WO2018141501A1 - Fiber-optic detection device and method for operating such a fiber-optic detection device - Google Patents

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WO2018141501A1
WO2018141501A1 PCT/EP2018/050308 EP2018050308W WO2018141501A1 WO 2018141501 A1 WO2018141501 A1 WO 2018141501A1 EP 2018050308 W EP2018050308 W EP 2018050308W WO 2018141501 A1 WO2018141501 A1 WO 2018141501A1
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fiber
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fiber optic
adhesive
optic detection
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PCT/EP2018/050308
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Johannes Roths
Barbara Hopf
Thomas Bosselmann
Michael Willsch
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings

Definitions

  • the invention relates to a fiber optic detection device and a method for operating such a fiber optic detection device.
  • Fiber-optic sensors based on fiber Bragg gratings Fiber-optic sensors based on fiber Bragg gratings
  • FBG Fluorescence Activated Biharmonic Sensor
  • an FBG is sensitive to both temperature and strain, temperature changes should be detected and taken into account when using such a fiber optic sensor under real environmental conditions.
  • an additional, free reference FBG is usually used, which is arranged to protect against mechanical stresses in a protective tube, which is also referred to as a capillary. This brings the number of Einzelsenso ⁇ reindeer, the cabling effort and the space requirements increase.
  • the temperature of the reference FBG used as the calibration sensor corresponds exactly to the temperature at the location at which the strain is detected, that is, measured.
  • Object of the present invention is therefore to provide a fiber optic detection device and a method for operating such a fiber optic detection device, so that a particularly precise measurement can be realized in a particularly simple manner.
  • a first aspect of the invention relates to a fiber optic detection device, which is also referred to as a fiber optic sensor.
  • the fiber optic detection device has at least one fiber designed as a fiber, which is thus formed for guiding or guiding light from ⁇ .
  • the fiber has at least a first Faserele ⁇ ment with a first slow polarization axis and we ⁇ antes a second fiber element having a second slow axis of polarization, wherein the second fiber element in the longitudinal direction of the fiber, in particular directly adjoins the first fiber element.
  • the respective slow Po ⁇ larisationsachse is usually referred to as a slow axis or slow axis.
  • the second slow polarization axis is arranged offset in the circumferential direction of the fiber relative to the first slow polarization axis.
  • respective projections of the slow polarization axes are on a common plane rather than de ⁇ congruent or coincide, but the projections include a different of 0 degree or 180 degree angle, so that the projections in the plane oblique or perpendicular to each other.
  • the plane is perpendicular to the longitudinal direction Rich ⁇ tion or to the axial direction of the fiber.
  • the fiber optic detection device has at least one sensor tandem, which has at least one first fiber Bragg grating (first FBG) inscribed in the first fiber element and at least one second fiber Bragg grating (second FBG) inscribed in the second fiber element.
  • the sensor tandem is designed to detect at a corresponding measuring point at least one temperature prevailing at the measuring point and at least one load acting on the fiber at the measuring point.
  • the detection of at least one acting on the fiber Load means in particular that the sensor Tandem is adapted to detect at least one measurement or characteristic quantities ⁇ SSE, which characterizes at least a load acting on the fiber.
  • the load is, for example, a load acting on the fiber and thus on it, in particular a force.
  • the load is for example egg ⁇ ne stretching of the fiber, so that the sensor tandem, for example, is designed to detect an elongation of the fiber.
  • the measuring point is a measuring point or a measuring range in which the temperature and the load mentioned can be detected by means of the sensor tandem.
  • the inventive fiber optic measuring device to compensate for undesirable influences on the measurement of a ge ⁇ desired measurement or characteristic.
  • the desired measured quantity to be detected is, for example, the load, wherein the measurement of the load influences affecting temperature can be compensated.
  • it may be for example at the desired to be detected measured variable is temperature, WO, for example at pressures such forces, particularly cross ⁇ forces that may affect the detection or measurement of Tempe ⁇ temperature, can be compensated.
  • Fiber Bragg gratings or optical sensors based on FBG are known for the measurement of stress, strains and / or temperatures and, because of their advantages, are used in systems which are difficult to access. These optical see, in particular fiber optic sensors are insensitive to electro-magnetic fields and are therefore suitable for measurements in industrial power plants or medical applications in which, for example, high field strengths prohibit the use of conventional thermocouples or electrical strain gauges.
  • Another major advantage of FBG-based sensors is the possibility to integrate several measuring points in one fiber. Thus, temperature and strain measurements can be performed flexibly with little effort, low space consumption and low cabling.
  • the fiber optic sensing ⁇ means comprises a plurality of successive in the longitudinal direction of the fiber and in particular spaced apart sensor tandem and / or other corresponding fiber elements, the previous and following explanations of the first fiber elements and the first sensor tandem readily on the other, further fiber elements and sensor tandems can be transmitted and vice versa.
  • the fiber Bragg gratings of the respective sensor tandems differ from one another, in particular in their respective Bragg wavelengths, with the Bragg wavelengths of the fiber Bragg gratings of the respective sensor tether differing by at least five nanometers from one another, for example.
  • an FBG is a periodic refractive index variation in the ⁇ formed for example as a fiber optic fiber, in particular in its core, with a grating period of, for example, approximately 530 nanometers.
  • This Bre ⁇ chung index modulation acts as a dielectric mirror such that in the example as a glass fiber formed Fa ⁇ ser led light ⁇ is rich reflects the so-called Bragg wavelength in a very narrow Wellendorfnbe, while all other wavelengths the grating unaffected happen.
  • the Bragg wavelength depends only on the grating period and the effective modal refractive index. Both quantities are temperature, strain and voltage dependent.
  • a sensor assembly which measures with a simple handling, for example with an adhesive bonding of the fiber to a surface of a to be checked Bezie ⁇ hung as to be examined component, temperature and strain in at least one measuring point, in particular at different ⁇ union points of the component provides a challenge is, especially when sensor system on the advantages of Fasersen-, for example, to their small size and / or the Mög ⁇ friendliness to integrate multiple measurement points in a fiber, or by means of a fiber to be measured, ⁇ is not intended to be dispensed ver.
  • This challenge can now be mastered in a simple manner by means of the fiber optic detection device according to the invention.
  • Methods for the separation of strain and temperature influences are, for example, the use of the signals of fast and slow axis of a polarization-maintaining fiber, the use of two gratings with significantly different Bragg wavelengths, use of fibers with different doping, use of type I and type Ila grating, combination of standard SMF28 fiber and photonic crystal fibers or the use of FBG fibers with different fiber diameters.
  • these methods are not suitable for decoupling strain and temperature with bonded fibers or in applications in which lateral forces on the fiber can not be reliably excluded.
  • bonding or embedding the fiber in this ⁇ be brought transverse forces which act on the fiber, and in particular the respective FBG, birefringence can produce in the fiber.
  • an FBG-based optical sensor for measuring three-axis strain states.
  • This concept is based ⁇ example, in two FBG Bragg wavelengths around 1300 nanometers and 1550 nanometers, which at the same location in a PM fiber (polarization maintaining fiber) are enrolled.
  • PM fiber polarization maintaining fiber
  • the determination of the transverse strain should also be possible if the fiber is aligned along the principal stress directions.
  • this requires two integration systems for the evaluation, and the determination of the transverse forces is extremely critical because of the very similar sensitivities of all four measurement signals.
  • a further embodiment of the invention is of a construction partly ⁇ held on a surface of the fiber, and in particular indirectly or directly.
  • the component is to be checked or monitored or examined by means of the sensor tandem.
  • the by means of the sensor tether detectable temperature is a tempera ⁇ ture of the component, in particular its surface is. It is thus provided in this embodiment that the component to be examined or checked belongs to the detection device.
  • one of the slow polarization axes is parallel to the surface, with the other slow polarization axis perpendicular to the surface. This can be realized in a particularly simple manner a particularly precise Mes ⁇ solution.
  • the fiber is retained on the surface by means of an adhesive, which contacts the Faserele ⁇ elements.
  • the fiber is bonded by means of said adhesive to the surface and thus to the component, wherein the fiber is provided with the adhesive such that, for example, a first part of the adhesive at least in a first portion of the first fiber element and a second Part of the adhesive is arranged at least in a second portion of the second fiber element.
  • the adhesive contacts, for example, depending ⁇ ips subregions particular directly.
  • the sensor tandem or the fiber optic sensing device can thus be designed as, in particular completely, devisvidverknacher FBG sensor, the simultaneous, quantitati ⁇ ve and more precise measurements of stresses, particularly longitudinal elongations, and temperatures or temperature-ratur 64 on at least one defined measuring point, in particular to allows more defined measurement points while correcting unknown, acting on the fiber transverse forces which are so far unknown, as an origin be ⁇ relationship as a cause of transverse forces is unknown.
  • sensor fiber fiber is aligned along its existing elongation main axes and fixed for example by means of at least one SYMMETRI ⁇ rule adhesive connection, in particular by means of symmetrical adhesive connections, and in particular over the entire FBG length of the test surface.
  • a extending in the longitudinal direction of the fiber length of the Klebstof ⁇ fes at least over the whole in the longitudinal direction or in the axial direction of the fiber extending length of the sensor tandems extends.
  • strains along the fiber can be measured, and transverse forces occurring perpendicular to the fiber can be compensated.
  • the measuring ⁇ target can thereby be extended in the same way to other symmetrical structure forms, for example in a bonding in a groove, on embedding the fiber in a material etc. or transmitted.
  • an FBG strain sensor is bonded at two points at a point of interest for strain measurement.
  • the sensor fiber with the FBG is freely supported between the two points, also referred to as fixation or adhesive points.
  • Accurate strain measurements require complete strain transfer from the designated as a measuring surface finish to the fiber, in particular throughout the tempera ⁇ tur Scheme. This is not always given to a transition from the fiber to the respective, also called splice adhesive designated point, and between ei ⁇ ner primary coating of the fiber and a fiber cladding, which may lead to systematic errors in the strain measurement. This can be avoided by means of the optical fiber detection device according to the invention.
  • sensor fibers are glued directly onto the surface of the structure to be examined.
  • optical fiber may thus be designed as a bonded multi-point sensor point temperature and Packaging Machine ⁇ solutions allows at different locations on the surface and can compensate caused by the adhesive error in the measurement.
  • the Faserelemen- are te as separately produced from each other and connected with each other at a junction devices wholesomeswei ⁇ se individual components formed.
  • the slow polarization axes can be aligned in a particularly simple and cost-effective manner as well as precisely aligned with each other and thus arranged offset from one another.
  • the adhesive has a running in the longitudinal direction of the fiber length, wherein the connection point is arranged in the middle of the length.
  • a symmetrical adhesive bond is created example ⁇ example, which for example has two opposite free ends in the longitudinal direction of the fiber.
  • the length of the adhesive or of the adhesive bond is at least three centimeters.
  • a further embodiment is characterized in that the fiber elements are ver ⁇ spliced together at the connection point, so that the connection point is formed as a splice. As a result, a particularly precise measurement can be ensured.
  • the respective fiber element is formed as a polarization-maintaining fiber, which is also referred to as PM fiber. This benefits a particularly precise measurement.
  • a second aspect of the invention relates to a method for operating a fiber optic detection device, in particular in particular a fiber optic device according to the invention.
  • the fiber optic sensing device according to the second aspect of the invention comprises at least one fiber formed as a light guide from ⁇ which at least a first fiber element having a first slow polarization axis and we ⁇ antes a lengthwise extending direction of the fiber, in particular directly, to the first fiber element subsequent second fiber element having a second slow polarization ⁇ onsachse comprises.
  • the second slow polarization axis is arranged offset in the circumferential direction of the fiber to the first slow polarization axis.
  • the schwop ⁇ diagram detecting means comprises at least one sensor tandem, which comprises at least one introduced cried ⁇ surrounded in the first fiber element first fiber Bragg grating and at least one inscribed in the second fiber element second fiber Bragg grating.
  • Ver ⁇ ride on a corresponding measuring point at least one prevailing at the measuring point temperature and at least one load acting on the measuring point on the fiber, and in particular strain detected.
  • Advantages and advantageous Ausgestal ⁇ tions of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa. Further advantages, features and details of the invention ⁇ be apparent from the following description of preferred embodiments and with reference to the drawing.
  • the drawing shows in: 1 shows a detail of a schematic and perspektivi ⁇ cal side view of a first embodiment of a fiber optic detection device according to the invention
  • Fig. 2 shows a detail of a schematic explosion
  • FIG 3 shows a detail of a schematic Perspektivan ⁇ view of a second embodiment of the fiber optic detection device.
