DE102007058567B3 - Arrangement for the optical monitoring and / or determination of physical and / or chemical measured variables - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für die Überwachung und/oder Bestimmung physikalischer und/oder chemischer Messgrößen, bei der elektromagnetische Strahlung von mindestens einer Strahlungsquelle emittiert und durch eine optische Faser auf mindestens einen optischen Detektor gerichtet wird. Aufgabe der Erfindung ist es, Möglichkeiten für eine vereinfachte, kostengünstigere und zuverlässigere optische Detektion physikalischer und/oder chemischer Einflüsse bzw. Messgrößen vorzuschlagen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird elektromagnetische Strahlung von einer Strahlungsquelle durch eine optische Faser auf einen optischen Detektor gerichtet. An der optischen Faser ist mindestens ein sensitiver Bereich vorhanden, in dem der Werkstoff der optischen Faser durch einen Stoff oder ein Stoffgemisch, der/das zumindest im Bereich einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung optisch transparent ist, ersetzt worden ist. Bei mindestens einer Messtemperatur und/oder Messwellenlänge weist dieser gleiche optische Brechzahl, wie der ersetzte Werkstoff auf oder die Abweichung der optischen Brechzahl des Stoffs oder Stoffgemischs ist kleiner als die Differenz der optischen Brechzahlen des Kerns und des Mantels der optischen Faser und am sensitiven Bereich tritt eine Änderung der komplexen Brechzahl, durch eine Modifizierung des Stoffs oder des Stoffgemischs in Folge des auf die optische Faser wirkenden physikalischen und/oder chemischen Einflusses sowie eine ...The invention relates to an optical arrangement for the monitoring and / or determination of physical and / or chemical measured quantities, in which electromagnetic radiation is emitted by at least one radiation source and directed by an optical fiber onto at least one optical detector. The object of the invention is to propose possibilities for a simplified, less expensive and more reliable optical detection of physical and / or chemical influences or measured variables. In the arrangement according to the invention, electromagnetic radiation is directed from a radiation source through an optical fiber to an optical detector. At least one sensitive region is present on the optical fiber, in which the material of the optical fiber has been replaced by a substance or a substance mixture which is optically transparent at least in the region of a wavelength of the electromagnetic radiation. At at least one measuring temperature and / or measuring wavelength, this same optical refractive index, as the replaced material or the deviation of the optical refractive index of the substance or mixture is smaller than the difference of the optical refractive indices of the core and the cladding of the optical fiber and the sensitive area occurs a change in the complex refractive index, by a modification of the substance or of the substance mixture as a result of the physical and / or chemical influence acting on the optical fiber, and a change in the ...

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für die Überwachung und/oder Bestimmung physikalischer und/oder chemischer Messgrößen, bei der elektromagnetische Strahlung von mindestens einer Strahlungsquelle emittiert und durch eine optische Faser auf mindestens einen optischen Detektor gerichtet wird. Sie kann dabei insbesondere für eine zerstörungsfreie Zustandsüberwachung, beispielsweise „structural health monitoring" (nachfolgend SHM) von langlebigen, auch großformatigen bzw. komplexen Geräten, technischen Anlagen, Verkehrs- und Transportmitteln sowie Hoch- und Tiefbauwerken eingesetzt werden. Es können korrosive Einflüsse oder Schädigungen bzw. Defekte sowie Veränderungen bei Umgebungsbedingungen erkannt und erfasst werden.The The invention relates to an optical arrangement for monitoring and / or determination physical and / or chemical parameters, in the electromagnetic Radiation emitted by at least one radiation source and by an optical fiber directed to at least one optical detector becomes. You can in particular for a non-destructive Condition monitoring, for example, "structural health monitoring "(hereafter SHM) from durable, even large format or complex devices, technical installations, means of transport and transport as well as civil engineering works be used. It can corrosive influences or damage or defects as well as changes detected and detected at ambient conditions.

Dies kann über lange Zeiträume, kontinuierlich aber auch in vorgegebenen Zeitintervallen zuverlässig erfolgen. Insbesondere unter dem Aspekt der Unempfindlichkeit gegenüber Einflüssen von elektromagnetischen Feldern haben sich optische Systeme mit optischen Fasern vielfältige Anwendungen erschlossen.This can over long periods, be done continuously but reliably at predetermined time intervals. In particular, from the point of insensitivity to influences of electromagnetic fields have optical systems with optical Fibers diverse Applications opened up.

Es können auch Messsignale störungsfrei überlagert und verlustlos getrennt werden. Messsignale können gleichzeitig an verschiedenen Positionen detektiert und lokalisiert erfasst werden.It can also superimposed measuring signals without interference and be separated without loss. Measurement signals can be sent simultaneously to different Detected positions and detected localized.

Bisher können sie für die Bestimmung von Einflüssen verschiedenster Einflüsse eingesetzt werden, wobei jeweils eine Anpassung an zu bestimmende Einflüsse oder Messgrößen erfolgen muss.So far can she for the determination of influences various influences be used, each with an adaptation to be determined influences or measured variables got to.

Häufig werden Faser-Bragg-Gitter-Sensoren eingesetzt. Dabei sind Bereiche einer optischen Faser in Form eines Bragg-Gitters, die längs der Faserachse eine periodische Modulation der optischen Brechzahlen aufweisen und eine bestimmte für eine Wellenlänge ausgelegte Gitterperiode aufweisen, vorhanden. Solche Bragg-Gitter aufweisenden optischen Fasersensoren sind primär für die Messung von Temperatur und mechanischer Spannungen im Bereich des Gitters geeignet. Ihre Nutzung für die Messung anderer Parameter ist extrem aufwändig und kostenintensiv, was insbesondere bei einer Bestimmung oder Überwachung von Korrosion oder Korrosionsprodukten der Fall ist.Become frequent Fiber Bragg grating sensors used. These are areas of one optical fiber in the form of a Bragg grating, along the Fiber axis a periodic modulation of the optical refractive indices and have a specific for a wavelength designed grating period present. Such Bragg grids having optical fiber sensors are primarily for the measurement of temperature and mechanical stresses in the region of the grid suitable. Your Use for the measurement of other parameters is extremely complex and costly, which especially when determining or monitoring corrosion or corrosion products the case is.

