(Fiber-Bragg-Grating Sensors=FBG)

Charakteristik des Messverfahrens

Faseroptische „Dehnungsmessstreifen“, die sogenannten Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (Fiber-Bragg-Grating=FBG) erfassen je nach Konfiguration Dehnungsänderungen infolge statischer oder dynamischer mechanischer Belastungen oder Temperaturänderungen.

Die FBG-Sensoren sind spezielle Strukturen in Standardglasfasern, die in Abhängigkeit von der Längsdehnung des FBG als selektive Wellenlängenfilter auf eingekoppeltes Breitbandlicht wirken. Durch eine spezielle Beschichtung, das sogenannte „Coating“, erhält die Glasfaser robuste Eigenschaften, so dass sie für den Einsatz in rauer Umgebung besonders gut geeignet ist.

Die Messbasis eines jeden FBG beträgt ca. 1 cm. Es können in einer Faser mehrere FGB hintereinander als Messkette oder in einer Dehnungsrosette angeordnet werden. Die Sensoren sind in speziellen Trägermaterialien bzw. Sensorkonstruktionen vorkonfektioniert und können so auf das Messobjekt aufgeklebt, angeschweißt oder in eine Struktur (z.B. Beton, Geogitter, Bodenmaterial) eingebettet werden.

Der nichtsensitive Bereich der Zuleitung kann mehrere 100 m bis einige km betragen. Es wird pro Messkanal nur eine Zuleitungsfaser benötigt.

Das Messsystem besteht aus den FBG-Sensoren, dem Auswertegerät (Interrogator), den Anschlusskomponenten (Stecker, Spleißdose, Zuleitungskabel) sowie einem Steuer- und Auswerte-PC.

FBG-Sensoren

  • sind geeignet für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen
  • sind unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Feldern oder Hochspannungseinfluss
  • sind explosionssicher
  • besitzen im Vergleich zu Standard-DMS eine deutlich höhere Dauerschwingstabilität bzw. Lebensdauer,
  • können auf Grund ihrer geringen Größe unter sehr beengten Platzverhältnissen und an später nicht mehr zugänglichen Bereichen appliziert werden
  • erfassen sehr kleine Verformungen bereits im µm-Bereich  und sind somit als Frühwarnsystem geeignet.
  • Benötigen nur eine Zuleitungsfaser pro Messkanal

Parameter des Messsystems:

Messtakt (geräteabhängig): 1/100/1000 Messungen/sek
Max. Anzahl der FBG pro Kanal: üblich 10-13 (abhängig vom Gesamtdehnungsbereich)
Max. Dehnungsbereich: +/- 0,5% (für 10 Mio Lastwechsel)
Zuleitungslänge pro Kanal: 100 m… 2 km
Anzahl der Kanäle: 1 oder 4
Multiplexer: erweiterbar von 1 auf 4 (insg. max. 16 Kanäle)
Schnittstelle: Ethernet (für Einstellung und Datentransfer)

Variable Softwaremodule ermöglichen die anwenderspezifische Datenerfassung, -speicherung, -visualisierung, -fernübertragung und –verarbeitung.

Die Messtechnik kann sowohl temporär als Servicemessung als auch zur Online- und Dauerüberwachung eingesetzt werden und ist in Betriebssteuer- und Messdatenerfassungssysteme integrierbar.