Optischer Sensorkopf zur Vermessung von Löchern mit einem Durchmesser unterhalb von 1 Millimeter

Beispiele hierfür sind Kraftstoffeinspritzpumpen oder Düsen.Ein Sensor, der zur Vermessung von Abständen innerhalb von Löchern eingesetzt werden kann, muss einen Sensorkopf mit geringen Außenmaßen aufweisen. Üblicherweise wird der Sensorkopf aus einzelnen optischen Komponenten aufgebaut, die auf einer optischen Bank justiert werden. Zur Vermessung von Löchern kleiner als 1 Millimeter ist diese Bauweise in der Praxis nicht mehr realisierbar.

Neu wird die Lichtleitfaser, die das Messlicht in das zu vermessende Loch einführt, zugleich als mechanischer Träger aller im Sensorkopf benötigten optischen Komponenten genutzt. Hierzu werden die abbildenden optischen Elemente mit LIGA als Mikrostrukturen gefertigt, auf die Faserstirnseite aufgesteckt und an der Faser fixiert.

Für eine optimale Funktion bei hoher mechanischer Stabilität ist der Sensorkopf zweiteilig ausgeführt: Die transparente Faserverlängerung wird zusammen mit dem Ende der Lichtleitfaser so in den Faserkanal einer Verbindungsstruktur eingefügt, dass das eingekoppelte Licht durch die Faserverlängerung in Richtung der Wand des Lochs umgelenkt wird. Zur Detektion nimmt das Licht den umgekehrten Weg durch die Verbindungsstruktur über die Faserverlängerung zurück in die Lichtleitfaser, die es zu einem Detektor leitet.

Dr. Stephan Gärtner
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
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