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04.12.2017 | Technische Gebäudeausrüstung | Im Fokus | Onlineartikel

Glasbruchmelder mit Faser-Bragg-Gitter

Autor:
Christoph Berger

Ein neuartiger und intelligenter Glasbruchmelder reagiert nicht nur auf mechanische, sondern auch auf thermische Belastungen mit einer Alarmauslösung. Schon kleinste Gewalteinwirkung werden von dem System erfasst.

"Die etwa streichholzschachtelgroßen passiven Glasbruchmelder werden auf die Scheibeninnenseite geklebt. Sie reagieren auf das beim Bersten von Glas entstehende Schallspektrum hoher Frequenzen. Der Überwachungsradius der Sensoren kann mit 1,5 Meter angenommen werden", heißt es im Abschnitt "Einbruchmeldeanlagen" des Kapitels "Elektrotechnik" im 2014 erschienen Springer-Fachbuch "Technischer Ausbau von Gebäuden". Beschrieben werden darin auch aktive und akustische Glasbruchmelder sowie Alarmverglasung.

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Wie in diesem Beispiel beschrieben, lösen die passiven Glasbruchmelder zwar beim Bruch von Fensterscheiben einen Alarm aus, also bei einer mechanischen Einwirkung, nicht jedoch bei anderen Einbruchversuchen. Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT und für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelten daher einen intelligenten Einbruchschutz, der neben den mechanischen auch thermische Belastungen durch äußeres Einwirken zeitnah und dynamisch erfasst. Diese können beispielsweise durch einen Bohrer oder Gasbrenner ausgelöst werden. Bereits ein leichter Schlag gegen das Sicherheitsglas oder die Manipulation durch eine Flamme reiche aus, um den Alarm auszulösen, heißt es. Denn, so die Forscher weiter: Durch Gewalteinwirkung erfasst das System die sich verändernden mechanischen Eigenschaften der Scheibe.

Auswerteeinheit im Rahmen oder weit entfernt

Der Einbruchschutz besteht aus einem Bragg-Gitter, einer Glasfaserzuleitung, einer Schnittstelle zur Alarmanlage und einer Auswerteelektronik, die das optische Messgerät enthält. So basiert die Überwachung der Glasscheibe auf einem Glasbruchsensor, der durch ein Faser-Bragg-Gitter, also in Lichtwellenleiter eingeschriebene optische Interferenzfilter – beschrieben auch im Kapitel "Laser" des Springer-Fachbuchs "Optik, Licht und Laser" –, in einer Glasfaser realisiert wird. Die Glasfaser kann in der Ecke der Fensterscheibe oder an anderen Positionen eingebracht werden. Der optische Sensor mit Faser-Bragg-Gitter reflektiere dabei eine spezifische Wellenlänge des Lichts. Diese verändere sich durch Temperatur- und/oder Dehnungsabweichungen. "Übt jemand Druck auf die Glasscheibe aus oder wird sie erhitzt, ändert sich der Abstand der Gitterelemente zueinander und somit auch die übertragene Wellenlänge. Diese Änderungen können empfindliche optische Messgeräte erfassen. Sind die Veränderungen größer als ein vorher identifizierter Schwellenwert, werden Signale an die Alarmanlage übermittelt", erläutert Udo Weinand vom Fraunhofer INT die Funktionsweise des patentierten Systems.

Die Auswerteeinheit, an die sich unterschiedliche Glasfasern anschließen lassen, soll im Rahmen der Fensterscheibe verbaut werden. Sie kann sich aber auch in großer Entfernung von dem Sicherheitsglas befinden. Dies funktioniert, da das Faser-Bragg-Gitter in der Lage ist, Licht in der Glasfaser auch über mehrere Kilometer zu transportieren.

Vielfältige Überwachungsmöglichkeiten

Einen weiteren Vorteil ihres Systems geben die Wissenschaftler mit der Resistenz ihres Systems gegenüber elektromagnetischen Strahlungen an. Und: Aufgrund einer Mustererkennung werden Fehlalarme durch alltägliche Erschütterungen ausgeschlossen.

Einsatzmöglichkeiten für ihr System sehen die beiden Fraunhofer Institute nicht nur in Juweliergeschäften und anderen einbruchanfälligen Objekten, sondern auch bei der Überwachung von Brücken, Gebäuden, Rohrleitungen, tragenden Strukturen in der Luft- und Raumfahrt sowie bei Windkraftanlagen.

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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

1999 | OriginalPaper | Buchkapitel

Laser

Quelle:
Optik, Licht und Laser

2013 | OriginalPaper | Buchkapitel

Elektrische Anlagen

Quelle:
Haustechnik

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