WO2008012328A1 - Faserband für einen faseroptischen sensor - Google Patents

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WO2008012328A1
WO2008012328A1 PCT/EP2007/057671 EP2007057671W WO2008012328A1 WO 2008012328 A1 WO2008012328 A1 WO 2008012328A1 EP 2007057671 W EP2007057671 W EP 2007057671W WO 2008012328 A1 WO2008012328 A1 WO 2008012328A1
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WO
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fiber
light
wavelength
sliver
impermeable
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/057671
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Bausewein
Henryk Frenzel
Herbert Schober
Christian Wieand
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4403—Optical cables with ribbon structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0136—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to actual contact with an obstacle, e.g. to vehicle deformation, bumper displacement or bumper velocity relative to the vehicle
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/3537—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself

Definitions

  • the invention relates to a sliver for a fiber-optic sensor, in particular a bending sensor, and a use of the sliver.
  • a particularly high risk of injury to a pedestrian in the event of a collision with a vehicle is a very small distance between a typically easily ver ⁇ formable hood and a rigid engine block.
  • the arrangement of more and more electronic components in the engine compartment and very compact vehicles have As a result, the engine compartment is densely packed with very rigid bodies.
  • the high risk of strong Kopfverlet- if it collides with his head on the hood of ⁇ and thus comes in contact with the located under the Mo ⁇ torhaube components.
  • a sufficiently large distance between the engine hood and the engine components arranged thereunder for example more than 10 cm, can greatly reduce the risk of injury since the engine hood can absorb enough energy through the deformation and can thus brake the pedestrian comparatively gently.
  • CA 2 424 708 A1 discloses a method and apparatus for detecting a collision between a vehicle and an object.
  • Optical fibers are arranged along a front bumper of the vehicle.
  • the optical fibers comprise in their fiber cladding light exit regions, which are arranged along the optical fibers.
  • a collision leads to a bending of the Lichtleitfa ⁇ fibers.
  • the attenuation of the light transmitted in the optical fibers changes by bending the optical fiber when the optical fiber is bent in the light exit region. From the thus modulated light, a signal is obtained which is processed in a signal processor becomes.
  • a safety device eg for lifting a bonnet, can be activated in this way.
  • the object of the invention is to provide a sliver for a fiber-optic sensor, in particular a bending sensor, which is insensitive to light from the outside. Moreover, it is an object of the invention to provide a use of the sliver.
  • the invention is characterized by a sliver for a fiber-optic sensor comprising a first and at least one second optical fiber, each with a fiber clad, which is interrupted in a light exit area or structured by elevations and / or depressions.
  • a shell material is provided which surrounds at least the first and at least egg ne second optical fiber in the light emission region and is configured such that light of a Faserwel ⁇ lenwin for which the optical fibers are designed sublingually ⁇ is biert.
  • the fiber tape of the invention is fed in at one longitudinal end of the light into the optical fibers, which has a customized for the optical fibers on fiber wavelength ⁇ .
  • the optical fibers In response to a deflection of the rela sliver ⁇ hung, the optical fibers this more or less light to the respective light exit region in the fiber cladding exits. The light passing through the optical fibers is used to measure the attenuation of the optical fiber.
  • conventional fiber ribbons light can also be coupled into the optical fibers via the light exit regions, as a result of which a measurement with the optical fibers is falsified.
  • the irradiation with light for example, halogen light or sunlight problematic because in this way unintentional protection systems can be triggered.
  • An advantage of the sensor tape of the invention is therefore that light from external light sources through the impermeable for the light of the fiber wavelength shell material can not reach the light exit area of the optical fibers and therefore a coupling of light is prevented in the light ⁇ conductive fibers from the outside.
  • An accuracy and reliability of a fiber ribbon according to the invention for a fiber optic sensor is improved over conventional solutions.
  • the shell material comprises a fiber receptacle made of a material impermeable to the light of the fiber wavelength.
  • the fiber receptacle closes the first and the at least one second optical fiber flush.
  • the material of the fiber receptacle can advantageously comprise a plastic which is impermeable to the light of the fiber wavelength and which is formed, for example, by at least one acrylate.
  • the plastic may be mixed with color pigments and / or with soot particles.
  • the fiber take-up forms a matrix in which the Lichtleitfa ⁇ fibers are preferably adjacent to each other mechanically interconnected, for example by a plastic or adhesive ⁇ material, such as acrylic-based.
  • a plastic or adhesive ⁇ material such as acrylic-based.
  • transparent materials which allow a uner ⁇ wünschtes coupling light radiation from the outside.
  • a correspondingly turned ⁇ colored plastic or adhesive can advantageously be used to ⁇ that prevents the particular light of the wavelength of egg fiber nem coupling into the optical fibers via the light exit regions.
  • the plastic or the adhesive with suitable color pigments and / or soot particles be colored so as to achieve the desired opacity for light of the fiber wavelength.
  • fertil the shell material comprises a first on both sides of the second optical fiber and the at least one applied coat laminate which is un ⁇ permeable to the light of the wavelength fiber.
  • the optical fibers may also be combined in a fiber receptacle or matrix.
  • the fiber receiving or matrix both transpa ⁇ pension properties may include or be opaque to light according to the invention the fiber wavelength.
  • the laminate jacket is formed by a film and a layer applied to the film and impermeable to the light of the fiber wavelength.
  • the film may be, for example, a polyethylene terephthalate, PET film.
