WO2012126960A1 - Sensorfaser sowie sensorfaseranordnung - Google Patents

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Günter SCHULTES
Jochen BOCK
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Hochschule fur Technik und Wirtschaft
ZeMA gGmbH
Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor fiber, in particular a sensor fiber, which represents a change in length due to tension or pressure in the form of a change in electrical resistance.
  • sensor materials such as those made of ceramics or semiconductors, However, they have the disadvantage that they have a relatively low conductivity, so that their usability is limited, since a change in resistance at high resistances due to the resulting low currents is difficult to detect. In addition, such materials are often brittle, so that their reversibility of a change in length after application of a tensile force remains well behind that of metallic materials. Such sensor materials can therefore only be used in applications in which the expected
  • the clusters preferably include a metal and are embedded in the carbonaceous material so that the clusters are separated from each other by the carbonaceous material.
  • Such carbonaceous materials have a high k-factor with relatively little electrical resistance, so that layers of this material are particularly suitable for use as a force or pressure sensor. The disadvantage is that such
  • Layers with embedded clusters only by a deposition process e.g. a sputtering process, wherein the layer structure is relatively slow.
  • a construction of a sensor fiber of significant thickness is therefore very expensive.
  • One idea of the above sensor fiber is to use as sensor material for the
  • the sensor fiber with a completely non-conductive or at least on its outer surface non-conductive fiber core, which is capable of high tensile forces (tensile forces higher than the material of Sensor layer), and to surround the fiber core with the sensor material.
  • the sensor material has an electrical conductivity that results from both the stretching or compression of the sensor fiber and from a pressure of a medium surrounding the sensor fiber, which in the radial direction of the sensor fiber works, depends.
  • the sensor fiber can be flexibly employed in sensor assemblies for both tensile and compressive forces as well as pressures.
  • the fiber core is completely formed from an electrically non-conductive material or comprises an insulated on its lateral surface electrical conductor.
  • the fiber core is possible to use the fiber core as an electrical conductor to
  • a reactive PVD process comprising a sputtering material from a target onto a fiber core under a reactive atmosphere of a
  • carbonaceous layer is deposited on a surface of the fiber core, are embedded in the clusters of sputtering material, wherein the fiber core is passed through a tubular target while it is coated.
  • the fiber core during the PVD process to a temperature below 600 ° C, in particular to a temperature between 150 ° C and 300 ° C, heated. It can be provided that the PVD process is carried out in a coating chamber, wherein the sensor fiber is connected at or behind the outlet of the coating chamber to a negative bias voltage, so that the located inside the coating chamber portion of the
  • Figure 2 cross-sectional view through the sensor fiber of Figure 1;
  • Figure 5 shows a way to use the sensor fiber for a
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the structure of a sensor fiber with multiple sensor sections; a plan view of an embodiment of a sensor element with a sensor fiber in the form of a strain gauge; a plan view of a further embodiment of a
  • Iron compounds are suitable and in particular nickel or nickel alloys are particularly suitable.
  • the cluster material a material should be selected in which substantially no diffusion movement of the clusters and / or the cluster material occurs in the carbonaceous material.
  • the clusters 4 formed of the cluster material are embedded in the carbonaceous material so that they are not in contact with each other.
  • the transition between the clusters 4 to the carbonaceous material of the sensor layer 3 may be immediate or in the form of a shell 5 surrounding the cluster, such as a graphite shell, a graphene shell with one or more graphene layers or segments of graphite or graphene layers curved around the shell Cluster 4 are arranged to be formed.
  • Graphite and graphene are manifestations of carbon. In graphene, the carbon atoms are honeycomb-bound, so that two-dimensional structures are formed.
  • the sensor layer 3 of the sensor fiber 1 may be surrounded by an insulating layer 6, the z. B. is formed by applying a non-conductive resist.
  • the insulating layer 6 serves to provide mechanical protection and protection against atmospheric moisture and liquid media.
