Faseroptisches Messsystem für räumlich verteilte Dehnungs- und Temperaturmessungen (Fiber Optic Measurement System for Spatially Distributed Strain and Temperature Measurements)
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Thomas Zeh
Abstract
Die Verfügbarkeit dämpfungsarmer, dotierter optischer Fasern leitete im vergangenen Jahrzehnt nicht nur eine neue Epoche auf dem Gebiet der Kommunikationstechnik ein, sie eröffnete auch völlig neue Sensorkonzepte und Messsysteme. Großes Potenzial wird dabei einem Fasersensor zugesprochen, der auf in dotierte Quarzglas-Lichtwellenleiter eingeschriebenen, intrinsischen Brechzahlgittern (faseroptisches Bragg-Gitter) beruht. Diese Gitter erfassen als wellenlängenselektive Sensorelemente ortsaufgelöst u. a. Temperatur und mechanische Dehnung. Es wird ein Messsystem vorgestellt, mit welchem wellenlängenmultiplexiert eine Vielzahl von Bragg-Gittern eines Faserstrangs ausgewertet werden. Die optischen Sensorsignale werden mithilfe eines Spektrometers mit Zeilen-Detektor aufgenommen. Da am Markt schnelle Zeilen-Detektoren (Photodiodenarrays, CCD-Detektoren) verfügbar sind, begrenzt u. a. die Geschwindigkeit der digitalen Signalverarbeitung die Bandbreite eines Sensorsystems. Orientiert an den Echtzeitanforderungen entstand eine parallelisierte Signalverarbeitungsplattform mit digitalen Signalprozessoren (DSPs) und einer Gesamtverarbeitungsleistung von 2,7 GFLOPs (Giga-Floating-Point Operations Per Second) bei einer Taktrate von 150 MHz pro DSP. Diese Verarbeitungsleistung ermöglicht die Ausführung von Subpixel-Approximationsalgorithmen und die Analyse komplexer, dynamischer Dehnungsschwingungen bis zu 1 kHz an 36 Messstellen.
Abstract
The availability of doped optical fibers with low attenuation induced not only a new era in the field of communication technology during the last decade, it also paved the way for completely new sensor concepts and measuring systems. The fiber phase grating written by UV laser light into the core of an optical fiber has developed to a promising component for several sensor applications. This contribution presents a photonic measurement system with Fiber Bragg Grating (FBG) sensors for a distributed temperature and strain reading. Due to the availability of high speed optoelectronic recording devices like CMOS- and CCD-detectors causes a significant bottleneck in the photonic metrology area is in the digital signal processing. Meeting the real time requirements, a signal processing platform with three parallel digital signal processors (DSPs) with a processing performance of 2.7 GFLOPs (Giga Floating point Operations per Second) at a clock rate of 150 MHz per DSP was developed. This processing performance enables the execution of subpixel approximation algorithms and the analysis of complex dynamic strain measurements up to 1 kHz at 36 test points.
© 2003 Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH
Artikel in diesem Heft
- XVI. Messtechnisches Symposium in Kassel
- Hochauflösende Ultraschall-Entfernungsmessung für große Distanzen (High Resolution Ultrasonic Distance Measurement for Long Distances)
- Einsatz von Klopfsensoren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern (Application of Knock Sensors for Engine Misfire Detection)
- Faseroptisches Messsystem für räumlich verteilte Dehnungs- und Temperaturmessungen (Fiber Optic Measurement System for Spatially Distributed Strain and Temperature Measurements)
- Deflektometrie zur Qualitätsprüfung spiegelnd reflektierender Oberflächen (Deflectometry for Quality Control of Specular Surfaces)
- Neuartiger überlastfester piezoresistiver Silizium-Hochdrucksensor (A Novel Overload Resistant Piezoresistive Silicon High Pressure Sensor)
- Modellgestütztes Mess- und Automatisierungssystem zur bedarfsgerechten Heizung und Lüftung (Model-based Automation System for Demand-based Heating and Ventilation)
- Lothar Dallwitz und Michael Schaller erhalten VDI-Ehrenplakette
- Induktives Telemetriesystem für DMS-Messungen
- Vermessung von Spalt und Flächenversatz
- Weg- und Winkelmessung in der Automatisierungstechnik
- Zweiachsiger elektronischer Autokollimator mit 0,5 μm/m Genauigkeit
- Miniatru-Pyrometer bis 1200 °C
- Optische Oberflächenprofelmessstation
- Video-Endoskop mit LCD-Display
- Schnelle 3D-Lasertriangulation
- Tragbares Wasseraktivitätswertmessgerät mit Laborgenauigkeit
- Schnelle akustische Materialprüfung
- Thermopile-Detektroen mit diffraktiver Linse
- Radtelemetrie
- Veranstaltungskalender April 2003 bis Juni 2003
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