  • the applied to the film layer may be formed for example by a colored coating of the film. Due to the colored coating of the
  • Film can be achieved that the laminate coat comprising OF INVENTION ⁇ dung proper property of being impervious to light waves of the fiber ⁇ length. This is particularly advantageous when a ⁇ set of cheap and easy to process PET films, which are usually transparent and therefore permeable to light the fiber wavelength.
  • laminate cladding may be used for the laminate cladding.
  • materials that are impermeable to fiber wavelength light such as colored films or other plastics, may be used for the laminate cladding.
  • the coating material comprises a shell, the bund a comparison of the first and at least second optical fiber covering is closed and un ⁇ permeable to the light of the wavelength fiber.
  • the composite can be designed for example as Fa ⁇ serability or matrix, because of the ER- According to the invention properties of the shell, the fiber receptacle or matrix in turn, both with transparent and with light of the fiber wavelength impermeable material ge ⁇ can be.
  • the jacket is formed by a plastic sprayed onto the composite and / or extruded.
  • the sheath may be formed by a tube impermeable to the light of the fiber wavelength.
  • the coat is so advantageously represents both an optical protection against coupling light the fiber wavelength into the optical fibers and mechanical protection of the sliver or the optical fibers ge ⁇ gen damage.
  • the fiber wavelength for which the optical fibers are designed may correspond, for example, to a wavelength for red light.
  • the fiber wavelength may be, for example, a value between 625 nm and 740 nm.
  • a sliver in one of the illustrated embodiments may be used, for example, in a crash sensor device of a pedestrian protection system of a vehicle.
  • an inventive sliver for a fiber optic sensor in the field of medical technology can be used.
  • a sensor with the sliver according to the invention can be attached to the back of a patient, whereby movements of the patient can be measured or a movement behavior of the patient can be analyzed.
  • the invention can also be used for other applications in which bends are to be detected or sensed.
  • FIG. 1 shows a vehicle and an impact object
  • FIG. 2 shows an impact sensor device
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a light guide fiber ⁇ with light exit area
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a sliver
  • Figures 5A and 5B show various views of a second embodiment of the sliver
  • Figure 6 shows a third embodiment of the sliver.
  • FIG. 1 shows a vehicle 1 with an impact sensor device 2.
  • the impact sensor device 2 has a sensing region 4, which is arranged along a bumper 3 of the vehicle 1. By means of the sensing region 4, the impact sensor device 2 can detect an impact of an impact object 5.
  • the impact lens 5 may be, for example, a pedestrian.
  • an evaluation unit 6 which are evaluated in the delivered by the Aufprallsensor- device 2 measuring signals and depending on the profile of the respective measurement signal to an on ⁇ bulging of the impact object 5 is detected and, if appropriate measures to protect the impacting object 5 or of ⁇ vehicle occupants are initiated. These measures can play examples, be a slight lifting a hood of driving ⁇ zeugs or ignition of one or more air bags.
  • the impact sensor device 2 shown in FIG. 2 comprises the evaluation unit 6 and a sensor belt 7 which comprises a bending sensor or which forms the bending sensor.
  • the sensor band 7 has a supply region 8, a reversal region 9 and the sensing region 4.
  • the evaluation unit 6 can comprise light sources and light sensors which are connected to the sensor band 7 are coupled. Alternatively, the light sources and / or the light sensors can also be arranged in the bending sensor. By bending the sensor band 7 in the sensing region 4, the attenuation of the light in the sensor band 7 changes.
  • the evaluation unit 6 is designed to detect this change in the damping.
  • FIG 3 shows an embodiment of an optical fiber 10, as it can be used in the sliver according to the invention.
  • the optical fiber 10 comprises a fiber core 14 and a fiber cladding 13.
  • the fiber cladding 13 is structured in a light exit region 15 by elevations or depressions. Alternatively, the fiber cladding 13 may also be interrupted in the light exit region 15.
  • Light which is guided in the fiber core 14 is, typically reflected at the fiber ⁇ coat 13 having a different refractive index than the fiber core fourteenth In the light exit region 15, however, there is a change in the refractive index of the fiber cladding 13, so that light is not reflected back into the fiber core 14, but is emitted to the outside via the light exit region 15.
  • the amount of light which is coupled out via the light exit region 15, ie the attenuation which the optical fiber 10 has, depends on a bending of the optical fiber 10 in the region of the light exit region 15. For example, as compared to an unbent optical fiber 10, the attenuation is reduced at a bend down, while the attenuation is increased at a bend up compared to the unbent optical fiber 10.
  • the fiber core 14 of the optical fiber 10 may be formed, for example, by a polymeric plastic fiber.
  • the optical fiber 10 is formed as a glass fiber.
  • the optical fiber 10 usually has a round cross section.
  • the optical fiber 10 may have a rectangular or square cross section.
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a fiber band .
  • a first optical fiber 10, a second Lichtleitfa ⁇ ser 11 and other optical fibers 12 are enclosed by a fiber receptacle 30 flush.
  • the fiber receptacle 30 constitutes a wrapping material 20 for the optical fibers 10, 11, 12 or is covered by the wrapping material 20.
  • the fiber receptacle 30 is formed by a material that is opaque to light of the fiber wavelength.
  • red light beams are used for the operation of a fiber optic sensor with the sliver, so that the fiber wavelength corresponds to a wavelength of red light.
  • the Faserwel ⁇ lenwin a value between 625 nm and 740 nm.
  • the sliver can therefore be operated for example with a fiber wavelength of 650 nm.
