WO1991002221A1

WO1991002221A1 - Faseroptische sensorvorrichtung

Info

Publication number: WO1991002221A1
Application number: PCT/EP1990/001287
Authority: WO
Inventors: Thomas Richter; Jürgen Buchholz
Original assignee: Thomas Richter
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1991-02-21
Also published as: EP0530182A1

Abstract

Faseroptische Sensorvorrichtung zur Messung oder Übertragung von Meß-, Steuer- und/oder Stellgrößen, insbesondere von Zug- und Druckkräften oder Schaltwegen, die einen Lichtwellenleiter (LWL) (1, 2, 3; 110) oder eine Gruppe von LWL (1, 2, 3; 110) aufweist, die in einer Längsrichtung relativ zueinander gekrümmt verlaufen, von einem äußeren Schutzmantel umfaßbar sind und an beabstandeten Meßstellen, insbesondere an den LWL-Endbereichen (8a, 9a), an mindestens ein Lichtprüfgerät (8, 9, 119a) angeschlossen sind, wobei einzelne Lichtwellenleiter oder Gruppen von Lichtwellenleitern (1, 2, 3) sich geflechtförmig über- und/oder unterlappend angeordnet sind, wobei die Anordnung in mindestens einer Vorzugsrichtung, insbesondere in der axialen Längsrichtung der Lichtwellenleiter (1, 2, 3; 110), oder ringförmig-umlaufend, ausgelegt ist.

Description

Faseroptische Sensorvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine faseroptische Sensorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Lichtwellenleiter, abgekürzt LWL, in der Literatur auch als flexible Lichtleiter bezeichnet, gehören zum Teilgebiet der Glasfaseroptik und bestehen aus einem

Bündel von flexiblen Lichtleitfasern, die in der Regel an den Enden gefaßt und miteinander verklebt sind.

Die Stirnfläche kann geschliffen und optisch poliert sein. Es ist bekannt, zum Schütze gegen mechanische Beschädigungen das Faserbündel in ein.em flexiblen Metall- oder Kunststoffschlauch unterzubringen. Die LWL übertragen ein Bündel von Lichtstrahlen durch vielfache Totalreflektion in den Glasfasern, was durch Auswahl entsprechender Brechzahlen (Brechungsindex) erreicht wird.

Es ist bekannt, die LWL in Endoskopen für medizinische Untersuchung, zur Kontrolle von Außenleuchten in Kfz oder Schalttafeln, in der Datenverεrbeitung zur Überwachung von Lochkarten und in Bildröhren einzusetzen.

Zur Messung von Zugkräften ist ferner ein LWL-Sensor bekannt, der einen zugfesten Schutzmantel aufweist und um den in Form mindestens einer Wendel ein Metalldraht oder ein Glasfaden gewickelt ist und dieses Paket insgesamt in einer Kunstharzmatrix eingebettet ist.

Die Wendel oder Spirale umgibt also serpentinenförmig, und zwar in Windungen, die jeweils 360° aufweisen, der Länge nach den LWL. Dieses Wicklungsschema ist auch, wenn zwei Wendel den LWL umfassen. Hierbei drückt die Wendel auf die Oberfläche des LWL und erzeugt in seiner Oberfläche kleine komprimierte

Bereiche, die im LWL eine Zunahme der Dämpfung hervorrufen und somit meßbar sind, z. B. mit einem optischen Dämpfungsmeßgerät odgl. Die bekannten mehrere Wendel können auch in einem Kreuzschlag auf den beschichteten LWL gewickelt sein, mit geeigneter Schlaglänge.

Hierbei wird aber nach wie vor serpentinenförmig und in Schlägen oder Windungen von jeweils 360° der beschichtete LWL seiner Länge nach von außen umschlungen.

In bekannter Weise wird dabei bei einer Dehnung des Schutzmantels in axialer Richtung, wenn die äußere Belastung auftritt, der Durchmesser der (radial

äußeren) Wendel relativ mehr abnehmen als der (innere) Durchmesser des belasteten LWL; die Spannungsübertragung erfolgt an den etwa linienförmig vorhandenen Berührungsflächen zwischen Wendel und LWL, und nur diese Obertragungslinien sind der Maßstab für die Erzeugurig der komprimierten Bereiche (Mikrokrümmungen) im LWL und bestimmen maßgebend die Größe der (meßbaren) Dämpfungsänderung im LWL (DIN 47255, Teil 1, Entwurf April 1984 und DE-OS 35 26 966). Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, so wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, die Meßgenauigkeit einer Sensorvorrichtung zu erhöhen und ihre Anwendungsbereiche zu erweitern.

Die Erfindung setzt bei der Erkenntnis an, daß eine nur wendelförmige Umfassung des LWL ungenügend ist, da nur eine dürftige linienhafte Kontaktberührung zum LWL geschaffen wird und durch Einsatz auch von

mehreren Wendeln bei dem Wicklungsprinzip von 360° keine wesentliche Verbesserung erreichbar ist. Bei Benutzung der Raumform eines Geflechtes jedoch, also eines Flächengebildes, deren Fäden bzw. hier die LWL (Fasern oder Stränge der Glasfaseroptik) einmal in der Mehrzahl vorhanden sind und weiter untereinander oder mit sich selbst das Flächengebilde, also das Geflecht bilden, werden eine Art von vielen Knoten- stellen von LWL zu LWL selbst gebildet. Die LWL wird also nicht wie bei der bekannten Ausführung nur von außen massiv belastet, sondern belasten sich gegen- seitig aktiv. Sie können, je nach Einzelfall, überhaupt ohne einen äußeren Zugdraht aus Metall oder Glasfaser auskommen, die Übertragung kann unmittelbar vom Schutzmantel her über eine geeignete Einbettungsschicht erfolgen. Hierbei ist ein Kennzeichen des Geflechtes, daß die einzelnen LWL nicht irgendwie noch diagonal zueinander verlaufen, sondern sich über- und unterlappen. Man bringt somit auf vorgegebenem gedrängtem Raum eine Mehrzahl von Knotenstellen unter. Durch die Vielzahl von Knotenstellen und auch die Einwirkung einzelner LWL unmittelbar unter sich, wird eine relativ stark vergrößerte und entsprechend genauer meßbare Dämpfungsänderung im LWL erreicht, also die zugehörige relative Änderung des Lichtstromes an den Meßstellen, den LWL-Enden, sehr viel genauer.

Das Geflecht wird in einer gewünschten Vorzugsrichtung ausgelegt in Abhängigkeit von dem jeweiligen Meßobjekt. Bei einer vereinfachten Anordnung und einer kleineren Anzahl von LWL oder LWL-Gruppen ist die Vorzugsrichtung des Geflechtes die Längsrichtung der LWL-Stränge oder Bündel, wie z. B. bei der Messung von Längsdehnungen oder Abstandsänderungen vorkommt. Im Einzelfall kann es vorteilhaft sein, insbesondere bei symmetrisch flächenhafter Auslegung des Geflechts oder bei flächenhaften Meßobjekten, z. B. Platten, auf eine Vorzugsrichtung zu verzichten. Die einzelnen LWL können paarweise gebildet sein, d. h. jeweils aus zwei LWL-Strängen bestehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Anwendungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen dargestellt.

Die Erfindung kann auch so ausgestaltet werden, daß man einen Schleifenbereich des Geflechtes herausgreift und zu einem oder mehreren in sich geschlossenen Ringkörpern ausbildet, indem die LWL-Enden zusammengeführt sind. Hierdurch wird die Bauart vereinfacht, bei relativ erhöhter Dämpfung am LWL.