  • Fig. 1 shows a detail in a schematic and perspective side view of a fiber optic detection ⁇ device 10 according to a first embodiment.
  • the fiber optic sensing device comprises at least a recess formed as a light guide fiber 12, which is thus adapted to Füh ⁇ ren or passing light.
  • the Fa ⁇ ser 12 comprises here a first fiber element 14 having a first slow polarization axis 16 and a first fast polarization axis 18 which is orthogonal to the first polarization axis slow sixteenth
  • the fiber 12 comprises at least a second fiber element 20 having a second slow polarization axis 22 and a second fast polarization axis 24 which is orthogonal Bezie ⁇ hung perpendicularly to the second slow polarization axis 22nd
  • the respective fiber element 14 or 20 per se is formed as a light-conducting fiber and in particular as a polarization-maintaining fiber, which is also referred to as PM fiber. It is in the respective
  • Fiber element 14 or 20 two in the longitudinal direction of the fiber 12 and the respective fiber element 14 and 20 extending stress elements 26th and 28 and 30 and 32, respectively.
  • the respective stress elements 26 and 28 or 30 and 32 of jewei ⁇ time the fiber element 14 and 20 are arranged along the respective slow polarization axis 16 and 22 and thus in the radial direction of the respective fiber element 14 and 20 and hence the fiber 12 products next to each other.
  • the respective Faserele ⁇ ment 14 or 20 is formed per se as a so-called panda fiber or panda type.
  • the fibrous elements 14 and 20 are respective individual ⁇ components, which are joined together in completely prepared state of the fa ⁇ seroptician detecting means 10 at a junction V.
  • the fiber elements 14 and 20 as separately from each other Herge ⁇ presented and formed at the junction V interconnected components.
  • the fiber elements 14 and 20 are connected to one another by splicing, with the result that the fiber elements 14 and 20 are spliced to one another and thereby connected to one another.
  • the connection point V is formed as a splice.
  • Fig. 1 and 2 is particularly easy to see that the long ⁇ polarization axes 16 and 22 are rotated in the circumferential direction of the fiber 12 to each other or offset from each other.
  • the aforementioned longitudinal direction of the fiber 12 is illustrated in FIGS. 1 and 2 by a double arrow 34.
  • the fiber elements 14 and 20 are arranged coaxially to each other and in their respective circumferential direction such twisted or offset to ⁇ each other that the slow polarization axes 16 and 22 in the circumferential direction of the fiber 12 offset by an angle or twisted to each other, in a Range of including 89 degrees to and including 91 degrees and is in particular 90 degrees.
  • the slow polarization axes 16 and 22 extend in a common, perpendicular to the longitudinal direction or to the axial direction of the fiber 12 extending plane obliquely or preferably perpendicular to each other and include the said angle.
  • the fiber optic sensing means at least one in Fig. 1 and 2 particularly schematically Darge ⁇ notified sensor Tandem 36, comprising at least one inscribed in the first fiber element 14 first fiber Bragg grating 38 (first FBG) and at least one in the second Fa ⁇ serelement 20 inscribed second fiber Bragg grating 40 (second FBG) comprises.
  • first FBG first fiber Bragg grating 38
  • second FBG second fiber Bragg grating 40
  • the fiber Bragg gratings 38 and 40 preferably differ in their respective
  • the Un ⁇ difference between the Bragg wavelengths of the fiber Bragg gratings 38 and 40 is at least five (5) nanometers.
  • the sensor Tandem 36 is adapted recognizable on a, for example, Fig. 3, korrespondie ⁇ in power measuring point M is at least one at the measuring point M Messrs sighted temperature and at least one of the Measuring point M on the fiber 12, in particular in the fiber 12, acting Be ⁇ load, in particular an elongation such as a longitudinal extension of the fiber 12 to detect.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the fiber optic
  • the fiber optic sensing device 10 comprises at least one member 42, which investigated by means of the sensor 36 under ⁇ tandem, can be monitored or checked.
  • the temperature which can be detected by means of the sensor tether 36 is a temperature of the component 42, in particular a surface 44 of the component 42.
  • the fiber 12 is aligned relative to the component 42, in particular to the surface 44, and aligned with the component 42, in particular.
  • the first slow polarization axis 16 of the fiber element 14 extends at least substantially ⁇ parallel to the surface 44, while the second slow polarization axis 22 of the fiber element 20 at least substantially perpendicular to the surface 44 ver ⁇ runs.
  • three spatial directions x, y and z are illustrated, which extend in pairs perpendicular to each other. In this case, the spatial directions x and z span an xz plane in which the surface 44 extends.
  • the first slow polarization axis 16 extends at least Wesentli ⁇ surfaces parallel to the spatial direction x, thus parallel to, or in the xz plane.
  • the second slow polarization axis 22 extends at least substantially parallel to the spatial direction y and thus perpendicular to the xz plane. It can thus be seen from FIG. 3 that the fiber elements 14 and 20 are spliced to one another at at least substantially 90 degrees and thus form a fiber tandem with the sensor tandem 36.
  • the fiber elements 14 and 20 are glued with their main optical axes ⁇ parallel and perpendicular to the surface 44.
  • the respective slow polarization axis is 16 or 22, a respective optical principal axis of each fiber element 14 or 20, wherein the slow polarization axis 16 of the fiber element 14 at least substantially parallel to the surface 44 and the slow polarization axis 22 of the fiber element 20 at least in the We ⁇ sentlichen perpendicular to the surface 44 extends.
  • the fiber 12 is held by means of an adhesive 46 on the surface 44.
  • the fiber 12 is bonded by means of the adhesive 46 to the surface 44 and thereby held on the surface 44, wherein the fiber 12, in particular an outer peripheral side surface 48 of the fiber 12, the surface 44, in particular directly touches.
  • the adhesive 46 touches the fiber 12, particularly theRICSsei ⁇ term lateral surface 48, in particular directly, at least in a length portion of the fiber 12. Further, the adhesive 46 contacts the surface 44, in particular directly. In particular, the adhesive 46 touches both at least a first portion of the fiber element 14 and at least a second portion of the fiber. rich of the fiber element 20, in particular each directly.
  • Fer ⁇ ner it is preferably provided that an arrangement of the adhesive 46 in the radial direction of the fiber 12 between this and the surface 44 is omitted, so that the adhesive 46 is not disposed between the fiber 12 and the surface 44.
  • stresses or transverse forces can be induced in the fiber 12. These voltages induced by the adhesive 46 are also used as adhesive-induced voltages.
  • the adhesive-induced stresses amplify the initial birefringence in the fiber element 14, whose slow polarization axis 16, also referred to as a slow axis, runs parallel to the surface 44.
  • the birefringence is by approximately the same amount by which the birefringence is amplified in the fiber element 14 is reduced.
  • the influence of the adhesive 46 also known as adhesive to the Doppelbre ⁇ chung or the peak distance of the respective FBG can be compensated by simple averaging. Temperature and strain are determined from this corrected peak distance and a Bragg wavelength.
  • the peak spacing is obtained, for example, by subtracting the wavelength of the fast polarization axis 18 or 24, which is also referred to as fast axis, from the wavelength of the respectively associated slow polarization axis 16 or 22, also referred to as slow axis.
  • the not yet connected to one another each formed as a Panda fiber and fiber elements which are provided 14 and 20, whereupon at ⁇ game as the fiber element 14 with their slow of polarization ⁇ tion axis 16 at 90 degrees to the slow polarization ⁇ axis 22 of the fiber element 20 spliced.
  • a primary coating as described ⁇ designated primary coating of the respective fiber members 14 and 20 in the region of a few centimeters away the designed as a splice junction V around.
  • splice parameters are chosen so that a mechanical stability of the splice is guaranteed up to elongation values of 2000 Microstrain and deformation of the stress elements 26 and 28 or 30 and 32 is avoided as possible.
  • the respective FBGs of the respective sensor tether 36 are arranged or written as close as possible to the splice point.
  • the production of the respective FBG takes place for example by exposure of the respective fiber element 14 or 20, in particular its core, in the sinusoidal ⁇ shaped interference pattern of a UV laser behind a suitable phase mask.
  • the orientation of the sensor tandems 36 or the Po ⁇ larisa tion axes 16 and 22, 12 to each other in the circumferential direction of the fiber for example, by evaluation of the inten- sticians Kunststoffes a laterally-rayed PM fiber (fiber element 14 and 20, respectively) in the light microscope.
  • the fiber elements 14 and 20 are for this purpose laterally clamped in rotatable holders, so that an azimuthal alignment can be ensured.
  • the described alignment or described offset arrangement of the Pola ⁇ risationsachsen 16 and 22 relative to each other can be done with an accuracy of + - 1 degree.
  • thermosetting epoxy adhesive for example, is used as the adhesive 46.
  • the adhesive 46 is applied, for example, in an initially liquid form to at least a portion of the fiber 12 and at least a portion of the surface 44.
  • the adhesive 46 as beispiels- extending in the longitudinal direction of the fiber 12 length which carries ⁇ centimeter be at least three (3).
  • the adhesive 46 is first applied to the upper surface ⁇ 44th Subsequently, for example, the fiber 12 is placed centrally in the adhesive 46, so that in ⁇ example, the joint V with respect to the longitudinal extension direction of the fiber 12 in the middle of said
  • Length of the adhesive 46 is arranged.
  • the fiber elements 14 and 20 be ⁇ drawing, the fiber 12 for example by means of a suitable adhesive such as by means of a tempe ⁇ raturstabilen UV-cure adhesive on at least two spaced- spaced points next to the actual adhesive 46 and thus next to an actual splice to which the fiber 12 is glued by means of the adhesive 46 with the surface 44, prefixed.
  • the adhesive 46 is cured, for example, at 150 degrees Celsius for one hour in a climatic chamber, so that a firm connection of the Fa ⁇ ser 12 can be ensured to the surface 44.
  • the measuring principle of the fiber optic detection device 10 is based on the assumption that in the immediate vicinity of the
  • the respective FBG provides, for example, at least one Sen ⁇ sorsignal ready characterizing the detected pressures and the detected temperature.
  • the adhesive effect can be corrected in the peak intervals from both Sensorsigna ⁇ len of FBG.
  • the Bragg wavelength of the respective fast axis of the respective FBG for example, in the fiber element 14 and the voltage-corrected peak distance can be used.
  • surface-bonded FBGs can be used by means of the fiber optic detection device 10.
  • the adhesive bond protects since ⁇ with the fiber 12 so that de-coated fibers, that is fibers can be used without cladding. While UN account for collateral by temperature and aging-related Variegated ⁇ conclusions of the so-called fiber coatings. It is not necessary to dispense with multiplexing capability of the sensors for temperature-elongation decoupling, with high accuracy of the temperature measurement.

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Abstract

The invention relates to a fiber-optic detection device (10), comprising at least one fiber (12) that is designed as a light guide, which has at least one first fiber element (14) having a first slow polarization axis (16), and at least one second fiber element (20) adjoining the first fiber element (14) in the longitudinal extension direction (34) of the fiber (12) having a second slow polarization axis (22), which in the circumferential direction of the fiber (12) is arranged offset from the first slow polarization axis (16), further comprising at least one sensor tandem (36), which has at least one first fiber bragg grating (38) that is written into the first fiber element (14), and at least one second fiber bragg grating (40) that is written into the second fiber element (20), and which is designed to detect, at a corresponding measuring point (M), a temperature prevailing at the measuring point (M), and to detect at least one load acting on the fiber (12) at the measuring point (M).