  • the fiber holder 30, which can also be referred to as a matrix may be formed in this embodiment by a ⁇ art material that is offset particles with color pigments and / or soot.
  • This invention verhin ⁇ changed that light rays is coupled in from the outside with a wavelength corresponding to the wavelength fiber via the respective light ⁇ exit region 15 in one of the optical fibers 10, 11, 12th
  • an acrylic-containing plastic or adhesive is used as material for the fiber receptacle 30.
  • the optical fibers 10, 11, 12 are fixed, so that a defined position of the light exit regions 15, not shown here, can not be changed.
  • a transparent plastic is usually used.
  • parts of the light that impinges on the fiber accommodating be ⁇ relationship
  • the optical fibers is coupled by the light from ⁇ passage regions in the optical fibers. This can be problematic in bright halogen lamp or direct Son ⁇ nenbestrahlung particular.
  • the coating material 20 hung example relate the fiber receiving comprises 30 in the light output occurs ⁇ areas 15 of the optical fibers 10, 11, 12, the property of being impervious to light of wavelength fiber.
  • the optical fibers 10, 11, 12 or the sliver in Senstechniks Scheme 4 in the reverse region 9 and in the feed line 8 is formed such that the light of the fiber wavelength is absorbed.
  • FIG. 5A shows a further embodiment of a sliver according to the invention.
  • the optical fibers 10 the optical fibers 10
  • the beispielswei ⁇ se as a fiber receptacle 30 is formed. It can be for light of the wavelength by fiber ⁇ permeable Ma ⁇ TERIAL the composite 31st
  • the material of the composite 31 is opaque to light of the fiber wavelength.
  • the composite 31 is surrounded on both sides by a laminate jacket 40.
  • the laminate sheath 40 is thus on the optical fibers 10, 11, 12 applied on both sides.
  • the laminated jacket 40 has in this embodiment the top and bottom a Fo ⁇ lie 41, is applied to the one layer 42nd Since the layer 42 according to the invention is impermeable to light of the fiber wavelength, the laminate cladding 40 can prevent light of the fiber wavelength from being coupled into the optical fibers 10, 11, 12.
  • the laminate jacket 40 represents the Hüllmate ⁇ rial 20 or is covered by this.
  • the laminate jacket 40 in turn offers next to the optical
  • Protection against light of the fiber wavelength also provides mechanical protection against damage to the sliver.
  • a PET film can be used as a film 41.
  • the force applied to the film layer 42 can be 41 41 Errei ⁇ chen about by a colored coating of the film.
  • a colored film 41 may be ⁇ sets, which is impermeable to light of the wavelength fiber without additional coating 42nd
  • the film 41 may have a for
  • Figure 5B shows another view of the sliver with a laminate sheath 40.
  • the optical fibers 10, 11, 12, which are held together in the Ver ⁇ collar 31, are shown in Figure 5A, surrounded on both sides by a laminate coat 40th
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the fiber band.
  • a composite 31 in this case comprises optical fibers 10, 11, 12 and fibers 16.
  • the fibers 16 have a larger diameter or cross section than the Lichtleitfa ⁇ sern 10, 11, 12 and serve, for example, the Stabilisie ⁇ tion of the sliver.
  • the fibers 16 may be embodied as optical fibers. Alternatively, the fibers 16 have no light ⁇ leitfunktion.
  • the sheath material 20 comprises in this embodiment ei ⁇ nen sheath 50 which covers the composite 31 closed and is impermeable to the light of the fiber wavelength. This in turn ensures that light radiated from outside onto the sliver is absorbed by the cladding material 20 at least in the region of the fiber wavelength.
  • the jacket 50 may be formed, for example, by a plastic sprayed onto the composite 31 and / or extruded.
  • the plastic has the rindabsorbie ⁇ Governing properties in this case.
  • the jacket 50 is formed by a tube that is impermeable to the light of the fiber wavelength.
  • a fiber band for a fiber optic sensor in one of the embodiments shown can be used, for example, in a collision sensor device 2 of a pedestrian protection system of a vehicle 1 according to FIG.
  • the sliver may be used in a measurement system for analyzing a supply BEWE ⁇ behavior of a patient in medical technology.
  • a fiber-optic sensor is glued to the back of a patient with the sliver so as to measure the movements or flexion of the patient's back.

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Abstract

Ein Faserband für einen faseroptischen Sensor umfasst eine erste und wenigstens eine zweite Lichtleitfaser (10, 11) mit je einem Fasermantel (13), der in einem Lichtaustrittsbereich (15) unterbrochen oder durch Erhebungen und/oder Vertiefungen strukturiert ist. Zudem umfasst das Faserband ein Hüllmaterial (20), das die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser (10, 11) zumindest im Lichtaustrittsbereich (15) umgibt und derart ausgebildet ist, dass Licht einer Faserwellenlänge, für die die Lichtleitfasern (10, 11) ausgelegt sind, absorbiert wird. Dadurch kann verhindert werden, dass Licht der Faserwellenlänge von außen in die Lichtleitfasern (10, 11) eingekoppelt wird.

Description

Beschreibung
Faserband für einen faseroptischen Sensor
Die Erfindung betrifft ein Faserband für einen faseroptischen Sensor, insbesondere einen Biegesensor, sowie eine Verwendung des Faserbands.
