Faseroptische Sensoren (WLPI)

Für präzise Messungen in anspruchsvollen Anwendungen mit höchster Flexibilität im Sensordesign.

Faseroptik: Präzise Messungen mit höchster Flexibilität

Faseroptische Messlösungen (WLPI) sind für die Messgrößen Dehnung, Druck, Weg und Temperatur verfügbar. Herkömmliche elektronische Sensoren stoßen häufig an die Grenzen der Technik, da störende Effekte wie Hochspannung oder EMV die Funktionsfähigkeit der Systeme einschränken. Gerade in diesen Umgebungen können unsere faseroptischen Sensoren neue Möglichkeiten für zuverlässige Messungen schaffen.

Eigenschaften und Vorteile

  • Hohe Unempfindlichkeit: Keine Auswirkungen von Hochspannungen und elektromagnetischen Störungen.
  • Langzeitstabilität: Keine optischen Verluste bei Bewegung oder Biegung der Faser oder im Stecker.
  • Große Widerstandsfähigkeit: Die Sensoren sind robust und für die anspruchsvollsten Anwendungen geeignet.
  • Einfache Installation: Einfache Längenanpassung der Lichtwellenleiter, Montage per Punktschweißung, Klebung oder vollständige Integration in einem Bauteil möglich.
  • Leichte und kleine Bauweise: Die Sensoren können in sehr kleinen Abmessungen gebaut werden.
  • Vielseitig: Mit der gleichen Signalauswerteeinheit können alle angebotenen Messgrößen erfasst werden.
  • Wartungsfrei: Keine Wartung oder Kalibrierung notwendig.
  • Eigensicher: Die Sensoren eignen sich für Hochspannungsumgebungen, Ex-Schutzbereichen sowie chemisch aggressiven Umgebungen.

Mögliche Anwendungsgebiete für Faseroptik

  • Industrie
  • Luft- und Raumfahrt
  • Verteidigung
  • Geotechnik
  • Bauwesen
  • Bauwerksüberwachung
  • Energie / Erneuerbare Energien
  • Chemiebranche
  • Lebensmittelindustrie


Vorteile von WLPI im Vergleich zu anderen Technologien...

Mehr zu den Anwendungsgebieten faseroptischer Technologien...

Jede Anwendung ist anders und hat ihre ganz speziellen, eigenen Anforderungen. Ob Sensorgröße oder -design: Unsere Experten passen alle faseroptischen Sensoren speziell nach Ihren Bedürfnissen an und übernehmen auch komplexe Messaufgaben für Sie. Kommt Faseroptik für Ihre Anwendung in Frage? Lassen Sie sich kostenfrei von uns beraten!

Kostenfreie Beratung

Faseroptische Sensoren für jede Anwendung: Unser Produktportfolio

Bei uns finden Sie eine breite Palette an WLPI faseroptischen Messlösungen für die Messgrößen Dehnung, Druck, Weg und Temperatur, inklusive passender Signalauswerteeinheiten und OEM Boards. Gerne unterstützen wie Sie bei der Auswahl.

Faseroptik mit Glasfasertechnologie – perfekt für anspruchsvollste Anwendungen

Die faseroptische Weißlicht-Polarisationsinterferometrie (WPLI) ist eine patentierte Glasfasertechnologie, die es ermöglicht, präzise Messungen in den anspruchsvollsten Anwendungen durchzuführen. Sie bietet maximale Flexibilität im Sensordesign, so dass auch in sehr anspruchsvollen Umgebungen zuverlässige Messungen durchgeführt werden können.

Hierzu zählen beispielsweise die einfach Anpassung des Lichtwellenleiters, die simple Montage sowie die Möglichkeit zur vollen Integration eines Sensors in einem Bauteil von der Größe z.B. einer Kreditkarte – inklusive aller benötigten Komponenten zur Signalauswertung. Dabei können mit der gleichen Signalauswerteeinheit alle angebotenen Messgrößen erfasst werden.

Faseroptische Sensoren

Faseroptische Dehnungssensoren dienen der genauen Messung von Verformungen. Diese Sensoren eignen sich z.B. für

  • Überwachung von Bauwerken
  • Detektion von Mikrorissen und lokalen Materialfehlern
  • Messung der Blattlast auf Windkraftanlagen
  • Fertigungsoptimierung im Leichtbau
  • Schwingungsanalysen

Mit Faseroptischen Drucksensoren können hochgenaue Druckmessungen - selbst bei widrigsten Bedingungen - vorgenommen werden. Aufgrund der geringen Abmessungen sowie Unempfindlichkeit und Zuverlässigkeit sind eignen sich diese Sensoren u.a. für

  • Forschung
  • Industrielle Anwendungen

Faseroptische Wegsensoren verfügen über eine lange Lebensdauer und eignen sich für die anspruchsvollsten Applikationen, in denen hohe Zuverlässigkeit Pflicht ist. Sie eignen sich für alle industriellen Anwendungen beispielsweise für

  • Echtzeit-Überwachung von Bauwerken
  • Überwachung von Betonstrukturen
  • Strukturüberwachung von Flugzeugen

Faseroptische Temperatursensoren dienen der Erstellung von Temperaturprofilen. Ein typischer faseroptischer Temperatursensor ist der Einpunkt-Sensor, der sich an der Spitze der Faser befindet. Glasfasern sind unempfindlich gegenüber elektromagnetischer Strahlung, und können daher auch bei hohen Spannungspotenzialen, in explosionsgefärdeten Bereichen oder auch in chemisch aggressiver Umgebung problemlos eingesetzt werden. Sie kommen daher häufig zum Einsatz für