  • the insulating layer 6 further serves for electrical insulation of the sensor layer 3.
  • a further enclosure may be provided in the form of a conductive shield 7, the
  • FIG. 7 shows a sensor element 10 for the easier handling of a sensor in the form of a sensor formed with one of the sensor fibers 1 described above
  • the sensor element 10 has a flexible
  • a sensor fiber 1 is applied on the carrier substrate 1 1, a sensor fiber 1 is applied.
  • the sensor fiber 1 is fixed either with a suitable adhesive on the carrier substrate 1 1 or embedded between the flexible carrier substrate 1 1 and a cover layer (not shown), which simultaneously protects the sensor fiber 1 from external influences.
  • the sensor fiber 1 is contacted at the ends via contact surfaces 12.
  • the sensor fiber 1 is in the
  • the elasticity of the carrier substrate 11 or the composite of the carrier substrate 11 and the cover layer is 10 to 20 times greater than the elasticity of the sensor fiber 1 in order to reduce the influence on the strain of the sensor fiber 1.
  • the carrier substrate 11 and / or the cover layer may also be provided in a conductive manner, eg as a metallic layer. Due to the rigidity of metallic layers, additional protection of the sensor fiber 1 against overstretching during assembly and operation can generally be achieved.
  • the source spindle 31, the tubular nickel gate 32 and the target spindle 33 are located in the vacuum chamber 35.
  • the coating takes place in a vacuum chamber 35
  • Coating chamber 34 in which the glass fiber 2 in a low-pressure atmosphere of a protective gas or an inert gas, such as. As argon, and a
  • the proportion of the carbon-containing gas with respect to the protective gas is between 1% and 5%.
  • a plasma process is ignited, wherein the material of the tubular target 32 is removed. This will be the
  • the thickness of the sensor layer 3 may be determined by the power of the plasma process and / or by the speed at which the fiber core 2 passes through the plasma tubular target is guided, can be adjusted. Also, by negatively biasing the target spindle 33 or an output side portion of the manufactured sensor fiber 1, the sputtering process can be performed as a so-called bias sputtering, which improves the film characteristics of the applied sensor layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorfaser zum Messen einer Verformung, umfassend: einen zumindest an seiner Mantelfläche nicht leitenden Faserkern (2); eine den Faserkern umgebende Sensorschicht (3); wobei die Sensorschicht (3) ein kohlenstoffhaltiges Material enthält, in das Cluster (4) aus leitfähigem Clustermaterial eingebettet sind, wobei die Cluster (4) durch das kohlenstoffhaltige Material voneinander getrennt sind.

Description

BESCHREIBUNG Sensorfaser sowie Sensorfaseranordnung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorfaser, insbesondere eine Sensorfaser, die eine Längenänderung aufgrund von Zug oder Druck in Form einer Änderung eines elektrischen Widerstands darstellt.
Stand der Technik Sensorfasern zur Messung von Kräften und Drücken sind aus dem Stand der
Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die Druckschrift DE 10 2008 058 882 A1 eine faserverstärkte Kunststoffstruktur, die in Kunststoff eingebettete Verstärkungsfasern und darin enthaltenen Sensorfasern umfasst. Die Sensorfasern weisen eine elektrische Leitfähigkeit auf, die sich bei einer durch Einwirken einer Kraft
hervorgerufenen Längenänderung der Sensorfasern ändert. Dadurch ist es möglich, Belastungen durch Druck- oder Zugkräfte in faserverstärkten Kunststoffstrukturen in einfacher Weise festzustellen.
Bekannte Sensorfasern zum Detektieren einer Zugkraft sind in der Regel aus metallischem Material gefertigt. Dieses Material hat jedoch den Nachteil, dass es nur einen geringen k-Faktor von etwa 2 aufweist. Der k-Faktor gibt das Verhältnis einer Widerstandsänderung zu einer Längenänderung der Sensorfaser an. Der k- Faktor stellt ein direktes Maß für die Empfindlichkeit eines mit einer solchen
Sensorfaser aufgebauten Sensors dar.