Untersuchungen haben gezeigt, dass ein hoher Anteil an Todes- fällen im Straßenverkehr Fußgänger betrifft. Aus diesem Grund sind Gesetzgebungsinitiativen im Gange, die zum Ziel haben, dass Vorrichtungen zum Schutz von Fußgängern im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug in modernen Kraftfahrzeugen verpflichtend vorgesehen sind.
Ein besonders hohes Verletzungsrisiko für einen Fußgänger stellt im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug ein sehr geringer Abstand zwischen einer typischerweise leicht ver¬ formbaren Motorhaube und einem starren Motorblock dar. Die Anordnung von immer mehr elektronischen Komponenten im Bereich des Motorraums und sehr kompakt ausgebildete Fahrzeuge haben zur Folge, dass der Motorraum dicht bepackt ist mit sehr starren Körpern. Im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger besteht somit die hohe Gefahr von starken Kopfverlet- zungen, falls dieser mit seinem Kopf auf die Motorhaube auf¬ prallt und somit auch in Kontakt kommt mit den unter der Mo¬ torhaube befindlichen Komponenten.
Ein ausreichend großer Abstand zwischen der Motorhaube und den darunter angeordneten Motorkomponenten von beispielsweise über 10 cm kann hingegen das Verletzungsrisiko stark verringern, da die Motorhaube durch die Verformung ausreichend viel Energie aufnehmen kann und den Fußgänger so vergleichsweise sanft abbremsen kann.
Um die Sicherheit für Fußgänger im Straßenverkehr zu erhöhen, hat sich beispielsweise die Vereinigung der Europäischen Automobilhersteller (ACEA) gegenüber den Behörden der Europäi- sehen Union verpflichtet, durch Maßnahmen im Fahrzeugbereich die Anzahl der Verkehrstoten im Bereich der Fußgänger bis zum Jahr 2010 zu halbieren. Eine Maßnahme hierfür ist die Konstruktion von Fahrzeugen mit entsprechend beabstandeten Mo- torhauben. Aufgrund der geforderten Kompaktheit von Fahrzeu¬ gen ist dies jedoch häufig nicht möglich.
Zum Sicherstellen einer ausreichenden Dämpfung im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger ist vorgeschlagen worden, im Falle eines erkannten Anpralls einer Person an das Fahrzeug die Motorhaube um mehr als 10 cm von ihrer Schließposition anzuheben, um so einen ausreichenden Verformungsbereich zu schaffen. Eine große Herausforderung für derartige Sicherheitssysteme ist die Notwendigkeit, dass sie einerseits zu- verlässig sind, aber auch sehr kostengünstig sind.
Als Aktuator zum Anheben der Motorhaube ist beispielsweise aus einem Artikel der Fachzeitschrift "Automototive Engi- neer", April 2004, Seite 48 ff., bekannt, einen federbasier- ten Aktuator vorzusehen, dessen Feder vorgespannt ist und im Falle einer erkannten Kollision freigegeben wird, mit der Folge, dass die Motorhaube entsprechend angehoben wird. Dar¬ über hinaus sind jedoch auch aus dem oben genannten Artikel auch pyrotechnische Aktuatoren bekannt.
In der CA 2 424 708 Al sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines Zusammenstoßes zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt offenbart. Lichtleitfasern sind entlang eines vorderen Stoßfängers des Fahrzeugs angeordnet. Die Lichtleitfasern umfassen in ihrem Fasermantel Lichtaustrittsbereiche, die entlang der Lichtleitfasern angeordnet sind. Ein Zusammenstoß führt zu einem Verbiegen der Lichtleitfa¬ sern. Die Dämpfung des Lichts, das in den Lichtleitfasern ü- bertragen wird, verändert sich durch das Verbiegen der Licht- leitfaser, wenn die Lichtleitfaser in dem Lichtaustrittsbereich verbogen wird. Aus dem so modulierten Licht wird ein Signal gewonnen, das in einem Signalprozessor verarbeitet wird. Eine Sicherheitsvorrichtung, z.B. zum Anheben einer Motorhaube, kann so aktiviert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Faserband für einen faser- optischen Sensor, insbesondere einen Biegesensor bereitzustellen, welches unempfindlich gegen Lichteinstrahlungen von außen ist . Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung des Faserbands anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Faserband für einen faseroptischen Sensor, das eine erste und wenigstens eine zweite Lichtleitfaser mit je einem Fasermantel umfasst, der in einem Lichtaustrittsbereich unterbrochen oder durch Erhebungen und/oder Vertiefungen strukturiert ist. Zudem ist ein Hüllmaterial vorgesehen, das die erste und die wenigstens ei- ne zweite Lichtleitfaser zumindest im Lichtaustrittsbereich umgibt und derart ausgebildet ist, dass Licht einer Faserwel¬ lenlänge, für die die Lichtleitfasern ausgelegt sind, absor¬ biert wird.
Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Faserbands wird an einem Längsende Licht in die Lichtleitfasern eingespeist, welches eine für die Lichtleitfasern angepasste Faserwellenlänge auf¬ weist. In Abhängigkeit einer Biegung des Faserbands bezie¬ hungsweise der Lichtleitfasern tritt dabei mehr oder weniger Licht über den jeweiligen Lichtaustrittsbereich im Fasermantel aus. Das durch die Lichtleitfasern weiterlaufende Licht wird zur Messung einer Dämpfung der Lichtleitfaser verwendet. Bei herkömmlichen Faserbändern kann über die Lichtaustrittsbereiche auch Licht in die Lichtleitfasern eingekoppelt wer- den, wodurch eine Messung mit den Lichtleitfasern verfälscht wird. Insbesondere beim Einsatz in einem Fußgängerschutzsys¬ tem ist daher bei einem herkömmlichen Faserband die Bestrahlung beispielsweise mit hellem Halogenlicht oder Sonnenlicht problematisch, da auf diese Weise ungewollt Schutzsysteme ausgelöst werden können.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Sensorbands ist demnach, dass Lichtstrahlung von externen Lichtquellen durch das für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässige Hüllmaterial nicht an den Lichtaustrittsbereich der Lichtleitfasern gelangen kann und somit eine Einkopplung von Licht in die Licht¬ leitfasern von außen verhindert wird. Eine Genauigkeit und Zuverlässigkeit eines erfindungsgemäßen Faserbands für einen faseroptischen Sensor ist gegenüber herkömmlichen Lösungen verbessert .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Hüllmaterial eine Faseraufnahme aus einem für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Material. Dabei um¬ schließt die Faseraufnahme die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser bündig. Das Material der Faseraufnahme kann vorteilhaft einen für das Licht der Faserwellenlänge un- durchlässigen Kunststoff umfassen, der beispielsweise durch wenigstens ein Acrylat gebildet ist. Um die Faseraufnahme für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässig zu machen, kann der Kunststoff mit Farbpigmenten und/oder mit Rußpartikeln versetzt sein.
Die Faseraufnahme bildet eine Matrix, in der die Lichtleitfa¬ sern vorzugsweise nebeneinander mechanisch miteinander verbunden sind, beispielsweise durch einen Kunststoff oder Kleb¬ stoff, etwa auf Acrylbasis. Bei herkömmlichen Lösungen werden dafür transparente Materialien eingesetzt, die ein uner¬ wünschtes Einkoppeln von Lichtstrahlung von außen zulassen. Im Gegensatz dazu kann vorteilhaft ein entsprechend einge¬ färbter Kunststoff beziehungsweise Klebstoff verwendet wer¬ den, der insbesondere das Licht der Faserwellenlänge von ei- nem Einkoppeln in die Lichtleitfasern über die Lichtaustrittsbereiche abhält. Dazu kann der Kunststoff oder der Klebstoff mit geeigneten Farbpigmenten und/oder Rußpartikeln eingefärbt werden, um so die gewünschte Undurchlässigkeit für Licht der Faserwellenlänge zu erreichen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfin- düng umfasst das Hüllmaterial einen beidseitig auf die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser aufgebrachten Laminatmantel, der für das Licht der Faserwellenlänge un¬ durchlässig ist. Dabei können die Lichtleitfasern auch in einer Faseraufnahme oder Matrix zusammengefasst sein. In diesem Fall kann die Faseraufnahme oder die Matrix sowohl transpa¬ rente Eigenschaften aufweisen oder erfindungsgemäß für Licht der Faserwellenlänge undurchlässig sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Laminatmantel durch eine Folie und eine auf die Folie aufgebrachte, für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässige Schicht gebildet. Die Folie kann dabei beispielsweise eine Polyethylen- terephthalat-, PET-Folie sein. Die auf die Folie aufgebrachte Schicht kann beispielsweise durch eine farbige Beschichtung der Folie gebildet sein. Durch die farbige Beschichtung der
Folie kann erreicht werden, dass der Laminatmantel die erfin¬ dungsgemäße Eigenschaft aufweist, für Licht der Faserwellen¬ länge undurchlässig zu sein. Dies ist insbesondere beim Ein¬ satz von günstigen und einfach zu verarbeitenden PET-Folien vorteilhaft, die üblicherweise transparent und damit für das Licht der Faserwellenlänge durchlässig sind.
Alternativ können für den Laminatmantel andere Materialien eingesetzt werden, die für Licht der Faserwellenlänge un- durchlässig sind, wie beispielsweise eingefärbte Folien oder andere Kunststoffe.
In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltungsform der Erfindung umfasst das Hüllmaterial einen Mantel, der einen Ver- bund der ersten und der wenigstens zweiten Lichtleitfaser geschlossen abdeckt und für das Licht der Faserwellenlänge un¬ durchlässig ist. Der Verbund kann beispielsweise als Fa¬ seraufnahme oder Matrix ausgeführt sein, wobei wegen der er- findungsgemäßen Eigenschaften des Mantels die Faseraufnahme oder Matrix wiederum sowohl mit transparentem als auch mit für Licht der Faserwellenlänge undurchlässigem Material ge¬ bildet sein können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der Mantel durch einen auf den Verbund gespritzten und/oder extrudierten Kunststoff gebildet. Alternativ kann der Mantel durch einen für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Schlauch gebildet sein. Der Mantel stellt so mit Vorteil sowohl einen optischen Schutz gegen Einkoppeln von Licht der Faserwellenlänge in die Lichtleitfasern als auch einen mechanischen Schutz des Faserbands beziehungsweise der Lichtleitfasern ge¬ gen Beschädigung dar.
Die Faserwellenlänge, für die die Lichtleitfasern ausgelegt sind, kann beispielsweise einer Wellenlänge für rotes Licht entsprechen. Dabei kann die Faserwellenlänge beispielsweise einen Wert zwischen 625 nm und 740 nm betragen.