Description

Beschreibung description
Faseroptische Erfassungseinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen faseroptischen Erfassungseinrichtung Fiber optic detection device and method for operating such a fiber optic detection device
Die Erfindung betrifft eine faseroptische Erfassungseinrich¬ tung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen faseroptischen Erfassungseinrichtung. Faseroptische Sensoren auf Basis von Faser-Bragg-GitternThe invention relates to a fiber optic detection device and a method for operating such a fiber optic detection device. Fiber-optic sensors based on fiber Bragg gratings
(FBG) sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden beispielsweise zur Multipunkt-Dehnungs- messung eingesetzt. Da ein FBG sowohl auf Temperatur als auch auf Dehnung empfindlich ist, sollten bei Anwendung eines sol- chen faseroptischen Sensors unter realen Umweltbedingungen Temperaturänderungen miterfasst und berücksichtigt werden. Hierfür wird in der Regel ein zusätzliches, freies Referenz- FBG verwendet, das zum Schutz vor mechanischen Belastungen in einer Schutzröhre, welche auch als Kapillare bezeichnet wird, angeordnet wird. Damit erhöhen sich die Zahl der Einzelsenso¬ ren, der Verkabelungsaufwand sowie der Platzverbrauch. Ferner kann nicht immer davon ausgegangen werden, dass die Temperatur des als Kalibriersensor verwendeten Referenz-FBG exakt der Temperatur an dem Ort entspricht, an welchem die Dehnung erfasst, das heißt gemessen wird. (FBG) are well known from the general state of the art and are used for example for multipoint strain measurement. Since an FBG is sensitive to both temperature and strain, temperature changes should be detected and taken into account when using such a fiber optic sensor under real environmental conditions. For this purpose, an additional, free reference FBG is usually used, which is arranged to protect against mechanical stresses in a protective tube, which is also referred to as a capillary. This brings the number of Einzelsenso ¬ reindeer, the cabling effort and the space requirements increase. Furthermore, it can not always be assumed that the temperature of the reference FBG used as the calibration sensor corresponds exactly to the temperature at the location at which the strain is detected, that is, measured.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine faseroptische Erfassungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen faseroptischen Erfassungseinrichtung zu schaffen, sodass eine besonders präzise Messung auf besonders einfache Weise realisiert werden kann. Object of the present invention is therefore to provide a fiber optic detection device and a method for operating such a fiber optic detection device, so that a particularly precise measurement can be realized in a particularly simple manner.
Diese Aufgabe wird durch eine faseroptische Erfassungsein¬ richtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 ge¬ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben . Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine faseroptische Erfassungseinrichtung, welche auch als faseroptischer Sensor bezeichnet wird. Die faseroptische Erfassungseinrichtung weist wenigstens eine als Lichtleiter ausgebildete Faser auf, welche somit zum Leiten beziehungsweise Führen von Licht aus¬ gebildet ist. Die Faser weist wenigstens ein erstes Faserele¬ ment mit einer ersten langsamen Polarisationsachse und we¬ nigstens ein zweites Faserelement mit einer zweiten langsamen Polarisationsachse auf, wobei sich das zweite Faserelement in Längserstreckungsrichtung der Faser, insbesondere direkt, an das erste Faserelement anschließt. Die jeweilige langsame Po¬ larisationsachse wird üblicherweise auch als langsame Achse oder als Slow-Axis bezeichnet. This object is achieved by a fiber-optical detection ¬ device with the features of claim 1, and by a method with the features of claim 13 ge ¬ triggers. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims. A first aspect of the invention relates to a fiber optic detection device, which is also referred to as a fiber optic sensor. The fiber optic detection device has at least one fiber designed as a fiber, which is thus formed for guiding or guiding light from ¬ . The fiber has at least a first Faserele ¬ ment with a first slow polarization axis and we ¬ nigstens a second fiber element having a second slow axis of polarization, wherein the second fiber element in the longitudinal direction of the fiber, in particular directly adjoins the first fiber element. The respective slow Po ¬ larisationsachse is usually referred to as a slow axis or slow axis.
Bei der erfindungsgemäßen faseroptischen Erfassungseinrichtung ist die zweite langsame Polarisationsachse in Umfangs- richtung der Faser versetzt zu der ersten langsamen Polarisationsachse angeordnet. Darunter ist insbesondere zu verste- hen, dass beispielsweise jeweilige Projektionen der langsamen Polarisationsachsen auf eine gemeinsame Ebene nicht etwa de¬ ckungsgleich sind beziehungsweise zusammenfallen, sondern die Projektionen schließen einen von 0 Grad beziehungsweise von 180 Grad unterschiedlichen Winkel ein, sodass die Projektio- nen in der Ebene schräg oder senkrecht zueinander verlaufen. Die Ebene verläuft dabei senkrecht zur Längserstreckungsrich¬ tung beziehungsweise zur axialen Richtung der Faser. In the case of the fiber-optic detection device according to the invention, the second slow polarization axis is arranged offset in the circumferential direction of the fiber relative to the first slow polarization axis. Among them, hen to be understood in particular that, for example, respective projections of the slow polarization axes are on a common plane rather than de ¬ congruent or coincide, but the projections include a different of 0 degree or 180 degree angle, so that the projections in the plane oblique or perpendicular to each other. The plane is perpendicular to the longitudinal direction Rich ¬ tion or to the axial direction of the fiber.
Außerdem weist die faseroptische Erfassungseinrichtung we- nigstens ein Sensortandem auf, welches wenigstens ein in das erste Faserelement eingeschriebenes erstes Faser-Bragg-Gitter (erstes FBG) und wenigstens ein in das zweite Faserelement eingeschriebenes zweites Faser-Bragg-Gitter (zweites FBG) aufweist. Des Weiteren ist das Sensortandem dazu ausgebildet, an einer korrespondierenden Messstelle wenigstens eine an der Messstelle herrschende Temperatur und wenigstens eine an der Messstelle auf die Faser wirkende Belastung zu erfassen. Un¬ ter der Erfassung der wenigstens einen auf die Faser wirkende Belastung ist insbesondere zu verstehen, dass das Sensortandem dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Mess- oder Kenngrö¬ ße zu erfassen, die wenigstens eine auf die Faser wirkende Belastung charakterisiert. Die Belastung ist beispielsweise eine in der Faser und somit auf diese wirkende Belastung, insbesondere eine Kraft. Die Belastung ist beispielsweise ei¬ ne Dehnung der Faser, sodass das Sensortandem beispielsweise dazu ausgebildet ist, eine Dehnung der Faser zu erfassen. Die Messstelle ist ein Messpunkt beziehungsweise ein Messbereich, in welchem mittels des Sensortandems die genannte Temperatur und die genannte Belastung erfasst werden können. Mittels der erfindungsgemäßen faseroptischen Messeinrichtung kann eine besonders präzise Erfassung, das heißt Messung der Belastung auf besonders einfache Weise realisiert werden, wobei bei- spielsweise temperaturbedingte Beeinträchtigungen der Erfas¬ sung der Belastung dadurch auf besonders einfache und präzise Weise kompensiert werden können, dass mittels des Sensortan¬ dems sowohl die an der Messstelle wirkende Belastung als auch die an der Messstelle herrschende Temperatur erfasst werden. In addition, the fiber optic detection device has at least one sensor tandem, which has at least one first fiber Bragg grating (first FBG) inscribed in the first fiber element and at least one second fiber Bragg grating (second FBG) inscribed in the second fiber element. Furthermore, the sensor tandem is designed to detect at a corresponding measuring point at least one temperature prevailing at the measuring point and at least one load acting on the fiber at the measuring point. Un ¬ ter the detection of at least one acting on the fiber Load means in particular that the sensor Tandem is adapted to detect at least one measurement or characteristic quantities ¬ SSE, which characterizes at least a load acting on the fiber. The load is, for example, a load acting on the fiber and thus on it, in particular a force. The load is for example egg ¬ ne stretching of the fiber, so that the sensor tandem, for example, is designed to detect an elongation of the fiber. The measuring point is a measuring point or a measuring range in which the temperature and the load mentioned can be detected by means of the sensor tandem. By means of the fiber optic measuring device according to the invention, a particularly precise measurement, i.e. measurement of the load in a particularly simple manner can be realized, thereby examples can be compensated game as temperature-induced impairment of Erfas ¬ solution the load in a particularly simple and accurate manner, that by means of Sensortan ¬ both the load acting at the measuring point and the temperature prevailing at the measuring point are detected.
Insbesondere können mittels des Sensortandems an der Mess¬ stelle Längsdehnungen der Faser beziehungsweise in der Faser gemessen werden, wobei Messunsicherheiten durch Querkräfte, die beispielsweise auf die Faser wirken und insbesondere durch kleberinduzierte Kräfte hervorgerufen werden, durch ein Differenzprinzip ausgeglichen werden können. Somit ist es mittels der erfindungsgemäßen faseroptischen Messeinrichtung möglich, unerwünschte Einflüsse auf die Messung einer ge¬ wünschten Mess- beziehungsweise Kenngröße zu kompensieren. Bei der gewünschten, zu erfassenden Messgröße handelt es sich beispielsweise um die Belastung, wobei die Messung der Belas¬ tung beeinträchtigende Temperatureinflüsse kompensiert werden können. Ferner kann es sich beispielsweise bei der gewünschten, zu erfassenden Messgröße um die Temperatur handeln, wo- bei beispielsweise Belastungen wie Kräfte, insbesondere Quer¬ kräfte, die die Erfassung beziehungsweise Messung der Tempe¬ ratur beeinträchtigen können, kompensiert werden können. Faser-Bragg-Gitter (FBG) beziehungsweise auf FBG basierende optische Sensoren sind für die Messung von Spannung, Dehnungen und/oder Temperaturen bekannt und finden wegen ihrer Vorteile Einsatz in schwer zugänglichen Systemen. Diese opti- sehen, insbesondere faseroptischen, Sensoren sind unempfindlich gegenüber elektro-magnetischen Feldern und eignen sich daher für Messungen in Industriekraftanlagen oder medizinischen Anwendungen, bei denen zum Beispiel hohe Feldstärken den Einsatz von konventionellen Thermoelementen beziehungs- weise elektrischen Dehnungsmessstreifen verbieten. Ein wesentlicher Vorteil von FBG-basierten Sensoren ist zudem die Möglichkeit, mehrere Messstellen in einer Faser integrieren zu können. Damit können Temperatur- und Dehnungsmessungen mit geringem Aufwand, geringem Platzverbrauch und geringem Verka- belungsaufwand flexibel durchgeführt werden. Somit ist es beispielsweise vorgesehen, dass die faseroptische Erfassungs¬ einrichtung mehrere, in Längserstreckungsrichtung der Faser aufeinanderfolgende und insbesondere voneinander beabstandete Sensortandems und/oder weitere entsprechende Faserelemente aufweist, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu den ersten Faserelementen und dem ersten Sensortandem ohne weiteres auch auf die anderen, weiteren Faserelemente und Sensortandems übertragen werden können und umgekehrt. Die Faser-Bragg-Gitter des jeweiligen Sensortandems unterscheiden sich insbesondere in ihrer jeweiligen Bragg-Wellen- länge voneinander, wobei sich beispielsweise die Bragg- Wellenlängen der Faser-Bragg-Gitter des jeweiligen Sensortandems um mindestens fünf Nanometern voneinander unterscheiden. Bei einem FBG handelt es sich um eine periodische Brechungs¬ indexvariation in der beispielsweise als Glasfaser ausgebildeten Faser, insbesondere in deren Kern, mit einer Gitterperiode von beispielsweise circa 530 Nanometern. Diese Bre¬ chungsindexmodulation wirkt wie ein dielektrischer Spiegel, sodass in der beispielsweise als Glasfaser ausgebildeten Fa¬ ser geführtes Licht in einem sehr schmalen Wellenlängenbe¬ reich um die sogenannte Bragg-Wellenlänge reflektiert wird, während alle anderen Wellenlängen das Gitter unbeeinflusst passieren. Die Bragg-Wellenlänge hängt dabei lediglich von der Gitterperiode und dem effektiven modalen Brechungsindex ab. Beide Größen sind sowohl temperatur- als auch dehnungs- beziehungsweise spannungsabhängig. Ein Sensoraufbau, der mit einer einfachen Handhabung, zum Beispiel mit einer Verklebung der Faser auf einer Oberfläche eines zu überprüfenden bezie¬ hungsweise zu untersuchenden Bauteils, Temperatur und Dehnung an wenigstens einer Messstelle, insbesondere an unterschied¬ lichen Stellen, des Bauteils misst, stellt eine Herausforde- rung dar, insbesondere wenn auf die Vorteile der Fasersen- sorik, zum Beispiel auf ihre geringe Größe und/oder die Mög¬ lichkeit, mehrere Messstellen in einer Faser zu integrieren beziehungsweise mittels einer Faser zu vermessen, nicht ver¬ zichtet werden soll. Diese Herausforderung kann nun mittels der erfindungsgemäßen faseroptischen Erfassungseinrichtung auf einfache Weise gemeistert werden. In particular ¬ location along expansions of the fiber or be measured in the fiber by means of the sensor tandems on the measurement, wherein measurement uncertainties by transverse forces, for example, act on the fiber and are caused in particular by adhesive forces induced by a differential principle can be compensated. Thus, it is possible by the inventive fiber optic measuring device to compensate for undesirable influences on the measurement of a ge ¬ desired measurement or characteristic. The desired measured quantity to be detected is, for example, the load, wherein the measurement of the load influences affecting temperature can be compensated. Further, it may be for example at the desired to be detected measured variable is temperature, WO, for example at pressures such forces, particularly cross ¬ forces that may affect the detection or measurement of Tempe ¬ temperature, can be compensated. Fiber Bragg gratings (FBG) or optical sensors based on FBG are known for the measurement of stress, strains and / or temperatures and, because of their advantages, are used in systems which are difficult to access. These optical see, in particular fiber optic sensors are insensitive to electro-magnetic fields and are therefore suitable for measurements in industrial power plants or medical applications in which, for example, high field strengths prohibit the use of conventional thermocouples or electrical strain gauges. Another major advantage of FBG-based sensors is the possibility to integrate several measuring points in one fiber. Thus, temperature and strain measurements can be performed flexibly with little effort, low space consumption and low cabling. Thus, it is for example envisaged that the fiber optic sensing ¬ means comprises a plurality of successive in the longitudinal direction of the fiber and in particular spaced apart sensor tandem and / or other corresponding fiber elements, the previous and following explanations of the first fiber elements and the first sensor tandem readily on the other, further fiber elements and sensor tandems can be transmitted and vice versa. The fiber Bragg gratings of the respective sensor tandems differ from one another, in particular in their respective Bragg wavelengths, with the Bragg wavelengths of the fiber Bragg gratings of the respective sensor tether differing by at least five nanometers from one another, for example. In an FBG is a periodic refractive index variation in the ¬ formed for example as a fiber optic fiber, in particular in its core, with a grating period of, for example, approximately 530 nanometers. This Bre ¬ chung index modulation acts as a dielectric mirror such that in the example as a glass fiber formed Fa ¬ ser led light ¬ is rich reflects the so-called Bragg wavelength in a very narrow Wellenlängenbe, while all other wavelengths the grating unaffected happen. The Bragg wavelength depends only on the grating period and the effective modal refractive index. Both quantities are temperature, strain and voltage dependent. A sensor assembly, which measures with a simple handling, for example with an adhesive bonding of the fiber to a surface of a to be checked Bezie ¬ hung as to be examined component, temperature and strain in at least one measuring point, in particular at different ¬ union points of the component provides a challenge is, especially when sensor system on the advantages of Fasersen-, for example, to their small size and / or the Mög ¬ friendliness to integrate multiple measurement points in a fiber, or by means of a fiber to be measured, ¬ is not intended to be dispensed ver. This challenge can now be mastered in a simple manner by means of the fiber optic detection device according to the invention.
