by the receiving diode 8. The evaluation module 9 processes this electrical signal by, for example, displaying the measured value of the physical variable or using it to control downstream processes. For such a single-conductor system, for example, 200 kHz piezoceramics 6, 7 with bores in the middle can be used, which are pushed onto the two ends of a glass rod. The use of a fiber optic cable 1 from e.g. 2 m length and 2 mm fiber bundle diameter is possible, the ends of the glass fiber cable 1 being provided with end sleeves onto which the two piezoceramics 6, 7 are glued. Infrared diodes can be used as transmitting 4 and receiving diodes 8. With such a structure, energies over 100 mW can be transmitted to the electrical sensor 3 acoustically with a good degree of efficiency.

FIG 2 zeigt nur eines der beiden identischen Enden einer Übertragungsleitung, wobei hier im Unterschied zur vorherigen Ausführungsform die Piezokeramik 7 nicht direkt, sondern über ein Anpassungsteil 12 an den Lichtwellenleiter 1 gekoppelt ist. Hiermit wird eine bessere Einkopplung der mechanischen Energie der Piezokeramik 7 in den Lichtwellenleiter 1 erreicht. Als Lichtwellenleiter ist hier ein flexibles Glasfaserkabel 1 dargestellt, das ein Glasfaserbündel 13, eine Endhülse 15 und eine druck- und zugfeste Ummantelung 14 umfaßt. In der Piezokeramik 7 ist eine Bohrung vorgesehen, die dem Durchmesser des Glasfaserbündels 13 entspricht und durch die Diode 6, 8 Lichtimpulse sendet bzw. empfängt.2 shows only one of the two identical ends of a transmission line, in which, in contrast to the previous embodiment, the piezoceramic 7 is not coupled directly to the optical waveguide 1, but rather via an adaptation part 12. A better coupling of the mechanical energy of the piezoceramic 7 into the optical waveguide 1 is hereby achieved. A flexible glass fiber cable 1 is shown here as an optical waveguide, which comprises a glass fiber bundle 13, an end sleeve 15 and a pressure and tensile sheathing 14. A bore is provided in the piezoceramic 7, which corresponds to the diameter of the glass fiber bundle 13 and transmits or receives light pulses through the diode 6, 8.

In FIG 3 ist eine weitere Möglichkeit der Ankopplung an einem von zwei identischen Enden einer Übertragungsleitung dargestellt. Als Übertragungsleitung dient hier ein Glasfaserbündel 13 mit einer Ummantelung 14, die am Ende eine Endhülse 15 trägt. Stirnseitig sind am Ende des Glasfaserbündels 13 zwei Reflektorteile 16, 17 angebracht, die auf ihrer anderen Seite mit einem Anpassungsteil 12 versehen sind. Eine Piezokeramik 7 ist großflächig mit dem Anpassungsteil 12 verbunden. Die durch eine Wechselspannungsquelle 10 erregte Piezokeramik 7 überträgt ihre mechanische Schwingungsenergie in Form von elastischen Wellen zunächst auf das Anpassungsstück 12 und von diesem auf die Reflektorteile 16, 17. Die elastischen Wellen durchlaufen die Reflektorteile 16, 17 mit wenig Verlusten. Ein Lichtstrahl 18 wird hier im 90 ° -Winkel in die Richtung der Empfangsdiode 8 reflektiert. Auf gleiche Weise ist es jedoch auch möglich, auf der anderen Seite Licht von einer Sendediode 4 im 90 ° -Winkel in das Glasfaserkabel einzukoppeln. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß nahezu die gesamte Schwingungsenergie der Piezokeramik 7 zur Energieübertragung in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird. In FIG 4 ist ein Einleitersystem mit einem starren Glasstab 1 zur Energie- und Signalübertragung dargestellt. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß FIG 1 erfolgt hier die akustische Ankopplung nicht radial, sondern stirnseitig über entsprechend gestaltete Anpassungsteile 12. Sowohl die auf die Anpassungsteile 12 aufgebrachten Piezokeramiken 6, 7 sowie die Anpassungsteile 12 selbst sind mit Bohrungen kleinen Durchmessers versehen, um das von einer Sendediode 4 gesendete Licht in den Glasstab 1 einleiten zu können und auf der anderen Seite des Glasstabes das Licht von einer Empfangsdiode 8 empfangen zu können. Im übrigen entspricht der Aufbau des Einleitersystems der schon beschriebenen Ausführungsform gemäß FIG 1.3 shows a further possibility of coupling to one of two identical ends of a transmission line. A glass fiber bundle 13 with a sheathing 14, which carries an end sleeve 15 at the end, serves as the transmission line here. At the end of the glass fiber bundle 13, two reflector parts 16, 17 are attached, which are provided on their other side with an adaptation part 12. A piezoceramic 7 is connected to the adaptation part 12 over a large area. The piezoceramic 7 excited by an AC voltage source 10 transmits its mechanical vibration energy in the form of elastic waves to the adapter 12 and from there to the reflector parts 16, 17. The elastic waves pass through the reflector parts 16, 17 with little loss. A light beam 18 is reflected here at a 90 ° angle in the direction of the receiving diode 8. In the same way, however, it is also possible to couple light from a transmitter diode 4 into the glass fiber cable at a 90 ° angle on the other side. This arrangement has the advantage that almost the entire vibration energy of the piezoceramic 7 is coupled into the optical waveguide for energy transmission. FIG. 4 shows a single-wire system with a rigid glass rod 1 for energy and signal transmission. In contrast to the embodiment according to FIG. 1, the acoustic coupling does not take place radially, but on the end face via appropriately designed adapter parts 12. Both the piezoceramics 6, 7 applied to the adapter parts 12 and the adapter parts 12 themselves are provided with small-diameter bores to prevent them from moving Transmitting diode 4 to be able to initiate transmitted light into the glass rod 1 and to be able to receive the light from a receiving diode 8 on the other side of the glass rod. Otherwise, the structure of the single-wire system corresponds to the embodiment already described according to FIG. 1.