Es wird von gestreckten oder spiralförmigen Lichtwellenleitern abgegangen. Der LWL als Ringkörper, insbesondere als Kreisring, kommt als eine mehr frei deformierbare LWL-Einheit zum Einsatz, bei der abweichend zur bisherigen abgestützten Materialpressung im LWL-Strang der LWL-Formkörper als solcher sich deformiert, also bei Druck der Ringkörper eingebeult, bei Zug der Ringkörper abgeplattet wird: Im letzteren Falle z. B. von einem Kreisring zu einer Ringellipse. Der Ringkörper, bestehend aus einzelnen oder einer Gruppe von LWL überträgt somit seine Verformung über aus dem Ring herausgeführte Anschlußleiter, z. B. zu einer Sender-/Empfängereinheit und einer nachfolgenden Wandler- oder Meßapparatur, und zwar mit erhöhter Meßgenauigkeit im Vergleich zu einer Anordnung von gestreckten, sinusförmigen udgl. Lichtwellenleitern. Da die Dämpfung abhängig ist vom Verformungsgrad des Ringkörpers, vom Ausgangsradius, der Anzahl der einzelnen Windungen und dem zulässigen Biegeradius des LWL, gestattet die Meßanzeige aus den obigen Parametern die Größe des erlaubten Verformungsgrades und dessen Empfindlichkeit zu bestimmen.

Somit ist es prinzipiell möglich, in den Grenzen der Dämpfungsbereitschaft der LWL bei Biegung, den

Schaltweg und dessen Empfindlichkeit frei einzustellen. Auf dieser Grundlage konstruierte Geber oder Schalter können vorteilhaft dimensioniert werden, z. B. mit dem Volumen 12 × 10 × 6 mm³. Schaltwege von ca. 1 mm bis ca. 25 mm können eingesetzt werden.

Dabei kann die Empfindlichkeit weitgehend frei eingestellt werden.

Beim Aufbau eines Schalters mit einem oder mehreren dieser Ringkörper mit dem zugehörigen Gehäuse ist zu beachten, daß der Ringkörper gegen Ausknicken

geschützt ist, daß die Möglichkeit besteht, die zu- und abgeleiteten Enden des LWL an einer Seite des Schalters herauszuführen und daß im Gehäuse eine Öffnung für den Zugriff auf den Ringkörper frei bleibt, z. B. für die Einführung eines geführten Stiftes odgl.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch einen Raum mit an den Wänden über LWL-Aggregate aufgehängte Gemälde mit zugehöriger Überwachungseinrichtung;

Fig. 2 bzw. Fig. 3, im Schnitt, eine in Fig. 1 mit x bezeichnete Ausführungsform beim Übergang des jeweiligen LWL zur Befestigungsstelle;

Fig. 4 perspektivisch einen Balken als Meßobjekt mit zugehöriger Anordnung eines LWL; Fig. 5, im Schnitt, einen Schlauch als Meßobjekt mit eingelagertem LWL;

Fig6 perspektivisch zwei Platten mit zwischen ihnen gelagerten LWL;

Fig. 7 in Seitenansicht stark schematisiert, die Anordnung des LWL, einer Meß- und Überwachungsvorrichtung zwischen zwei Wänden als Meßobjekt;

Fig. 8 ein Schiff mit Schleppseil und schematisiertem LWL;

Fig. 9 in Seitenansicht eine Meßanordnung für LWL im Gewässer;

Fig. 10 einen Ausschnitt aus einer Platte als Meßobjekt mit daran befestigter oder eingebetteter Anordnung eines LWL und dem Hilfsgerät, z. B. Lichtquellen;

Fig. 11 stark schematisiert einen Angriffspunkt für ein LWL bei der Ermittlung der Durchbiegung; "Fig. 12 eine schematisierte Draufsicht auf den Hauptteil der Meß- und Überwachungseinrichtung in Form eines aus beispielsweise drei

Lichtwellenleitern (LWL) gebildeten Geflechts; Fig. 13 den Ringkörper in Seitenansicht mit angehängtem Bilderrahmen;

Fig. 14 in einem Gehäuse untergebrachten

Ringkörper; Fig. 15 eine zu Fig. 14 abgewandelte Einbauvariante für den Ringkörper und sein Betätigungselement;

Fig. 16 einen Schnitt gemäß Linie A-B der Fig. 15; Fig. 17 und 18 eine Draufsicht bzw. zugehörige Seitenansicht von in einem Gehäuse gelagerten vier Ringkörpern mit einem Joy-stick als Betätigungselement;

Fig. 19 und 20 eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht, z. T. im Schnitt, einer Ausführungsvariante mit vier

Ringkörpern, die über einen Stellhebel auf Druck belastbar sind;

Fig. 21 eine Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 22 eine vereinfachte Draufsicht auf Fig. 21, bei der durch den Betätigungshebel der Ringkörper auf Zug belastet wird;

Fig. 23 eine schematische Seitenansicht auf einen

Ringkörper, einen Winkelhebel und einen Schwimmer; Fig. 24 im Schnitt einen Seitenansicht auf eine

Klaviertaste;

Fig. 25 eine zu Fig. 24 abgewandelte Ausführungsform einer Musikinstrumententaste, abgebrochen;

Fig. 26 bis Fig. 28 Ausführungen des umlaufenden

Ringkörpers;

Fig.29,30,31 verschiedene Seitenansichten einer gleichen

Ausführungsform;

Fig. 32 und Fig. 33 LWL-Ringkörper in Darstellung als

Kolonne;

Fig. 34 ein LWL-Streckenmeßgerät, stark schematisiert. Die einzelnen LWL, z. B. drei, sind vergrößert in Fig. 12 dargestellt. Jeweils ein LWL 1, 2, 3 besteht aus einer oder aus jeweils einer Vielzahl von lichtleitenden Fasern, deren Endbereiche optisch geschlossen sind, die sich aber zu einem Geflecht zusammenfügen. Das Geflecht gemäß Fig. 1 hat eine Vorzugsrichtung, die ihre Längsrichtung ist. Durch gegenseitiges Über- und Unterlappen der zugehörigen

LWL 1, 2, 3 werden im Geflecht die sog. Knotenstellen 4 gebildet, an denen die LWL sich

spannungsmäßig unmittelbar berühren bzw. eine von außen übertragene Belastung, ob Zug- oder

Druckbelastung, aufnehmen, in eine optische

Dämpfung umsetzen und letztere an den Enden 8a, 9a erfassen sowie von hier weiter zu jeweiligen Meßgeräten 8 bzw. 9, die auch als Sender bzw.

Empfänger aufzufassen sind, leiten.

Je nach Einzelfall genügt es, nur zwei LWL, z. B. LWL 1 und LWL 3 als Geflecht anzuordnen und meßtechnisch zu verwenden.

Die in Fig. 12 als einzelne LWL 1, 2, 3 bezeichneten Faserstränge oder-bündel können jeweils paarweise aufgebaut sein, also jeweils zwei einzelne LWL 3a, 3b enthalten, wie schematisch in nur einem Bereich der Zeichnung angedeutet.