Methoden zur Trennung von Dehnungs- und Temperatureinflüssen sind beispielsweise die Verwendung der Signale von Fast- und Slow-Axis einer polarisationserhaltenden Faser, die Verwendung zweier Gitter mit deutlich unterschiedlichen Bragg- Wellenlängen, Verwendung von Fasern mit unterschiedlicher Dotierung, Verwendung von Typ I- und Typ Ila-Gitter, Kombination von Standard SMF28-Faser und Photonic Crystal Fasern oder die Verwendung von FBG-Fasern mit unterschiedlichem Faserdurchmesser. Allerdings eignen sich diese Methoden nicht zur Dehnungs- und Temperaturentkopplung mit verklebten Fasern beziehungsweise in Einsatzgebieten, in denen Querkräfte auf die Faser nicht sicher ausgeschlossen werden können. Durch Ver- klebung beziehungsweise Einbettung der Faser in diese einge¬ brachte Querkräfte, die auf die Faser, insbesondere auf das jeweilige FBG, wirken, können Doppelbrechungen in der Faser erzeugen. Die zuvor genannten Methoden zur Temperatur- Dehnung-Entkopplung basieren auf zwei FBG mit nur geringfügig unterschiedlichen Sensitivitäten . Dadurch machen sich schon geringe Unsicherheiten in der Wellenlängenmessung, zum Beispiel durch kleberinduzierte Doppelbrechungen, mit großen Fehlern in der Temperatur- beziehungsweise Dehnungsmessung bemerkbar. Diese Probleme und Nachteile können mittels der erfindungsgemäßen faseroptischen Erfassungseinrichtung vermieden werden. Insbesondere ist es mittels der erfindungsge¬ mäßen faseroptischen Erfassungseinrichtung möglich, eine Tem- peraturabhängigkeit einer kleberinduzierten Doppelbrechung und deren Stärke für oberflächenverklebte Dehnungssensoren durch Verwendung ausgerichteter Panda-FBG abzuschätzen, wobei eine Querlastkompensation für genaue Messungen nicht unbedingt erforderlich ist. Methods for the separation of strain and temperature influences are, for example, the use of the signals of fast and slow axis of a polarization-maintaining fiber, the use of two gratings with significantly different Bragg wavelengths, use of fibers with different doping, use of type I and type Ila grating, combination of standard SMF28 fiber and photonic crystal fibers or the use of FBG fibers with different fiber diameters. However, these methods are not suitable for decoupling strain and temperature with bonded fibers or in applications in which lateral forces on the fiber can not be reliably excluded. By comparison bonding or embedding the fiber in this ¬ be brought transverse forces which act on the fiber, and in particular the respective FBG, birefringence can produce in the fiber. The previously mentioned methods for temperature-strain decoupling are based on two FBGs with only slightly different sensitivities. As a result, even small uncertainties in the wavelength measurement, for example by adhesive-induced birefringence, with large errors in the temperature or strain measurement make noticeable. These problems and disadvantages can be avoided by means of the optical fiber detection device according to the invention. In particular, it is by means of the erfindungsge ¬ MAESSEN fiber optic sensing device possible to estimate a temperature dependence of a gluten-induced birefringence and the thickness of aligned for oberflächenverklebte strain sensors by using Panda FBG, wherein a cross-load compensation for accurate measurement is not necessarily required.
Ferner ist es grundsätzlich denkbar, einen Multi-Parameter, einen FBG-basierten optischen Sensor zur Messung dreiachsiger Dehnungszustände vorzusehen. Dieses Konzept beruht beispiels¬ weise auf zwei FBG mit Bragg-Wellenlängen um 1300 Nanometer und 1550 Nanometer, die an der gleichen Stelle in eine PM- Faser (polarisationserhaltende Faser) eingeschrieben sind. Damit soll neben Temperatur und Längsdehnung auch die Bestimmung der Querdehnung möglich sein, wenn die Faser entlang der Hauptspannungsrichtungen ausgerichtet ist. Allerdings sind hierfür zwei Integrationssysteme zur Auswertung erforderlich, und die Bestimmung der Querkräfte ist wegen der sehr ähnlichen Sensitivitäten aller vier Messsignale äußerst kritisch. Auch diese Probleme und Nachteile können mittels der erfin¬ dungsgemäßen faseroptischen Erfassungseinrichtung vermieden werden. Furthermore, it is fundamentally conceivable to provide a multi-parameter, an FBG-based optical sensor for measuring three-axis strain states. This concept is based ¬ example, in two FBG Bragg wavelengths around 1300 nanometers and 1550 nanometers, which at the same location in a PM fiber (polarization maintaining fiber) are enrolled. Thus, in addition to temperature and longitudinal strain, the determination of the transverse strain should also be possible if the fiber is aligned along the principal stress directions. However, this requires two integration systems for the evaluation, and the determination of the transverse forces is extremely critical because of the very similar sensitivities of all four measurement signals. These problems and disadvantages can be avoided by means of the OF INVENTION ¬ to the invention fiber optic detector.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die lang¬ samen Polarisationsachsen in Umfangsrichtung der Faser um einen Winkel versetzt zueinander angeordnet sind, der in einem Bereich von einschließlich 89 Grad bis einschließlich 91 Grad liegt. Dadurch kann eine besonders präzise Messung realisiert werden . It is specifically preferred has been shown, are arranged if the long ¬ seed polarization axes offset in the circumferential direction of the fiber at an angle to each other, which lies in a range from 89 degrees up to and including 91 degrees. As a result, a particularly precise measurement can be realized.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Faser, insbe- sondere mittelbar oder direkt, an einer Oberfläche eines Bau¬ teils gehalten. Das Bauteil ist mittels des Sensortandems zu überprüfen beziehungsweise zu überwachen oder zu untersuchen. Mit anderen Worten ist es beispielsweise vorgesehen, dass die mittels des Sensortandems erfassbare Temperatur eine Tempera¬ tur des Bauteils, insbesondere dessen Oberfläche, ist. Somit ist es bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass das zu untersuchende beziehungsweise zu überprüfende Bauteil zur Er- fassungseinrichtung gehört. In a further embodiment of the invention is of a construction partly ¬ held on a surface of the fiber, and in particular indirectly or directly. The component is to be checked or monitored or examined by means of the sensor tandem. In other words, it is envisaged, for example, that the by means of the sensor tether detectable temperature is a tempera ¬ ture of the component, in particular its surface is. It is thus provided in this embodiment that the component to be examined or checked belongs to the detection device.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verläuft eine der langsamen Polarisationsachsen parallel zur Oberfläche, wobei die andere langsame Polarisationsachse senkrecht zur Oberfläche verläuft. Dadurch kann eine besonders präzise Mes¬ sung auf besonders einfache Weise realisiert werden. In another embodiment of the invention, one of the slow polarization axes is parallel to the surface, with the other slow polarization axis perpendicular to the surface. This can be realized in a particularly simple manner a particularly precise Mes ¬ solution.
Zur Realisierung einer besonders präzisen Messung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Faser an der Oberfläche mittels eines Klebstoffes gehalten ist, welcher die Faserele¬ mente berührt. Mit anderen Worten ist die Faser mittels des genannten Klebstoffs mit der Oberfläche und somit mit dem Bauteil verklebt, wobei die Faser derart mit dem Klebstoff versehen ist, dass beispielsweise ein erster Teil des Kleb- Stoffes zumindest in einem ersten Teilbereich des ersten Faserelements und ein zweiter Teil des Klebstoffes zumindest in einem zweiten Teilbereich des zweiten Faserelements angeordnet ist. Dabei berührt der Klebstoff beispielsweise die je¬ weiligen Teilbereiche, insbesondere direkt. Das Sensortandem beziehungsweise die faseroptische Erfassungseinrichtung kann somit als, insbesondere vollständig, oberflächenverklebter FBG-Sensor ausgebildet werden, der gleichzeitige, quantitati¬ ve und besonders präzise Messungen von Belastungen, insbesondere Längsdehnungen, und Temperaturen beziehungsweise Tempe- raturwerten an wenigstens einer definierten Messstelle, insbesondere an mehreren definierten Messstellen, unter Korrektur unbekannter, auf die Faser wirkender Querkräfte ermöglicht, welche insofern unbekannt sind, als eine Herkunft be¬ ziehungsweise eine Ursache der Querkräfte unbekannt ist. Bei- spielsweise resultieren die auf die Faser wirkenden Querkräf¬ te aus Klebungen, insbesondere aus der Verklebung der Faser mit der Oberfläche und/oder aus einer Einbettung der Faser, beispielsweise in den Klebstoff und/oder in eine korrespon- dierende Aufnahme der Oberfläche beziehungsweise des Bau¬ teils. In order to realize a very precise measurement, it has proven to be advantageous if the fiber is retained on the surface by means of an adhesive, which contacts the Faserele ¬ elements. In other words, the fiber is bonded by means of said adhesive to the surface and thus to the component, wherein the fiber is provided with the adhesive such that, for example, a first part of the adhesive at least in a first portion of the first fiber element and a second Part of the adhesive is arranged at least in a second portion of the second fiber element. In this case, the adhesive contacts, for example, depending ¬ weiligen subregions particular directly. The sensor tandem or the fiber optic sensing device can thus be designed as, in particular completely, oberflächenverklebter FBG sensor, the simultaneous, quantitati ¬ ve and more precise measurements of stresses, particularly longitudinal elongations, and temperatures or temperature-raturwerten on at least one defined measuring point, in particular to allows more defined measurement points while correcting unknown, acting on the fiber transverse forces which are so far unknown, as an origin be ¬ relationship as a cause of transverse forces is unknown. Examples game result as the forces acting on the fiber cross Strengthens ¬ te of adhesive bonds, particularly in the bonding of the fiber to the surface and / or an embedding of the fiber, for example, in adhesive and / or in a correspondent dierende recording of the surface or the Bau ¬ part.
