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balkenbiegung
Wir haben 1 Artikel über balkenbiegung gefunden.
Eine Glasfaser als Sensorelement: Entwicklung eines faseroptischen Zweiachs-Neigungssensors
Kurzfassung
Glasfasern sind in der Telekommunikation weit verbreitet und ermöglichen hohe Datenraten und Übertragungsgeschwindigkeiten. Licht spielt dabei die zentrale Rolle des Übermittlers. Die Verwendung von optischen Fasern in der Sensorik und deren Anwendungen, insbesondere in der Ingenieurgeodäsie, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Der Einsatz einer einfachen Glasfaser als Sensorelement für den Prototyp eines Neigungssensors ist ein Beispiel dafür, wie Licht und die mechanischen Eigenschaften der Faser für die Messung von Neigungen in zwei Achsen nutzbar gemacht werden können. Dabei wird das aus einer Glasfaser gefertigte Sensorelement einseitig eingespannt. Das freie Ende des Elements erfährt bei Neigung des Sensors Auslenkungen, die aufgrund der Biegung des Sensorelements entstehen. Wenn Licht in der Faser geführt wird, entsteht am freien Ende ein mit einem positionsempfindlichen Detektor messbarer Punkt. Aus den so bestimmten Faserauslenkungen können anschließend die Neigungswinkel berechnet werden, wofür die Faser als schlanker Balken modelliert wird. Sensorentwicklung, Kalibrierung und Signalverarbeitung sind Themen dieses Beitrags, wobei auch der Einsatz bei statischen und kinematischen Anwendungen besonders behandelt wird. Die Arbeit steht an der Schnittstelle von Mechanik, Sensorik und Ingenieurgeodäsie und zeigt, wie geodätisches Wissen sowohl bei der Sensorentwicklung, als auch bei der Datenauswertung genutzt werden kann.
Abstract
Optical fibers are widely used for telecommunication and allow high bandwidths and data transfer rates. In the transfer process light plays the central role of the transmission. In sensor technology and its applications, especially in engineering geodesy, the use of optical fibers gains constantly in importance. The use of a simple optical fiber as a sensing element for the prototype of a fiber optic tiltmeter is an example of how light and the mechanical properties of the fiber can be used for biaxial tilt determination. The sensing element consists of an optical fiber which is clamped at one side. The free end of the emerging element experiences deflections as soon as the sensor is tilted. When light is guided within the fiber, the cantilever deflections can be measured using an optical detector. From the fiber deflections, the tilt angles can be calculated based on modelling the optical fiber as a cantilever using equations of structural mechanics. Sensor development, prototype calibration and signal processing will be treated in this article. Also selected aspects of static and kinematic applicability will be addressed. The work can be viewed at the interface between mechanics, sensor technology and engineering geodesy and shows how geodetic knowledge can be applied for sensor development and data processing.
Glasfasern sind in der Telekommunikation weit verbreitet und ermöglichen hohe Datenraten und Übertragungsgeschwindigkeiten. Licht spielt dabei die zentrale Rolle des Übermittlers. Die Verwendung von optischen Fasern in der Sensorik und deren Anwendungen, insbesondere in der Ingenieurgeodäsie, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Der Einsatz einer einfachen Glasfaser als Sensorelement für den Prototyp eines Neigungssensors ist ein Beispiel dafür, wie Licht und die mechanischen Eigenschaften der Faser für die Messung von Neigungen in zwei Achsen nutzbar gemacht werden können. Dabei wird das aus einer Glasfaser gefertigte Sensorelement einseitig eingespannt. Das freie Ende des Elements erfährt bei Neigung des Sensors Auslenkungen, die aufgrund der Biegung des Sensorelements entstehen. Wenn Licht in der Faser geführt wird, entsteht am freien Ende ein mit einem positionsempfindlichen Detektor messbarer Punkt. Aus den so bestimmten Faserauslenkungen können anschließend die Neigungswinkel berechnet werden, wofür die Faser als schlanker Balken modelliert wird. Sensorentwicklung, Kalibrierung und Signalverarbeitung sind Themen dieses Beitrags, wobei auch der Einsatz bei statischen und kinematischen Anwendungen besonders behandelt wird. Die Arbeit steht an der Schnittstelle von Mechanik, Sensorik und Ingenieurgeodäsie und zeigt, wie geodätisches Wissen sowohl bei der Sensorentwicklung, als auch bei der Datenauswertung genutzt werden kann.
Abstract
Optical fibers are widely used for telecommunication and allow high bandwidths and data transfer rates. In the transfer process light plays the central role of the transmission. In sensor technology and its applications, especially in engineering geodesy, the use of optical fibers gains constantly in importance. The use of a simple optical fiber as a sensing element for the prototype of a fiber optic tiltmeter is an example of how light and the mechanical properties of the fiber can be used for biaxial tilt determination. The sensing element consists of an optical fiber which is clamped at one side. The free end of the emerging element experiences deflections as soon as the sensor is tilted. When light is guided within the fiber, the cantilever deflections can be measured using an optical detector. From the fiber deflections, the tilt angles can be calculated based on modelling the optical fiber as a cantilever using equations of structural mechanics. Sensor development, prototype calibration and signal processing will be treated in this article. Also selected aspects of static and kinematic applicability will be addressed. The work can be viewed at the interface between mechanics, sensor technology and engineering geodesy and shows how geodetic knowledge can be applied for sensor development and data processing.
Keywords/Schlüsselwörter
Neigungssensor Faseroptik Balkenbiegung Kalibrierung Signalverarbeitung statische und kinematische Anwendungen
Neigungssensor Faseroptik Balkenbiegung Kalibrierung Signalverarbeitung statische und kinematische Anwendungen
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VGI_201011_Macheiner.pdf
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