Ein an sich bekannter Schutzmantel oder ein

Schutzrohr mit zugehörigem Einbettungsmaterial sind aus Gründen besserer Anschauung in Fig. 12 nicht dargestellt. Sie sind aber nicht zwingend erforderlich.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1-3 sind in einem Raum 5, z. B. eines Museums, eine Mehrzahl von

Bildern 6 bzw. Gemälden untergebracht, in der Regel als Wandbilder. Am zugehörigen Rahmen, insbesondere einer Oberleiste 6a, ist das eine Ende des den oder die LWL enthaltenden Stranges eingehängt. Er besteht aus dem LWL-Geflecht gemäß Fig. 12. Dieses LWL-Geflecht wird nachfolgend abgekürzt als LWL 7

bezeichnet. Das obere Ende des LWL 7, etwa an der

Stelle x, Fig. 1, ist im Sinne der Ausführungsformen, Fig. 2 bzw. Fig. 3, entweder mit Hilfe eines

Tragseils 12 oder auch ohne Tragseil, Fig. 3, dann in Form eines Mehrverbundsensors, an einem Wand- oder Deckenteil des Raumes abgestützt, ggfs. unter

Zwischenbauteile, wie vorteilhaft durch Umwickeln eines Balkens 13 und Unterführung von Stützbacken 14. Die Endbereiche 8a, 9a bzw. die Meßgeräte 8, 9 sind entsprechend über Meßleiter 10 verbunden. Änderungen der Dämpfungsamplitude können in einem Monitor 11, elektronisch oder optisch dargestellt, registriert oder auf sonstige Weise ausgewertet werden, z. B.

durch eine weitere zu einer Alarmanlage 11a führenden Signalleitung 10a. Wegen der erreichbaren hohen Meß- und Anzeigeempfindlichkeit des LWL-Geflechts 7 bzw. je nach unterschiedlicher Auslegung des jeweiligen LWL 7 ist ein fein dosierbares Alarmsystem grundsätzlich für alle Raumobjekte in überraschender Weise geschaffen.

In der Technologie, z. B. bei Brücken, treten in mannigfaltiger Form Bauteile und Profile in Form von Biegebalken, vgl. Fig. 4, auf, deren verschiedene Spannungszustände besonders nach ihrem Einbau zu überprüfen und laufend zu überwachen sind. Hier wird ein LWL 7 im Sinne Fig. 12 in der Prüfzone (bei der Wandfläche 15a, die eine Seiten- oder Bodenfläche sein kann) integriert bzw. eingebettet. Über

Meßleitungen 10 und Meßgeräte 8, 9 wird die in

Dämpfung des LWL umgewandelte mechanische Änderung gemessen. Es ist erkennbar, daß gerade bei flächigen Meßobjekte oder an einer Meßfläche eines sonstigen Profils unterzubringenden LWL gerade durch die Geflechtform im Sinne Fig. 12 ein hochempfindlicher Sensor

geschaffen ist, verglichen mit nur in einer Längs- richtung oder nur parallel zueinander angeordneten einzelnen LWL.

Eine Ausführungsform für die vorteilhafte Anwendung als Druckspannungsmesser wird anhand Fig. 5 erläutert. Hier ist ein LWL 7 in einen elastischen Schlauch 16 eingebettet; eine Füllmasse 17 ist um einen

Schutzmantel 18 angeordnet. Bei radialer Belastung des elastischen Schlauches 16 treten in ebenfalls radialer Richtung auf den Schutzmantel 18 und den LWL 7 sich übertragende Verformungen auf, und zwar als Druckspannungen, die der LWL 7 in dieser

Anordnung vorteilhaft als Sensor erfaßt und an die Meßgeräte 8, 9 weiterleitet. Gemäß Fig. 6 werden in ebenfalls vorteilhafter

Anwendung Druckspannungen meßbar gemacht, wenn eine Kraft oder Last F auf eine der formstabilen

Platten 20, 21 einwirkt und nach einer Variante in der Mehrzahl von LWL 7 seitlich zueinander

beabstandet im geeigneten Einbettungsmaterial oder in sonstiger geeigneter Anordnung zwischen den

Platten 20, 21 angeordnet ist. Die LWL 7 unterliegen bei zusammengepreßten Platten 20, 21 einer radialen Formänderung, so daß der zwischen ihren Enden 8a, 9a, vgl. Fig. 12, vorhandene Lichtstrom wiederum entsprechend gedämpft und zugehörige Meßsignale durch die Meßgeräte 8, 9 erfaßbar sind.

Eine andere Variante sieht vor, nur einen flexiblen an Bndbereichen gekrümmten LWL 7 gemäß Fig. 12

Zickzack- oder sinusförmig zwischen die Platten anzuordnen, insbesondere dann, wenn diese größere Flächenausdehnung aufweisen oder bei großformatigen plattenförmigen Objekten viele einzelne Meßstellen summarisch erfaßt und ein Gesamtmeßwert integriert ausgewertet werden soll. Hier sind LWL-Geflechte 7, wie in Fig. 12 dargestellt, auch wegen sonstiger Vorzugsrichtungen auch quer zu der in Fig. 12

gezeigten Längsanordnung, oder mehrere Vorzugsrichrichtungen, vorteilhaft, um die Meßgenauigkeit integral zu erhöhen.

Der LWL 7 als Geflecht kann nach einer Ausführungsform dazu verwendet werden, statt Zug- oder

Druckspannungen Abstände zu messen. Ein nur schematisches Beispiel gemäß Fig. 7 zeigt beabstandete Wände 23, 24 im Abstand x. Eine periodische oder intermittierende Vergrößerung dieses Abstandes wird durch mindestens ein LWL 7 erfaßt, dessen Enden 7a, 7b an entsprechenden Befestigungsstellen der Wände und Einschaltung von Zwischengliedern kleiner Abmessungen wie Tragseile, Balken und/oder Stütz- bzw.

Führungsbacken befestigt werden, so daß eine

hinreichende Ausleuchtung bzw. Lichtempfang an den Endbereichen 8a, 9a, die als Sende- bzw. Empfangsmodule arbeiten können, gesichert ist. Bei der

Abstandsmessung kann die Zugbelastung unmittelbar auf LWL 7 oder durch eine auf letztere aufgebrachte Beschichtung, z. B. aus glasfaserverstärktem Kunsthar als Schutz- und Einbettungsmaterial auf die Knotenstellen 4 aufgebracht werden.

Sinngemäß entsprechend kann ein LWL 7 bei Weg- oder Abstandsmessungen, bei welchen sich x zwischen den Wänden 23, 24 verkleinert, in vorgegebenen Grenzen eingesetzt werden. Die Meßleiter 10 sind schematisch angegeben. Eine Aυsführungsform betrifft die Anwendung eines

LWL 7 im Sinne Fig. 12 in der Schiffahrt. Ein Wasserfahrzeug 26, vgl. Fig. 8, entspult über eine

Seilrolle 27 ein Schleppseil 12a. In ihm oder an ihm ist mindestens ein LWL 7 geschützt in einem Schutzrohr odgl. untergebracht, insbesondere im Inneren des

Schleppseil 12a. Am Boden 28"des Gewässers endet das Schleppseil in ein Detektorgerät 27a, welches den

Boden, z. B. in Übereinstimmung mit der Fahrt des

Schiffes, abfühlt, um z. B. den geographischen Verlauf des Bodens, sonstige Widerstände oder Objekte zu erfassen und den zugehörigen mechanischen Widerstandswert über die Verformung des LWL 7 zum Schiff zu signalisieren.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung liegt in der

Messung eines Flüssigkeitsdruckes, z. B. des Wasserdruckes entweder in offenen Gewässern oder auch in ganz oder teilweise verschlossenen Behältern. Hier wird ein LWL 7, der vorzugsweise in einem elastischen Schlauch 16 geschützt eingebettet ist, entsprechend tief oder in variablen Tiefen, bestimmt durch die

Länge eines Tragseils 30, eingetaucht, um den

Flüssigkeitsdruck P unterhalb der Wasseroberfläche 29 zu messen. Eine Kapsel 31 odgl. dient zur Unterbringung des Schlauches 16 und/oder des LWL 7.

