Faseroptische Messverfahren: Ortsaufgelöste Temperatur- und Stressmessung

Faseroptische Messverfahren ermöglichen eine engmaschige Überwachung von Netzen und Strukturen. Die Brillouin-Reflektometer von Viavi nutzen die Brillouin-Streuung zur ortsgenauen Messung von Temperatur und Stress entlang eines faseroptischen Kabels – mit hoher Auflösung auch über lange Distanzen.

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Unabhängig von der Ursache erkennen faseroptische Messverfahren die verschiedensten Netzstörungen.

Von Armin Kumpf, Produktspezialist für faseroptische Technologien bei Laser Components

Wenn heute von Netzwerken die Rede ist, denkt jeder sofort an Telekommunikation und Datenübertragung. Dazu zählen aber auch Stromleitungen, Gas- oder Öl-Pipelines, die sich Hunderte von Kilometern durch oft unwegsames Terrain ziehen. Dabei sind sie zahlreichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Das beginnt bei Wind und Wetter und endet bei Gefahren wie Erdbeben oder Waldbränden. Auch der traditionelle Feind aller Netzstrukturen ist weiter aktiv: der Bagger. Jede Störung an einem dieser Netze bedeutet nicht nur einen erheblichen finanziellen Schaden für die Betreiberfirmen. Sie kann auch schwerwiegende Konsequenzen für den Betrieb kritischer Infrastrukturen (KRITIS) wie Internet, Strom- oder Wasserversorgung haben. Daher fordert auch der Gesetzgeber, dass die Funktionalität aller Netze unter allen Bedingungen garantiert wird. Seit 2015 gilt in Deutschland das „Gesetz zur Erhöhung der Sicherheit informationstechnischer Systeme“, das alle Betreiber kritischer Infrastrukturen verpflichtet, ihre Netze rund um die Uhr zu überwachen und jede Störung sofort zu melden. Faseroptische Messsysteme sind dafür die optimale Lösung. Gleichzeitig sind sie ein äußerst vielseitiges Verfahren, das sich auch zur Überwachung von festen Strukturen wie Straßen, Schienen und Bauwerken eignet.

Elektrischer Sensor vs. Glasfaser

Bisher werden für Dehnungs- und Temperaturmessungen vorwiegend schwere, drahtgebundene elektrische Sensoren eingesetzt. Im Vergleich dazu bieten faseroptische Messmethoden entscheidende Vorteile: Zunächst ist die Messung nicht auf einen festen Punkt beschränkt. Die Glasfaser selbst ist ein hochzuverlässiger Sensor – und das über ihre gesamte Länge. So lässt sich auf wenige Meter genau erkennen, wo eine Störung aufgetreten ist, ohne zusätzliche Messpunkte installieren zu müssen: Es genügen die entsprechenden Messgeräte an den Enden der Faser. Durch ortsgenaue Fehlererkennung kann der Betreiber die Störung schnell vor Ort beheben. Zudem lassen sich aus den Messdaten Rückschlüsse auf die Störungsursache ziehen, sodass Techniker mit der passenden Expertise und dem richtigen Werkzeug ausrücken können.

Vorteile der Lichtwellenleiter-Technik

Elektromechanische Sensoren sind auf eine konstante Stromversorgung angewiesen. Ihre Installation ist daher aufwendig. Oft werden Eingriffe in die Infrastruktur nötig, die so kostspielig sind, dass Betreiber am Ende lieber ganz auf eine Monitoring-Lösung verzichten. Weiterhin dürfen sie nicht an Standorten verwendet werden, an denen Probleme durch Korrosion, Schwingungen oder elektromagnetische Strahlen auftreten. Schon Signale aus Funksystemen oder elektrischen Anlagen können die Messdaten verfälschen.

Bei der Glasfaser dagegen ist das Material vergleichsweise kostengünstig und lässt sich mühelos an den zu überwachenden Objekten befestigen. In einigen Fällen kann sie sogar ins Material selbst integriert werden: Das geschieht zum Beispiel bei Brücken, wo zur Überwachung der Stabilität ein Glasfasergeflecht direkt in den Beton eingelassen wird.