Faseroptische Erweiterung des geodätischen Messlabors der TU Graz
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- Rosa Grosse
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1 Faseroptische Erweiterung des geodätischen Messlabors der TU Graz Helmut Woschitz Institut für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme TU Graz [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 1
2 Geodätisches Messlabor Messlabor 30 m x 6.5 m klimatisiert - 20 C ± 0.1 C - 40% r.h. ± 5% flexible Nutzung Kalibrieranlagen geodätischer Instrumente Vertikalkomparator Kreisel Kalibrierung EDM- Komparator Untersuchungen Service für die Praxis [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 2
3 Messung von Dehnungen Dehnung ε = ΔL L A L B 6 ΔL 10 με = dim(με) = [ µm/m ] L Geodätische Bestimmung L ΔL Dehnungssensor L ΔL A 2 B 2 A 2 B 2 A 1 B 1 A 1 B 1 RU S - Oberfläche - Statisch - Indirekt (Absolut-Verschiebungen) - s ΔL > 0.3 mm (mit s Ri = 1.5 cc, s d = 0.2 mm) - Objekt-integriert - Dynamisch (khz) - Direkt (Relativ-Verschiebung) - s ΔL < mm [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 3
4 Faseroptische Dehnungssensoren (FOS-ε) Glasfasern Telekommunikation, WWW 1.5*10 9 km weltweit Lichtstrahl Kern Mantel n 1 +n Beschichtung n µm FOS-ε Kommerzielle Systeme Verschiedene Messprinzipien - Langarmige FOS - Verteilte FOS - Kontinuierliche FOS A 100 km 10 m 125 FOS B RU RU s ε < 1 µε [µm/m] 30 km ε alle 1 m RU Physikalische Grenzen Bruchdehnung: ε B µε Schmelztemperatur: T S 1800 C [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 4
5 Verteilte FOS: FBG System Micron Optics sm130 - Statische und dynamische Messungen Sensoren (simultan) Hz - Reichweite: 100 km - Messbereich: 1510 nm λ B 1590 nm - optische Auflösung: 1 pm Dehnung 0.8 µε Temperatur 0.1 K - Langzeit-Stabilität: 2 pm Sensoren - Sensorlänge: 10 mm (typ.) - Max. Strain: < µε (typ.) [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 5
6 FBG System: Anwendung Eisenbahn-Zwischenlagen (ZW) Verringert Verschleiß anderer Oberbau-Komponenten Regelmäßiger Wechsel Quelle: Auer, ZEVRail 2005 Ursachen für Verschleiß? [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 6
7 FBG System: Anwendung (2) Mess-Zwischenlagen 9 FBG Sensoren A B C Untersuchungen Simulation am Prüfstand Feldversuch [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 7
8 FBG System: Anwendung (3) Lok mit 4 Personenwagen: Größte Signale Simulation (Prüfstand) Teststrecke 1581 optische Signale C B A +22 nm +26 nm +19 nm 1570 λ B [nm] 1520 Signale im Feld 13 x größer als am Prüfstand Signalverschiebung µε Gesamtverformung µε (80% Messbereich RU) Bruchdehnung: ε B µε Max. Strain (typ.): < µε Grenzbereich der Sensorik! Evaluierung (im Feld)? [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 8
9 FO Labor Institut für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme Faseroptik Labor Zweck Unabhängige Evaluierung kommerzieller Systeme Faserverbindungen (Splicen) Fertigung von Sensoren (Sonderlösungen) Grundausstattung an FO Equipment und Basis-Geräten Z.B.: Spectrum Analyser Optisches Signal vor / nach dem Einbau in Teststrecke Nichtlineare Dehnungen in der ZW [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 9
10 FOS Test- und Kalibrieranlage Systemverhalten der FBG im Grenzbereich ( µε)? Keine Untersuchungen! Statische Kennlinien? Neue Testeinrichtung im Messlabor Verschiedene FOS Typen Länge der FOS: 0.25 m < L < 30 m Vollständige Automatisierung Vergleich FOS mit Interferometer R. Presl Mehrjährige Entwicklung Erste Systemtests beginnen! [ _FO_Labor_OGT12_Velden.ppt] 10
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