具有安全部件的光学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有安全部件的光导或光束引导系统及对其进行断裂监测的方法。本发明专利技术提供了一种光纤线缆，其包括功率光纤以及用于功率光纤的断开和插接监测的第一和第二通道，其中，第一和第二通道可以是分开的。

Optical systems with safety components

【技术实现步骤摘要】
具有安全部件的光学系统相关申请的交叉引用本申请要求享有于2018年10月22日提交的卢森堡专利申请No.LU100973和于2018年2月15日提交的卢森堡专利申请No.LU100706的优先权。上述申请通过引用的方式整体上并入本文。
本专利技术涉及一种具有安全部件的光纤线缆或光束引导系统，并且涉及一种对其进行断裂监测的方法。
技术介绍
对于高性能光纤线缆，出于工作安全的原因，规定了针对不受控制地泄漏的激光辐射的防护。因此，建议使用安全系统来监测光纤线缆的断裂，因为损坏(例如光纤断裂)释放可能对人体造成不可逆伤害的危险量的激光。因此，即使在光纤线缆损坏的情况下，也应触发安全系统并关闭激光器。从现有技术中已知用于光纤线缆断裂监测的解决方案。例如，公开的德国专利申请DE19806629A1公开了一种用于监测弯曲半径和用于线缆断裂监测的方法以及用于应用所述方法的光导线缆。通过将至少一个附加的光纤引入主光纤成为线缆来进行监测，该线缆配备有接收系统。通过监测光纤传输的辐射变化用于检测过度的弯曲或断裂。当检测到危险情况时，产生警告信号，或关断功率传输。公开的德国技术DE202005005869U1公开了一种供应线路、尤其是用于工业机器人的管包装，其具有多个线缆和/或线路以及用于监测供应线路变形的集成监测传感器并且具有评估装置，该供应线路包括无包层光纤，该无包层光纤由护套包围，使得其受力压在光纤上，其中，光纤连接到用于耦合输入光的馈送点。公开的欧洲专利申请EP1662288A1(对应于公开的德国技术DE202005018553U1)公开了一种用于光纤的保护装置，其包括保护管，被引导通过保护管的至少一个电导体环，该至少一个电导体环具有导体环的限定的电阻抗和特定的电阻抗绝缘，其中，保护管具有双层式或多层式结构，其由光学透明的电绝缘材料的内层和非透明材料的至少一个上覆层构成，除了光纤之外，导体环还布设得穿过该管，导体环由两个相互绝缘的电导体构成，该两个电导体通过限定的电阻抗在管的一端连接并且在另一端连接到阻抗控制测量单元上，其中，选择该两个电导体的绝缘使得由在光纤断裂的情况下的泄漏光的热效应或由辐射导致影响所述电导体或者所述电导体的或所述电导体中的至少一个的直接接触被切断，最后由测量单元可检测到电阻的变化。公开的美国专利No.4,298,794公开了一种用于功率线缆等的所谓的热点检测器，并且包括具有多个芯的光纤，所述多个芯围绕输入芯，光能耦合到所述输入芯中。仔细选择芯和包层的纤芯直径、间距和材料，使得从输入芯到第二芯的串扰仅发生在光点所在的沿着光纤的点附近。光能在此沿着第二芯传播，并且模态干涉引起产生空间干扰的跳动现象，可以将所述空间干扰分析为第二芯之间的能量流。通过测量以至少两个不同波长离开第二芯的光强度图案，可以计算热点沿着光纤的位置。该公开的教导利用了不同芯之间的耦合与温度和波长有关的效果。然而，这种测量方法的缺点在于，正是因为该应用是传感器，因此它仅限于低激光功率。多个芯的布置和使用使得光纤太复杂并因此昂贵。这尤其适用于光纤的主芯用于输送几千瓦激光范围的高功率的情况。公开的欧洲专利申请EP0006364A1公开了一种光学线缆，其包括至少一个单独的光纤和/或光纤束。光纤或光纤束松散地容纳在线缆中或被由流体不可渗透的护套或流体不可渗透的护套界定的条形隔室围绕。条形隔室延伸线缆的整个长度并容纳流体、例如高于或低于大气压的空气，在该压力下，流体的压力变化的检测适于指示流体不可渗透的壁的损坏。线缆还可包括至少一个电导体，该电导体沿线缆长度从光纤或光纤束径向向外延伸，在导体中流动的可检测的电流是电报警系统的一部分。在高性能光纤线缆的情况下，护套或导管具有不同的功能：它用作一种防火屏障，其在光纤断裂之后必须持续直到激光器关闭。对于数kW激光器，该过程通常需要大约30ms或更长时间。如果只有在保护管已经被破坏之后用于关断激光器的信号才到达，那么在这段时间内会向光学线缆的周围传送数千瓦的激光功率。因此，该文件中公开的布置结构和方法固有地太慢而不能保证防止人身伤害。公开的德国专利申请DE102004010275B3公开了一种用于监测激光线缆的装置，其包括光学波导、围绕光学波导的内部金属包层、围绕内部金属包层的绝缘包层和围绕绝缘包层的外部包层，其具有金属护套。此外，该装置具有用于监测包括内金属护套的回路的第一回路、用于监测内金属护套和外金属护套之间的电阻的第二电路、以及根据该专利技术的用于监测内金属护套和外金属护套之间的电容的第三电路。通过测量保护管的内外金属护套之间的电阻和电容来完成断裂监测，这些金属护套通常不互连并由此不形成闭环。因此，公开的装置用于监测对保护管侵害，而不是直接检测承载高功率光的光导纤维的断裂。因此，该方法的缺点也在于反应时间长，这有时在某些情况下可能会导致高遗传光出现。公开的欧洲专利申请EP2035801A1公开了一种包括光纤和检测装置的布置结构，所述光纤包括芯区域和围绕芯区域的包层区域，芯区域与包层区域相比具有更高的折射率，使检测装置可检测到损坏的光纤。该检测方法借助于在包层区域中或包层区域上运行的电线来检测光纤断裂。它在此既可以用作脉冲的独立运行，也可借助于第二线用作闭合电路。该实施方式的缺点在于，金属导电体必须布置在光导体的护套中或护套上。金属和玻璃具有不相同的热膨胀系数，这意味着该组合在不造成损坏的情况下只能承受很小的温差。想要避免这些缺点的设计很复杂，因此很昂贵。因此，当前通过监测集成到光导线缆中的元件——例如两个或三个电导体——基于电参数的检测来监测光纤线缆中的断裂，所述电导线通过绝缘来彼此分开，这在以激光照射时改变它们的性质。利用这种监测措施，既不能保证明确的冗余也不能保证多样性，这导致除了光纤线缆中使用的安全机构之外，还需要另外的外部机构来建立完全的人员安全系统。这代表了工厂建设者和认证机构的额外费用。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种冗余且可能多样的断裂监测，其代表光束引导系统的安全部件。本专利技术提供一种光纤线缆，其包括光学功率光纤和单独的安全通道，所述安全通道设置在光纤线缆内并包括用于监测功率光纤的断裂的至少两个单独的通道。在本专利技术的一个方面，单独的安全通道的所述至少两个单独的通道的第一通道和第二通道传输从电信号和/或光学信号中选择的不相同的信号。光纤线缆还可至少包括第一电通道和第二电或光学通道。进一步设想光纤线缆包括位于光纤线缆的用于连接至另外的光学元件的至少一端处的插头，其中，安全通道也布置在光纤线缆的所述插头中。在另一方面，安全通道还可布置在用于光纤线缆的插头的插座中。进一步的意图是，电线作为第一通道布置在光纤线缆中用于驱动第二通道的源，电线或控制光纤作为第二通道布置在光纤线缆中。在另一实施例中，单独的安全通道的所述至少两个单独的通道的第一通道和第二通道连接布置在光纤线缆的一端处的用于产生电信号、电磁波或光学信号的源与设置在光纤线缆的另一端的检测器。光学通道的部件中的至少一个可在功率光纤中输送的功率的波长范围内吸收。光纤线缆还可包括位于光发射线缆的至少一端处的插接式连接器，用于传输用户数据。进一步设想，源可布置在连接到光纤线缆的插座中、在插头中、在光纤线缆本身中或在连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤线缆，其包括光学功率光纤和单独的安全通道，所述安全通道设置在光纤线缆内并包括用于监测功率光纤的断裂的至少两个单独的通道。