Dabei ist vorzugsweise die auch als Sensorfaser bezeichnete Faser entlang ihrer vorhandenen Dehnungshauptachsen ausgerichtet und beispielsweise mittels wenigstens einer symmetri¬ schen Klebeverbindung, insbesondere mittels symmetrischer Klebeverbindungen, und dabei insbesondere über die gesamte FBG-Länge auf der zu untersuchenden Oberfläche fixiert. Somit ist es beispielsweise vorgesehen, dass sich eine in Längser- streckungsrichtung der Faser erstreckende Länge des Klebstof¬ fes zumindest über die gesamte in Längserstreckungsrichtung beziehungsweise in axialer Richtung der Faser erstreckende Länge des Sensortandems erstreckt. Dabei können Dehnungen entlang der Faser gemessen werden, und senkrecht zur Faser auftretende Querkräfte können kompensiert werden. Das Mess¬ ziel kann dabei in gleicher Weise auf weitere symmetrische Aufbauformen, zum Beispiel auf eine Verklebung in einer Nut, auf Einbetten der Faser in einen Werkstoff etc. ausgeweitet beziehungsweise übertragen werden. Preferably, also referred to as sensor fiber fiber is aligned along its existing elongation main axes and fixed for example by means of at least one SYMMETRI ¬ rule adhesive connection, in particular by means of symmetrical adhesive connections, and in particular over the entire FBG length of the test surface. Thus for example it is provided that a extending in the longitudinal direction of the fiber length of the Klebstof ¬ fes at least over the whole in the longitudinal direction or in the axial direction of the fiber extending length of the sensor tandems extends. In this case, strains along the fiber can be measured, and transverse forces occurring perpendicular to the fiber can be compensated. The measuring ¬ target can thereby be extended in the same way to other symmetrical structure forms, for example in a bonding in a groove, on embedding the fiber in a material etc. or transmitted.
Üblicherweise wird ein FBG-Dehnungssensor an zwei Punkten an einer für die Dehnungsmessung interessanten Stelle verklebt. Die Sensorfaser mit dem FBG ist dabei zwischen den zwei auch als Fixier- oder Kleberpunkten bezeichneten Punkten frei gelagert. Exakte Dehnungsmessungen erfordern vollständige Dehnungsübertragung von der auch als Messoberfläche bezeichneten Oberfläche auf die Faser, insbesondere im gesamten Tempera¬ turbereich. An einem Übergang von der Faser zum jeweiligen, auch als Klebestelle bezeichneten Klebepunkt und zwischen ei¬ ner primären Beschichtung der Faser und einem Fasermantel ist dies nicht immer gegeben, was zu systematischen Fehlern in der Dehnungsmessung führen kann. Dies kann mittels der erfindungsgemäßen, faseroptischen Erfassungseinrichtung vermieden werden. Üblicherweise werden für die Dehnungsvermessung von beliebig geformten Bauteilen Sensorfasern direkt auf die Oberfläche der zu untersuchenden Struktur geklebt. Gerade harte und temperaturbeständige Klebstoffe erzeugen eine Dop- pelbrechung im FBG. Dadurch entstehen zusätzlich systematische, temperaturabhängige Unsicherheiten der Messung, was nun mittels der erfindungsgemäßen faseroptischen Erfassungseinrichtung vermieden beziehungsweise auf einfache Weise kompen- siert werden kann. Die erfindungsgemäße, faseroptische Erfas¬ sungseinrichtung kann somit als verklebter Mehrpunkt-Sensor ausgestaltet werden, der Punkt-Temperatur- und Dehnungsmes¬ sungen an unterschiedlichen Stellen auf der Oberfläche ermöglicht und durch den Kleber verursachte Fehler in der Messung kompensieren kann. Typically, an FBG strain sensor is bonded at two points at a point of interest for strain measurement. The sensor fiber with the FBG is freely supported between the two points, also referred to as fixation or adhesive points. Accurate strain measurements require complete strain transfer from the designated as a measuring surface finish to the fiber, in particular throughout the tempera ¬ turbereich. This is not always given to a transition from the fiber to the respective, also called splice adhesive designated point, and between ei ¬ ner primary coating of the fiber and a fiber cladding, which may lead to systematic errors in the strain measurement. This can be avoided by means of the optical fiber detection device according to the invention. Usually, for the strain measurement of arbitrarily shaped components, sensor fibers are glued directly onto the surface of the structure to be examined. Especially hard and temperature-resistant adhesives produce a double break in the FBG. This additionally produces systematic, temperature-dependent uncertainties of the measurement, which can now be avoided or compensated in a simple way by means of the fiber-optic detection device according to the invention. The Erfas ¬ sungseinrichtung invention, optical fiber may thus be designed as a bonded multi-point sensor point temperature and Packaging Machine ¬ solutions allows at different locations on the surface and can compensate caused by the adhesive error in the measurement.
Dabei hat es sich zur Realisierung einer besonders präzisen Messung als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Anordnung des Klebstoffes in radialer Richtung der Faser zwischen der Faser und der Oberfläche unterbleibt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Klebstoff nicht zwischen der Faser und der Oberfläche angeordnet ist. It has proven to be advantageous for the realization of a particularly precise measurement when an arrangement of the adhesive in the radial direction of the fiber between the fiber and the surface is omitted. In other words, it is preferably provided that the adhesive is not disposed between the fiber and the surface.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Faserelemen- te als separat voneinander hergestellte und miteinander an einer Verbindungsstelle verbundene Bauelemente beziehungswei¬ se Einzelbauteile ausgebildet. Hierdurch können die langsamen Polarisationsachsen besonders einfach und kostengünstig sowie präzise zueinander ausgerichtet und somit zueinander versetzt angeordnet werden. In a further embodiment of the invention the Faserelemen- are te as separately produced from each other and connected with each other at a junction devices beziehungswei ¬ se individual components formed. As a result, the slow polarization axes can be aligned in a particularly simple and cost-effective manner as well as precisely aligned with each other and thus arranged offset from one another.
Um eine besonders präzise Messung zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Klebstoff eine in Längserstreckungsrichtung der Faser verlaufende Länge aufweist, wobei die Verbindungsstelle in der Mitte der Länge angeordnet ist. Hierdurch ist beispiels¬ weise eine symmetrische Klebeverbindung geschaffen, welche beispielsweise zwei in Längserstreckungsrichtung der Faser gegenüberliegende freie Enden aufweist. Durch die Anordnung der Verbindungsstelle in der Mitte der Länge beziehungsweise der Klebeverbindung entspricht beispielsweise eine von der Verbindungsstelle entlang der Längserstreckungsrichtung der Faser bis zu einem ersten der Enden verlaufende erste Strecke einer von der Verbindungsstelle entlang der Längserstre- ckungsrichtung der Faser bis zum zweiten Ende verlaufenden zweiten Strecke. Hierdurch können beispielsweise Querkraft¬ einflüsse, insbesondere kleberinduzierte Querkrafteinflüsse, auf die Messung besonders präzise kompensiert werden. In order to realize a particularly precise measurement, it is provided in a further embodiment of the invention that the adhesive has a running in the longitudinal direction of the fiber length, wherein the connection point is arranged in the middle of the length. In this way, a symmetrical adhesive bond is created example ¬ example, which for example has two opposite free ends in the longitudinal direction of the fiber. By the arrangement of the connection point in the middle of the length or the adhesive connection, for example, corresponds to a first distance extending from the connection point along the longitudinal extension direction of the fiber to a first of the ends one extending from the junction along the Längserstre- ckungsrichtung the fiber to the second end extending second route. As a result, for example, lateral force ¬ influences, in particular adhesive-induced transverse force influences, can be compensated for the measurement particularly precisely.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn die Länge des Klebstoffes beziehungsweise der Klebeverbindung mindestens drei Zentimeter beträgt. It has proven to be particularly advantageous if the length of the adhesive or of the adhesive bond is at least three centimeters.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Faserelemente an der Verbindungsstelle miteinander ver¬ spleißt sind, sodass die Verbindungsstelle als Spleißstelle ausgebildet ist. Dadurch kann eine besonders präzise Messung gewährleistet werden. A further embodiment is characterized in that the fiber elements are ver ¬ spliced together at the connection point, so that the connection point is formed as a splice. As a result, a particularly precise measurement can be ensured.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das jeweilige Faserelement als polarisationserhaltende Faser ausgebildet, welche auch als PM-Faser bezeichnet wird. Dies kommt einer besonders präzisen Messung zugute. In a further embodiment of the invention, the respective fiber element is formed as a polarization-maintaining fiber, which is also referred to as PM fiber. This benefits a particularly precise measurement.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in dem jeweiligen Faserelement zwei in Längserstre- ckungsrichtung der Faser verlaufende Stresselemente angeord- net sind, welche in radialer Richtung der Faser nebeneinander angeordnet sind. Dadurch kann eine besonders präzise Messung realisiert werden. Durch die jeweiligen Stresselemente wird eine mechanische Spannung in einer definierten Richtung auf die Faser, insbesondere auf deren Kern, ausgeübt. Entlang dieser definierten Richtung ist dann die definierte mechanische Spannung viel höher als alle anderen Spannungen durch Lage und Biegung der Faser. Wird nun beispielsweise Licht mit einer Polarisation parallel zur auch als Spannungsachse be¬ zeichneten definierten Richtung in die Faser gekoppelt, so behält das Licht diese Polarisation bei. Finally, it has proven to be particularly advantageous if two stress elements extending in the longitudinal extension direction of the fiber are arranged in the respective fiber element, which stress elements are arranged next to one another in the radial direction of the fiber. As a result, a particularly precise measurement can be realized. The respective stress elements exert a mechanical stress in a defined direction on the fiber, in particular on its core. Along this defined direction then the defined mechanical stress is much higher than all other stresses due to position and bending of the fiber. If for example light coupled with a polarization parallel to the voltage axis as ¬ be recorded defined direction into the fiber, the light will maintain this polarization.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer faseroptischen Erfassungseinrichtung, insbe- sondere einer erfindungsgemäßen faseroptischen Einrichtung. Die faseroptische Erfassungseinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist wenigstens eine als Lichtleiter aus¬ gebildete Faser auf, welche wenigstens ein erstes Faserele- ment mit einer ersten langsamen Polarisationsachse und we¬ nigstens ein sich in Längserstreckungsrichtung der Faser, insbesondere direkt, an das erste Faserelement anschließendes zweites Faserelement mit einer zweiten langsamen Polarisati¬ onsachse umfasst. Die zweite langsame Polarisationsachse ist in Umfangsrichtung der Faser versetzt zu der ersten langsamen Polarisationsachse angeordnet. Außerdem umfasst die faserop¬ tische Erfassungseinrichtung wenigstens ein Sensortandem, welches wenigstens ein in das erste Faserelement eingeschrie¬ benes erstes Faser-Bragg-Gitter und wenigstens ein in das zweite Faserelement eingeschriebenes zweites Faser-Bragg- Gitter aufweist. Mittels des Sensortandems wird bei dem Ver¬ fahren an einer korrespondierenden Messstelle wenigstens eine an der Messstelle herrschende Temperatur und wenigstens eine an der Messstelle auf die Faser wirkende Belastung, insbeson- dere Dehnung, erfasst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestal¬ tungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorste¬ hend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. A second aspect of the invention relates to a method for operating a fiber optic detection device, in particular in particular a fiber optic device according to the invention. The fiber optic sensing device according to the second aspect of the invention comprises at least one fiber formed as a light guide from ¬ which at least a first fiber element having a first slow polarization axis and we ¬ nigstens a lengthwise extending direction of the fiber, in particular directly, to the first fiber element subsequent second fiber element having a second slow polarization ¬ onsachse comprises. The second slow polarization axis is arranged offset in the circumferential direction of the fiber to the first slow polarization axis. In addition, the faserop ¬ diagram detecting means comprises at least one sensor tandem, which comprises at least one introduced cried ¬ surrounded in the first fiber element first fiber Bragg grating and at least one inscribed in the second fiber element second fiber Bragg grating. By means of the sensor tandems in which Ver ¬ ride on a corresponding measuring point at least one prevailing at the measuring point temperature and at least one load acting on the measuring point on the fiber, and in particular strain detected. Advantages and advantageous Ausgestal ¬ tions of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa. Further advantages, features and details of the invention ¬ be apparent from the following description of preferred embodiments and with reference to the drawing. The features vorste said ¬ starting in the description and combinations of features as well as mentioned below in the figure description and / or alone shown in the figures features and combinations of features can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the To leave frame of the invention.
Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivi¬ sche Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen faseroptischen Erfassungseinrichtung; The drawing shows in: 1 shows a detail of a schematic and perspektivi ¬ cal side view of a first embodiment of a fiber optic detection device according to the invention;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Explosionsan Fig. 2 shows a detail of a schematic explosion
sieht der faseroptischen Erfassungseinrichtung maß der ersten Ausführungsform; und  sees the fiber optic detection device measures the first embodiment; and
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivan¬ sicht einer zweiten Ausführungsform der faseroptischen Erfassungseinrichtung. 3 shows a detail of a schematic Perspektivan ¬ view of a second embodiment of the fiber optic detection device.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Fig.. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und perspektivischen Seitenansicht eine faseroptische Erfassungs¬ einrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Wie beson- ders gut in Zusammenschau mit Fig. 2 erkennbar ist, weist die faseroptische Erfassungseinrichtung 10 wenigstens eine als Lichtleiter ausgebildete Faser 12 auf, welche somit zum Füh¬ ren beziehungsweise Leiten von Licht ausgebildet ist. Die Fa¬ ser 12 umfasst dabei ein erstes Faserelement 14 mit einer ersten langsamen Polarisationsachse 16 und einer ersten schnellen Polarisationsachse 18, welche orthogonal zur ersten langsamen Polarisationsachse 16 verläuft. Außerdem umfasst die Faser 12 wenigstens ein zweites Faserelement 20 mit einer zweiten langsamen Polarisationsachse 22 und einer zweiten schnellen Polarisationsachse 24, welche orthogonal bezie¬ hungsweise senkrecht zur zweiten langsamen Polarisationsachse 22 verläuft. Das jeweilige Faserelement 14 beziehungsweise 20 an sich ist als lichtleitende Faser und dabei insbesondere als polarisationserhaltende Faser ausgebildet, welche auch als PM-Faser bezeichnet wird. Dabei sind in dem jeweiligenFig. 1 shows a detail in a schematic and perspective side view of a fiber optic detection ¬ device 10 according to a first embodiment. Particularly as it can be seen well in conjunction with Fig. 2, 10, the fiber optic sensing device comprises at least a recess formed as a light guide fiber 12, which is thus adapted to Füh ¬ ren or passing light. The Fa ¬ ser 12 comprises here a first fiber element 14 having a first slow polarization axis 16 and a first fast polarization axis 18 which is orthogonal to the first polarization axis slow sixteenth In addition, the fiber 12 comprises at least a second fiber element 20 having a second slow polarization axis 22 and a second fast polarization axis 24 which is orthogonal Bezie ¬ hung perpendicularly to the second slow polarization axis 22nd The respective fiber element 14 or 20 per se is formed as a light-conducting fiber and in particular as a polarization-maintaining fiber, which is also referred to as PM fiber. It is in the respective
Faserelement 14 beziehungsweise 20 zwei in Längserstreckungs- richtung der Faser 12 beziehungsweise des jeweiligen Faserelements 14 beziehungsweise 20 verlaufende Stresselemente 26 und 28 beziehungsweise 30 und 32 angeordnet. Die jeweiligen Stresselemente 26 und 28 beziehungsweise 30 und 32 des jewei¬ ligen Faserelements 14 beziehungsweise 20 sind dabei entlang der jeweiligen langsamen Polarisationsachse 16 beziehungswei- se 22 und somit in radialer Richtung des jeweiligen Faserelements 14 beziehungsweise 20 und somit der Faser 12 insgesamt nebeneinander angeordnet. Somit ist das jeweilige Faserele¬ ment 14 beziehungsweise 20 an sich als sogenannte Panda-Faser beziehungsweise Panda-Typ ausgebildet. Fiber element 14 or 20 two in the longitudinal direction of the fiber 12 and the respective fiber element 14 and 20 extending stress elements 26th and 28 and 30 and 32, respectively. The respective stress elements 26 and 28 or 30 and 32 of jewei ¬ time the fiber element 14 and 20 are arranged along the respective slow polarization axis 16 and 22 and thus in the radial direction of the respective fiber element 14 and 20 and hence the fiber 12 products next to each other. Thus, the respective Faserele ¬ ment 14 or 20 is formed per se as a so-called panda fiber or panda type.
Außerdem sind die Faserelemente 14 und 20 jeweilige Einzel¬ bauteile, welche in vollständig hergestelltem Zustand der fa¬ seroptischen Erfassungseinrichtung 10 an einer Verbindungsstelle V miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Faserelemente 14 und 20 als separat voneinander herge¬ stellte und an der Verbindungsstelle V miteinander verbundene Bauelemente ausgebildet. Dabei sind die Faserelemente 14 und 20 durch Spleißen miteinander verbunden, sodass die Faserelemente 14 und 20 miteinander verspleißt und dadurch miteinan- der verbunden sind. Somit ist die Verbindungsstelle V als Spleißstelle ausgebildet. In addition, the fibrous elements 14 and 20 are respective individual ¬ components, which are joined together in completely prepared state of the fa ¬ seroptischen detecting means 10 at a junction V. In other words, the fiber elements 14 and 20 as separately from each other Herge ¬ presented and formed at the junction V interconnected components. In this case, the fiber elements 14 and 20 are connected to one another by splicing, with the result that the fiber elements 14 and 20 are spliced to one another and thereby connected to one another. Thus, the connection point V is formed as a splice.
Aus Fig. 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass die lang¬ samen Polarisationsachsen 16 und 22 in Umfangsrichtung der Faser 12 zueinander verdreht beziehungsweise zueinander versetzt angeordnet sind. Die zuvor genannte Längserstreckungs- richtung der Faser 12 ist in Fig. 1 und 2 durch einen Doppelpfeil 34 veranschaulicht. Dabei sind die Faserelemente 14 und 20 koaxial zueinander angeordnet und in ihrer jeweiligen Um- fangsrichtung derart zueinander verdreht beziehungsweise zu¬ einander versetzt, dass die langsamen Polarisationsachsen 16 und 22 in Umfangsrichtung der Faser 12 um einen Winkel versetzt beziehungsweise verdreht zueinander sind, der in einem Bereich von einschließlich 89 Grad bis einschließlich 91 Grad liegt und insbesondere 90 Grad beträgt. Somit verlaufen die langsamen Polarisationsachsen 16 und 22 in einer gemeinsamen, senkrecht zur Längserstreckungsrichtung beziehungsweise zur axialen Richtung der Faser 12 verlaufenden Ebene schräg oder vorzugsweise senkrecht zueinander und schließen den genannten Winkel ein. From Fig. 1 and 2 is particularly easy to see that the long ¬ polarization axes 16 and 22 are rotated in the circumferential direction of the fiber 12 to each other or offset from each other. The aforementioned longitudinal direction of the fiber 12 is illustrated in FIGS. 1 and 2 by a double arrow 34. The fiber elements 14 and 20 are arranged coaxially to each other and in their respective circumferential direction such twisted or offset to ¬ each other that the slow polarization axes 16 and 22 in the circumferential direction of the fiber 12 offset by an angle or twisted to each other, in a Range of including 89 degrees to and including 91 degrees and is in particular 90 degrees. Thus, the slow polarization axes 16 and 22 extend in a common, perpendicular to the longitudinal direction or to the axial direction of the fiber 12 extending plane obliquely or preferably perpendicular to each other and include the said angle.
Außerdem weist die faseroptische Erfassungseinrichtung 10 we- nigstens ein in Fig. 1 und 2 besonders schematisch darge¬ stelltes Sensortandem 36 auf, welches wenigstens ein in das erste Faserelement 14 eingeschriebenes erstes Faser-Bragg- Gitter 38 (erstes FBG) und wenigstens ein in das zweite Fa¬ serelement 20 eingeschriebenes zweites Faser-Bragg-Gitter 40 (zweites FBG) umfasst. Dabei unterscheiden sich die Faser- Bragg-Gitter 38 und 40 vorzugsweise in ihrer jeweiligen 10 also includes the fiber optic sensing means at least one in Fig. 1 and 2 particularly schematically Darge ¬ notified sensor Tandem 36, comprising at least one inscribed in the first fiber element 14 first fiber Bragg grating 38 (first FBG) and at least one in the second Fa ¬ serelement 20 inscribed second fiber Bragg grating 40 (second FBG) comprises. In this case, the fiber Bragg gratings 38 and 40 preferably differ in their respective
Bragg-Wellenlänge voneinander, wobei beispielsweise der Un¬ terschied zwischen den Bragg-Wellenlängen der Faser-Bragg- Gitter 38 und 40 mindestens fünf (5) Nanometer beträgt. Bragg wavelength from each other, for example, the Un ¬ difference between the Bragg wavelengths of the fiber Bragg gratings 38 and 40 is at least five (5) nanometers.
Um eine besonders präzise Messung auf besonders einfache Wei¬ se zu realisieren, ist das Sensortandem 36 dazu ausgebildet, an einer beispielsweise aus Fig. 3 erkennbaren, korrespondie¬ renden Messstelle M wenigstens eine an der Messstelle M herr- sehende Temperatur und wenigstens eine an der Messstelle M auf die Faser 12, insbesondere in der Faser 12, wirkende Be¬ lastung, insbesondere eine Dehnung wie beispielsweise eine Längsdehnung der Faser 12, zu erfassen. Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der faseroptischenIn order to realize a particularly precise measurement in a particularly simple Wei ¬ se, the sensor Tandem 36 is adapted recognizable on a, for example, Fig. 3, korrespondie ¬ in power measuring point M is at least one at the measuring point M Messrs sighted temperature and at least one of the Measuring point M on the fiber 12, in particular in the fiber 12, acting Be ¬ load, in particular an elongation such as a longitudinal extension of the fiber 12 to detect. Fig. 3 shows a second embodiment of the fiber optic
Erfassungseinrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform umfasst die faseroptische Erfassungseinrichtung 10 wenigstens ein Bauteil 42, welches mittels des Sensortandems 36 unter¬ sucht, überwacht beziehungsweise überprüft werden kann. Unter dieser Überwachung beziehungsweise Untersuchung oder Überprüfung des Bauteils 42 ist zu verstehen, dass beispielsweise die mittels des Sensortandems 36 erfassbare Temperatur eine Temperatur des Bauteils 42, insbesondere einer Oberfläche 44 des Bauteils 42, ist. Detecting means 10. In the second embodiment, the fiber optic sensing device 10 comprises at least one member 42, which investigated by means of the sensor 36 under ¬ tandem, can be monitored or checked. By this monitoring or examination or examination of the component 42, it is to be understood that, for example, the temperature which can be detected by means of the sensor tether 36 is a temperature of the component 42, in particular a surface 44 of the component 42.
Bei der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform ist die Faser 12 derart relativ zum Bauteil 42, insbesondere zur Oberfläche 44, ausgerichtet und mit dem Bauteil 42, insbeson- dere mit der Oberfläche 44, verklebt, dass die erste langsame Polarisationsachse 16 des Faserelements 14 zumindest im We¬ sentlichen parallel zur Oberfläche 44 verläuft, während die zweite langsame Polarisationsachse 22 des Faserelements 20 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 44 ver¬ läuft. In Fig. 3 sind drei Raumrichtungen x, y und z veranschaulicht, welche paarweise senkrecht zueinander verlaufen. Dabei spannen die Raumrichtungen x und z eine x-z-Ebene auf, in welcher die Oberfläche 44 verläuft. Dabei verläuft die erste langsame Polarisationsachse 16 zumindest im Wesentli¬ chen parallel zur Raumrichtung x und somit parallel zu oder in der x-z-Ebene. Die zweite langsame Polarisationsachse 22 verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zur Raumrichtung y und somit senkrecht zur x-z-Ebene. Damit ist aus Fig. 3 er- kennbar, dass die Faserelemente 14 und 20 unter zumindest im Wesentlichen 90 Grad zueinander verspleißt sind und somit ein Fasertandem mit dem Sensortandem 36 bilden. In the second embodiment shown in FIG. 3, the fiber 12 is aligned relative to the component 42, in particular to the surface 44, and aligned with the component 42, in particular. With the surface 44, glued, that the first slow polarization axis 16 of the fiber element 14 extends at least substantially ¬ parallel to the surface 44, while the second slow polarization axis 22 of the fiber element 20 at least substantially perpendicular to the surface 44 ver ¬ runs. In Fig. 3, three spatial directions x, y and z are illustrated, which extend in pairs perpendicular to each other. In this case, the spatial directions x and z span an xz plane in which the surface 44 extends. The first slow polarization axis 16 extends at least Wesentli ¬ surfaces parallel to the spatial direction x, thus parallel to, or in the xz plane. The second slow polarization axis 22 extends at least substantially parallel to the spatial direction y and thus perpendicular to the xz plane. It can thus be seen from FIG. 3 that the fiber elements 14 and 20 are spliced to one another at at least substantially 90 degrees and thus form a fiber tandem with the sensor tandem 36.