Eine weitere mögliche Ankopplung von mechanischer Schwingungsenergie und Lichtimpulsen zeigt die Ausführungsform gemäß FIG 5. Diese Lösung ist ausschließlich bei Glasfaserkabeln anwendbar. Die akustische und optische Kopplung an die Übertragungsleitung ist hier in besonderer Weise getrennt. Die akustische Kopplung erfolgt an der Stirnseite des Glasfaserbündels 13 mittels einer Piezokeramik 7 über ein Anpassungsstück 12. Zur optischen Kopplung wird dagegen ein Nebenfaserbündel 19 als Lichtleitung zur Empfangsdiode 7 verwendet. Hier ist zwar nur das Ende der Übertragungsleitung am Empfangsort 2 dargestellt, doch kann die Einkopplung von Lichtimpulsen mittels einer Sendediode am anderen Ende des Glasfaserbündels 13 in entsprechender Weise vorgenommen werden. Das Glasfaserbündel wird auch hier in einer druck- und zugfesten Ummantelung 14 geführt. Die Auftrennung des Glasfaserbündels, d.h. die Abtrennung des Nebenfaserbündels 19 von dem Glasfaserbündel erfolgt erst in einer Endhülse 15. Diese Ausführungsform bietet als großen Vorteil eine außerordentlich gute akustische Kopplung. Allerdings ist hierfür die Verwendung von gerichteten Glasfaserbündeln erforderlich.The embodiment according to FIG. 5 shows a further possible coupling of mechanical oscillation energy and light pulses. This solution can only be used with glass fiber cables. The acoustic and optical coupling to the transmission line is separated here in a special way. The acoustic coupling takes place on the end face of the glass fiber bundle 13 by means of a piezoceramic 7 via an adapter 12. For the optical coupling, however, a secondary fiber bundle 19 is used as a light guide to the receiving diode 7. Although only the end of the transmission line at the receiving point 2 is shown here, the coupling of light pulses by means of a transmitting diode at the other end of the fiber optic bundle 13 can be carried out in a corresponding manner. The glass fiber bundle is also guided here in a pressure-resistant and tensile-resistant sheath 14. The separation of the glass fiber bundle, i.e. the secondary fiber bundle 19 is separated from the glass fiber bundle only in an end sleeve 15. This embodiment offers a great advantage of an extraordinarily good acoustic coupling. However, this requires the use of directional glass fiber bundles.

Mit Ausnahme der Ausführungsform gemäß FIG 5 können die zuvor beschriebenen Übertragungsleitungen entweder als Glasstäbe oder als Glasfaserbündel realisiert werden.With the exception of the embodiment according to FIG. 5, the transmission lines described above can be implemented either as glass rods or as glass fiber bundles.

