Entwicklung eines intrinsischen faseroptischen Hydrofons

Zusammenfassung: Ziel dieser Arbeit war es, einen detaillierten Überblick über verschiedene intrinsische faseroptische Meßprinzipien für die Messung von Ultraschall in Flüssigkeiten zu schaffen, und für das günstigste Prinzip einen Laboraufbau zu realisieren. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß dafür ein polarimetrisches Prinzip die beste Lösung darstellt, da es den Forderungen im Pflichtenheft am besten genügen konnte. Dieses wurde daher praktisch realisiert. Bei dem polarimetrischen Prinzip wird ausgenutzt, daß sich die Polarisation von linear polarisiertem Licht in der Faser unter Druck ändert, den der Schall in der Flüssigkeit erzeugt. Einem Empfänger hinter einem Linear-Polarisator am Ende der Faser erscheint es daher, als ob sich die Polarisationsebene des Lichts gedreht hätte. Diese scheinbare Drehung Ý folgt der Funktion Ý = C1-C2(F/λ*r) und hängt somit linear vom Druck der Schallwelle ab. Dabei sind C1 und C2 Konstanten, F die Kraft auf die Faser, r ihr Radius und λ die Wellenlänge des Lichts. Mit einem Aufbau zur Messung der Veränderung der Polarisation des Lichts wurde bisher eine statische Messung von Druck realisiert. Mit dieser konnten die vorläufigen Leistungsdaten einer polarimetrischen Anordnung ermittelt werden. Diese sind eine Auflösung von 25,4kPa, eine Empfindlichkeit von 3,07rad/MPa und ein Dynamikbereich von 93dB. Da der Aufbau in einigen Punkten noch sehr stark verbessert werden kann, stellen diese Werte nicht die endgültigen Daten eines polarimetrischen Sensoraufbaus dar. Eine Verbesserung der Genauigkeit erreicht man durch Anwendung einer Quadraturdemodulation. Dazu findet man in dieser Arbeit einige Vorschläge. Weiterhin wurde die Gültigkeit der Daten der statischen Messung für eine dynamische Messung noch nicht nachgewiesen. Die gemachten Erfahrungen haben aber gezeigt, daß es sich empfiehlt, einen intrinsischen faseroptischen Sensor mit einem polarimetrischen Prinzip anzustreben