Eine weitere Ausführungsform ist der Einsatz des LWL 7 mit seiner Meßleitung und den Meßgeräten 8, 9 als ein Zähler 36 für Ereignisse oder Vorgänge, auch als

Impulszähler. Der LWL 7, vgl. Fig. 10, ist in einem zugehörigen Objekt, z. B. in oder an einer

schwingenden Platte oder Membran 35 lokalisiert. Durch die Amplitude der Schwingung wird die Spannung am

LWL 7 geringfügig mit vorbestimmter Frequenz oder unperiodisch verändert, der zugehörige Lichtdurchfluß ändert sich entsprechend, wird in den Meßgeräten 8, 9 elektronisch erfaßt, in Zählimpulse transformiert und in der Meßstufe 36 ausgewertet. Ähnlich werden auf den LWL 7 fallende Gewichtskörper 33 erfaßt und ausgewertet, wobei Geräte 8, 9, 36 als Zähler oder Waage arbeiten, oder Lichtimpulse einer Lichtquelle 34, gerichtet auf einen LWL 7, werden

entsprechend im Meßgerät ausgewertet, qualitativ oder quantitativ. Ein Beispiel für Ermittlung der Größe einer

Durchbiegung am Meßobjekt, z. B. einen Balken 40, der auf Stützen 41 aufgelagert und durch Kräfte F 1 und F2 belastet ist, veranschaulicht Fig. 11. Das eine Ende (Sender) 8a ist geeignet, an der Stelle des Meßobjektes, wo eine maximale Durchbiegung zu

erwarten ist, entsprechend angebracht bzw. eingehängt und der LWL 7 gemäß Fig. 12 über Meßleitung 10 mit den Meßgeräten 8, 9 entsprechend verbunden. Eine weitere Variante der Erfindung betrifft die Anwendung des LWL 7 in Form eines Geflechtes bei Tennisanlagen. Hier besteht immer noch ein

Überwachungsproblem, um dem Schiedsrichter genügend sicher anzuzeigen, ob der Serviceball wirklich die Oberkante des Tennisnetzes beim Aufschlag berührt oder nicht. Gleiches gilt sinngemäß für die

Markierung des Tennisplatzes, also an den Grund- und Seitenlinien. Das Fehlen einer sicheren Überwachung verursacht Auseinandersetzungen, die den Spielern und den Veranstaltern schaden. Hier wird

vorgeschlagen, ein LWL 7 an der Oberkante des

Tennisnetzes einzubetten und die bei der auch

leichten Berührung auftretende Signaldämpfung über einen Signalleiter 10, der im Boden des Tennisplatzes bis zu den Meßgeräten 8, 9 beim Schiedsrichter verläuft, anzuzeigen. Entsprechende LWL 7, eingebette in einen Schutzmantel, der den Aufschlag des

Tennisballes auffängt und dämpft, ist unter der

Markierung oder im äußeren Kantenbereich der

Markierung, also an der Grundlinie und den Seiten- streifen, eingebettet. Die entsprechende Länge wird durch eine Mehrzahl von LWL 7 und einer Mehrzahl von Meßlaitungen 10 überbrückt bzw. erfaßt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, die Meßgeräte 8, 9, die z. B. als Sender- und Empfängermodule arbeiten, meßtechnisch günstiger, d. h. nahe beieinander, anzuordnen.

Hierbei können die Module zu einer gemeinsamen

Einhβjit mit gemeinsamem Gehäuse odgl. zusammengefaßt werden. Ein weiterer Vorteil am LWL 7 wird noch dadurch erreicht, daß die Verbindung zum Prüfobjekt einfacher gestaltet wird und Zwischenelemente

entfallen können. Hierfür ist vorgesehen, daß bei der Meß- und Überwachungsvorrichtung ein mittlerer

Bereich 7c, vgl. Fig. 12, eines Geflechtes von

Lichtwellenleitern 7; 1, 2, 3 mit einem Prüfobjekt für gleiche Bauteile 6, 6a; 15; 34, 35, 33; 22, 21 kraftschlüssig in Verbindung steht. Bei der kraft- schlüssigen Verbindung wird auf den LWL eine Zug- oder Druckkraft übertragen. Eine Befestigung,

insbesondere starre Befestigung, ist nicht vorgesehen. Das Geflecht 7 der Lichtwellenleiter, vgl. Fig. 12, soll insbesondere das Prüfobjekt umschlingen, d. h. der LWL 7 bildet eine Art Schlinge, bei der der mittlrere Teil um das Prüfobjekt herumgeführt ist. Das Prüfobjekt kann z. B. der Oberrahmen 6a, vgl. Fig. 1, des zu überwachenden Gemäldes 6 sein. Die Schlinge wird also um letzteres herum durch den LWL 7 so gebildet, daß im Sinne von Fig. 12 eines der

Enden 9a des LWL-Geflechtes relativ nahe zum anderen Ende 8a herangeführt wird. Eine ähnliche Darstellung ist Figur 10 zu entnehmen, bei der das LWL 7 ein schlingenförmiges Geflecht sein kann, an dessen einen Ende ein mindestens zweiadriges Signalkabel 10 zu der gemeinsamen Einheit von Meßgeräten 8, 9 und von hier weiter zu dem Zähler 36 führt.

Weitere Ausgestaltung in ringförmig-umlaufender Form: Wenn gemäß Fig. 13 der Ringkörper 110 als ein Kreisoder Meßring ausgeführt, über einen Halter 112 an einer Wand befestigbar und an ihm über Verbindungsglied 113 ein Bilderrahmen 114 aufgehängt wird, wobei über Anschluß-LWL 111 und Sender-/Empfängereinheit 119a eine Sicherheitsvorrichtung gegen Diebstahl

betätigbar ist, wird für Museen udgl. eine vorteil- hafte, preiswerte LWL-Einheit geschaffen.

Ein Ringkörper 110a ist gemäß Fig. 14 relativ frei in dem Gehäuse 116 eingeschlossen, kann aber an einer vorbestimmten Stelle 117 eine abstützende Kontaktfläche zu der Gehäuseinnenwand haben und wird durch ein T-Stück 115 eines Stellgliedes unmittelbar über sein Ende oder ein Druckplättchen 115a in

vorbestimmter Weise deformiert. Es wird ein einfacher billiger, aus wenigen Teilen bestehender LWL-Schalter- oder Geber geschaffen, mit allen für das LWL-Material typischen Vorteilen, z. B. Unabhängigkei gegen elektrische und magnetische Störfelder.