FIG 6 zeigt eine Meßvorrichtung zur entfernten Messung, die neben einem Lichtwellenleiter 1 zur optischen Signalübertragung zur Energiezuführung einen getrennten Weg benutzt. Am Meßort 5 ist wiederum ein elektrischer Sensor 3 vorgesehen, der den Meßwert z.B. einer physikalischen Größe in Form eines elektrischen Signals an eine Sendediode 4 leitet, die daraufhin einen entsprechenden Lichtimpuls in den Lichtwellenleiter 1 einkoppelt. Am Empfangsort 2 nimmt eine Empfangsdiode 8 das optische Signal auf und wandelt dies zur Weiterverarbeitung in einem Empfangsmodul 9 in ein elektrisches Signal um. Zur Versorgung des elektrischen Sensors ist hier ein Wandler 6 vorgesehen, der als Ultraschallwandler ausgeführt sein kann. Dieser Wandler 6 dient zur Umwandlung von Schallenergie in elektrische Energie. Von einer Energiequelle 10 wird Schallenergie über einen weiteren festen Leiter 11 an den Wandler 6 übertragen. Dieser Leiter kann auch als Lichtwellenleiter 11 in vorbeschriebener Weise zur Übertragung von mechanischer Energie und zugleich optischer Energie verwendet werden.6 shows a measuring device for remote measurement, which uses a separate path in addition to an optical waveguide 1 for optical signal transmission for energy supply. An electrical sensor 3 is again provided at the measuring location 5, which measures the measured value e.g. a physical variable in the form of an electrical signal to a transmitter diode 4, which then couples a corresponding light pulse into the optical waveguide 1. At the receiving location 2, a receiving diode 8 receives the optical signal and converts it into an electrical signal for further processing in a receiving module 9. To supply the electrical sensor, a transducer 6 is provided here, which can be designed as an ultrasonic transducer. This converter 6 is used to convert sound energy into electrical energy. Sound energy is transmitted from an energy source 10 to the converter 6 via a further fixed conductor 11. This conductor can also be used as an optical waveguide 11 in the manner described above for the transmission of mechanical energy and at the same time optical energy.

Die beschriebenen Ausführungsformen von Meßvorrichtungen bieten allesamt die Möglichkeit zur Messung an einem entfernten Meßort, wobei der Meßort selbst oder der Übertragungweg in einem sensiblen Bereich liegen. Die Wahl zwischen einer dieser möglichen Ausführungsformen ist aufgrund der vorliegenden Umgebungsbedingungen und des vertretbaren Aufwands zu treffen.The described embodiments of measuring devices all offer the possibility of measuring at a remote measuring location, the measuring location itself or the transmission path being in a sensitive area. The choice between one of these possible embodiments is to be made on the basis of the prevailing environmental conditions and the justifiable effort.

Claims

1. Device for acquiring measured values at a remote measuring location (5) with an optical waveguide (1) for transmitting an optical measuring signal from the measuring location (5) to a receiving location (2), with an electrical sensor (3) and a transmitting diode (4) at the measuring location (5) of the optical waveguide (1), the sensor (3) serving, among other things, to send a measurement-dependent electrical signal to the transmitter diode (4), with which the corresponding optical measuring signal can then be coupled into the optical waveguide (1), thereby characterized in that at the measuring location (5) at least one Transducer (6) is provided for converting non-electrical and non-optical energy waves into electrical energy, for example for operating the sensor.

2. Device according to claim 1, characterized in that the transducer is designed as a first ultrasonic transducer (6).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the optical waveguide is designed as a glass fiber bundle (1).

4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the optical waveguide is designed as a glass rod (1).

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that a further ultrasonic transducer (7) is provided at the receiving location (2) with which mechanical energy in the form of elastic waves in the optical waveguide (1) can be coupled, the elastic waves in Optical fibers (1) can be transmitted to the ultrasound transducer (6) at the measuring location (2).

6. The device according to claim 3 or 4, characterized in that at least one further non-electrical conductor (11) is provided via the mechanical energy to the first ultrasonic transducer (6) can be supplied.

7. The device according to claim 6, characterized in that the further conductor is designed as an optical waveguide (11).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical energy is transmitted in the form of elastic waves which have a wavelength which is greater than the diameter of the optical waveguide (1, 11).