Neben anderen ist es auch aus DE 196 30 181 C2 bekannt optische Fasern mit Bragg-Gittern einzusetzen. Dabei soll die jeweilige optische Faser im Bereich, in dem ein Bragg-Gitter ausgebildet ist, so abgedünnt werden, dass eine optische Grenzfläche vorliegt an der ein evanescentes Feld ausgebildet werden kann. Darauf wiederum kann eine Schicht aufgebracht werden, die sich bei verändernden Umgebungsbedingungen, insbesondere die Feuchtigkeit, ebenfalls verändert und dadurch wiederum eine Änderung des periodischen Brechzahlverlaufes im Bereich des Bragg-Gitters hervorgerufen wird. Diese Modifikationen führen im allgemeinen zu hohen zusätzlichen Strahlungsverlusten, was zu einer Reduzierung der Nachweisempfindlichkeit führt. Außerdem wird dadurch die Anzahl der möglichen Detektionspositionen an eine optischen Faser reduziert.Besides others, it is also off DE 196 30 181 C2 to use known optical fibers with Bragg gratings. In this case, the respective optical fiber in the region in which a Bragg grating is formed to be thinned so that an optical interface is present at an evanescent field can be formed. Then, in turn, a layer can be applied, which also changes with changing environmental conditions, in particular the humidity, and this in turn causes a change in the periodic refractive index profile in the region of the Bragg grating. These modifications generally result in high additional radiation losses, resulting in a reduction in detection sensitivity. In addition, this reduces the number of possible detection positions to an optical fiber.

Aus DE 10 2004 052 932 B4 ist ein Sensorfeld zum Erzeugen von optischen Signalen mit mehreren lichtleitenden Strukturen und mindestens einem Lichteingang zur Einkopplung von Licht bekannt.Out DE 10 2004 052 932 B4 is a sensor array for generating optical signals having a plurality of light-conducting structures and at least one light input for coupling light known.

Die WO 2006/116590 A1 betrifft optische Fasersensoren mit räumlicher Auflösung mit einer sensitiven optischen Faser, einer Lichtquelle, einer Spannungsversorgung, Detektoren, Signalverarbeitungsmitteln und einem Display. An der optischen Faser ist mindestens ein sensitiver Bereich vorhanden.The WO 2006/116590 A1 relates to spatial resolution optical fiber sensors comprising a sensitive optical fiber, a light source, a power supply, detectors, signal processing means and a display. At least one sensitive area is present on the optical fiber.

US 6,956,982 betrifft eine integrierte Lichtleiteranordnung mit einer lichtleitenden Kernschicht, einer Pufferschicht und einer aktiven oder Claddingschicht. US 6,956,982 relates to an integrated light guide assembly having a photoconductive core layer, a buffer layer and an active or cladding layer.

Desweiteren ist in DE 196 30 181 C2 ein kompakter Lichtleitfasersensor zur Detektion chemischer oder biochemischer Substanzen bekannt, der mit einem Bragg-Gitter versehen ist.Furthermore, in DE 196 30 181 C2 a compact optical fiber sensor for the detection of chemical or biochemical substances is known, which is provided with a Bragg grating.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten für eine vereinfachte, kostengünstigere und zuverlässige re optische Detektion physikalischer und/oder chemischer Einflüsse bzw. Messgrößen vorzuschlagen, bei denen auf den Einsatz von Bragg-Gittern verzichtet werden kann.It Therefore, the object of the invention is possibilities for a simplified, cost-effective and reliable re optical detection of physical and / or chemical influences or To propose measures which can be dispensed with the use of Bragg gratings.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst.According to the invention this Task with an arrangement having the features of claim 1, solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.advantageous Embodiments and developments of the invention can with in subordinate claims designated characteristics can be achieved.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders für ein SHM geeignet.The inventive arrangement is especially for a SHM suitable.

Analog zu bekannten technischen Lösungen wird von einer Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung durch eine optische Faser gerichtet und dabei transmittierte und/oder reflektierte elektromagnetische Strahlung mit mindestens einem optischen Detektor erfasst. An der jeweiligen optischen Faser ist dabei erfindungsgemäß mindestens ein sensitiver Be reich ausgebildet. Dort wurde Werkstoff des Kerns und/oder des Mantels der optischen Faser entfernt und durch einen Stoff oder ein Stoffgemisch ersetzt. Der Stoff oder das Stoffgemisch sind dabei zumindest im Bereich einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung optisch transparent. Der Stoff oder das Stoffgemisch sind so ausgewählt, dass eine Änderung der komplexen Brechzahl durch eine Modifizierung in Folge eines auf die optische Faser wirkenden physikalischen und/oder chemischen Einflusses auftritt und dadurch wiederum eine Veränderung der Transmission und/oder Reflexion der elektromagnetischen Strahlung innerhalb der optischen Faser auftritt, die mit dem mindestens einen optischen Detektor erfasst werden kann. So können sich die optische Brechzahl und/oder die Absorptionskonstante des Stoffes oder Stoffgemisches verändern.Analogous to known technical solutions, electromagnetic radiation emitted by a radiation source is directed through an optical fiber and thereby detects transmitted and / or reflected electromagnetic radiation with at least one optical detector. At the respective optical fiber according to the invention is at least a sensitive Be rich trained. There, material of the core and / or the cladding of the optical fiber was removed and replaced by a substance or a mixture of substances. The substance or the substance mixture are optically transparent at least in the region of a wavelength of the electromagnetic radiation. The substance or mixture of substances is selected such that a change in the complex refractive index occurs as a result of a modification due to a physical and / or chemical influence acting on the optical fiber and thereby, in turn, a change in the transmission and / or reflection of the electromagnetic radiation within the optical Fiber occurs, which can be detected with the at least one optical detector. Thus, the optical refractive index and / or the absorption constant of the substance or mixture can change.

In unbeeinflusstem Zustand und bei mindestens einer möglichen Messtemperatur und/oder Messwellenlänge sollte die optische Brechzahl des Stoffs oder Stoffgemischs mit der optischen Brechzahl des ersetzten Werkstoffs der optischen Faser übereinstimmen oder die Abweichung der optischen Brechzahl des Stoffs oder Stoffgemischs kleiner als die Differenz der optischen Brechzahlen des Kerns und Mantels der jeweiligen optischen Faser sein. Die Abweichung sollte dabei möglichst mindestens zweifach kleiner als die Differenz der optischen Brechzahlen von Kern und Mantel sein.In unaffected condition and at least one possible Measuring temperature and / or measuring wavelength should be the optical refractive index of the substance or mixture with the optical refractive index of the replaced one Material of the optical fiber match or the deviation of the optical refractive index of the substance or mixture of substances smaller than the difference of the optical refractive indices of the core and Mantels of the respective optical fiber. The deviation should be as possible at least twice smaller than the difference of the optical refractive indices to be from core and coat.