【技术特征摘要】
2018.02.15 LU LU100706;2018.10.22 LU LU1009731.一种光纤线缆，其包括光学功率光纤和单独的安全通道，所述安全通道设置在光纤线缆内并包括用于监测功率光纤的断裂的至少两个单独的通道。2.根据权利要求1所述的光纤线缆，其特征在于，单独的安全通道的所述至少两个单独的通道的第一通道和第二通道传输从电信号和/或光学信号中选择的不相同的信号。3.根据权利要求1所述的光纤线缆，其特征在于，所述光纤线缆至少包括第一电通道和第二电或光学通道。4.根据权利要求1所述的光纤线缆，其特征在于，所述光纤线缆包括位于光纤线缆的用于连接至另外的光学元件的至少一端处的插头，其中，安全通道也布置在光纤线缆的所述插头中。5.根据权利要求4所述的光纤线缆，其特征在于，安全通道还布置在用于光纤线缆的插头的插座中。6.根据权利要求1所述的光纤线缆，其特征在于，电线作为第一通道布置在光纤线缆中用于驱动第二通道的源，电线或控制光纤作为第二通道布置在光纤线缆中。7.根据权利要求1所述的光纤线缆，其特征在于，单独的安全通道的所述至少两个单独的通道的第一通道和第二通道连接布置在光纤线缆的一端处的用于产生电信号、电磁波或光学信号的源与设置在光纤线缆的另一端的检测器。8.根据权利要求2所述的光纤线缆，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·安布鲁斯特，F·舒尔策，
申请(专利权)人：HIGHYAG激光技术公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE