本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于獲取機(jī)械狀態(tài)變量的傳感器元件，其包括至少一個(gè)光波導(dǎo)，在光波導(dǎo)內(nèi)引入至少一個(gè)光纖布拉格光柵，傳感器元件包括至少一個(gè)平面光學(xué)濾波器元件，從光波導(dǎo)發(fā)出的光能夠被供至平面光學(xué)濾波器元件，傳感器元件還具有至少一個(gè)測(cè)量裝置，測(cè)量裝置能夠用于確定斯托克斯線與反斯托克斯線之間的強(qiáng)度比和/或光信號(hào)的傳播時(shí)間。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及一種用于獲取機(jī)械狀態(tài)變量的方法，其中，至少一個(gè)光波導(dǎo)沿著測(cè)量區(qū)段延伸，多個(gè)光纖布拉格光柵布置到光波導(dǎo)中，具有至少能夠預(yù)定的中心波長(zhǎng)以及能夠預(yù)定的譜寬的光被耦合到光波導(dǎo)中，并且在光波導(dǎo)內(nèi)反射和/或散射的光被供到至少兩個(gè)測(cè)量裝置，在第一測(cè)量裝置中，從光波導(dǎo)以選擇的頻譜范圍發(fā)出的光的強(qiáng)度被確定，并且在第二測(cè)量裝置中，斯托克斯線與反斯托克斯線之間的強(qiáng)度比和/或光信號(hào)的傳播時(shí)間被確定。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及獲取機(jī)械狀態(tài)變量的傳感器元件以及方法，所述傳感器元件包括至少ー個(gè)光波導(dǎo)，至少ー個(gè)光纖布拉格光柵(fiber Bragg grating)位于光波導(dǎo)內(nèi)，傳感器元件具有至少ー個(gè)平面光學(xué)濾波器元件，從光波導(dǎo)射出的光能夠被供至所述平面光學(xué)濾波器元件。
技術(shù)介紹
歐洲專利公開(kāi)文獻(xiàn)EP0509537A2公開(kāi)了ー種上述類型的傳感器元件。該傳感器元件包括光纖，在光纖上傳播光學(xué)信號(hào)。在機(jī)械應(yīng)カ的作用下，產(chǎn)生光學(xué)信號(hào)變形，所述變形能夠借助于相關(guān)的測(cè)量電子器件被確定。然而，不足之處是為了檢測(cè)信號(hào)變形的高設(shè)備代價(jià)，從而這種已知的傳感器元件的使用限于很少的應(yīng)用領(lǐng)域。 從現(xiàn)有技術(shù)看出，本專利技術(shù)的目的是提供一種用于測(cè)量機(jī)械狀態(tài)變量的傳感器元件，所述傳感器元件能夠代價(jià)少地并因此更成本高效地提供所需的測(cè)量值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
以下說(shuō)明應(yīng)當(dāng)理解為所提出的特征存在于本專利技術(shù)的至少ー個(gè)實(shí)施例中。這并不排除其它特征的出現(xiàn)。在權(quán)利要求書(shū)限定“第一”和“第二”特征時(shí)，這種指派用于在類似的特征之間進(jìn)行區(qū)分，而不規(guī)定住何具體優(yōu)先級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及用于獲取機(jī)械狀態(tài)變量的傳感器元件，其包括至少ー個(gè)光波導(dǎo)，多個(gè)光纖布拉格光柵位于所述光波導(dǎo)內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器元件，所述傳感器元件還包括至少ー個(gè)第一光源以及至少ー個(gè)第二光源，這些光源的光能夠被耦合到至少ー個(gè)光波導(dǎo)中。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器元件，其中，第一光源包括至少ー個(gè)超發(fā)光二極管和/或第二光源包括短脈沖激光器、尤其Q開(kāi)關(guān)微片激光器。在一些實(shí)施例中，第一光源可以具有第一波長(zhǎng)，第二光源可以具有第二波長(zhǎng)，第二波長(zhǎng)與第一波長(zhǎng)不同。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，第一光源和第二光源能夠以脈沖的方式操作，脈沖與暫停時(shí)間彼此相配，從而這兩種光源不會(huì)同時(shí)發(fā)光。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器元件，該傳感器元件還包括至少ー個(gè)平面光學(xué)濾波器元件，從光波導(dǎo)發(fā)出的第一光源的光能夠利用所述平面光學(xué)濾波器元件被接收。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，傳感器元件可以包括多個(gè)并行的平面光學(xué)濾波器元件，在光波導(dǎo)內(nèi)反射的光利用至少ー個(gè)耦合器和/或復(fù)用器能夠至少部分地被供至所述平面光學(xué)濾波器元件。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，平面光學(xué)濾波器元件的各個(gè)通道的接收曲線分別具有不同的波長(zhǎng)。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，相鄰的通道可以相差大約2nm至大約10nm。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，平面光學(xué)濾波器元件可以包括陣列式波導(dǎo)芯片和/或定向耦合器和/或延遲線干涉儀和/或Mach Zehnder干涉儀。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器元件，在傳感器元件內(nèi)，至少ー個(gè)光纖布拉格光柵可以通過(guò)用飛秒激光脈沖輻照光波導(dǎo)的預(yù)限定的縱向區(qū)段而獲得。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器元件，在傳感器元件內(nèi)，從光波導(dǎo)發(fā)出的第二光源的光可以被供至用于確定斯托克斯線與反斯托克斯線之間的強(qiáng)度比的裝置和/或用于確定光的傳播時(shí)間的裝置。 在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器兀件，在傳感器兀件內(nèi)，多個(gè)光纖布拉格光柵中的每個(gè)光纖布拉格光柵具有不同的晶格常數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器元件，在該傳感器元件中，如果沒(méi)有機(jī)械應(yīng)カ作用在光纖布拉格光柵上，則陣列式波導(dǎo)芯片的接收范圍的最小值(該最小值位于各通道之間)大致對(duì)應(yīng)于由光學(xué)布拉格光柵所反射的波長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器元件，該傳感器元件還包括復(fù)用器，經(jīng)由所述復(fù)用器，多個(gè)光波導(dǎo)能夠與至少ー個(gè)光源和/或至少ー個(gè)測(cè)量裝置依次相連。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及傳感器元件，在該傳感器元件中，光波導(dǎo)具有芯體以及包層，芯體的材料是名義上未摻雜的。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及用于獲取機(jī)械狀態(tài)變量的方法，其中，至少ー個(gè)光波導(dǎo)沿ー測(cè)量距離延伸，多個(gè)光纖布拉格光柵被引入到所述光波導(dǎo)中，具有至少可預(yù)定的中心波長(zhǎng)和可預(yù)定的譜寬的光被耦合到光波導(dǎo)中，并且光波導(dǎo)內(nèi)反射的光被供至測(cè)量裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及方法，在該方法中，來(lái)自第一光源的頻譜寬帶輻射以及來(lái)自第ニ光源的脈沖式頻譜窄帶輻射被供至光波導(dǎo)。在一些實(shí)施例中，頻譜窄帶輻射的波長(zhǎng)與頻譜寬度輻射的波長(zhǎng)不同。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及方法，在該方法中，由第二光源所發(fā)出的并在光波導(dǎo)內(nèi)反射的輻射光的傳播時(shí)間和/或斯托克斯線與反斯托克斯線之比在測(cè)量裝置中被確定，和/或由第一光源發(fā)出的并在光波導(dǎo)內(nèi)以可預(yù)定的頻譜范圍被反射的輻射光的強(qiáng)度在測(cè)量裝置內(nèi)被確定。可預(yù)定的頻譜范圍可以由至少ー個(gè)陣列式波導(dǎo)芯片的通道寬度被選擇。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及用于制造傳感器元件的方法，該方法包括以下步驟提供具有芯體以及包層的光波導(dǎo)，其中所述芯體的材料名義上未摻雜；通過(guò)用飛秒激光脈沖輻照光波導(dǎo)的預(yù)定的縱向區(qū)段制造具有可預(yù)定的晶格常數(shù)的多個(gè)光纖布拉格光柵。