Verändert sich durch einen auf einen sensitiven Bereich wirkenden Einfluss die komplexe Brechzahl kann es einmal zu einem veränderten Reflexionsverhalten an Grenzflächen zwischen Faserwerkstoff und Stoff bzw. Stoffgemisch kommen, so dass mit dem/den optischen Detektor(en) veränderte Intensitäten erfasst werden können.Changes by acting on a sensitive area influence the Complex refractive index can change the reflectivity once at interfaces come between fiber material and substance or mixture, so with detected intensities of the optical detector (s) can be.

Allein oder zusätzlich kann aber auch elektromagnetische Strahlung vom Stoff oder Stoffgemisch absorbiert werden, so dass die Transmission stark beeinflusst und ebenfalls veränderte Intensitäten der elektromagnetischen Strahlung detektiert werden können.Alone or additionally but also electromagnetic radiation from the substance or mixture of substances be absorbed, so that the transmission greatly influenced and also changed intensities the electromagnetic radiation can be detected.

In an sich bekannter Weise kann unmodulierte, modulierte und gepulste elektromagnetische Strahlung eingesetzt werden. Bei gepulster und/oder modulierter elektromagnetischer Strahlung besteht die Möglichkeit, über Laufzeitbestimmung die jeweilige Position des jeweiligen sensitiven Bereichs an einer optischen Faser zu bestimmen, was insbesondere dann von Interesse ist, wenn an einer optischen Faser viele sensitive Bereiche vorhanden sind, die so voneinander unterschieden werden können. So kann auch eine Lokalisierung/Positionsbestimmung des einwirkenden Einflusses ermöglicht werden. Dies kann auch durch Bestimmung von Reflexion und Transmission in den beiden möglichen Richtungen bei kontinuierlicher Einstrahlung mit stark reduzierter Lokalisierbarkeit erreicht werden.In in a known manner can unmodulated, modulated and pulsed electromagnetic radiation can be used. For pulsed and / or modulated Electromagnetic radiation is the possibility of determining the transit time respective position of the respective sensitive area on an optical Fiber, which is of particular interest when there are many sensitive areas on an optical fiber, which can be distinguished from each other. So can also a localization / position determination of acting influence become. This can also be done by determining reflection and transmission in the two possible Directions for continuous irradiation with greatly reduced localizability be achieved.

So können bei der Erfindung an sich bekannte Grundanordnungen eingesetzt werden. Dies betrifft die Anordnung von Strahlungsquellen und Detektoren an den jeweiligen Faserenden an denen die elektromagnetische Strahlung ein- und wieder ausgekoppelt werden kann. Bevorzugt ist ein Einstrahlen von zwei Seiten, wodurch die Messgenauigkeit erhöht werden kann.So can in the invention per se known basic arrangements are used. This concerns the arrangement of radiation sources and detectors at the respective fiber ends where the electromagnetic radiation can be coupled in and out again. Preference is given to an irradiation of Two sides, which can increase the accuracy of measurement.

Der jeweilige Stoff oder das Stoffgemisch kann dabei in Bereiche eingebracht werden, aus denen vorher Fa serwerkstoff entfernt worden ist. Dabei kann ein Abtrag von Faserwerkstoff beispielsweise auf geeignete mechanische Weise aber auch durch Laserstrahlung, Ionen- oder Elektronenstrahlung oder durch eine Ätztechnik erfolgen. Es können Bohrungen, Vertiefungen oder ein Hohlraum ausgebildet werden. Bohrungen können als Durchgangsbohrung durch Mantel und Kern aber auch in Form von Sacklöchern ausgebildet werden. Der abgetragene Faserwerkstoff kann dann durch Be- oder Ausfüllen teilweise oder vollständig durch den jeweiligen Stoff oder das Stoffgemisch ersetzt werden.Of the respective substance or mixture of substances can be introduced into areas from which fiber material has previously been removed. It can a removal of fiber material, for example, to suitable mechanical But also by laser radiation, ion or electron radiation or by an etching technique respectively. It can Holes, wells or a cavity can be formed. drilling can as a through hole through mantle and core but also in the form of blind holes be formed. The removed fiber material can then through Filling or filling partially or completely be replaced by the respective substance or mixture of substances.

Wirkt dann ein Einfluss auf einen jeweiligen Bereich kann sich der Stoff oder das Stoffgemisch in Folge Modifikation verändern. Dies kann beispielsweise eine chemische Reaktion, eine Strukturänderung (Gitter, Kristallisation, Gelbildung), Aufnahme eines Fluids in Poren bzw. durch ein Eindiffundieren oder durch Quellen bzw. auch ein in Lösung gehen sein.acts then the substance can affect one's area or modify the mixture in sequence modification. This can be, for example a chemical reaction, a structural change (lattice, crystallization, Gelbildung), absorption of a fluid in pores or by an in-diffusion or by sources or in solution be going.

Je nach erfolgter Modifikation und unter Berücksichtigung des jeweils gewählten Stoffs oder Stoffgemischs können diese Veränderungen reversibel oder auch irreversibel sein. Durch diese Modifikation ändert sich im allgemeinen die komplexe optische Brechzahl in dem jeweiligen sensitiven Bereich je nach Wellenlänge der ausgelesenen/ausgewerteten elektromagnetischen Strahlung mehr oder weniger.ever after modification and taking into account the selected substance or mixture of substances these changes be reversible or irreversible. This modification changes in general, the complex optical refractive index in the respective sensitive range depending on the wavelength of the read / evaluated electromagnetic radiation more or less.

Für den Nachweis von aufgetretener Korrosion oder aufgetretener Korrosionsgefahr auch über lange Zeiträume, kann die Erfindung eingesetzt werden. Dabei ist es auch möglich sensitive Bereiche in bekannter Weise mit mindestens einer Schicht gegenüber der Umgebung abzudecken. Der jeweils gewählte Schichtwerkstoff kann so gewählt werden, dass er gleiches oder zumindest ähnliches Korrosionsverhalten, wie ein zu überwachendes Bauteil, ein Bauwerk oder ein Bereich davon aufweist. So kann eine Schicht aus Metall oder einer Metalllegierung auf einem sensitiven Bereich ausgebildet sein. Dies kann durch bekannte Beschichtungstechniken auch in Dünnschichttechnologie erfolgen.For the detection of corrosion or corrosion that has occurred even over long periods of time, the invention can be used. It is also possible to cover sensitive areas in a known manner with at least one layer from the environment. The particular selected layer material can be chosen so that it has the same or at least similar corrosion behavior, such as a component to be monitored, a building or a range thereof. Thus, a layer of metal or a metal alloy may be formed on a sensitive area. This can also be achieved by known coating techniques done in thin-film technology.

