Faser-Bragg-Gitter-Technologie Großes Potential für faseroptische Messsysteme

Stefan Eichhorn, fos4X: »Wir rechnen damit, dass die faseroptische Messtechnik eine wichtige Technologie im stark wachsenden Monitoring&Control-Markt sein wird.«
Stefan Eichhorn, fos4X: »Wir rechnen damit, dass die faseroptische Messtechnik eine wichtige Technologie im stark wachsenden Monitoring&Control-Markt sein wird.«

Faseroptische Messsysteme und Sensoren erobern immer neue Einsatzgebiete. Stefan Eichhorn, Leiter Vertrieb und Marketing von fos4X erklärt, woran das liegt und wie er die Zukunft der optischen Technologie einschätzt.

Markt&Technik: fos4X hat sich als Experte für faseroptische Messgeräte und Sensoren positioniert. Bitte beschreiben Sie kurz das zugrunde liegende Messprinzip.

Stefan Eichhorn: Unsere Messgeräte basieren auf der Technologie der Faser-Bragg-Gitter. Das sind in Lichtwellenleiter eingeschriebene optische Interferenzfilter. Wellenlängen, die innerhalb der Filterbandbreite um die Bragg-Wellenlänge liegen, werden reflektiert. Die reflektierte Wellenlänge wiederum verschiebt sich mit der relativen Dehnung der Glasfaser am Ort des Faser-Bragg-Gitters. Diese Verschiebung wird mit den Messgeräten präzise erfasst. Schon bisher waren Sensorketten möglich, also eine Glasfaser mit mehreren Messstellen. Durch ein von uns entwickeltes Verfahren sind nun mit parallelen Einzelsensoren zusätzlich Abtastraten von bis zu 50 kHz ohne Aliasing realisierbar.

Welche Vorteile bieten faseroptische Sensoren gegenüber ihren elektrischen Pendants?

Im Gegensatz zu elektrischen und metallischen Sensoren sind fos4X-Sensoren und das Messgerät intrinsisch galvanisch voneinander getrennt. Glasfasern und Sensoren leiten keinen Strom – damit sind die Sensoren gegenüber hohen Spannungen oder Blitzschlag unempfindlich. Darüber hinaus können unsere faseroptischen Messsysteme elektrische Dehnungsmessstreifen in vielen Bereichen ersetzen, weil sie im direkten Vergleich eine etwa zehnmal höhere Messamplitude haben und mehr als 100.000.000 Lastzyklen erfassen können – das sind etwa tausendmal mehr Zyklen als bei konventionellen elektrischen Sensoren. Ein weiterer Vorteil ist, dass das in der Glasfaser übertragene Lichtsignal nicht von elektromagnetischen Feldern beeinflusst wird.

Faseroptische Sensoren zeichnen sich darüber hinaus durch eine geringe Baugröße aus – wir bieten beispielsweise Sensoren mit nur drei Millimetern Länge an – und sie ermöglichen lange Übertragungsstrecken von bis zu 15 Kilometern. Einer der wichtigsten Vorteile aber ist, dass in eine Glasfaser mehrere Messstellen integriert werden können – Stichwort Multiplexing. So ist eine verteilte Temperatur- oder Dehnungsmessung mit mehreren Hundert Messstellen mit nur wenigen Kabeln realisierbar.

Gibt es auch Nachteile?

Der größte Nachteil von faseroptischen Sensoren ist zweifelsohne die fehlende Bekanntheit. Daher greifen viele Anwender weiterhin auf die bekannte elektrische Messtechnik zurück, auch wenn sie dadurch zusätzliche Kosten für Isolierung, Schirmung, Signalaufbereitung oder Sensortausch in Kauf nehmen müssen.