Ein Ringkörper 110b kann in ein massives oder

elastisches Gehäuse 116a eingebaut oder eingebettet werden, so daß er hochgradig geschützt ist, wobei jedoch ein vorzugsweise im Hals 116b geführter

Betätigungsstift 119 eines Druckknopfes 118 den

Ringkörper deformieren kann; eine Rückstellfeder 120 ist im Druckknopf, dessen umlaufender Kragen das T-Stück als Halterung unterfaßt, vorhanden (Fig. 15, 16). Bei einer Abwandlung der Erf-indung wird in einem

Gehäuse 116, vgl. Fig. 17, 18, eine Mehrzahl, hier vier Ringkörper 110 als LWL-Geber, am Umfang verteilt, untergebracht; ein als Joy-stick ausgebildeter

Stellhebel 121 ist über ein Gelenk, eine Kugel oder ein Scharnier in zwei Ebenen, die einander kreuzen, verschwenkbar, so daß der Stellhebel 121 auf eine Geberplatte 122 im Gehäuse drückt und von hier über die jeweilige Stirnwand 124 der Stelldruck sich auf eine Stelle des Außenumfangs des Ringkörpers als eine Meß-, Steuer- oder Stellgröße überträgt. Der Stellhebel arbeitet also in der X- und Y-Stellebene. Die Ringkörper werden alle durch Druck deformiert, ein Bogen des Außenumfangs beult sich also in etwa nach radial innen ein (gestrichelt angedeutet in Fig. 17,13 als Zustand 110a). Der Joy-stick dient also als

Kippschalter, er kann durch Membran- oder Fingerkontakt in zwei oder auch nur in einer Ebene betätigt werden. Er dient zur Simulation und Steuerung, z. B. im Flugbetrieb, an Spielautomaten, am Leitstand eines Kraftwerks, an einer E-Lok. Natürlich kann der

Ringkörper 110 auch als Meßring zur Messung von

Wärmedehnungen dienen, z. B. an einem Bimetall-Körper, zur Messung von kleinen Wegen oder Wegänderungen, z.B. bei der Kalibrierung von Werkstücken. Eine andere

Anwendungsart des Schalters, sei es als Kippschalter oder als Hebelschalter ausgebildet, ist die

Rauigkeitsmessung von Oberflächen, wobei ein Taster an einem Ende eines gelenkigen Hebels über die rauhe bzw. wellenförmige Oberfläche gleitet, während seine Aufwärts-Abwärtsbewegung am anderen Hebelende durch einen Druck eine Deformierung des Ringkörpers 110 als Meßring verursacht und diese Werte über die

Anschluß-LWL 111 zu einer SE-Einheit 119a oder der nachges-chalteten Meßapparatur zugeführt werden, auch für Steuer- und Überwachungszwecke. Schalter mit einem LWL-Ringkörper 110, auch als

Druck- und Schiebeschalter, können zur Druckmessung in der Luft, im Wasser, in Staubecken udgl., zur

Strömungsmessung oder zur Aufprallmessung von

Partikeln verwendet werden. Dies gilt für die Druckmessung von komprimierten Fluiden in Membranen, zur Überwachung von am Meßring als Gewicht aufgehängten Wertgegenständen udgl. erfolgen. Die Ringkörper 110 als Meßringe können in Reihe oder parallel ges ch a ltet werden, um die Meßgenauigkeit anzupassen und zu erhöhen. Der Stellweg eines Stellstiftes 119 oder eines Schaftes kann von außen durch eine Schraube, durch ein Exzenter, durch einen beweglichen

Solenoidkern oder auf andere Weise erfolgen. Der oder die Ringkörper 110 können in der Sicherheitstechnik zur Überwachung von Türen, Toren und Fenstern als Alarm- oder Überwachungsschalter eingesetzt werden, insbesondere dort, wo lange Schaltwege zu vermeiden sind und wo aus Gründen der Sicherheit odgl. nicht durch Strom oder ein Magnetfeld geschaltet werden darf.

Die Ringkörper oder die Meßringe als LWL-Einheiten können vorteilhaft an anschlagempfindlichen Tasten, an sog. Keyboard (Tastenfeld eines Rechners) oder als wegempfindliche Taste bei Musikinstrumenten, auch Klavieren, eingesetzt werden, wenn es darauf ankommt, die Tonamplitude und -frequenz durch den Stellweg voreinzustellen und zu variieren. Gleiches gilt für die Tasten eines Synthesizers. Nur eine Ausführungsform ist in Fig. 24, 25 dargestellt. In dem

abgebrochen dargestellten Basiskörper 125 eines

Klaviers ist oberhalb einer Seite eine Taste 140 länglicher Bauart dargestellt, die an einem Ende über ein Gelenk 141 verschwenkbar, am anderen Ende durch eine Rückstellfeder 143 gedämpft gelagert ist: Neu ist jedoch, eine Ausnehmung 142 an einer Seite der Taste 140 vorzunehmen und in ihr einen Ringkörper aus LWL-Material zu lagern. Anschluß-LWL 111 führen aus der Trennfuge zu dem üblichen Wandler oder

Sender-Empfänger. Die Variante gemäß Fig. 25 sieht eine abweichende Ausnehmung 142a als offenen Einschnitt nicht an der Taste, sondern am Basiskörper 145 des Klaviers vor, aber auch hier ist der Ringkörper 110 zwischen Taste 140 und Basiskörper eingelagert. Das Gelenk 141 ist dann am entgegengesetzten Ende angeordnet. Der Fingerdruck des Klavierspielers wird als Last D auf die Taste übertragen. Man kann nunmehr vorteilhaft herstellerseitig vor Auslieferung des Gerätes die gewünschte oder vorbestimmte

Druckbelastung D einstellen, im Einzelfall variieren und so seitens des Herstellers oder später beim

Verbraucher die Tonamplituden messen, steuern, stellen, überwachen oder optimal nachjustieren, ferner die zugehörigen Tonfrequenzen. Der LWL erfaßt ebenfalls die Geschwindigkeit des Tastanschlags und das zugehörige Spektrum.

Für eine der vorbezeichneten Anwendungen eignet sich ein Joy-stick oder Kippschalter nach Fig. 19 und 20 bzw. 21 und 22. Hier kann der Schaft 119 des

Stellhebels 121, dessen Kopf aus dem Gehäuse 116 vorsteht und eine Manschette das Gehäuseinnere gegen Feuchtigkeit und Staub abschirmt etwa im mittleren Bereich des Schaftes mit einer Geberplatte 122, ähnlich derjenigen nach Fig. 6, versehen sein. Die Übertragung des Druckes in der X- und Y-Richtung bzw. in zwei Ebenen, angedeutet durch Pfeile in Fig. 19, in Richtung der Ringkörper 110 und zuletzt auf die Ringkörper selbst, erfolgt mit Hilfe je eines Federelementes. Das Federelement ist mit einen etwa parallel zum Schaft 119 verlaufenden Schenkel oder einem Schaft 31 versehen, an dem die Geberplatte 122 in einer der Schaltstellungen

anliegt. Statt vier Federelementen oder

Hakenfedern 129 sind vereinfacht nur zwei dar- gestellt. Der untere Kopf 132 des Stellhebels kann vorteilhaft an einer am Gehäuse bewegbar oder

gelenkig abgestützten Wendelfeder 133 eingeführt sein oder mit letzterem in Verbindung stehen. Dadurch ist die in Fig. 19 angedeutete jeweilige Verstellrichtung sicher mit einfachen Mitteln zu erreichen. Eine weitere Vereinfachung gestattet die Hakenfeder. Sie ist eine Art von Haarnadelfeder. Ihr oberer Bereich bzw. der Kopf kann an der Innenwand des Gehäuses 116 geführt sein, so daß die Montage einfach ist. Eine weitere Führung des Kopfes kann an der Deckplatte 116c des Gehäuses erfolgen. Hierdurch wird in vertikaler Richtung, vgl. Fig. 20, ein gewünschter Abstand zwischen dem Betätigungskopf des Stellhebels und den z. B. am Gehäuseboden horizontal angeordneten LWL-Ringkörpern 110 geschaffen. Man hat, im Einzelfall, auch eine Abstandstoleranz zwischen Außenumfang des Ringkörpers 110 und der Anschlagfläche des

Schaftes 131 der Feder zur Verfügung. Die Form der Feder kann jedoch variieren.