Mehrere sensitive Bereiche können auch mit Schichten, die eine unterschiedliche Schichtdicke aufweisen, abgedeckt werden. Dadurch kann der zeitliche Ablauf eines Korrosionsangriffs erfasst und überwacht werden. Da die Korrosion auch den Schichtwerkstoff entsprechend angreift und dadurch der jeweilige Stoff oder das Stoffgemisch dann freigelegt wird. Nach dem Freilegen kann dann beispielsweise ein Fluid, das ggf. auch korrosiv wirkend sein kann, mit dem Stoff oder Stoffgemisch Wechselwirken. Ist beispielsweise ein für eine Flüssigkeit löslicher Stoff oder ein solches Stoffgemisch (z. B. ein Salz) im jeweiligen sensitiven Bereich eingesetzt worden, kann der in Frage kommende Bereich mit Flüssigkeit oder Luft, die den Stoff oder das Stoffgemisch dann wiederum ersetzen, zumindest teilweise gefüllt werden, wodurch eine detektierbare Änderung der Brechzahl in diesem sensitiven Bereich auftritt.Several sensitive areas can also with layers that have a different layer thickness, be covered. This allows the timing of a corrosion attack recorded and monitored become. Because the corrosion also corresponds to the coating material attacks and thereby the respective substance or mixture of substances then is exposed. After the exposure can then, for example, a Fluid, which may also be corrosive, if necessary, with the substance or Mixture of substances interacting. For example, is one for a liquid soluble Substance or mixture of substances (eg a salt) in the respective one sensitive area may be used, the candidate Area with liquid or air, which in turn replace the substance or mixture of substances, at least partially filled which causes a detectable change in refractive index in this sensitive area occurs.

Wie bereits angedeutet können an einer optischen Faser eine Vielzahl sensitiver Bereiche vorhanden sein, die dann an vorgebbaren Positionen auch in vorgebbaren Abständen zueinander und dann auch äquidistant zueinander angeordnet sein können.As already indicated a plurality of sensitive areas exist on an optical fiber be, then at predetermined positions also at predetermined intervals each other and then equidistant can be arranged to each other.

Sensitive Bereiche können mit unterschiedlichen Stoffen und/oder Stoffgemischen versehen sein, so dass auch mit einer erfindungsgemäßen Anordnung mehrere unterschiedliche Einflüsse detektiert oder erfasst werden können.sensitive Areas can be provided with different substances and / or mixtures of substances, so that even with an inventive arrangement several different influences can be detected or detected.

Es kann sowohl monochromatische elektromagnetische Strahlung, wie auch ein ausgewähltes Strahlungsspektrum eingesetzt werden. Es kann auch monochromatische Strahlung mit wechselnder Wellenlänge eingesetzt werden, wodurch die Sensitivität und/oder Messgenauigkeit erhöht werden kann. Unterschiedliche Einflüsse oder Defekte können auch dadurch besser erkannt werden.It can be both monochromatic electromagnetic radiation, as well a selected radiation spectrum be used. It can also be used monochromatic radiation with alternating wavelength be, thereby increasing the sensitivity and / or measurement accuracy increased can be. Different influences or defects can also be better recognized.

Bei der Erfindung können verschiedene für die jeweilige Anwendung ausgewählte und besonders geeignete Stoffe oder Stoffgemische eingesetzt werden.at of the invention different for the selected application and particularly suitable substances or mixtures are used.

Beispielsweise können diese Bereiche mit nanoporöser Keramik (z. B. aus Al2O3, Si3N4), nanoporösen Polymeren, mit nanopörosen Pulver gefüllt werden. Die Nanoporen können dann je nach Stärke einer Einwirkung mehr oder weniger ausgefüllt werden. Ein sensitiver Bereich kann auch mit einem Flüssigkeitsgemisch oder einer löslichen Substanz, die durch äußeren Einfluss gelöst wird gefüllt sein. Ein geeigneter Stoff oder ein Stoffgemisch kann auch eine Reaktion bei Korrosion oder mit einem Korrosionsprodukt in der Umgebung eingehen, wodurch eine Veränderung der optischen Brechzahl oder des Absorptionskoeffizienten (beispielsweise gekennzeichnet durch eine Verfärbung) auftritt).For example, these regions can be filled with nanoporous ceramics (for example, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 ), nanoporous polymers, with nanoporous powder. The nanopores can then be more or less filled depending on the strength of an impact. A sensitive area may also be filled with a liquid mixture or a soluble substance which is dissolved by external influence. A suitable substance or a mixture of substances may also undergo a reaction in the event of corrosion or with a corrosion product in the environment, whereby a change in the optical refractive index or the absorption coefficient (for example characterized by discoloration) occurs.

So sind auch Salze beispielsweise Natrium- und Kaliumchlorid wegen der optischen Eigenschaften und ihrer Löslichkeit geeignet.So For example, salts are also sodium and potassium chloride, for example the optical properties and their solubility.

Ein Stoff oder Stoffgemisch kann aber auch eine Mat rix bilden, in der dann Partikel eingebettet sein können. Die mittlere Partikelgröße sollte dann kleiner als die jeweils zur Bestimmung eingesetzte Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung sein. Für die Bildung der Matrix kann beispielsweise ein organisches, anorganisches oder anorganisch-organisches Hybridpolymer beispielsweise auf Siliciumbasis (so genannte Ormocere) eingesetzt werden. Darin können auch andere z. B. Partikel oder Moleküle eingebettet sein. Partikel könne auch aus einem optischen Glas, oder einem solchen Polymer gebildet sein. Es können auch Oxide, wie z. B. Titanoxid als Partikel für sensitive Bereiche eingesetzt werden.One However, a substance or substance mixture can also form a matrix in which then particles can be embedded. The mean particle size should be then smaller than the wavelength used in each case for the determination be electromagnetic radiation. For the formation of the matrix can for example, an organic, inorganic or inorganic-organic Hybrid polymer, for example based on silicon (so-called Ormocere) be used. In it you can also other z. As particles or molecules embedded. particle could also be formed of an optical glass, or such a polymer. It can also oxides, such as. As titanium oxide can be used as particles for sensitive areas.