Ein Faserband in einer der gezeigten Ausführungsformen lässt sich beispielsweise in einer Aufprallsensorvorrichtung eines Fußgängerschutzsystems eines Fahrzeugs verwenden. Alternativ kann ein erfindungsgemäßes Faserband für einen faseroptischen Sensor im Bereich der Medizintechnik eingesetzt werden. Beispielsweise lässt sich ein Sensor mit dem erfindungsgemäßen Faserband am Rücken eines Patienten befestigen, wodurch Bewegungen des Patienten gemessen werden beziehungsweise ein Bewegungsverhalten des Patienten analysiert werden kann. Die Erfindung lässt sich jedoch auch für andere Anwendungen einsetzen, bei denen Biegungen detektiert oder sensiert werden sollen .
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbei- spielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- bezie¬ hungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen dabei gleiche Be¬ zugszeichen . E s z eigen :
Figur 1 ein Fahrzeug und ein Aufprallobjekt,
Figur 2 eine Aufprallsensorvorrichtung,
Figur 3 eine beispielhafte Ausführungsform einer Lichtleit¬ faser mit Lichtaustrittsbereich,
Figur 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Faserbands,
Figuren 5A und 5B verschiedene Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels des Faserbands und
Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel des Faserbands.
In Figur 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Aufprallsensorvorrichtung 2 gezeigt. Die Aufprallsensorvorrichtung 2 weist einen Sensierungsbereich 4 auf, der entlang eines Stoßfängers 3 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Mittels des Sensierungsbe- reichs 4 kann die Aufprallsensorvorrichtung 2 einen Aufprall eines Aufprallobjekts 5 erkennen. Das Aufprallobjektiv 5 kann beispielsweise ein Fußgänger sein. Ferner weist das Fahrzeug 1 eine Auswerteeinheit 6 auf, in der von der Aufprallsensor- Vorrichtung 2 gelieferte Messsignale ausgewertet werden und je nach dem Verlauf des jeweiligen Messsignals auf einen Auf¬ prall des Aufprallobjekts 5 erkannt wird und gegebenenfalls Maßnahmen zum Schutz des Aufprallobjekts 5 oder der Fahrzeug¬ insassen eingeleitet werden. Diese Maßnahmen können bei- spielsweise ein leichtes Anheben einer Motorhaube des Fahr¬ zeugs sein oder auch ein Zünden eines oder mehrerer Airbags .
Die in Figur 2 gezeigte Aufprallsensorvorrichtung 2 umfasst die Auswerteeinheit 6 und ein Sensorband 7, das einen Biege- sensor umfasst oder das den Biegesensor bildet. Das Sensorband 7 weist einen Zuleitungsbereich 8, einen Umkehrbereich 9 und den Sensierungsbereich 4 auf. Die Auswerteeinheit 6 kann Lichtquellen und Lichtsensoren umfassen, die mit dem Sensor- band 7 gekoppelt sind. Alternativ können die Lichtquellen und/oder die Lichtsensoren auch in dem Biegesensor angeordnet sein. Durch ein Verbiegen des Sensorbandes 7 in dem Sensie- rungsbereich 4 verändert sich die Dämpfung des Lichts in dem Sensorband 7. Die Auswerteeinheit 6 ist ausgebildet, diese Veränderung der Dämpfung zu erfassen.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lichtleitfaser 10, wie sie in dem erfindungsgemäßen Faserband eingesetzt werden kann. Die Lichtleitfaser 10 umfasst einen Faserkern 14 sowie einen Fasermantel 13. Der Fasermantel 13 ist in einem Lichtaustrittsbereich 15 durch Erhebungen beziehungsweise Vertiefungen strukturiert. Alternativ kann der Fasermantel 13 in dem Lichtaustrittsbereich 15 auch unterbrochen sein.
Licht, das in dem Faserkern 14 geführt wird, wird am Faser¬ mantel 13, der eine andere Brechzahl als der Faserkern 14 aufweist, üblicherweise reflektiert. Im Lichtaustrittsbereich 15 kommt es jedoch zu einer Veränderung der Brechzahl des Fa- sermantels 13, so dass Licht nicht zurück in den Faserkern 14 reflektiert wird, sondern über den Lichtaustrittsbereich 15 nach außen abgegeben wird. Die Menge des Lichts, die über den Lichtaustrittsbereich 15 ausgekoppelt wird, d. h. die Dämpfung, die die Lichtleitfaser 10 aufweist, hängt von einer Biegung der Lichtleitfaser 10 im Bereich des Lichtaustrittsbereichs 15 ab. Beispielsweise wird die Dämpfung im Vergleich zu einer ungebogenen Lichtleitfaser 10 bei einer Biegung nach unten verringert, während die Dämpfung bei einer Biegung nach oben im Vergleich zur ungebogenen Lichtleitfaser 10 erhöht ist.
Der Faserkern 14 der Lichtleitfaser 10 kann beispielsweise durch eine polymere Kunststofffaser gebildet sein. Alternativ ist die Lichtleitfaser 10 als Glasfaser ausgebildet. Die Lichtleitfaser 10 weist üblicherweise einen runden Querschnitt auf. Alternativ kann die Lichtleitfaser 10 einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Figur 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Faser¬ bands. Eine erste Lichtleitfaser 10, eine zweite Lichtleitfa¬ ser 11 und weitere Lichtleitfasern 12 sind dabei von einer Faseraufnahme 30 bündig umschlossen. Die Faseraufnahme 30 stellt in diesem Ausführungsbeispiel ein Hüllmaterial 20 für die Lichtleitfasern 10, 11, 12 dar beziehungsweise ist von dem Hüllmaterial 20 umfasst. Die Faseraufnahme 30 ist durch ein für Licht der Faserwellenlänge undurchlässiges Material gebildet. Beispielsweise werden für den Betrieb eines faser- optischen Sensors mit dem Faserband rote Lichtstrahlen verwendet, so dass die Faserwellenlänge einer Wellenlänge von rotem Licht entspricht. Beispielsweise beträgt die Faserwel¬ lenlänge einen Wert zwischen 625 nm und 740 nm. Das Faserband kann also beispielsweise mit einer Faserwellenlänge von 650 nm betrieben werden.