Für viele Anwendungen ist jedoch die Empfindlichkeit von derartigen Sensorfasern nicht ausreichend, so dass auf andere Sensormaterialien ausgewichen werden kann. Andere Sensormaterialien, wie z. B. solche aus Keramik oder Halbleitern, haben jedoch den Nachteil, dass sie eine relativ geringe Leitfähigkeit aufweisen, so dass ihre Nutzbarkeit eingeschränkt ist, da eine Widerstandsänderung bei hohen Widerständen aufgrund der resultierenden niedrigen Stromstärken schwieriger zu detektieren ist. Zudem sind solche Materialien oftmals spröde, so dass deren Reversibilität einer Längenänderung nach Aufbringen einer Zugkraft deutlich hinter der von metallischen Materialien zurückbleibt. Solche Sensormaterialien sind daher nur in Anwendungsbereichen einsetzbar, in denen die zu erwartenden
Längenänderung des Sensormaterials innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bleibt.
Als besonders viel versprechende Sensormaterialien sind kohlenstoffhaltige
Schichten mit Clustern aus leitfähigem Clustermaterial z. B. aus der Druckschrift WO 2009/129 930 bekannt. Die Cluster enthalten vorzugsweise ein Metall und sind in das kohlenstoffhaltige Material eingebettet, so dass die Cluster voneinander durch das kohlenstoffhaltige Material getrennt sind. Derartige kohlenstoffhaltige Materialien weisen bei relativ geringem elektrischem Widerstand einen hohen k- Faktor auf, so dass Schichten aus diesem Material besonders für die Verwendung als Kraft- oder Drucksensor geeignet sind. Nachteilig ist, dass derartige
kohlenstoffhaltige Schichten spröde und daher nicht zur Ausbildung von
Sensorfasern geeignet sind. Weiterhin können derartige kohlenstoffhaltige
Schichten mit eingebetteten Clustern nur durch einen Abscheideprozess, wie z.B. einem Sputter-Prozess, hergestellt werden, wobei der Schichtaufbau relativ langsam erfolgt. Ein Aufbau einer Sensorfaser von signifikanter Dicke ist daher sehr aufwändig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorfaser mit einer hohen Empfindlichkeit herzustellen, die zudem eine hohe Robustheit aufweist. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensorelement mit einer
Sensorfaser sowie ein Herstellungsverfahren für eine Sensorfaser zur Verfügung zu stellen.
Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird durch die Sensorfaser gemäß Anspruch 1 sowie durch das Sensorelement mit einer Sensorfaser und das Verfahren zum Herstellen einer Sensorfaser gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Sensorfaser zum Messen einer Verformung vorgesehen. Die Sensorfaser umfasst:
- einen zumindest an seiner Mantelfläche nicht leitenden Faserkern; und
- eine den Faserkern umgebende Sensorschicht;
wobei die Sensorschicht ein kohlenstoffhaltiges Material enthält, in das Cluster aus leitfähigem Clustermaterial eingebettet sind, wobei die Cluster durch das
kohlenstoffhaltige Material voneinander getrennt sind.
Eine Idee der obigen Sensorfaser besteht darin, als Sensormaterial für die
Sensorfaser ein kohlenstoffhaltiges Material zu verwenden, in das Cluster aus leitfähigem Material eingebracht sind. Das kohlenstoffhaltige Sensormaterial hat den Vorteil einer guten Temperaturbeständigkeit und einer hohen Empfindlichkeit gegenüber Zug- und Stauchungskräften, d. h. eines hohen k-Faktors. Um ein
Reißen des an sich spröden Sensormaterials bei einer Zugbelastung zu vermeiden, ist vorgesehen, die Sensorfaser mit einem vollständig nicht-leitenden oder mit einem zumindest an seiner Mantelfläche nicht-leitenden Faserkern zu versehen, der geeignet ist, hohe Zugkräfte (höhere Zugkräfte als das Material der Sensorschicht) aufzunehmen, und den Faserkern mit dem Sensormaterial zu umgeben. Die
Dehnung der Sensorfaser aufgrund einer einwirkenden Kraft wird dann maßgeblich durch die Elastizität der Sensorfaser bestimmt. Eine derartige Sensorfaser kann die Vorteile einer hohen Zugfestigkeit mit dem Vorteil einer hohen Empfindlichkeit vereinen.
