Faseroptische Signal-Auswerteeinheiten

Auswerteeinheiten für faseroptische Sensoren

Faseroptische Signal-Auswerteeinheiten bilden die Schnittstelle zwischen dem optischen Sensor und der weiteren Messdatenerfassung. Sie senden Licht zum Sensor, erfassen das zurückkommende optische Signal und wandeln dessen Veränderungen in einen präzisen Messwert um. Je nach Sensorsystem können damit Temperatur, Druck, Dehnung oder Weg erfasst und anschließend über Display, Analogausgang oder digitale Schnittstellen ausgegeben werden.

Die faseroptischen Auswerteeinheiten von Althen unterstützen unterschiedliche Sensortechnologien. Für interferometrische Sensoren stehen Systeme auf Basis der WLPI-Technologie (White Light Polarization Interferometry) zur Verfügung. Für faseroptische GaAs-Temperatursensoren werden Auswerteeinheiten mit SCBG-Technologie (Semiconductor Band Gap) eingesetzt.

Das Produktspektrum reicht von kompakten, batteriebetriebenen Einkanalgeräten für mobile Messungen über Mehrkanal-Auswerteeinheiten für Labor- und Feldanwendungen bis zu modularen Hochgeschwindigkeitssystemen mit synchronisierter Datenerfassung. Dadurch lassen sich sowohl einzelne Messstellen als auch umfangreiche Monitoring-Systeme mit einer großen Anzahl faseroptischer Sensoren realisieren.

Ein besonderer Vorteil faseroptischer Messtechnik ist die hohe Störfestigkeit am Messpunkt. Da dort keine elektrische Signalübertragung erforderlich ist, können faseroptische Sensoren auch in Umgebungen eingesetzt werden, in denen starke elektromagnetische oder hochfrequente Felder klassische elektrische Sensoren beeinflussen würden.

Präzise, störungsunempfindlich und flexibel skalierbar

Die faseroptischen Signal-Auswerteeinheiten von Althen decken ein breites Spektrum von mobilen Einzelmessungen bis zu komplexen Mehrkanal-Monitoring-Systemen ab.

Worauf Sie bei der Auswahl einer faseroptischen Signal-Auswerteeinheit achten sollten

1. Sensortechnologie bestimmen
Die Auswerteeinheit muss zur Technologie des eingesetzten Sensors passen. WLPI-Auswerteeinheiten sind für interferometrische faseroptische Sensoren vorgesehen. Faseroptische GaAs-Temperatursensoren benötigen dagegen eine Auswertung auf Basis der SCBG-Technologie.

Einige Systeme wie CoreSens können beide Technologien innerhalb eines modularen Systems unterstützen.

2. Messgröße berücksichtigen
WLPI-basierte Systeme können je nach angeschlossenem Sensor Temperatur, Druck, Dehnung oder Weg erfassen. Andere Auswerteeinheiten sind speziell für eine Messgröße optimiert, beispielsweise für faseroptische Temperatur- oder physiologische Druckmessungen.

3. Anzahl der Messkanäle festlegen
Für einzelne Messstellen stehen kompakte Einkanalgeräte zur Verfügung. Für mehrere Sensoren können Systeme mit beispielsweise 4, 8, 16 oder 18 Kanälen eingesetzt werden.

Bei umfangreichen Messsystemen bietet eine modulare Architektur zusätzliche Vorteile. CoreSens ermöglicht beispielsweise 2 bis 26 Kanäle pro Rack und kann durch die Verbindung mehrerer Systeme auf bis zu 1.300 Messkanäle erweitert werden.

4. Benötigte Messgeschwindigkeit bestimmen
Die erforderliche Abtastrate hängt von der Dynamik der Messgröße ab. Für klassische Langzeitüberwachungen von Temperatur oder Dehnung können vergleichsweise geringe Messraten ausreichend sein.

Für schnelle Prozesse stehen Auswerteeinheiten mit deutlich höheren Abtastraten zur Verfügung. Je nach Modell reichen die Messraten von etwa 20 Hz bis zu 1.000 Hz pro Messkanal.

5. Synchronisation mehrerer Kanäle berücksichtigen
Bei dynamischen Messungen ist nicht nur eine hohe Abtastrate, sondern auch die zeitliche Synchronisierung der einzelnen Kanäle entscheidend. Für solche Anwendungen stehen Systeme mit deterministischer Synchronisation über EtherCAT zur Verfügung.