Bei der Erfindung ist es möglich eine große Anzahl sensitiver Bereiche an einer optischen Faser vorzusehen, die wiederum jeweils voneinander getrennte Messsignale liefern, die auch sicher und ohne Verluste voneinander getrennt werden können. Es ist eine geringere Dämpfung der Signale als bei vergleichbaren bekannten Systemen erreichbar. Es ist eine Anpassung der geforderten Länge einer optischen Faser an die jeweilige Applikation möglich. Sie können bei verbesserter Sensitivität auch kürzer als vergleichbare mit Bragg-Gitter versehene sein. Bei Bedarf können aber auch sehr lange optische Fasern mit Längen oberhalb 1000 m eingesetzt werden.at The invention is possible a big number provide sensitive areas on an optical fiber, which in turn each provide separate measuring signals, which also safe and can be separated without loss. It is a lesser one damping the signals than in comparable known systems reachable. It is an adaptation of the required length of an optical fiber the respective application possible. You can with improved sensitivity also shorter to be comparable with Bragg gratings. If necessary, but can also used very long optical fibers with lengths above 1000 m become.

Wenn alle zu überwachenden Positionen eines Objektes von der gleichen optischen Faser durchzogen werden können und wenn nur der einmalige Nachweis einer Schwellwertüberschreitung im Rahmen eines SHM nachzuweisen ist, können durchgehend irreversible Prozesse genutzt werden, die durch Akkumulation eine besonders hohe Nachweisempfindlichkeit sowie eine hohe Zuverlässigkeit und Robustheit erreichen. Mit den be schriebenen Möglichkeiten kann der erste „Fehler" detektiert und lokalisiert werden.If all to be monitored Positions of an object crossed by the same optical fiber can be and if only the one-time detection of a threshold violation can be demonstrated in the context of an SHM can be irreversible Processes are exploited, which by accumulation a particularly high Detection sensitivity as well as a high reliability and robustness reach. With the described possibilities the first "error" can be detected and localized become.

Bei der Erfindung können Brechzahländerungen im Bereich von 10–1, bei Faser-Bragg-Gitter-Sensoren aber im Vergleich lediglich 10–3 erreicht werden. So kann ggf. bereits ein sensitiver Bereich an einer optischen Faser ausreichen, um eine gewünschte Messgenauigkeit und Sicherheit mit einer erreichbaren Reflektivität (≥ 0,01) einhalten zu können.In the invention, refractive index changes in the range of 10 -1 , in fiber Bragg grating sensors but in comparison only 10 -3 can be achieved. For example, a sensitive area on an optical fiber may already be sufficient in order to be able to maintain a desired measurement accuracy and safety with an achievable reflectivity (≥ 0.01).

Die mögliche maximale Anzahl sensitiver Bereiche an einer optischen Faser, die voneinander unterscheidbare Messsignale liefern können, ist lediglich durch die räumliche Auflösung der optischen Entfernungstechnik begrenzt. Mit der optischen Zeitverzögerungsreflektometrie kann eine relative Auflösung von 10–4 erreicht werden, so dass auf einer Faserlänge von mehr als 10 m ca. 104 sensitive Bereiche vorhanden sein und deren Messsignale sicher voneinander unterschiedene werden können.The possible maximum number of sensitive areas on an optical fiber that are different from each other can provide distinguishable measurement signals is limited only by the spatial resolution of the optical removal technique. With the optical time delay reflectometry, a relative resolution of 10 -4 can be achieved, so that on a fiber length of more than 10 m approximately 10 4 sensitive areas are present and their measurement signals can be safely distinguished from each other.

So kann man bei der Langzeitüberwachung von Korrosionsschäden mit einer großen Anzahl sensitiver Bereiche, die sehr nah nebeneinander angeordnet sein können, sichere Aussagen über den Korrosionszustand erhalten. Hier wirken sich auch die beispielhaft erwähnten Schichten mit unterschiedlichen Schichtdicken, die diese abdecken, vorteilhaft aus. Die Schichten können aus dem jeweiligen korrosionsanfälligen Werkstoff, der überwacht werden soll, gebildet sein. Erst nach starker Schädigung der abdeckenden Schicht können signifikante Messsignaländerungen erfasst werden, wenn der jeweilige Stoff oder das Stoffgemisch mit der korrosiv wirkenden Umgebung in Kontakt kommen kann oder dadurch frei gesetzt wird.So can one in the long-term monitoring of corrosion damage with a big one Number of sensitive areas arranged very close to each other could be, sure statements about preserved the corrosion state. Here are also the examples mentioned Layers with different layer thicknesses covering them advantageous. The layers can from the respective corrosion-prone Material that monitors should be formed. Only after severe damage to the covering layer can significant measurement signal changes be detected if the respective substance or mixture with the corrosive environment may come into contact or thereby free is set.

Da diese Verzögerungen an unterschiedlich beschichteten sensitiven Bereichen monoton zeitversetzt in Abhängigkeit der Schichtdicke auftreten, kann der zeitliche Verlauf der Korrosionsschädigung erfasst werden. Eine erfindungsgemäße Anordnung kann dabei so ausgelegt werden, dass man eine erste Warnung erhält, wenn eine Schicht mit einer Schichtdicke d = 0,01 D durchgehend geschädigt ist und weitere Messsignale von sensitiven Bereichen mit Abdeckungen, die eine größere Schichtdicke aufweisen, zu späteren Zeitpunkten erfasst werden können. Dadurch können frühzeitig Gegenmaßnahmen bei Korrosionsangriff ergriffen werden.There these delays monotonically time-delayed at differently coated sensitive areas dependent on the layer thickness occur, the temporal course of the corrosion damage can be detected become. An arrangement according to the invention can be designed so that you get a first warning, if a layer with a layer thickness d = 0.01 D is continuously damaged and additional measuring signals from sensitive areas with covers, the a greater layer thickness have, to later Time points can be detected. Thereby can early Countermeasures at Corrosion attack be taken.

