DIN EN 61757-1-1-2017 Fibre optic sensors - Part 1-1 Strain measurement - Strain sensors based on fibre Bragg gratings (IEC 61757-1-1 2016) German version EN 61757-1-1 2017.pdf

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1、November 2017DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 24DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS

2、 33.180.99!%hB9“2693122www.din.deDDIN EN 61757-1-1Lichtwellenleitersensoren Teil 11: Dehnungsmessungen Dehnungssensoren basierend auf FaserBraggGatter (IEC 6175711:2016);Deutsche Fassung EN 6175711:2017Fibre optic sensors Part 11: Strain measurement Strain sensors based on fibre Bragg gratings (IEC

3、6175711:2016);German version EN 6175711:2017Capteurs fibres optiques Partie 11: Mesure de dformation Capteurs de dformation bass sur des rseaux de Bragg fibres (IEC 6175711:2016);Version allemande EN 6175711:2017Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang

4、54 SeitenDIN EN 61757-1-1:2017-11 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2016-03-31 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2017-11-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 61757-2-1:2015-09. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium UK 412.2 K

5、omponenten fr Kommunikations-kabelanlagen“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 86C Fibre optic systems and active devices“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inh

6、alt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausg

7、abe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf ein Dokument ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils aktuellste Ausgabe des in Bezug genomm

8、enen Dokuments. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe des Dokuments. Der Zusammenhang der zitierten Dokumente mit den entsprechenden Deutschen Dokumenten ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlic

9、h ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Diese Norm muss in Verbindung mit DIN EN 61757-1:2013-03 angewendet werden. Das Original-Dokument enthlt Bil

10、der in Farbe, die in der Papierversion in einer Graustufen-Darstellung wiedergegeben werden. Elektronische Versionen dieses Dokuments enthalten die Bilder in der originalen Farbdarstellung. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 61757-1-1 Februar 2017 ICS 33.180.99 Deutsche Fassung Lic

11、htwellenleitersensoren Teil 1-1: Dehnungsmessungen Dehnungssensoren basierend auf Faser-Bragg-Gatter (IEC 61757-1-1:2016) Fibre optic sensors Part 1-1: Strain measurement Strain sensors based on fibre Bragg gratings (IEC 61757-1-1:2016) Capteurs fibres optiques Partie 1-1: Mesure de dformation Capte

12、urs de dformation bass sur des rseaux de Bragg fibres (IEC 61757-1-1:2016) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2016-03-31 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne

13、jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiz

14、iellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fa

15、ssungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Nieder

16、landen, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, Serbien, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Stand

17、ardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2017 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 61757-1-1:2017 DDIN E

18、N 61757-1-1:2017-11 EN 61757-1-1:2017 Europisches Vorwort Der Text des Dokuments 86C/1322/CDV, zuknftige 1. Ausgabe der IEC 61757-1-1, erarbeitet vom SC 86C Fibre optic systems and active devices“ des IEC/TC 86 Fibre optics“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als

19、EN 61757-1-1:2017 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2017-08-17 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem D

20、okument entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2020-02-17 Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Diese Nor

21、m muss zusammen mit EN 61757-1:2012 gelesen werden. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 61757-1-1:2016 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. In der offiziellen Fassung sind unter Literaturhinweise“ zu den aufgelisteten Normen die nachstehende

22、n Anmerkungen einzutragen: IEC 60793-1-30 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60793-1-30. IEC 60793-1-31 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60793-1-31. IEC 60793-1-33 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60793-1-33. ISO 527-4 ANMERKUNG Harmonisiert als EN ISO 527-4. ISO 7500-1 ANMERKUNG Harmonisiert als EN ISO 7500-1

23、. ISO 14125 ANMERKUNG Harmonisiert als EN ISO 14125. 2 DIN EN 61757-1-1:2017-11 EN 61757-1-1:2017 Inhalt SeiteEuropisches Vorwort 2 Einleitung7 1 Anwendungsbereich.8 2 Normative Verweisungen.8 3 Begriffe.8 4 Symbole .14 5 Aufbau und Eigenschaften.15 5.1 Faser-Bragg-Gitter (FBG) 15 5.2 FBG-Dehnungsse

24、nsor .18 5.3 Messpunkt und Installation.18 5.4 Messlnge19 5.5 Dehnungsbeanspruchung und Referenzdehnung .19 5.6 Referenzwellenlnge19 5.7 Stabilittsverhalten.20 5.7.1 Drift und Kriechen .20 5.7.2 Formbestndigkeit der Bragg-Gitter-Spitze 20 5.7.3 Hysterese 20 5.8 Prfling .21 5.9 Messwertanzeige .21 5.

