1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 67<br />
132 3.7 Faseroptische Temperatursensoren 3.7 Faseroptische Temperatursensoren 133<br />
signal I(t) und ein mehr oder weniger verzerrtes Ausgangssignal U(t).<br />
a) Multimodefaser mit stufenförmigem Anstieg des Brechungsindex n (Stufenprofil)<br />
b) Multimodefaser mit kontinuierlichem Anstieg des Brechungsindex n (Gra<strong>die</strong>ntenfaser)<br />
c) Monomodefaser mit kleinem Faserquerschnitt und Stufenprofil<br />
d) bis g) Streifenleiter (nach [3.47]): Wellenleiter lassen sich auch aus dünnen<br />
optisch transparenten Schichten herstellen, <strong>die</strong> z.B. über Photolithographieund<br />
Ätzprozesse in eine Streifenform überführt werden können. Auch eine<br />
Herstellung durch Diffusion innerhalb vorgegebener lateraler Strukturen ist<br />
möglich. Durch Abdeckung der Streifenleiter mit zusätzlichen Schichten können<br />
<strong>die</strong> optischen Eigenschaften modifiziert werden.<br />
d) aufliegender Streifenwellenleiter<br />
e) Rippenwellenleiter<br />
f) diffun<strong>die</strong>rter oder ionenausgetauschter Streifenwellenleiter<br />
g) vergrabener Streifenwellenleiter<br />
Bild 3.7-2<br />
Optische Signalübertragung durch Lichtwellenleiter<br />
Durch Verwendung von Lichtwellenleitern kann <strong>die</strong> Strahlungsführung in optischen<br />
Systemen erheblich vereinfacht werden, <strong>die</strong>se Tatsache wird auch für <strong>die</strong> Temperaturmeßtechnik<br />
ausgenutzt. Viele typische optische Eigenschaften (Absorption, Fluoreszenz,<br />
u.a.) von Werkstoffen besitzen eine charakteristische Temperaturabhängigkeit;<br />
<strong>die</strong>se können durch eine Faseroptik abgefragt, übertragen und ausgewertet werden.<br />
Entscheidend für <strong>die</strong> praktische Einsatzmöglichkeit ist das übertragungsneutrale<br />
Verhalten: Das Sensorsignal sollte möglichst wenig vom Aufbau und der Übertragungslänge<br />
des faseroptischen Systems abhängen. Dieses läßt sich erreichen durch<br />
<strong>die</strong> Messung des Intensitätsverhältnisses verschiedener Fluoreszenzlinien mit unterschiedlicher<br />
Temperaturabhängigkeit (Bild 3.7-3) oder <strong>die</strong> Messung des zeitlichen<br />
Verlaufs von Abklingkurven (Bild 3.7-4).<br />
Bild 3.7-3<br />
Temperaturmessung durch faseroptische Auswertung der Temperaturabhängigkeit<br />
der Intensität von Fluoreszenzlinien des La 2 O 2 S:Eu 3+ .<br />
a) Aufbau des Meßsystems (nach [3.48])<br />
b) Temperaturabhängigkeit der Intensität verschiedener Fluoreszenzlinien und<br />
von deren Verhältnis zueinander von La 2 O 2 S:Eu 3+ (nach [3.49]).<br />
Ein grundsätzlicher Vorteil vieler optischer Sensorverfahren ist, daß <strong>die</strong>se in elektromagnetisch<br />
stark gestörten Bereichen – z.B. im Bereich sehr hoher elektrischer<br />
Spannungen oder innerhalb eines Plasmas – eingesetzt werden können. Nachteilig ist<br />
der beträchtliche Meßaufwand, so daß <strong>die</strong>se Systeme zur Zeit nur bei spezialisierten