Die Faseraufnahme 30, die sich auch als Matrix bezeichnen lässt, kann in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Kunst¬ stoff gebildet sein, der mit Farbpigmenten und/oder mit Ruß- partikeln versetzt ist. Dadurch wird erfindungsgemäß verhin¬ dert, dass Lichtstrahlen von außen mit einer Wellenlänge, die der Faserwellenlänge entspricht, über den jeweiligen Licht¬ austrittsbereich 15 in eine der Lichtleitfasern 10, 11, 12 eingekoppelt wird. Beispielsweise wird als Material für die Faseraufnahme 30 ein acrylhaltiger Kunststoff oder Klebstoff verwendet .
Durch die Faseraufnahme 30 werden die Lichtleitfasern 10, 11, 12 fixiert, so dass eine definierte Position der hier nicht gezeigten Lichtaustrittsbereiche 15 nicht verändert werden kann .
Bei einer herkömmlichen Faseraufnahme ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips wird üblicherweise ein transparenter Kunststoff verwendet. Dadurch ist es möglich, dass Licht be¬ ziehungsweise Teile des Lichts, das auf die Faseraufnahme be¬ ziehungsweise die Lichtleitfasern trifft, über die Lichtaus¬ trittsbereiche in die Lichtleitfasern eingekoppelt wird. Dies kann insbesondere bei hellem Halogenlicht oder direkter Son¬ nenbestrahlung problematisch sein.
Üblicherweise werden derartige Systeme mit faseroptischen Sensoren mit gepulsten Lichtsignalen betrieben, so dass eine dauerhafte Bestrahlung der Lichtleitfasern regelmäßig zu keiner negativen Beeinflussung des optischen Systems führt. Jedoch könnte ein Lichtwechsel, z. B. durch Schlagschatten von Alleebäumen beim Einsatz des Faserbands in einem Fahrzeug zu einer fehlerhaften Detektion und einer ungewollten Aktivierung einer Schutzmaßnahme, beispielsweise eines Airbags füh¬ ren. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Hüllmaterial 20, welches speziell für die Faserwellenlänge lichtundurchlässig ist, kann eine fehlerhafte Detektion verhindert werden. Dies führt vorteilhaft zu einer erhöhten Sicherheit beim Einsatz in einer Aufprallsensorvorrichtung 2 eines Fußgängerschutzsystems eines Fahrzeugs 1.
Es kann ausreichend sein, wenn das Hüllmaterial 20 bezie- hungsweise die Faseraufnahme 30 in den jeweiligen Lichtaus¬ trittsbereichen 15 der Lichtleitfasern 10, 11, 12 die Eigenschaft aufweist, für Licht der Faserwellenlänge undurchlässig zu sein. Es ist jedoch aus produktionstechnischer Sicht vorteilhaft, wenn die Lichtleitfasern 10, 11, 12 beziehungsweise das Faserband im Sensierungsbereich 4, im Umkehrbereich 9 und im Zuleitungsbereich 8 derart ausgebildet ist, dass das Licht der Faserwellenlänge absorbiert wird.
Figur 5A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen Faserbands. Dabei sind die Lichtleitfasern 10,
11, 12 in einem Verbund 31 zusammengefasst, der beispielswei¬ se wie eine Faseraufnahme 30 gebildet ist . Dabei kann das Ma¬ terial des Verbunds 31 für Licht der Faserwellenlänge durch¬ lässig sein. Vorteilhaft ist das Material des Verbunds 31 für Licht der Faserwellenlänge undurchlässig.
Der Verbund 31 wird beidseitig von einem Laminatmantel 40 um- fasst. Der Laminatmantel 40 ist somit auf die Lichtleitfasern 10, 11, 12 beidseitig aufgebracht. Der Laminatmantel 40 weist in diesem Ausführungsbeispiel jeweils oben und unten eine Fo¬ lie 41 auf, auf die eine Schicht 42 aufgebracht ist. Da die Schicht 42 erfindungsgemäß für Licht der Faserwellenlänge un- durchlässig ist, kann der Laminatmantel 40 verhindern, dass Licht der Faserwellenlänge in die Lichtleitfasern 10, 11, 12 eingekoppelt wird. Der Laminatmantel 40 stellt das Hüllmate¬ rial 20 dar beziehungsweise ist von diesem umfasst.
Der Laminatmantel 40 bietet wiederum neben dem optischen
Schutz gegen Licht der Faserwellenlänge auch einen mechanischen Schutz gegen Beschädigungen des Faserbands.
Als Folie 41 kann beispielsweise eine PET-Folie eingesetzt werden. Die auf die Folie 41 aufgebrachte Schicht 42 lässt sich etwa durch eine farbige Beschichtung der Folie 41 errei¬ chen. Alternativ kann auch eine eingefärbte Folie 41 einge¬ setzt werden, die ohne zusätzliche Beschichtung 42 für Licht der Faserwellenlänge undurchlässig ist. In einer weiteren al- ternativen Ausgestaltungsform kann die Folie 41 eine für
Licht der Faserwellenlänge undurchlässige Schicht enthalten, beispielsweise bei einem geschichteten Aufbau der Folie 41.