Die Variante gemäß Fig. 21, 22 gestattet nur, den Innenumfang des Ringkörpers 110 zur Deformation heranzuziehen, wobei hier der Ringkörper 110 jeweils auf Zug deformiert wird, also aus der Kreisform heraus abgeplattet wird. Es ist ein Stellhebel 121 mit einem Schaft 119a vorhanden, der gelenkig an einem am Gehäuseboden vorhandenen Scharnier 135 befestigt sein kann. Die Ringkörper 110 können vorteilhaft in einer beliebigen vertikalen Höhe, einander gegenüberliegend (zwei Ringkörper), oder a Umfang verteilt (mehr als zwei Ringkörper), vorhanden sein, jedoch derart, vgl. Fig. 22, daß ein bogenförmiges Stück des Ringkörpers an einem Ende relativ innig an der Oberfläche des Schaftes 119a anliegt, während das andere Ende des Ringkörpers an einem Halter 136, der als Haken oder Öse ausgeführt sein kann, auf Zug abgestützt ist. Der andere Ringkörper 110' liegt dann mit seinem schaftseitigen Ende oberhalb oder unterhalb zum Ringkörper 110, aber wiederum den Schaft umfassend. Man kann so eine Mehrzahl von Ringkörpern paketweise übereinander schichten, z. B. auch zehn bis zwanzig Stück.

Hierdurch kann man einmal die Empfindlichkeit der Dämpfung im LWL steigern, die Meß- oder

Übertragungsgeschwindigkeit eines zugehörigen

Signals nach außen weiter erhöhen. Zwar ist der Stellhebel 121 hier für Verstellung in nur einer Ebene dargestellt, bei Ersatz des Scharniers 135 durch ein Kugelgelenk kann er aber allseitig um 360° herum verschwenkt oder gekippt werden, wobei für jede Winkelrichtung mindestens ein nur auf diese

Stellrichtung ansprechbarer LWL-Ringkörper 110, 110' usw. vorhanden sein kann.

Eine weitere Anwendung des Ringkörpers 110, vgl. Fig. 23, besteht vorteilhaft in der Messung von

Pegelhöhen einer in einem Behälter 127 vorhandenen Flüssigkeit oder eines Fluids mit Hilfe eines

Schwimmers 128, der über einen Hebel, vorzugsweise L-fBrmigen Winkelhebel 126, 126a und eine Gelenkoder Scharnierstelle 125 zur Anlage an die Außenfläche des als Meßring dienenden Ringkörpers 110 kommt, der an der unbeweglichen Seite an einer

Ansohlagplatte 118a oder an einem Gehäuseteil abgestützt ist. Die Anordnung eignet sich vorzugsweise zur Übertragung eines Meßdruckes auf den

Ringkörper 110, dessen optische Dämpfung dadurch entsprechend verändert und diese Signaländerung wiederum über die Anschluß-LWL 111 einer Meßapparatur über die Sender-Empfängereinheit zugeführt wird. Die Sensorvorrichtung kann vorteilhaft auch so

ausgebildet sein, daß ein in alle Richtungen bewegbar, z. B. in einem Kugelgelenk, gelagertes Stellglied, z. B. ein Stellhebel 121 von zueinander in, z. B.

vertikaler Richtung, beabstandeten, unabhängig

voneinander gelagerten Ringkörpern 110, 110a, 110b in Form eines Paketes oder einer Schicht umfaßt ist oder an ihm oder ihr anliegt

und bei linearer Verstellung und/oder Drehung bzw. Verschwenkung des Stellgliedes in je einer Richtung und/oder um je einen Schaltweg die Ringkörper 110 auf Zug oder auf Druck zwecks Abgabe eines

Schaltsignales beansprucht sind.

Ein bester Weg zur Ausführung der Erfindung:

Wenn für die Sensorvorrichtung ein Bereich eines

Meßobjektes, z. B. einer Brücke oder eines Gemälderahmens, in zwei Richtungen beschränkt ist, z. B.

der Höhe und der Breite nach, während der Einbau in der Längsrichtung weniger behindert ist, wird durch ein in Längsrichtung ausgelegtes LWL-Geflecht mit drei oder mehr einzelnen LWL-Fasern erreicht, vgl. Geflecht 7 in Fig. 12, daß die Genauigkeit optimal wird. Ist aber eine LWL-Sensoreinheit auf kleinstem Raum unterzubringen, ist eine im wesentlichen geschlossene Ausbildung des LWL 110a, 110, 110b optimal, mit den Varianten LWL in einem Faserstrang oder LWL in einem Geflecht mit drei oder mehr, im Einzelfall mit zwei, Einzelfasern. Kommt es darauf an, ein optimales, später zu verstärkendes Ausgangssignal zur

Empfängereinheit 119a odgl. einzuspeisen, ist die Abstützung oder das Gehäuse 116, 116a und der

Stellweg eines Stellgliedes, wie des Schaftes 119. des Stellhebels 121 oder 115, auf einen Stellweg auszulegen, der weitgehende oder maximale Deformation des einzelnen LWL 110a; vgl. Fig. 13, oder des

zugehörigen LWL-Geflechts 7, vgl. Bereich x in Fig. 14 bzw. 13, ergibt. Im Einzelfall kann die Größe des

Eingangssignals zum Empfängerteil (E bei 119a')

weiter dadurch erhöht werden, daß die einzelnen

ringförmigen oder im wesentlichen geschlossen ausgeführten LWL-Stränge, -Fäden oder -Geflechte 7, 110a, 110, 110b gemäß Fig. 26-32

in Form eines Stapels, einer Kolonne oder einer Reihe über- und/oder nebeneinander angeordnet sind, wobei die Anzahl der Kolonnen und/oder Reihen nicht limitiert ist. Dies ist als bester Weg dann anzusehen, wenn der Platzbedarf nicht beschränkt ist und es auf eine hohe Eingangsamplitude für den Empfänger 119a ankommt.

Durch eine Parallel- bzw. Hintereinanderschaltung dieser einzelnen LWL-Elemente, vgl. Fig. 26-32,

erreicht man ein Vielfaches in der Größe der Eingangs- Signale im Empfängerteil E der Lichtprüfeinheit 119a. In den Figuren 26-32 bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile, wie auch sinngemäß in den vorhergehenden Zeichnungen 1-25.