Die Faserelemente 14 und 20 sind mit ihren optischen Haupt¬ achsen parallel und senkrecht zur Oberfläche 44 verklebt. Mit anderen Worten ist die jeweilige langsame Polarisationsachse 16 beziehungsweise 22 eine jeweilige optische Hauptachse des jeweiligen Faserelements 14 beziehungsweise 20, wobei die langsame Polarisationsachse 16 des Faserelements 14 zumindest im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 44 und die langsame Polarisationsachse 22 des Faserelements 20 zumindest im We¬ sentlichen senkrecht zur Oberfläche 44 verläuft. Dabei ist die Faser 12 mittels eines Klebstoffes 46 an der Oberfläche 44 gehalten. Mit anderen Worten ist die Faser 12 mittels des Klebstoffes 46 mit der Oberfläche 44 verklebt und dadurch an der Oberfläche 44 gehalten, wobei die Faser 12, insbesondere eine außenumfangsseitige Mantelfläche 48 der Faser 12, die Oberfläche 44, insbesondere direkt, berührt. Der Klebstoff 46 berührt dabei die Faser 12, insbesondere die außenumfangssei¬ tige Mantelfläche 48, insbesondere direkt, zumindest in einem Längenbereich der Faser 12. Ferner berührt der Klebstoff 46 die Oberfläche 44, insbesondere direkt. Insbesondere berührt der Klebstoff 46 sowohl zumindest einen ersten Teilbereich des Faserelements 14 als auch zumindest einen zweiten Teilbe- reich des Faserelements 20, insbesondere jeweils direkt. Fer¬ ner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Anordnung des Klebstoffes 46 in radialer Richtung der Faser 12 zwischen dieser und der Oberfläche 44 unterbleibt, sodass der Kleb- Stoff 46 nicht zwischen der Faser 12 und der Oberfläche 44 angeordnet ist. Durch den Klebstoff 46 können in der Faser 12 Spannungen beziehungsweise Querkräfte induziert werden. Diese durch den Klebstoff 46 induzierten Spannungen werden auch als kleberinduzierte Spannungen verwendet. The fiber elements 14 and 20 are glued with their main optical axes ¬ parallel and perpendicular to the surface 44. In other words, the respective slow polarization axis is 16 or 22, a respective optical principal axis of each fiber element 14 or 20, wherein the slow polarization axis 16 of the fiber element 14 at least substantially parallel to the surface 44 and the slow polarization axis 22 of the fiber element 20 at least in the We ¬ sentlichen perpendicular to the surface 44 extends. In this case, the fiber 12 is held by means of an adhesive 46 on the surface 44. In other words, the fiber 12 is bonded by means of the adhesive 46 to the surface 44 and thereby held on the surface 44, wherein the fiber 12, in particular an outer peripheral side surface 48 of the fiber 12, the surface 44, in particular directly touches. The adhesive 46 touches the fiber 12, particularly the außenumfangssei ¬ term lateral surface 48, in particular directly, at least in a length portion of the fiber 12. Further, the adhesive 46 contacts the surface 44, in particular directly. In particular, the adhesive 46 touches both at least a first portion of the fiber element 14 and at least a second portion of the fiber. rich of the fiber element 20, in particular each directly. Fer ¬ ner it is preferably provided that an arrangement of the adhesive 46 in the radial direction of the fiber 12 between this and the surface 44 is omitted, so that the adhesive 46 is not disposed between the fiber 12 and the surface 44. By the adhesive 46, stresses or transverse forces can be induced in the fiber 12. These voltages induced by the adhesive 46 are also used as adhesive-induced voltages.
Bei der faseroptischen Erfassungseinrichtung 10 gemäß Fig. 3 verstärken die kleberinduzierten Spannungen die initiale Doppelbrechung in dem Faserelement 14, dessen auch als Slow-Axis bezeichnete langsame Polarisationsachse 16 parallel zur Ober- fläche 44 verläuft. In dem Faserelement 20, dessen auch als Slow-Axis bezeichnete langsame Polarisationsachse 22 senk¬ recht zur Oberfläche 44 verläuft, wird die Doppelbrechung um annähernd denselben Betrag, um den die Doppelbrechung in dem Faserelement 14 verstärkt wird, verringert. Der Einfluss des auch als Kleber bezeichneten Klebstoffs 46 auf die Doppelbre¬ chung beziehungsweise auf den Peakabstand des jeweiligen FBG kann durch einfache Mittelung kompensiert werden. Temperatur und Belastung beziehungsweise Dehnung werden aus diesem korrigierten Peakabstand und einer Bragg-Wellenlänge bestimmt. Der Peakabstand ergibt sich beispielsweise durch Subtraktion der Wellenlänge der auch als Fast-Axis bezeichneten schnellen Polarisationsachse 18 beziehungsweise 24 von der Wellenlänge der jeweils zugehörigen und auch als Slow-Axis bezeichneten langsamen Polarisationsachse 16 beziehungsweise 22. In the case of the fiber optic detection device 10 according to FIG. 3, the adhesive-induced stresses amplify the initial birefringence in the fiber element 14, whose slow polarization axis 16, also referred to as a slow axis, runs parallel to the surface 44. In the fiber element 20 whose well as Slow-Axis slow polarization axis 22 designated perpendicular ¬ right to the surface 44 extends, the birefringence is by approximately the same amount by which the birefringence is amplified in the fiber element 14 is reduced. The influence of the adhesive 46, also known as adhesive to the Doppelbre ¬ chung or the peak distance of the respective FBG can be compensated by simple averaging. Temperature and strain are determined from this corrected peak distance and a Bragg wavelength. The peak spacing is obtained, for example, by subtracting the wavelength of the fast polarization axis 18 or 24, which is also referred to as fast axis, from the wavelength of the respectively associated slow polarization axis 16 or 22, also referred to as slow axis.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der faseroptischen Erfassungseinrichtung 10, insbesondere gemäß Fig. 3, beispielhaft beschrieben. Zunächst werden die jeweiligen, als Panda-Fasern ausgebildeten und noch nicht miteinander verbun- denen Faserelemente 14 und 20 bereitgestellt, woraufhin bei¬ spielsweise das Faserelement 14 mit ihrer langsamen Polarisa¬ tionsachse 16 unter 90 Grad auf die langsame Polarisations¬ achse 22 des Faserelements 20 gespleißt wird. Hierfür wird beispielsweise zunächst eine auch als Primärcoating bezeich¬ nete Primarbeschichtung der jeweiligen Faserelemente 14 und 20 im Bereich von einigen Zentimetern um die als Spleißstelle ausgebildete Verbindungsstelle V herum entfernt. Dabei werden Spleißparameter so gewählt, dass eine mechanische Stabilität der Spleißstelle bis zu Dehnungswerten von 2000 Microstrain gewährleistet ist und eine Verformung der Stresselemente 26 und 28 beziehungsweise 30 und 32 möglichst vermieden wird. Die jeweiligen FBG des jeweiligen Sensortandems 36 werden möglichst nahe an der Spleißstelle angeordnet beziehungsweise eingeschrieben. Die Herstellung des jeweiligen FBG erfolgt beispielsweise durch Belichtung des jeweiligen Faserelements 14 beziehungsweise 20, insbesondere dessen Kerns, im sinus¬ förmigen Interferenzbild eines UV-Lasers hinter einer geeig- neten Phasenmaske. In the following, a method for producing the optical fiber detection device 10, in particular according to FIG. 3, will be described by way of example. First, the not yet connected to one another each formed as a Panda fiber and fiber elements which are provided 14 and 20, whereupon at ¬ game as the fiber element 14 with their slow of polarization ¬ tion axis 16 at 90 degrees to the slow polarization ¬ axis 22 of the fiber element 20 spliced. For this is for example, first a primary coating as described ¬ designated primary coating of the respective fiber members 14 and 20 in the region of a few centimeters away the designed as a splice junction V around. In this case, splice parameters are chosen so that a mechanical stability of the splice is guaranteed up to elongation values of 2000 Microstrain and deformation of the stress elements 26 and 28 or 30 and 32 is avoided as possible. The respective FBGs of the respective sensor tether 36 are arranged or written as close as possible to the splice point. The production of the respective FBG takes place for example by exposure of the respective fiber element 14 or 20, in particular its core, in the sinusoidal ¬ shaped interference pattern of a UV laser behind a suitable phase mask.
Die Ausrichtung des Sensortandems 36 beziehungsweise der Po¬ larisationsachsen 16 und 22 in Umfangsrichtung der Faser 12 zueinander erfolgt beispielsweise durch Auswertung des Inten- sitätsbildes einer seitlich durchleuchteten PM-Faser (Faserelement 14 beziehungsweise 20) im Durchlichtmikroskop . Die Faserelemente 14 und 20 werden hierzu seitlich in drehbare Halterungen eingeklemmt, sodass eine azimutale Ausrichtung gewährleistet werden kann. Die beschriebene Ausrichtung be- ziehungsweise die beschriebene versetzte Anordnung der Pola¬ risationsachsen 16 und 22 relativ zueinander kann dabei mit einer Genauigkeit von +- 1 Grad erfolgen. Zur Applizierung der auch als Faser bezeichneten Faserelemente 14 und 20 auf der Oberfläche 44 des zu untersuchenden Bauteils 42 wird bei- spielsweise als der Klebstoff 46 ein wärmeaushärtender Epo- xid-Klebstoff verwendet. Der Klebstoff 46 wird beispielsweise in zunächst flüssiger Form zumindest auf einen Teilbereich der Faser 12 und zumindest auf einen Teilbereich der Oberfläche 44 aufgebracht. Dabei weist der Klebstoff 46 beispiels- weise eine in Längserstreckungsrichtung der Faser 12 verlaufende Länge auf, welche mindestens drei (3) Zentimeter be¬ trägt . Beispielsweise wird der Klebstoff 46 zunächst auf die Ober¬ fläche 44 aufgebracht. Anschließend wird beispielsweise die Faser 12 mittig in dem Klebstoff 46 platziert, sodass bei¬ spielsweise die Verbindungsstelle V bezogen auf die Längser- Streckungsrichtung der Faser 12 in der Mitte der genanntenThe orientation of the sensor tandems 36 or the Po ¬ larisa tion axes 16 and 22, 12 to each other in the circumferential direction of the fiber for example, by evaluation of the inten- sitätsbildes a laterally-rayed PM fiber (fiber element 14 and 20, respectively) in the light microscope. The fiber elements 14 and 20 are for this purpose laterally clamped in rotatable holders, so that an azimuthal alignment can be ensured. The described alignment or described offset arrangement of the Pola ¬ risationsachsen 16 and 22 relative to each other can be done with an accuracy of + - 1 degree. To apply the fiber elements 14 and 20, which are also referred to as fibers, to the surface 44 of the component 42 to be examined, a thermosetting epoxy adhesive, for example, is used as the adhesive 46. The adhesive 46 is applied, for example, in an initially liquid form to at least a portion of the fiber 12 and at least a portion of the surface 44. Here, the adhesive 46 as beispiels- extending in the longitudinal direction of the fiber 12 length which carries ¬ centimeter be at least three (3). For example, the adhesive 46 is first applied to the upper surface ¬ 44th Subsequently, for example, the fiber 12 is placed centrally in the adhesive 46, so that in ¬ example, the joint V with respect to the longitudinal extension direction of the fiber 12 in the middle of said
Länge des Klebstoffs 46 angeordnet wird. Um eine unerwünschte Lageveränderung der Faser 12 bis zum Aushärten des Klebstoffes 46 zu erreichen, werden die Faserelemente 14 und 20 be¬ ziehungsweise die Faser 12 beispielsweise mittels eines ge- eigneten Klebstoffes wie beispielsweise mittels eines tempe¬ raturstabilen UV-aushärtenden Klebstoffes an wenigstens zwei voneinander beabstandeten Punkten neben dem eigentlichen Klebstoff 46 und somit neben einer eigentlichen Klebestelle, an der die Faser 12 mittels des Klebstoffes 46 mit der Ober- fläche 44 verklebt wird, vorfixiert. Der Klebstoff 46 wird beispielsweise bei 150 Grad Celsius über eine Stunde in einer Klimakammer ausgehärtet, sodass eine feste Anbindung der Fa¬ ser 12 an die Oberfläche 44 gewährleistet werden kann. Das Messprinzip der faseroptischen Erfassungseinrichtung 10 beruht auf der Annahme, dass in unmittelbarer Nähe der Length of the adhesive 46 is arranged. In order to cure the adhesive to reach an unwanted change in position of the fiber 12 46, the fiber elements 14 and 20 be ¬ drawing, the fiber 12 for example by means of a suitable adhesive such as by means of a tempe ¬ raturstabilen UV-cure adhesive on at least two spaced- spaced points next to the actual adhesive 46 and thus next to an actual splice to which the fiber 12 is glued by means of the adhesive 46 with the surface 44, prefixed. The adhesive 46 is cured, for example, at 150 degrees Celsius for one hour in a climatic chamber, so that a firm connection of the Fa ¬ ser 12 can be ensured to the surface 44. The measuring principle of the fiber optic detection device 10 is based on the assumption that in the immediate vicinity of the
