Wann werden Glasfasern für fotoelektrische Sensoren verwendet?

October 25, 2017

In manchen Situationen ist der Platz zu knapp oder die Umgebung zu unwirtlich für die meisten Sensoren. Glasfasern, transparente Stränge aus Glas oder Kunststoff, werden verwendet, um Lichtenergie in und aus solchen Bereichen zu leiten.  Dieser Artikel beschreibt Vorteile, Überlegungen und allgemeine Anwendungen für faseroptische Sensoren.  

Glasfasern haben viele Vorteile für fotoelektrische Sensoren, wie z. B. ihre Größe, Flexibilität und die Fähigkeit, schwierigen Umgebungen standzuhalten, in denen andere Sensoren möglicherweise nicht in Frage kommen. 

Die geringe Größe und die Flexibilität der faseroptischen Baugruppen ermöglichen die Positionierung und Montage in engen Räumen. Kunststoff-Lichtwellenleiter bestehen in der Regel aus einzelnen Glasfasersträngen. Sie können in extrem engen Bereichen verlegt werden.  Kunststofffasern überstehen auch wiederholtes Biegen gut. Vorgespulte Kunststoff-Lichtwellenleiter sind für Sensoranwendungen an sich hin- und herbewegenden Mechanismen erhältlich.

Die Fasern können so konstruiert werden, dass sie in Bereichen mit korrosivem Material oder extremer Feuchtigkeit überleben und immun gegen elektrische Störungen sind.  Glasfasern enthalten keine elektrischen Schaltkreise und haben keine beweglichen Teile, so dass sie sicher Licht in und aus gefährlichen Messstellen leiten können.

Darüber hinaus sind die meisten Glasfaserbaugruppen sehr robust und funktionieren zuverlässig bei extremen Temperaturen. Ummantelungsmaterialien wie Polypropylen, Teflon® und Nylon werden zur Abschirmung von Kunststoff- und Glasfaserbaugruppen in rauen Umgebungen verwendet.  Außerdem haben Glasfasern ein geringes Gewicht, so dass Glasfaserbaugruppen starken Vibrationen und mechanischen Stößen standhalten können.

Einige Glasfaserkabel verfügen über flexible Sonden, die optimal an die physikalischen und optischen Anforderungen einer bestimmten Anwendung angepasst werden können.

Es gibt nur sehr wenige Nachteile bei der Verwendung eines faseroptischen Sensorsystems, aber es gibt einige Überlegungen, die bei der Auswahl einer Sensortechnologie berücksichtigt werden müssen: Kosten, Reichweite und Überschussverstärkung.

• Kosten des Erfassungssystems: Lichtwellenleiter erhöhen die Kosten eines Systems, da eine Lichtwellenleiter-Baugruppe immer ein zusätzliches Teil zu einem fotoelektrischen Sensor ist.  Die Kosten müssen gegen die Vorteile abgewogen werden, um festzustellen, ob Glasfaserkabel die richtige Lösung für eine Anwendung sind.
• Erfassungsbereich und überschüssige Verstärkung: Ein großer Prozentsatz der Energie des Erfassungslichts geht bei der Einkopplung von Licht in und aus einer Faser verloren. Fasern schwächen auch einen Teil des Lichts entlang ihrer Länge ab. Folglich sind die Messbereiche kürzer und die Überschussverstärkung geringer als bei eigenständigen Sensoren.