Eine spektrale Selektion im Nachweis ist bei einer erfindungsgemäßen Anordnung nicht unbedingt erforderlich. Eine bestimmte spektrale Verteilung der eingesetzten elektromagnetischen Strahlung ist nicht zwingend einzuhalten, so dass in großer Mannigfaltigkeit kostengünstige technische Lösungen zur Verfügung gestellt werden können. Hierzu gehören auch solche, bei denen die Möglichkeit der freien Wahl von Messwellenlängen ausgenutzt werden können, um spektrale Eigenschaften von Defekten oder Korrosionsprodukten verfolgen zu können. Spektralvariationen können auch im Zusammenhang mit einem unterschiedlichen Dispersionsverhalten von Faserwerkstoffen und Stoff oder Stoffgemisch genutzt werden, um aus kleinen (wellenlängenabhängigen) Restreflexionen Schlüsse auf den Zustand der Anordnung bzw. der Umgebung abzuleiten.A Spectral selection in the detection is in an arrangement according to the invention not necessarily required. A specific spectral distribution The electromagnetic radiation used is not mandatory so that in a great variety inexpensive technical solutions to disposal can be made. These include even those where the possibility the free choice of measuring wavelengths can be exploited spectral properties of defects or corrosion products to be able to follow. spectral variations can also in connection with a different dispersion behavior of Fiber materials and substance or mixture of substances can be used to from small (wavelength-dependent) Residual reflections conclusions derive on the state of the arrangement or the environment.

Bei der Erfindung können optische Fasern mit einem Kern aus Glas oder auch einem Polymer eingesetzt werden. Polymerfasern lassen sich leichter bearbeiten und auch für die Erfindung modifizieren. Glasfasern erreichen höhere Festigkeiten, Stabiltitäten und Le bensdauer. Sie sind gegenüber dem Einfluss von Temperatur und mechanischer Spannung resistenter.at of the invention optical fibers with a core of glass or a polymer used become. Polymer fibers are easier to work with and also for the invention modify. Glass fibers achieve higher strength, stability and Lifespan. They are opposite more resistant to the influence of temperature and mechanical stress.

Je nach Einsatz und Umgebungsbedingungen (aggressive Medien) kann die entsprechende Auswahl getroffen werden. Zur Erhöhung der Sicherheit und für eine Redundanz können mehrere gleiche sensitive Bereiche vorhanden sein. Dies kann auch eine mögliche Referenzierung betreffen, um mögliche Einflüsse, wie z. B. veränderte Temperaturen und anderer Umgebungsparameter, die Einfluss auf Messsignale haben können, zu kompensieren oder eleminieren. Gerade hier wirkt sich aber die Möglichkeit der Ausbildung einer Vielzahl sensitiver Bereiche vorteilhaft aus.ever after use and environmental conditions (aggressive media), the appropriate selection are made. To increase security and for redundancy can several identical sensitive areas may be present. This can also be a possible Referencing refer to possible influences, such as B. changed Temperatures and other environmental parameters that affect measurement signals can have, to compensate or eliminate. But here affects the possibility the training of a variety of sensitive areas advantageous.

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert werden.following the invention will be explained in more detail with reference to examples.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine an einer erfindungsgemäßen Anordnung einsetzbare optische Faser mit unterschiedlich ausgebildeten sensitiven Bereichen im Längs- und Querschnitt an sensitiven Bereichen und 1 a deployable on an inventive arrangement optical fiber with different trained sensitive areas in the longitudinal and cross-section of sensitive areas and

2 eine schematische Darstellung eines scheibenförmigen Elements, das an einem sensitiven Bereich eingesetzt werden kann. 2 a schematic representation of a disc-shaped element that can be used on a sensitive area.

Bei der in 1 gezeigten optischen Faser 1 sind zwei sensitive Bereiche 2 vorhanden. Von der optischen Faser 1 wurde Faserwerkstoff entfernt. So ist beim in 1 links angeordneten sensitiven Bereich 2 lediglich Werkstoff des Kerns 1.1 und beim dort rechts dargestellten sensitiven Bereich 2 auch Werkstoff des Mantels 1.2 entfernt worden. Dabei wurde durch die optische Faser 1 eine Durchgangsbohrung ausgebildet. Dies kann aber auch in nicht dargestellter Form ein Sackloch sein. Es können aber auch Vertiefungen mit anderen geometrischen Gestaltungen genutzt werden (ebenfalls nicht dargestellt).At the in 1 shown optical fiber 1 are two sensitive areas 2 available. From the optical fiber 1 fiber material was removed. So is the in 1 left sensitive area 2 only material of the core 1.1 and the sensitive area shown on the right 2 also material of the jacket 1.2 been removed. It was through the optical fiber 1 formed a through hole. But this can also be a blind hole in a form not shown. However, recesses with other geometrical shapes can also be used (also not shown).

Der entfernte Faserwerkstoff kann bei einer solchen Ausführung durch einen der vorab genannten Stoffe (z. B. nanoporöse Keramik) ersetzt worden sein.Of the Removed fiber material can in such an embodiment by one of the aforementioned substances (eg nanoporous ceramics) has been replaced.

Der Anteil des so veränderten Bereiches an der gesamten Querschnittsfläche von Kern 1.1 und Mantel 1.2 bestimmt zusammen mit der jeweiligen auftretenden Veränderung der optischen Brechzahl die Reflexion der elektromagnetsichen Strahlung an der jeweiligen Grenzfläche in Richtung der optischen Achse der optischen Faser 1, also der Weg, der von der elektromagnetischen Strahlung durch den Stoff oder das Stoffgemisch zurück gelegt werden muss, bestimmt gemeinsam mit der auftretenden Brechzahländerung die Änderung der Reflexion.The proportion of the area thus changed in the total cross-sectional area of the core 1.1 and coat 1.2 determines, together with the respective occurring change in the optical refractive index, the reflection of the electromagnetic radiation at the respective boundary surface in the direction of the optical axis of the optical fiber 1 So the way of the electromagnetic radiation through the substance or the substance mixture has to be returned, together with the change in refractive index that occurs, determines the change in the reflection.

Um nach einem Ansprechen eines sensitiven Bereichs 2 auch weitere Reflexionen von anderen sensitiven Bereichen 2 nutzen zu können, die in Strahlungsrichtung nachfolgend angeordnet sind, darf die Reflexion an einem sensitiven Bereich 2 nicht zu hoch gewählt sein.To respond to a sensitive area 2 also more reflections from other sensitive areas 2 to be able to use, which are arranged below in the radiation direction, the reflection is allowed on a sensitive area 2 not too high.

Dabei kann die Strahlungsenergie, die von einem nachfolgend angeordneten sensitiven Bereich 2 auf eine optischen Detektor auftrifft, wie folgt berücksichtigt werden:

Figure 00150001
In this case, the radiation energy, that of a subsequently arranged sensitive area 2 incident on an optical detector, are considered as follows:
Figure 00150001

Mit E0 (Energie der elektromagnetischen Strahlung, RzSensor Reflexion am sensitiven Bereich, Ri Reflexion am i-ten sensitiven Bereich, vor dem sensitiven Bereich, i Gesamtzahl sensitiver Bereiche, die vor dem jeweiligen sensitiven Bereich angeordnet sind).With E 0 (energy of the electromagnetic radiation, R zSensor reflection at the sensitive area, R i reflection at the i-th sensitive area, before the sensitive area, i total number of sensitive areas, which are arranged in front of the respective sensitive area).