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及方法，該方法還包括以下步驟測(cè)量至少ー個(gè)陣列式波導(dǎo)芯片的接收范圍的邊緣的波長(zhǎng)；制造適于分別反射具有接收范圍邊緣波長(zhǎng)的光的多個(gè)光纖布拉格光柵；將陣列式波導(dǎo)芯片連接至光波導(dǎo)。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及風(fēng)帆，該風(fēng)帆包括如上所述的傳感器元件。在ー個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及纜繩，所述纜繩至少包括如上所述的傳感器元件。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)可以涉及線或繩，所述線或繩包括至少ー個(gè)如上所述的傳感器元件。這種傳感器元件通過(guò)層合或粘結(jié)或交織的方式可以安置在風(fēng)帆或線或繩中。在絕緣體的擠出成型或注射成型的過(guò)程中，傳感器元件可以安置在纜線中。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，確切地一個(gè)傳感器元件可以布置在圓纜線的中央，從而產(chǎn)生圓柱形對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及用于控制可操縱風(fēng)箏或風(fēng)帆的方法，在所述方法中，在可操縱風(fēng)箏或風(fēng)帆上作用的力被測(cè)量，并且諸如被單和/或牽索和/或桁梁和/或用于改變風(fēng)帆或可操縱風(fēng)箏的外形和/或位置的修整裝置被自動(dòng)地影響。在一個(gè)實(shí)施例中，本專利技術(shù)涉及用于監(jiān)測(cè)纜線連接的方法，在所述方法中，沿著纜線連接的機(jī)械載荷和/或溫度利用傳感器元件被測(cè)量。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，從所測(cè)量的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出壽命預(yù)測(cè)。附圖說(shuō)明以下利用附圖以及示意性實(shí)施例更加詳細(xì)地說(shuō)明本專利技術(shù)。在附圖中圖I示出了根據(jù)本專利技術(shù)的傳感器元件以及能夠獲得這種傳感器元件的方法；圖2示出了傳感器元件的縱向橫截面中的折射率曲線；圖3示出了傳感器元件的反射與透射特性；圖4示出了多個(gè)傳感器元件的信號(hào)讀取器的示意圖； 圖5示出了信號(hào)讀取器的操作模式；圖6示出了根據(jù)本專利技術(shù)的測(cè)量方法的步驟；圖7示出了作為傳感器元件的示意性應(yīng)用的由可操縱風(fēng)箏所驅(qū)動(dòng)的貨船。具體實(shí)施例方式圖I示出了傳感器元件，所述傳感器元件包括光波導(dǎo)100。光波導(dǎo)100包括包層101以及在所述包層101內(nèi)大致同心地布置的芯體102。出于雜光以及機(jī)械損害保護(hù)的原因，芯體101可以由保護(hù)套103包圍。保護(hù)套103可以例如由聚合物制成。保護(hù)套103可以利用擠壓機(jī)或注射成型方法以已知的方式被施加到包層101上。包層101與芯體102同樣可以由聚合物制成、具體地由視覺(jué)透明的聚合物制成。然而，芯體102和包層101通常由玻璃制成。玻璃可以大致由非結(jié)晶SiO2組成。包層101和芯體102所用的玻璃可以設(shè)有摻雜劑，從而包層101和芯體102具有不同的折射率。圖I示出了包層101具有第一折射率Ii1，并且芯體102具有第二折射率n2。在包層101與芯體102之間可以是階越式過(guò)渡。在本本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：W·沙德，N·凱爾，M·安格爾馬爾，P·豐肯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：費(fèi)勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)，德拉卡電纜伍珀塔爾有限責(zé)任公司，
類型：
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。