Dies ist beispielsweise wichtig, wenn Temperatur, Druck, Dehnung oder Weg an mehreren Positionen gleichzeitig erfasst und miteinander verglichen werden sollen.

6. Passende Schnittstellen auswählen
Abhängig von der Auswerteeinheit stehen unterschiedliche Schnittstellen zur Verfügung. Dazu zählen unter anderem:

• analoge Spannungs- und Stromausgänge
• RS-232
• RS-485
• Ethernet
• EtherCAT

Einige Systeme verfügen zusätzlich über interne Datenspeicherung, Relaisausgänge oder einen integrierten Webserver zur Konfiguration.

7. Mobile, Labor- oder Feldanwendung berücksichtigen
Für mobile Einzelmessungen eignen sich kompakte Handgeräte wie PicoSens oder Pico M, die auch batteriebetrieben eingesetzt werden können.

Für Labormessungen stehen Mehrkanalgeräte mit Display und Datenschnittstellen zur Verfügung. Für industrielle Feld- und Langzeitüberwachungen sind wiederum robuste Tisch-, Wand- oder Rack-Systeme mit mehreren Messkanälen sinnvoll.

8. Anforderungen an Messgenauigkeit und Auflösung festlegen
Für hochpräzise Anwendungen sollten Auflösung, Linearität und Genauigkeit des kompletten Systems aus Sensor und Auswerteeinheit betrachtet werden.

WLPI-Auswerteeinheiten wie FieldSens erreichen beispielsweise eine Genauigkeit von bis zu ±0,01 % des Messbereichsendwerts. Bei GaAs-Temperaturmesssystemen wird die Genauigkeit dagegen direkt als Temperaturabweichung spezifiziert.

9. Umgebungsbedingungen der Messstelle berücksichtigen
Faseroptische Sensorik bietet besondere Vorteile, wenn elektrische Sensoren durch elektromagnetische Felder oder hohe elektrische Potentiale beeinflusst würden.

Typische Beispiele sind Hochspannungsanlagen, Transformatoren, MRT-Systeme, Mikrowellenanlagen, Hochfrequenzanwendungen sowie bestimmte Anwendungen in Energie, Forschung und Medizintechnik.

10. Langzeitüberwachung und Skalierbarkeit einplanen
Bei Structural Health Monitoring, Geotechnik oder Anlagenüberwachung kann sich die Anzahl der Messstellen im Laufe eines Projekts erhöhen. Für solche Anwendungen sollte die Auswerteelektronik von Beginn an auf Erweiterbarkeit und Mehrkanalbetrieb ausgelegt werden.

Unser technisches Expertenteam unterstützt Sie bei der Auswahl und Abstimmung von faseroptischem Sensor, Auswerteeinheit, Schnittstellen und Messdatenerfassung. Kontakt zum Vertriebsteam

Typische Anwendungen für faseroptische Signal-Auswerteeinheiten

Faseroptische Auswerteeinheiten kommen insbesondere dort zum Einsatz, wo präzise Messungen mit hoher Störfestigkeit oder eine langfristige Überwachung mehrerer Messstellen erforderlich sind.

Typische Anwendungen sind:

• Structural Health Monitoring
• Bauwerksüberwachung von Brücken und Gebäuden
• Tunnel- und Staudammüberwachung
• geotechnische Messungen
• Langzeitüberwachung von Infrastruktur
• Hochspannungsanlagen und Energieversorgung
• Transformatoren und elektrische Anlagen
• EMI- und RFI-belastete Umgebungen
• Mikrowellen- und Hochfrequenzanwendungen
• industrielle Prozessüberwachung
• Forschung und Entwicklung
• Luft- und Raumfahrt
• Verteidigung und sicherheitskritische Anwendungen
• Windenergie und Turbinenüberwachung
• Öl- und Gasanwendungen
• faseroptische Temperaturmessungen
• faseroptische Druckmessungen
• Dehnungs- und Belastungsmessungen
• Weg- und Verformungsmessungen
• medizinische und MRT-Anwendungen
• physiologische Druckmessungen

Durch unterschiedliche Sensor-, Kanal-, Schnittstellen- und Geschwindigkeitsvarianten können die Systeme sowohl für einzelne Messaufgaben als auch für umfangreiche Langzeit-Monitoring-Systeme eingesetzt werden.