Der Kern 1.1 der optischen Faser 1 weist, wie üblich eine höhere Brechzahl, als der Mantel 1.2 auf. Die Bohrungen sind mit einem Stoff gefüllt, der ohne Korrosionseinfluss die gleiche Brechzahl wie der Kern 1.1 aufweist. Nach Korrosionsangriff ist die Brechzahl des Stoffs zumindest insoweit verändert, dass eine Reflexion an der Grenzfläche sicher nachgewiesen werden kann.The core 1.1 the optical fiber 1 indicates, as usual, a higher refractive index than the cladding 1.2 on. The drill holes are filled with a substance that has the same refractive index as the core without the influence of corrosion 1.1 having. After corrosive attack, the refractive index of the substance is changed at least to the extent that a reflection at the interface can be reliably detected.

In 2 ist ein scheibenförmiges Element 3 gezeigt, an dem ein sensitiver Bereich 2 gebildet werden kann. Dabei ist ein Sektor über einen bestimmten Winkelbereich der Kreisscheibe modifiziert, was mit den eingezeichneten Punkten im Kern- und Mantelbereich verdeutlicht worden ist. Es kann aber auch ein größerer, kleinerer Bereich oder auch der gesamte Winkelbereich des scheibenförmigen Elements 3 aus einem Stoff oder Stoffgemisch gebildet sein, der/das die gewünschte Änderung der komplexen Brechzahl im Messprozess erreichen kann. Dieser Bereich kann sich (radial) nur auf ein Messgebiet der optischen Faser 1 beschränken.In 2 is a disc-shaped element 3 shown on which a sensitive area 2 can be formed. In this case, a sector is modified over a certain angular range of the circular disk, which has been clarified with the points shown in the core and cladding region. But it can also be a larger, smaller area or the entire angular range of the disc-shaped element 3 be formed of a substance or mixture of substances, which / can achieve the desired change in the complex refractive index in the measurement process. This area can be (radial) only to a measuring area of the optical fiber 1 restrict.

Ein solches scheibenförmiges Element 3 kann direkt in der Faser 1 ausgebildet oder in eine optische Faser 1 eingefügt werden. Dabei kann ein scheibenförmiges E lement 3 mit zwei Faserenden optischer Fasern 1 zusammen gesetzt oder gefügt sein. Das Fügen kann durch Kleben oder Verschweißung erreicht werden.Such a disk-shaped element 3 can be right in the fiber 1 formed or in an optical fiber 1 be inserted. In this case, a disk-shaped E element 3 with two fiber ends of optical fibers 1 put together or be joined. The joining can be achieved by gluing or welding.

Bei gewünschten hohen Messempfindlichkeiten können auch mehrere scheibenförmige Elemente 3 nacheinander in Reihe angeordnet sein. Dabei kann ein scheibenförmiges Element 3 modifiziert oder mit einem modifizierten Sektor versehen sein und das jeweils nachfolgende scheibenförmige Element dann nicht modifiziert oder ohne modifizierten Sektor ausgebildet sein. Es können mehrere solcher Paare scheibenförmiger Elemente 3 in Form eines Stapels vorhanden sein.At desired high measuring sensitivities, it is also possible to use several disk-shaped elements 3 be arranged one behind the other in series. In this case, a disk-shaped element 3 be modified or provided with a modified sector and the respective subsequent disc-shaped element then not modified or formed without a modified sector. There may be several such pairs of disc-shaped elements 3 be present in the form of a stack.

Die scheibenförmigen Elemente 3 sollten dabei jeweils gleiche Dicken aufweisen, was insbesondere auf jeweils ein Paar nebeneinander angeordneter scheibenförmiger Elemente 3 zutrifft. Die scheibenförmigen Elemente 3 sollten eine Dicke aufweisen, die einem ganzzahligen Vielfachen von λ/4 (λ = λ0/n, mit λ0 Wellenlänge im Vakuum und n optische Brechzahl) einer vorgebbaren Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung entsprechen.The disk-shaped elements 3 should in each case have the same thicknesses, which in particular on each of a pair of juxtaposed disc-shaped elements 3 true. The disk-shaped elements 3 should have a thickness which corresponds to an integer multiple of λ / 4 (λ = λ 0 / n, with λ 0 wavelength in vacuum and n optical refractive index) of a predeterminable wavelength of the electromagnetic radiation.

Die Gesamtdicke eines Paares scheibenförmiger Elemente sollte die Größe L = λB/2ne berücksichtigen und dieser oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entsprechen.The total thickness of a pair of disc-shaped elements should take into account the size L = λ B / 2n e and correspond to this or an integer multiple thereof.

Dadurch kann die Messempfindlichkeit erhöht und den Forderungen nach einer hohen räumlichen Auflösung entsprochen werden.Thereby can increase the measuring sensitivity and the demands for a high spatial resolution met become.

Die erfindungsgemäßen Anordnungen, die die in den Figuren gezeigten Elemente einsetzen, sind geeignet um nach einer irreversiblen Schädigung, beispielsweise durch Korrosion, wieder regeneriert zu werden. Dabei kann ggf. nach Entfernung von Resten eines Stoffs oder Stoffgemischs ein Ersatz durch erneutes Befüllen mit Stoff oder Stoffgemisch erfolgen. Dies kann gleichzeitig mit einer Beseitigung von vorab detektierter Korrosionsschäden auch vor Ort erfolgen.The arrangements according to the invention, which use the elements shown in the figures are suitable after irreversible damage, for example, by corrosion, to be regenerated. there may possibly after removal of residues of a substance or substance mixture a replacement by refilling done with fabric or mixture. This can be done simultaneously with a removal of previously detected corrosion damage, too done locally.

Die Entfernung der Reste kann beispielsweise mit Laserstrahlung oder durch einen Ätzprozess erreicht werden.The Removal of the radicals can be done, for example, with laser radiation or achieved by an etching process become.

Scheibenförmige Elemente 3 können ausgetauscht werden.Disc-shaped elements 3 can be exchanged.

