FBGSensoren

FBG-Sensoren (Fiber Bragg Grating Sensoren) sind optische Sensoren, die auf der Auskopplung einer festen Wellenlänge aus einer Glasfaser basieren. Eine Faser mit einer periodisch angeordneten Breitenmodulation des Brechungsindex reflektiert eine spezifische Bragg-Wellenlänge und lässt alle anderen Anteile durch. Diese reflektierte Wellenlänge hängt von der Verteilung der Glasreihe und dem Grating-Periodenabstand ab.

Die Sensorik funktioniert, indem ein Lichtquellen-Signal in das Glasfaser-Netz eingespeist wird. Ein Spektrometer, ein Spektral- oder Tunable-Laser-System erfasst die reflektierte Wellenlänge. Veränderungen der Faser, verursacht durch Dehnung (Spannung) oder Temperatur, verschieben die Bragg-Wellenlänge. Die Verschiebung ist in der Regel linear und ermöglicht die Messung von Dehnung, Temperatur oder beidem, oft durch Verwendung eines oder mehrerer gravierter Grating-Strukturen mit geeigneter Kalibrierung.

FBG-Sensoren ermöglichen sowohl punktuelle Messungen als auch quasi-distributed Messungen über lange Faserstrecken. Mehrere Gratings können hintereinander in einer einzigen Faser angeordnet werden und mittels Wellenlängenmultiplexing (WDM) oder Zeitmultiplexing ausgelesen werden. Typische Anwendungen finden sich in der Strukturüberwachung, Bauwesen, Luft- und Raumfahrt, Windenergie, Öl- und Gasindustrie sowie im Transportwesen.

Zu den Vorteilen gehören Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen, geringer metallischer Anteil, geringe Geräuschentwicklung, schnelle Reaktionszeit und einfache Montage in Netzwerken. Einschränkungen umfassen Kreuzempfindlichkeiten zwischen Temperatur und Dehnung, die Kalibrierung erfordern, sowie die Notwendigkeit spezieller optischer Auslese- bzw. Interrogationshardware. FBGs werden überwiegend in Silizium-Glasfasern hergestellt, häufig mit UV-Schreib- oder Laser-Inscription-Verfahren. Typische Betriebswellenlängen liegen im Telekom-Windows um 1300–1550 nm.