25、10 Nullpunktbezogene Messung.21 5.11 Nicht nullpunktbezogene Messung 21 5.12 Herstellungscharge 21 5.13 FBG-Dehnungssensor-Standardmodell.21 5.14 FBG-Dehnungssensor-Serie21 6 Berichtspflichtige Merkmale und Kennwerte22 6.1 Einzelheiten des Aufbaus und geometrische Abmessungen.22 6.2 Bauform des FBG-

26、Dehnungssensors 22 6.3 Temperatur- und Feuchtebereich.22 6.4 Anforderung an den Anschluss22 7 Zu messende Merkmale und Kennwerte .22 7.1 Probenahme und statistische Bewertung 22 7.1.1 Probenahme22 7.1.2 Zufllige Probenahme.22 7.1.3 Typprfung 23 7.1.4 Serienprfung23 7.1.5 Einzelne Stichprobenprfung23

27、 7.1.6 Ausweisen des Messergebnisses.23 3 DIN EN 61757-1-1:2017-11 EN 61757-1-1:2017 Seite7.1.7 Aufbereitung des Prflings . 23 7.1.8 Umgebungsprfbedingungen. 23 7.1.9 Fr die speziellen Kennwerte geforderte Art der Prfung 23 7.2 Bragg-Wellenlnge . 24 B7.2.1 Allgemeines 24 7.2.2 Messverfahren 25 7.2.3

28、 Auswertung. 25 7.2.4 Berichterstattung 25 7.3 Spektralbreite des FBG . 25 7.3.1 Messverfahren 25 7.3.2 Auswertung. 26 7.3.3 Berichterstattung 26 7.4 FBG-Reflexionsgrad 26 7.4.1 Messverfahren 26 7.4.2 Auswertung. 26 7.4.3 Berichterstattung 27 7.5 FBG-Dehnungsempfindlichkeit 27 7.5.1 Allgemeines 27 7

29、.5.2 Dehnungseinrichtung . 28 7.5.3 Messverfahren der Dehnungsprfung 28 7.5.4 Auswertung. 29 7.5.5 Berichterstattung 29 7.6 Dehnungsfaktor k. 29 7.6.1 Allgemeines 29 7.6.2 Biegeeinrichtung. 29 7.6.3 Messverfahren 31 7.6.4 Auswertung. 32 7.6.5 Berichterstattung 33 7.7 Maximaler Dehnungsbereich bei Ra

30、umtemperatur. 33 7.7.1 Allgemeines 33 7.7.2 Prfaufbau 33 7.7.3 Messverfahren 33 7.7.4 Auswertung. 33 7.7.5 Berichterstattung 34 7.8 Ermdungsverhalten . 34 7.8.1 Prfaufbau 34 7.8.2 Messverfahren 34 7.8.3 Auswertung. 35 7.8.4 Berichterstattung 35 4 DIN EN 61757-1-1:2017-11 EN 61757-1-1:2017 Seite7.9 K

31、rmmungsradius der Mindestbetriebsbereitschaft.35 7.9.1 Messverfahren 35 7.9.2 Auswertung .35 7.9.3 Berichterstattung.35 7.10 Temperatur- und Feuchtigkeitsbereiche 36 7.10.1 Allgemeines.36 7.10.2 Messverfahren 36 7.10.3 Auswertung .37 7.10.4 Berichterstattung.37 7.11 Weitere Umwelteinflsse37 7.12 Tem

32、peraturbedingte Dehnungsreaktion 37 7.12.1 Allgemeines.37 7.12.2 Prfaufbau.38 7.12.3 Messverfahren 38 7.12.4 Auswertung .38 7.12.5 Berichterstattung.39 7.13 Abnahmeprfung und Lebensdauerbetrachtungen .39 7.13.1 Allgemeines.39 7.13.2 Messverfahren 40 7.13.3 Auswertung .40 7.13.4 Berichterstattung.40

33、8 Empfehlungen fr den Einsatz von FBG-Messgerten .41 Anhang A (informativ) Weitere Eigenschaften der FBG-Dehnungssensoren.42 A.1 Allgemeines42 A.2 Ausfhrliche Erluterung zu Seitenkeulen eines FBG fr unterschiedliche Einsatzbedingungen.42 Anhang B (informativ) Vordruck fr Bauartspezifikation .46 B.1

34、Allgemeines46 B.2 Mechanischer Aufbau des FBG-Dehnungssensors.46 B.3 Betriebseigenschaften des FBG-Dehnungssensors46 B.4 Einschrnkende Parameter des FBG-Dehnungssensors47 B.5 Temperaturdaten des FBG-Dehnungssensors47 B.6 Weitere Angaben zum FBG-Dehnungssensor, die auf Anforderung anzugeben sind 47 B

35、.7 Wichtige Leistungsdaten der FBG-Messeinrichtung47 Anhang C (informativ) Auswirkungen der Polarisation49 Anhang D (informativ) Eingesetzte FBG-Dehnungssensoren.50 D.1 Allgemeines50 D.2 Empfohlenes Anbindungsverfahren.50 Literaturhinweise 51 5 DIN EN 61757-1-1:2017-11 EN 61757-1-1:2017 SeiteAnhang