Figur 5B zeigt eine weitere Ansicht des Faserbands mit einem Laminatmantel 40. Die Lichtleitfasern 10, 11, 12, die im Ver¬ bund 31 zusammengehalten werden, sind dabei wie in Figur 5A gezeigt, beidseitig von einem Laminatmantel 40 umgeben.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Faser- bands . Ein Verbund 31 umfasst hierbei Lichtleitfasern 10, 11, 12 sowie Fasern 16. Die Fasern 16 weisen einen größeren Durchmesser beziehungsweise Querschnitt als die Lichtleitfa¬ sern 10, 11, 12 auf und dienen beispielsweise der Stabilisie¬ rung des Faserbands. Die Fasern 16 können als Lichtleitfasern ausgeführt sein. Alternativ weisen die Fasern 16 keine Licht¬ leitfunktion auf. Das Hüllmaterial 20 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ei¬ nen Mantel 50, der den Verbund 31 geschlossen abdeckt und für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässig ist. Somit wird wiederum erreicht, dass von außen auf das Faserband einge- strahltes Licht von dem Hüllmaterial 20 zumindest im Bereich der Faserwellenlänge absorbiert wird.
Der Mantel 50 kann beispielsweise durch einen auf den Verbund 31 gespritzten und/oder extrudierten Kunststoff gebildet sein. Der Kunststoff weist in diesem Fall die lichtabsorbie¬ renden Eigenschaften auf.
Alternativ ist der Mantel 50 durch einen für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Schlauch gebildet.
Ein Faserband für einen faseroptischen Sensor in einer der gezeigten Ausführungsformen kann beispielsweise in einer Aufprallsensorvorrichtung 2 eines Fußgängerschutzsystems eines Fahrzeugs 1 gemäß Figur 1 verwendet werden. Alternativ kann das Faserband in einem Messsystem zur Analyse eines Bewe¬ gungsverhaltens eines Patienten in der Medizintechnik eingesetzt werden. Dabei wird beispielsweise ein faseroptischer Sensor mit dem Faserband auf den Rücken eines Patienten geklebt, um so die Bewegungen beziehungsweise Beugung des Rü- ckens des Patienten zu messen.

Claims

Patentansprüche
1. Faserband für einen faseroptischen Sensor, umfassend - eine erste und wenigstens eine zweite Lichtleitfaser (10,
11) mit je einem Fasermantel (13), der in einem Lichtaus¬ trittsbereich (15) unterbrochen oder durch Erhebungen und/oder Vertiefungen strukturiert ist; und ein Hüllmaterial (20) , das die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser (10, 11) zumindest im Lichtaus¬ trittsbereich (15) umgibt und derart ausgebildet ist, dass Licht einer Faserwellenlänge, für die die Lichtleitfasern (10, 11) ausgelegt sind, absorbiert wird.
2. Faserband nach Anspruch 1, bei dem das Hüllmaterial (20) eine Faseraufnahme (30) aus ei¬ nem für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Mate¬ rial umfasst und die Faseraufnahme (30) die erste und die we¬ nigstens eine zweite Lichtleitfaser (10, 11) bündig um- schließt.
3. Faserband nach Anspruch 2, bei dem das Material der Faseraufnahme (30) einen für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Kunststoff um- fasst.
4. Faserband nach Anspruch 3, bei dem der Kunststoff durch wenigstens ein Acrylat gebildet ist.
5. Faserband nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Kunststoff mit Farbpigmenten und/oder Rußpartikeln versetzt ist.
6. Faserband nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Hüllmaterial (20) einen beidseitig auf die erste und die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser (10, 11) aufge- brachten Laminatmantel (40) umfasst, der für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässig ist.
7. Faserband nach Anspruch 6, bei dem der Laminatmantel (40) durch eine Folie (41) und eine auf die Folie (41) aufgebrachte für das Licht der Faserwel¬ lenlänge undurchlässige Schicht (42) gebildet ist.
8. Faserband nach Anspruch 7, bei dem die Folie (41) durch eine PET-Folie gebildet ist.
9. Faserband nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die auf die Folie (41) aufgebrachte Schicht (42) durch eine farbige Beschichtung der Folie (41) gebildet ist.
10. Faserband nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Hüllmaterial (20) einen Mantel (50) umfasst, der einen Verbund (31) der ersten und der wenigstens eine zweiten Lichtleitfaser (10, 11) geschlossen abdeckt und für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässig ist.
11. Faserband nach Anspruch 10, bei dem der Mantel (50) durch einen auf den Verbund (31) ge¬ spritzten und/oder extrudierten Kunststoff gebildet ist.
12. Faserband nach Anspruch 10, bei dem der Mantel (50) durch einen für das Licht der Faserwellenlänge undurchlässigen Schlauch gebildet ist.
13. Faserband nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Faserwellenlänge einer Wellenlänge für rotes Licht entspricht.
14. Faserband nach Anspruch 13, bei dem die Faserwellenlänge zwischen 625 nm und 740 nm be¬ trägt .
15. Verwendung eines Faserbands nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einer Aufprallsensorvorrichtung (2) eines Fußgängerschutzsystems eines Fahrzeugs (1) .
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