Die vorteilhaften Wirkungen der erfindungsgemäßen

Sensorvorrichtung bestehen darin, daß gegenüber

bekannten Sensorvorrichtungen mit Lichtwellenleitern (LWL), in denen LWL Zickzack-, sinus- oder spulenförmig oder auch nur beschränkt gekrümmt oder geradlinig ausgelegt sind, bei einem gleichen oder auch wesentlich kleineren Platzbedarf für den Einbau der LWL beachtlich größere Eingangssignalamplituden, d. h. beachtlich erhöhte optische Dämpfung als Eingangssignalgröße, erreicht wird. Man nutzt die vorteilhafte Wirkung der sog. Knotenstellen, vgl. Fig. 12, aus. Man nutzt ferner vorteilhaft die im wesentlichen freie Deformation des Ringe einer ganzen LWL-Einheit, z. B. 110, 110a, 110b, aus. Eine weitere vorteilhafte Wirkung ist, daß bei einer Kolonne oder Reihe von LWL- Ringen gemäß Fig. 29 bis 31; 33 eine solche optimierte Anordnung durch Verlegen nur eines LWL-Stranges oder Faser, also durch einfache Wicklungstechnik, erreicht wird, indem der LWL 110c fortlaufend in zunächst etwa einen Kreis geformt, das Strangende weitergeführt in anderer

Drehrichtung der nachfolgende kreisförmige LWL 110 ausgebildet, der Faserstrang wiederum in der Kolonnenbzw. Reihen-Richtung weitergeführt, dernächste LWL-Ring gebildet wird und so fort, was die Herstellung

vereinfacht. Eine weitere vorteilhafte Wirkung ist, daß bei dieser Verfahrensweise der nur eine Strang auf dem entgegengesetzten Wege, vgl. Pfeile in Fig. 29, rückgeführt wird, wobei zu ersteren kreisförmigen

LWL 110c danebenliegende wiederum etwa kreisförmige, im wesentlichen geschlossene LWL-Elemente 110d gebildet werden, wenn hinreichend Platz vorhanden ist. Die einzelnen LWL-Einheiten werden also nach Art eines Rapportmusters in Kolonnen, z. B. vertikal, oder in Reihen, z. B. horizontal, im Einzelfall in Schrägrichtung, aufgebaut, und zwar aus einzelnen oder mehreren LWL-Einheiten 110c, 110d auf engstem Raum. Im einzelnen zu den LWL-Ringen bzw. ringförmigumlaufenden LWL-Ringkörpern 110, 110c, 110d gemäß Fig. 26-32:

Die Herstellung nur eines Ringkörpers 110 ist Fig. 26 zu entnehmen mit einer etwa um 360° umlaufenden Führung des LWL-Fadens oder -Stranges. Die Führung des letzteren zur Bildung von drei Ringkörpern 110c in linear-fortlaufender Erstreckung ist in Fig. 27 dargegestellt, wobei nur eine der zugehörigen tangentialen Übergangsstellen 150 dargestellt ist, wobei diese Haltestelle sinngemäß bei den anderen Ausführungsvarianten der Fig. 28, 29, 33, 32 dargestellt ist. Die Haltestelle 150 gewährleistet die geometrisch bleibende vorbestimmte Form des ringförmig-umlaufenden bzw. kreisförmigen Ringkörpers 110, 110c, 100d. Sie kann durch ein mechanisches kleines klammerförmiges Glied (nicht dargestellt), welches optisch inaktiv ist, also die Lichtführung nicht beeinträchtigt, hergestellt werden. Vorteilhafter kann im Einzelfall eine durch eine relativ dünne Klebeschicht hergestellte Übergangsstelle 150 sein. Auch diese besteht aus optisch

inaktivem Klebematerial, so daß die Lichtfortpflanzung in dem LWL nicht beeinträchtigt wird. Bei der Darstellung der Ausführungsform gemäß Fig. 28 sind die beiden gerade verlaufenden Teile des LWL zeichnerisch übermäßig stark beabstandet, die Herumführung rechts in der Fig. entspricht im wesentlichen 360°. Die Ringkörper

110c, 110d liegen etwa parallel zueinander. Bei Fig. 29, deren Seitenansicht in Richtung des Pfeiles Y aus

Fig. 31 und der Schnitt A-B in Fig. 30 dargestellt ist, erkennt man den entgegengesetzten Wicklungsverlauf der Ringkδrper 110c einerseits und llOd jeweils andererseits. Die Belastung durch die Meßkraft F über eine dünne Platte, die beweglich gelagert ist, radial auf die Ringkörper 110d und die feste Abstützung der

anderen Ringkörper 110c an einer Unterlage zeigt Fig.31. Bei einer Kolonne gemäß Fig. 33, die eine Vielzahl von Ringkörpern 110 darstellt, deren zugehörige tangentiale Übergangsstellen 150 dargestellt, aber nur eine mit Bezugsziffern versehen ist, kann eine Druckfeder 120a vorteilhaft als Gegenkraft zum Ausgleich der Meßkraft F in der Sensorvorrichtung eingesetzt werden. Die

perspektivische Darstellung von drei Kolonnen von

Ringkörpern 110 nebeneinander zwischen einer von der Meßkraft F belasteten oberen Platte 20 und zwei

Belast-ungsplatten 20 weiter unten und der festen

Abstützplatte 21 mit entsprechenden Halte- oder

Übergangsstellen 150 ist hier schematisch dargestellt, ebenso wie die nicht bezeichneten zwei vertikal angeordneten Rückstellfedern.

Eine vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen

Sensorvorrichtung findet Einsatz in einem Strecken- meßgerät: Es ist eine Meßspule 160 vorhanden, die einen um 360° umlaufenden Spulenkörper in einem Gehäuse aufweist, mit einem Schlitz, durch den ein geradliniger Teil 111 bzw. ein geradliniges Stück des LWL-Geflechtes 7 beliebig kontinuierlich herausziehbar ist, ähnlich einer Meßschnur oder einem Meßband. Das eine Ende 149 wird nahe an die Meßstelle, z. B. an die Oberfläche einer Wand 24, herangeführt oder im Einzelfall durch einen Haken oder ein anderes Glied befestigt. Das andere Ende des geraden Stückes liegt an einer Meßmarke der Spule 160, wobei die Meßmarke der Rand des

Schlitzes 148 sein kann. Die optische Dämpfung im geraden LWL 111 ist geringer als im LWL-Ringkörper 110 Je länger der gerade LWL 111 ist, desto kleiner die optische Dämpfung und dementsprechend die Größe des zugehörigen elektrischen Ausgangssignals im Gerät 119a (in Fig. 34 nicht dargestellt). Somit wird ein hochempfindliches Streckenmeßgerät als bewegliches oder auch stationäres Meßgerät geschaffen, welches im

Meßbereich, wo der gestreckte LWL 111 sich befindet, unempfindlich gegen elektromagnetische u.a. Störfelder sowie im weiten Bereich temperaturunabhängig ist.

Claims

Patentanspröche

1. Faseroptische Sensorvorrichtung zur Messung oder

Übertragung von Weg-, Steuer- und/oder Stellgrößen, insbesondere von Zug- und Druckkräften oder Schaltwegen, die einen Lichtwellenleiter (LWL) (1, 2, 3) oder eine Gruppe von LWL (1,2,3;110) aufweist, die in einer Längsrichtung relativ zueinander gekrömmt verlaufen, von einem Süßeren Schutzmantel umfaßbar sind und an beabstandeten Meßstellen, insbesondere an den LWL-Endbereichen (8a, 9a), an mindestens ein Lichtpröfgerät (8,9,119a) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Lichtwellenleiter (1,2,3;110,110a,110b) oder Gruppen von

Lichtwellenleitern sich geflechtförmig Ober- und/oder unterlappend angeordnet sind, wobei die Anordnung in mindestens einer Vorzugsrichtung, insbesondere in der axialen Längsrichtung der Lichtwellenleiter (1,2,3;110,110a,110b), ausgelegt ist.