36、ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen . 52 Bilder Bild 1 Merkmale des Reflexionsspektrums des Bragg-Gitters .10 Bild 2 Funktionsprinzip eines Faser-Bragg-Gitters im Lichtwellenleiter . 16 Bild 3 Reflexionsspektrum ein

37、es FBG-Arrays 17 Bild 4 Messlnge zwischen den Befestigungspunkten. 18 Bild 5 Reflexionsspektrum eines FBG (berechnetes (links) und gemessenes Spektrum (rechts) 25 Bild 6 Bestimmung des R aus dem FBG-Reflexionsspektrum (links, Gleichung (9) und dem bertragungsspektrum (rechts, Gleichung (10). 27 FBGB

38、ild 7 Beispiel des Aufbaus einer Dehnungseinrichtung 28 Bild 8 Prfaufbau (links) fr die Vier-Punkt-Biegeprfung mit Darstellung der Querkraft- und Biegemomentwirkung (rechts). 30 Bild 9 Bestimmung der Dehnungsbeanspruchung ber Wegmessung 30 Bild 10 Ganzflchig auf einem gebogenen Biegebalken aufgebrac

39、hter Sensor 31 Bild 11 Prfling mit angebrachtem FBG-Dehnungssensor. 35 Bild A.1 Seitenkeulen im Fall eines einzelnen FBG als Dehnungssensor . 43 Bild A.2 Grundwellenlngenspitzen und erkannte Seitenkeulenspitzen im Fall in Reihe geschalteter Multiplex-FBGs . 43 Bild A.3 Spektrale Spitzen im Fall in R

40、eihe geschalteter Multiplex-FBGs 44 Bild A.4 Parameter zur Unterscheidung von Grundwellenlngenspitzen und Seitenkeulen 44 Bild A.5 Unterscheidung von Grundwellenlngenspitzen und Seitenkeulen 45 Tabellen Tabelle 1 Fr die speziellen Kennwerte geforderte Art der Prfung 24 6 DIN EN 61757-1-1:2017-11 EN

41、61757-1-1:2017 Einleitung Es wurde beschlossen, die Normenreihe IEC 61757 nach folgendem Prinzip neu zu strukturieren. Fortan werden die Unterteile als IEC 61757-M-T neu benummert, wobei M die Messung angibt und T die Technologie. Der bestehende Teil IEC 61757-1:2012 wird als IEC 61757 neu benummert

42、, nachdem er als Ausgabe 2.0 berarbeitet wurde, und dient dann als bersichtsdokument fr die gesamte Normenreihe. 7 DIN EN 61757-1-1:2017-11 EN 61757-1-1:2017 1 Anwendungsbereich Dieser Teil der IEC 61757 legt detailliert Spezifikationen fest fr faseroptische Sensoren, die eine oder mehrere Faser-Bra

43、gg-Gitter (FBG) als empfindliches Element fr Dehnungsmessungen enthalten. Allge-meine Spezifikationen fr LWL-Sensoren sind in IEC 61757-1 festgelegt. Diese Norm fhrt die wichtigsten Eigenschaften und Merkmale eines faseroptischen Sensors fr Dehnungs-messungen auf Basis eines Faser-Bragg-Gitters als

44、empfindliches Element auf und legt die Verfahren zu deren Bestimmung fest. Darber hinaus sind die grundlegenden Leistungsparameter und Kennwerte der entsprechenden Messgerte zum Auslesen des optischen Signals aus dem FBG enthalten. Diese Norm bezieht sich auf die Messung von statischen und dynamisch

45、en Werten fr die Dehnungsbeanspruchung in einem Frequenzbereich. Ein Vordruck fr Bauartspezifikation ist in Anhang B enthalten. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei

46、datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60050 (alle Teile), International Electrotechnical Vocabulary (erhltlich unter: http:/www.electropedia.org) IEC

47、60068-2 (alle Teile), Environmental testing Part 2: Tests IEC 60793-2, Optical fibres Part 2: Product specifications General IEC 60874-1, Fibre optic interconnecting devices and passive components Connectors for optical fibres and cables Part 1: Generic specification IEC 61300-2 (alle Teile), Fibre

48、optic interconnecting devices and passive components Basic test and measurement procedures Part 2: Tests IEC 61757-1:2012, Fibre optic sensors Part 1: Generic specification IEC 62129-1, Calibration of wavelength/optical frequency measurement instruments Part 1: Optical spectrum analyzers IEC 62129-2

49、, Calibration of wavelength/optical frequency measurement instruments Part 2: Michelson interferometer single wavelength meters IEC TS 62129-3, Calibration of wavelength/optical frequency measurement instruments Part 3: Optical frequency meters using optical frequency combs IEC TR 61931, Fibre optic Terminology ISO/IEC Guide 99, Internati