Optische Codemultiplexverfahren in der Sensorik am Beispiel serieller FBG-Sensornetzwerke

Auteurs

• Steffen Abbenseth

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• Manuels universitaires
• Reihe Elektrotechnik

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In der Sensorik besteht häufig die Aufgabe, mit demselben Sensortyp an unterschiedlichen Punkten Messwerte zu erfassen. Viele optische Sensoren bieten sich aufgrund ihrer Einbettung im Lichtwellenleiter für eine Vernetzung an. Die dabei als Adressierungsarten hauptsächlich eingesetzten Zeit- und Wellenlängenzugriffsverfahren nutzen allerdings die verfügbaren Ressourcen schlecht aus, was die empfangbare Leistung bzw. die Netzwerkgröße stark begrenzt. Eine Alternative bieten hier die bisher kaum beachteten Codemultiplexverfahren, die eine spektrale und zeitliche Überlagerung zulassen. Die Arbeit zeigt übereinstimmend in Theorie, Simulation und praktischem Nachweis die Vorteile der Adressierung von seriell vernetzten Faser-Bragg-Gittern (FBG) mittels des Sequence-Inversion-Keying Direct-Sequence Codemultiplex (SIK-DS-CDM). So lässt sich die Netzwerkkapazität im Vergleich zum Wellenlängenmultiplex theoretisch um den Faktor 15 vergrößern. Diese Möglichkeit bietet zwar auch das Zeitmultiplexverfahren, jedoch ist hier die empfangene Leistung je Messzyklus umgekehrt proportional zur Anzahl der Sensoren mit entsprechenden negativen Folgen in großen Netzwerken. Diesen Nachteil behebt das vorgestellte System durch die Codierung des Sensorsignals; die relative Messzeit beträgt konstant 50%, wobei Systemkomplexität und Kosten nahezu identisch bleiben. Aufgrund der extrem hohen Anzahl möglicher Kombinationen erfordert die Suche eines günstigen Codes allerdings eine Optimierung. Hierfür beschreibt die Arbeit systeminhärente Möglichkeiten und deren Nutzung auf einer Struktur verteilten Rechnens (Cluster).

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• Année de publication: 2010