2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der oder die LWL (1,2,3;7;110, 110a,110b) mit einem Teil an mindestens einem Halter eines Gemäldes (6), insbesondere einer Oberleiste (6a) des. Sβmälderahmens und mit dem anderen Teil unmittelbar oder Ober mindestens ein Zwischenbaυteil, z. B, einen Stützbalken odgl. (14), an der Decke und/oder einer Wand des zugehörigen Raumes (5) abgestützt ist.

3. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Lichtwellenleiter (7) in Längsrichtung innerhalb eines

elastisch verformbaren Schlauches (16) oder an einem Schleppseil (12a) eines Schiffes angeordnet ist, derart, daß er zur Messung ihrer radialen

Verformungen dient.

4. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von oder ein Strang aus einzelnen Lichtwellenleitern (7) mit gegenseitigem seitlichem Abstand, insbesondere

Zickzack- oder sinusartig verlaufend, zwischen

zwei Druckplatten (20, 21) angeordnet bzw. eingebettet sind.

5. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstandsmessung

zwischen zwei beabstandβten Wandflächen die

jeweiligen Enden (7a, 7b) des oder der Lichtwellenleiter (7) an der zugehörigen Wand (23, 24)

befestigt, z. B. eingehängt sind.

6. Anwendung der Sensorvorrichtung nech einem der

Ansprüche 1-5 zur Zählung und/oder Registrierung von ein- maligen bzw. sich periodisch oder intermittierend ändernden

Vorgängen, insbesondere als eine ZShlwaage (33, 7, 10, 8, 9, 36).

7. Sensorvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, daß der oder die Lichtwellenleiter (7) fest, z. B. über ihren Schutzmantel mit dem Meßobjekt, z. B. einer Schwingungen unterworfenen Platte (35), verbunden sind, oder Strahlereinheiten, z. B. Lichtquellen (34) vorhanden sind, deren Meßstrahlen, z. B. Lichtstrahlen, auf den

Lichtwellenleiter (7) ausgerichtet sind.

8. Anwendung der Sensorvorrichtung nach einem der

Ansprüche 1-7 als Signalgeber zur Überwachung

vorhandener oder nicht vorhandener Kontaktberührung eines Tennisballes mit dem Netz oder der Platzmarkierung.

9. Sensorvorrichtung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, insbesondere Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß ein mittlerer Bereich (7c) eines Geflechtes von Lichtwellenleitern (7; 1, 2, 3) mit einem Prüfobjekt (6, 6a; 15, 34, 35, 33, 20, 21) kraftschlüssig in Verbindung steht, insbesondere das Prüfobjekt umschlingt, so daß die Enden (8a, 9a) des LWL-Geflechtes relativ nahe beieinander angeordnet sind.

10. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung eines

Wasserdruckes (P) in einem geschlossenen Behälter oder im offenen Gewässer ein mit dem oder den

Lichtwellenleitern (7) versehenes Sensorgerät, z. B. ein wasserdichter elastischer Schlauch oder eine Kapsel, ins Wasser oder die jeweilige Meßflüssigkeit eingetaucht ist.

11. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein LWL (1-3;110) oder eine Gruppe der LWL (110) des Geflechtes als ringförmig-umlaufend, vorzugsweise als

geschlossener Riήgkörper ausgebildet sind, der an einer Stelle seines Umfange abgestützt, aber am übrigen Innen- und/oder Außenumfang in radialer Richtung frei deformierbar gelagert ist.

12. Sensorvorrichtung nach Anspruchll, dadurch

gekennzeichnet, daß der Ringkörper als ein Kreisring oder ein Ellipsenring ausgebildet ist.

13. Sensorvorrichtung nach Anspruchll oder12,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (110a, 110b) in einem im wesentlichen geschlossenen

Gehäuse (116) aufgenommen und über mindestens ein mit einem Ende am Ringkörper (110a, 110b) anliegenden Betätigungsglied, z. B. einem

Stellhebel (121) oder einem Druckknopf (115), betätigbar ist.

14. Sensorvorrichtung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine

Stelle des Xnnenumfangs des jeweiligen Ringkörpers (110) den Schaft (119 ) eines

Stellhebels (121) bzw. Joy-sticks innig umfaßt, das andere Ende des Ringkörpers jedoch an einem ösen- oder hakenförmigen Halteglied (136)

befestigbar ist, derart, daß der jeweilige

Ringkörper (110) bei Bewegung des Stellhebels durch Zug deformierbar ist.

15. Sensorvorrichtung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellhebel (121) (Joy-stick) in zwei einander kreuzenden Bewegungsebenen verstellbar,

insbesondere verschwenkbar, und die Ringkörper (110), insbesondere vier Ringkörper, jeweils durch Druck deformierbar sind.

16. Sensorvorrichtung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

mindestens einer der Ringkörper (110) in einer Aυsnshmung (142) an einer Unterseite eines um ein Gelenk (141) bewegbaren Tastenhβbels (140), insbesondere einer Klaviertaste, aufgenommen ist, so daß je nach Anschlag auf den Tastenhebel (140) der zwischen ihm und einem Basiskörper (145) eingeschlossene Ringkörper (110) proportional deformierbar ist.

17. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 14,

dadurch gekennzeichnet, daß ein in alle

Richtungen bewegbar, z. B. in einem Kugelgelenk, gelagertes Stellglied, z. B. ein Stellhabel (121) von zueinander in, z. B. vertikaler Richtung, beabstandeten, unabhängig voneinander gelagerten Ringkörpern (110, 110a, 110b) in Form eines

Paketes oder einer Schicht umfaßt ist oder an ihm oder ihr anliegt

und bei linearer Verstellung und/oder Drehung bzw. Verschwenkυng des Stellgliedes in je einer Richtung und/oder um je einen Schaltwag die

Ringkörper (110) auf Zug oder auf Druck zwecks Abgabe eines Schaltsignales beansprucht sind.

18. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, 14, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigumleufenden Ringkörper (110, 110a, 110b; 7, x) in Form von Kolonnen, z. B. vertikal, und/oder in Form von Reihen, z. B. horizontal, angeordnet und die zugehörigen deformierbar gelagerten

Lichtwellenleiter (110c, 110d; 7, x) mit jeweils ihrem zur Empfängereinheit (E) eines Lichtprüfgerätes (119a) führendem Anschlußstrang (111c) in Reihe geschaltet oder parallel geschaltet sind.

19. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, 14 oder 18,

dadurch gekennzeichnet, daß die tangentiale

Übergangsstelle (150) eines Ringkörpers (110, 110a, 110b, 110c, 110d) mindestens ein mechanisches

Befestigυngsglied aus optisch niedrig aktivem

Material, insbesondere eine Klebeschicht, aufweist.

20. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, 14 oder 18, in Form eines Streckenmeßgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl von ringförmigumlaufenden Ringkörpern (110 bis 110b) auf einem drehbar gelagerten Trägerkörper, z. B. einer

Spule (160), aufweist, die Vorrichtung im Bereich des Trägerkörpers, einer Spule oder eines Gehäuses eine Maßmarke (148) besitzt und ein geradliniges Ende (111 bzw. 7) aus dem Bereich des Trägerkörpers oder seines Gehäuses vorbestimmt, z. B, über eine Öffnung herausführbar, und das andere Ende (149) des gerade LWL (111, 7) bis zum Meßobjekt, z. B. einer Wand (24) heranführbar oder dort lösbar befestigbar ist.