Claims (17)

Anordnung für die optische Überwachung und/oder Bestimmung physikalischer und/oder chemischer Messgrößen, bei der elektromagnetische Strahlung von einer Strahlungsquelle durch eine optische Faser auf einen optischen Detektor gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der optischen Faser (1) mindestens ein sensitiver Bereich (2) vorhanden ist, in dem der Werkstoff des Kerns (1.1) und/oder des Mantels (1.2) der optischen Faser (1) entfernt und durch einen Stoff oder ein Stoffgemisch, der/das zumindest im Bereich einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung optisch transparent ist, ersetzt worden ist und dabei bei mindestens einer Messtemperatur und/oder Messwellenlänge die gleiche optische Brechzahl, wie der ersetzte Werkstoff aufweist oder die Abweichung der optischen Brechzahl des Stoffs oder Stoffgemischs kleiner als die Differenz der optischen Brechzahlen des Kerns (1.1) und des Mantels (1.2) der optischen Faser (1) ist und am sensitiven Bereich (2) eine Änderung der komplexen Brechzahl, durch eine Modifizierung des Stoffs oder des Stoffgemischs in Folge des auf die optische Faser (1) wirkenden physikalischen und/oder chemischen Einflusses sowie eine Veränderung der Transmission und/oder Reflexion der elektromagnetischen Strahlung innerhalb der optischen Faser auftreten.Arrangement for the optical monitoring and / or determination of physical and / or chemical measured quantities, in which electromagnetic radiation is directed from a radiation source through an optical fiber onto an optical detector, characterized in that on the optical fiber ( 1 ) at least one sensitive area ( 2 ), in which the material of the core ( 1.1 ) and / or the coat ( 1.2 ) of the optical fiber ( 1 ) and is replaced by a substance or a mixture of substances which is optically transparent at least in the range of a wavelength of the electromagnetic radiation and thereby at least one measurement temperature and / or measurement wavelength has the same optical refractive index as the replaced material, or the deviation of the optical refractive index of the substance or substance mixture is smaller than the difference of the optical refractive indices of the core ( 1.1 ) and the coat ( 1.2 ) of the optical fiber ( 1 ) and at the sensitive area ( 2 ) a change in the complex refractive index, by a modification of the substance or of the mixture of substances due to the optical fiber ( 1 ) acting physical and / or chemical influence and a change in the transmission and / or reflection of the electromagnetic radiation within the optical fiber occur. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sensitive Bereich am Kern (1.1) und/oder Mantel (1.2) der optischen Faser (1) ausgebildet ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the sensitive area at the core ( 1.1 ) and / or sheath ( 1.2 ) of the optical fiber ( 1 ) is trained. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein sensitiver Bereich (2) mit mindestens einer Schicht gegenüber der Umgebung abgedeckt ist; wobei die Schicht aus einem Werkstoff gebildet ist, der gleiches zumindest ähnliches Korrosionsverhalten, wie ein zu überwachendes Bauteil, Bauwerk oder ein Bereich davon aufweist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a sensitive area ( 2 ) is covered with at least one layer from the environment; wherein the layer is formed of a material having the same at least similar corrosion behavior as a component to be monitored, structure or a portion thereof. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet ist/sind.Arrangement according to claim 3, characterized that the layer (s) of a metal or a metal alloy is formed / are. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sensitive Bereiche (2) mit Schichten unterschiedlicher Schichtdicke und gleichem Werkstoff abgedeckt sind.Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that sensitive areas ( 2 ) are covered with layers of different layer thickness and the same material. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am/an sensitiven Bereich(en) (2) eine Bohrung, Vertiefung oder ein Hohlraum ausgebildet ist, die/der mit dem Stoff oder Stoffgemisch befüllt ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on / at sensitive area (s) ( 2 ) is formed a bore, depression or a cavity which is filled with the substance or mixture of substances. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sensitive Bereich (2) mit mindestens einem scheibenförmigen Element (3) gebildet ist, das zwischen zwei optischen Fasern (1) angeordnet oder in eine optische Faser (1) integriert ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sensitive area ( 2 ) with at least one disc-shaped element ( 3 ) formed between two optical fibers ( 1 ) or in an optical fiber ( 1 ) is integrated. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sektor des scheibenförmigen Ele ments (3) mit Möglichkeit zur Veränderung der komplexen Brechzahl, als sensitiver Bereich (2), modifiziert ist.Arrangement according to claim 7, characterized in that a sector of the disk-shaped element ( 3 ) with the possibility of changing the complex refractive index, as a sensitive area ( 2 ), modified. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Element (3) eine Dicke aufweist, die einem ganzzahligen Vielfachen von λ/4 einer vorgebbaren Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung entspricht.Arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the disk-shaped element ( 3 ) has a thickness which corresponds to an integer multiple of λ / 4 of a predeterminable wavelength of the electromagnetic radiation. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass scheibenförmige Elemente (2) mit und ohne Modifizierung alternierend nacheinander angeordnet sind.Arrangement according to one of claims 7 to 9, characterized in that disc-shaped elements ( 2 ) are arranged alternately one after another with and without modification. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Stoff oder Stoffgemisch Partikel oder andere Moleküle eingebettet sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in a substance or mixture of particles or other molecules are embedded. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Partikelgröße kleiner als die jeweilige zur Bestimmung eingesetzte Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ist.Arrangement according to claim 11, characterized that the mean particle size is smaller than the respective wavelength of the electromagnetic used for the determination Radiation is. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff oder das Stoffgemisch ausgewählt sind aus nanoporöser Keramik, Polymeren, Pulvern mit Partikelgrößen im Nanometerbereich und Stoffen/Stoffgemischen, die bei Korrosion oder mit Korrosionsprodukten reagieren.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the substance or the mixture of substances are selected made of nanoporous Ceramics, polymers, powders with particle sizes in the nanometer range and Substances / mixtures of substances in case of corrosion or with corrosion products react. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sensitive Bereiche (2) mit unterschiedlichen Soffen und/oder Stoffgemischen gebildet sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that sensitive areas ( 2 ) are formed with different Soffen and / or mixtures. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere sensitive Bereiche (2) äquidistant zueinander an einer optischen Faser angeordnet sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensitive areas ( 2 ) are arranged equidistant from each other on an optical fiber. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Strahlungsquellen und/oder zwei Detektoren an einer optischen Faser (1) vorhanden sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that two radiation sources and / or two detectors on an optical fiber ( 1 ) available. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektromagnetische Strahlung in gepulster und/oder modulierter Form durch die optische Faser (1) gerichtet ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that electromagnetic radiation in pulsed and / or modulated form by the optical fiber ( 1 ).
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