  • Überwachung bei der Magnetresonanz- und Kernspiontomographie
  • Prozesskontrolle in Rohrreaktoren
  • Analyse von Kernbohrungen und Lecksuche

Unsere faseroptischen Sensoren im Einsatz

Spannende Einblicke in die Projekte unserer Kunden – lernen Sie unsere Produkte in der Praxis kennen:

Funktionsweise der faseroptischen WLPI-Technologie

Die faseroptische Weißlicht-Polarisations-Interferometrie (WLPI) ist eine patentierte faseroptische Technologie, die präzise Messungen in den anspruchsvollsten Anwendungen ermöglicht. Sie bietet ein Höchstmaß an Flexibilität im Sensordesign, um auch in den widrigsten Umgebungen verlässliche Messwerte zu erzeugen.

Faseroptische Messsysteme bestehen aus zwei Hauptkomponenten, dem faseroptischen Sensor und der Signalauswerteeinheit. Hinzu kommt noch ein Lichtwellenleiter (LWL, Faser), der je nach eingesetzter Technologie unterschiedliche Zwecke erfüllt.

Ein faseroptischer Sensor besteht aus einem abgedichteten Gehäuse, in dem sich das optische Sensorelement befindet. Dieses Sensorelement ist bezüglich der zu erfassenden, physikalischen Messgröße empfindlich. Es existieren unterschiedliche faseroptische Messverfahren, die auf einer oder mehrerer der spezifischen Eigenschaften des Lichtes (Intensität, Phase, Polarisation und Spektrum) beruhen. Prinzipiell verändert die zu erfassende Messgröße [je nach Verfahren] eine oder mehrere der speziellen Eigenschaften, sodass ein verändertes Lichtsignal zurück geworfen wird.

Extrinsische und intrinsische Sensoren

Faseroptische Sensoren lassen sich grundsätzlich in zwei Klassen einordnen: Extrinsische und intrinsische Sensoren. Sie unterscheiden sich sowohl im Aufbau als auch in ihrer Funktionsweise woraus sich spezielle Eigenschaften ergeben, die sich je nach Anwendung vorteilhaft oder nachteilig auswirken können.

Bei intrinsischen Sensoren ist der Lichtwellenleiter ein essentieller Bestandteil des Messmechanismus. Die optische Faser ist der Sensor. Faseroptische Sensoren, die auf der Faser Bragg Technologie beruhen, sind populäre Vertreter dieser Sensorklasse.

Die extrinsischen Sensoren hingegen zeichnen sich dadurch aus, dass der empfindliche Teil von der optischen Faser entkoppelt ist. Die optische Faser (LWL) dient lediglich der Übertragung des Lichtsignals zwischen Sensoreinheit und Signalauswerteelektronik. Temperatursensoren auf Basis von Galliumarsenid-Kristallen (GaAs) und auch die im Weiteren vorgestellten faseroptischen Sensoren die auf der WLPI-Technologie beruhen sind Vertreter der extrinsischen Sensorklasse.

Präzises optisches Messverfahren

Die Signalauswerteeinheit dient zum Einspeisen des Lichtsignals in die Faser, zum Empfang des reflektierten, veränderten Lichtsignals sowie zu dessen Verarbeitung und Umwandlung der Ergebnisse in physikalische Einheiten der Messgröße. Die verwendete Lichtquelle unterscheidet sich je nach Messverfahren und Technologie. 

Die optische Interferometrie, bei der die Phasenmodulation des Lichtes gemessen wird, gilt als das empfindlichste Verfahren zur faseroptischen Messung. Das Interferometer ist ein sehr präzises optisches Messgerät, in dem mindestens zwei Lichtbündel durch halbdurchlässige Spiegel auf unterschiedliche optische Bahnen geführt, am Wegende durch zusätzliche Spiegel reflektiert und anschließend wieder zusammengeführt werden. Das Ergebnis ist ein Interferenzmuster, das durch die Differenz der optischen Wege, die die einzelnen Strahlen bis zur Vereinigung / Überlagerung zurückgelegt haben, bestimmt wird.

Mittels der Interferometrie kann eine physikalische Messgröße erfasst werden, sofern Änderungen dieser Messgröße Änderungen der Weglänge im Interferometer verursachen.

Laser versus Weißlicht

Die ursprüngliche Verwendung eines Lasers, einer Lichtquelle mit schmaler Bandbreite, führte zu dem Problem der Phasenmehrdeutigkeit, da die Kohärenzlänge der Lichtquelle generell größer war als der Weglängenunterschied im Interferometer. Dies begrenzte die Einsatzmöglichkeiten der faseroptischen Sensoren die auf Interferometrie beruhten. Die Lösung für dieses Problem ist die Verwendung einer Lichtquelle mit einer kurzen Kohärenzlänge und demzufolge mit einem breitbandigen Spektrum.

Diese Art der Interferometrie wird als Weißlichtinterferometrie oder Kohärenztomographie bezeichnet. Die Gründer von Opsens sind Vorreiter bei der Einführung der Weißlichtinterferometrie bei faseroptischen Messungen. Im Bereich der Industriesensoren haben sie diese Technik zur Marktreife entwickelt und freuen sich, nun ihre neueste Weiterentwicklung in Form ihrer verbesserten faseroptischen Messtechnik vorzustellen: die Weißlicht-Polarisations-Interferometrie.