Spleißstelle gleiche Temperatur und Spannungszustände in der Faser 12, insbesondere in den Faserelementen 14 und 20, herrschen. Für symmetrische Klebeverbindungen kann angenommen werden, dass die Hauptspannungsrichtungen der kleberinduzierten Kräfte im Kern mit den optischen Achsen der Faser 12 übereinstimmen. Bei Klebergeometrien wie in Fig. 3 dargestellt kann näherungsweise von einer Druckkraft entlang der Raumrichtung y ausgegangen werden. Temperaturänderungen und Längsdehnungen führen zu gleichen Änderungen der Doppelbrechung in beiden Faserelementen 14 und 20. Die kleberinduzierte Doppelbrechung erhöht jedoch die Doppelbrechung in dem auch als 0 Grad-Lage bezeichneten Faserelement 14 um zumindest nahezu denselben Wert, um den die Doppelbrechung in dem auch als 90 Grad-Lage bezeichneten Faserelement 20 verringert wird . Das jeweilige FBG stellt beispielsweise wenigstens ein Sen¬ sorsignal bereit, welches die erfassten Belastungen und die erfasste Temperatur charakterisiert. Aus beiden Sensorsigna¬ len der FBG kann dann der Klebereinfluss in den Peakabständen korrigiert werden. Zur Temperatur- und Dehnungsbestimmung kann also die Bragg-Wellenlänge der jeweiligen Fast-Axis des jeweiligen FBG beispielsweise in dem Faserelement 14 und der spannungskorrigierte Peakabstand herangezogen werden. Damit können mittels der faseroptischen Erfassungseinrichtung 10 im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren oberflächenverklebte FBG verwendet werden. Die Klebeverbindung schützt da¬ bei die Faser 12, sodass entcoatete Fasern, das heißt Fasern ohne Ummantelung verwendet werden können. Dabei entfallen Un- Sicherheiten durch temperatur- und alterungsbedingte Verände¬ rungen des sogenannten Fasercoatings . Auf Multiplexfähigkeit der Sensoren muss dabei zur Temperatur-Dehnung-Entkopplung nicht verzichtet werden, bei gleichzeitig hoher Genauigkeit der Temperaturmessung. Splice site same temperature and stress states in the fiber 12, in particular in the fiber elements 14 and 20 prevail. For symmetric bonds, it can be assumed that the principal stress directions of the adhesive-induced forces in the core coincide with the optical axes of the fiber 12. In the case of adhesive geometries as shown in FIG. 3, it can be assumed approximately of a compressive force along the spatial direction y. Temperature changes and longitudinal strains result in equal birefringence changes in both fiber elements 14 and 20. However, the adhesive-induced birefringence increases the birefringence in the fiber element 14, also referred to as 0 degree, by at least nearly the same value as the birefringence as well as 90 degrees Layer designated fiber element 20 is reduced. The respective FBG provides, for example, at least one Sen ¬ sorsignal ready characterizing the detected pressures and the detected temperature. The adhesive effect can be corrected in the peak intervals from both Sensorsigna ¬ len of FBG. For temperature and strain determination, therefore, the Bragg wavelength of the respective fast axis of the respective FBG, for example, in the fiber element 14 and the voltage-corrected peak distance can be used. Thus, in contrast to conventional methods, surface-bonded FBGs can be used by means of the fiber optic detection device 10. The adhesive bond protects since ¬ with the fiber 12 so that de-coated fibers, that is fibers can be used without cladding. While UN account for collateral by temperature and aging-related Variegated ¬ conclusions of the so-called fiber coatings. It is not necessary to dispense with multiplexing capability of the sensors for temperature-elongation decoupling, with high accuracy of the temperature measurement.

Claims

Patentansprüche claims
1. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10), mit wenigstens einer als Lichtleiter ausgebildeten Faser (12), welche we- nigstens ein erstes Faserelement (14) mit einer ersten lang¬ samen Polarisationsachse (16) und wenigstens ein sich in Längserstreckungsrichtung (34) der Faser (12) an das erste Faserelement (14) anschließendes zweites Faserelement (20) mit einer zweiten langsamen Polarisationsachse (22) aufweist, die in Umfangsrichtung der Faser (12) versetzt zu der ersten langsamen Polarisationsachse (16) angeordnet ist, und mit we¬ nigstens einem Sensortandem (36) , welches wenigstens ein in das erste Faserelement (14) eingeschriebenes erstes Faser- Bragg-Gitter (38) und wenigstens ein in das zweite Faserele- ment (20) eingeschriebenes zweites Faser-Bragg-Gitter (40) aufweist und dazu ausgebildet ist, an einer korrespondieren¬ den Messstelle (M) eine an der Messstelle (M) herrschende Temperatur und wenigstens eine an der Messstelle (M) auf die Faser (12) wirkende Belastung zu erfassen. 1. fiber optic detection device (10), comprising at least one formed as a light guide fiber (12), which at least one first fiber element (14) with a first lang ¬ samen polarization axis (16) and at least one in the longitudinal direction (34) of the fiber (12) to the first fiber element (14) subsequent second fiber element (20) having a second slow polarization axis (22) which is arranged in the circumferential direction of the fiber (12) offset from the first slow polarization axis (16), and we ¬ at least one sensor tandem (36) having at least one in the first fiber element (14) inscribed first fiber Bragg grating (38) and at least one in the second Faserele- element (20) inscribed second fiber Bragg grating (40) and is adapted to at a corresponding ¬ the measuring point (M) at the measuring point (M) prevailing temperature and at least one at the measuring point (M) on the fiber (12) acting load to capture.
2. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die langsamen Polarisationsachsen (16, 22) in Um- fangsrichtung der Faser (12) um einen Winkel versetzt zueinander angeordnet sind, der in einem Bereich von einschließ- lieh 89 Grad bis einschließlich 91 Grad liegt. 2. A fiber optic detector (10) according to claim 1, wherein the slow polarization axes (16, 22) are circumferentially offset from each other in the circumferential direction of the fiber (12) by an angle ranging from 89 degrees to 91 inclusive Degree lies.
3. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Faser (12) an einer Oberfläche (44) eines Bauteils (42) gehalten ist. The fiber optic detector (10) of claim 1 or 2, wherein the fiber (12) is held on a surface (44) of a component (42).
4. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei eine der langsamen Polarisationsachsen (16, 22) parallel zur Oberfläche (44) und die andere langsame Polarisa¬ tionsachse (22) senkrecht zur Oberfläche (44) verläuft. 4. fiber optic detection device (10) according to claim 3, wherein one of the slow polarization axes (16, 22) parallel to the surface (44) and the other slow Polarisa ¬ tion axis (22) perpendicular to the surface (44).
5. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Faser (12) an der Oberfläche (44) mittels eines Klebstoffes (46) gehalten ist, welcher die Faserelemen¬ te (14, 20) berührt. 5. The fiber optic detection device (10) according to claim 3 or 4, wherein the fiber (12) on the surface (44) by means of an adhesive (46) is held, which touches the Faserelemen ¬ te (14, 20).
6. Faseroptische Erfassungseinrichtung (20) nach Anspruch 5, wobei eine Anordnung des Klebstoffes (46) in radialer6. fiber optic detection device (20) according to claim 5, wherein an arrangement of the adhesive (46) in radial
Richtung der Faser (12) zwischen dieser und der Oberfläche (44) unterbleibt. Direction of the fiber (12) between this and the surface (44) is omitted.
7. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Faserelemente (14, 20) als separat voneinander hergestellte und miteinander an einer Verbindungsstelle (V) verbundene Bauelemente ausgebildet sind . 7. fiber optic detection device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the fiber elements (14, 20) are formed as separately manufactured and connected to one another at a connection point (V) components.
8. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 7 in dessen Rückbezug auf Anspruch 5 oder 6, wobei der Kleb¬ stoff (46) eine in Längserstreckungsrichtung (34) der Faser (12) verlaufende Länge aufweist, und wobei die Verbindungs¬ stelle (V) in der Mitte der Länge angeordnet ist. 8. fiber optic detection device (10) according to claim 7 in its back to claim 5 or 6, wherein the adhesive ¬ material (46) in the longitudinal direction (34) of the fiber (12) extending length, and wherein the connection ¬ point (V ) is arranged in the middle of the length.
9. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach Anspruch9. fiber optic detection device (10) according to claim
8. wobei die Länge mindestens drei Zentimeter beträgt. 8. where the length is at least three inches.
10. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Faserelemente (14, 20) an der10. fiber optic detection device (10) according to any one of claims 7 to 9, wherein the fiber elements (14, 20) on the
Verbindungsstelle (V) miteinander verspleißt sind. Joint (V) are spliced together.
11. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das jeweilige Faserelement (14, 20) als polarisationserhaltende Faser ausgebildet ist. 11. The fiber optic detection device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the respective fiber element (14, 20) is formed as a polarization-maintaining fiber.
12. Faseroptische Erfassungseinrichtung (10), wobei in dem jeweiligen Faserelement (14, 20) zwei in Längserstreckungs¬ richtung (34) der Faser (12) verlaufende Stresselemente (26, 28, 30, 32) angeordnet sind, welche in radialer Richtung der Faser (12) nebeneinander angeordnet sind. Running 12. The fiber optic sensing device (10), wherein in each fiber element (14, 20) has two longitudinally Erstreckungs ¬ direction (34) of the fiber (12) stress elements (26, 28, 30, 32) are arranged which in the radial direction Fiber (12) are arranged side by side.
13. Verfahren zum Betreiben einer faseroptischen Erfassungseinrichtung (10), mit wenigstens einer als Lichtleiter ausge¬ bildeten Faser (12), welche wenigstens ein erstes Faserele¬ ment (14) mit einer ersten langsamen Polarisationsachse (16) und wenigstens ein sich in Längserstreckungsrichtung (34) der Faser (12) an das erste Faserelement (14) anschließendes zweites Faserelement (20) mit einer zweiten langsamen Polarisationsachse (22) aufweist, die in Umfangsrichtung der Faser (12) versetzt zu der ersten langsamen Polarisationsachse (16) angeordnet ist, und mit wenigstens einem Sensortandem (36) , welches wenigstens ein in das erste Faserelement (14) einge¬ schriebenes erstes Faser-Bragg-Gitter (38) und wenigstens ein in das zweite Faserelement (20) eingeschriebenes zweites Fa¬ ser-Bragg-Gitter (40) aufweist, wobei mittels des Sensortan- dems (36) an einer korrespondierenden Messstelle (M) eine an der Messstelle (M) herrschende Temperatur und wenigstens eine an der Messstelle (M) auf die Faser (12) wirkende Belastung erfasst werden. 13. A method of operating a fiber optic sensing device (10), with at least one as a light guide being ¬ formed fiber (12) comprising at least a first Faserele ¬ element (14) having a first slow polarization axis (16) and at least one is (in the longitudinal direction 34) of the fiber (12) to the first fiber element (14) subsequent second fiber element (20) having a second slow polarization axis (22) which is arranged in the circumferential direction of the fiber (12) offset from the first slow polarization axis (16), and at least one sensor tandem (36) comprising at least one in the first fiber element (14) inserted ¬ signed first fiber Bragg grating (38) and at least one in the second fiber element (20) inscribed second Fa ¬ ser Bragg grating (40), wherein by means of the sensor detector (36) at a corresponding measuring point (M) a temperature prevailing at the measuring point (M) and at least one at the measuring point (M) on the fiber (12) acting load can be detected.
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