Das Sensormaterial weist eine elektrische Leitfähigkeit auf, die sowohl von der Dehnung bzw. Stauchung der Sensorfaser als auch von einem Druck eines die Sensorfaser umgebenden Mediums, der in radialer Richtung auf die Sensorfaser wirkt, abhängt. Somit kann die Sensorfaser in flexibler Weise in Sensoranordnungen für sowohl Zug- und Stauchungskräfte als auch für Drücke eingesetzt werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Faserkern vollständig aus einem elektrisch nicht-leitenden Material gebildet ist oder einen an seiner Mantelfläche isolierten elektrischen Leiter umfasst. Insbesondere durch die zweitgenannte Variante ist es möglich, den Faserkern als elektrischen Leiter zu verwenden, der zu
Signalübertragung, Energieübertragung oder als Messelement z.B. für eine
Temperaturmessung verwendet werden kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Sensorfaser eine die Sensorschicht umgebende nicht-leitende Schicht umfasst, die als Isolationsschicht und/oder Schutzschicht dient.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensorfaser eine die Sensorschicht umgebende elektrisch leitende Abschirmung umfassen.
Die Sensorfaser kann mehrere Sensorabschnitte umfassen, die durch mindestens eine Leiterschicht definiert sind, die in einem Bereich der Sensorfaser unmittelbar auf die Sensorschicht aufgebracht ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Sensorelement vorgesehen. Das Sensorelement umfasst:
- ein Trägermaterial;
- mindestens eine der obigen Sensorfasern, die auf das Trägermaterial aufgebracht oder in das Trägermaterial eingebracht ist.
Auf diese Weise wird ein Sensorelement geschaffen, das einfach herstellbar ist und die integrale Verformung eines Bauteils über einen größeren Streckenbereich ermitteln kann. Es kann vorgesehen sein, dass Kontaktflächen zum Kontaktieren der Sensorfaser vorgesehen sind. Insbesondere kann das Trägermaterial mit mehreren parallel angeordneten Sensorfasern versehen sein, wobei die Kontaktflächen zum
Kontaktieren der einzelnen Sensorfasern an einer Kontaktleiste an einem Ende des Trägermaterials angeordnet sind. Zwischen jeweils zwei der Sensorfasern an verschiedenen Positionen entlang der Erstreckung der Sensorfasern in dem
Trägermaterial sind elektrisch leitende Verbindungen angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein textiles Gewebe mit einem oder mehreren der obigen Sensorfasern vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorfaser vorgesehen, wobei ein reaktiver PVD-Prozess mit einem Sputtermaterial von einem Target auf einen Faserkern unter einer reaktiven Atmosphäre eines
kohlenstoffhaltigen Gases, das insbesondere Ethan, Ethen oder Ethin enthält, durchgeführt wird, so dass das kohlenstoffhaltige Gas dissoziiert und eine
kohlenstoffhaltige Schicht auf einer Oberfläche des Faserkerns abgeschieden wird, in der Cluster des Sputtermaterials eingebettet sind, wobei der Faserkern durch ein röhrenförmiges Target geführt wird, während er beschichtet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen der obigen
Sensorfaser vorgesehen, wobei ein PVD-Prozess von einem Target mit
kohlenstoffhaltigem Material und mit metallhaltigem Material auf einen Faserkern unter einer nicht-reaktiven Atmosphäre eines Inertgases durchgeführt wird, so dass eine kohlenstoffhaltige Schicht aus dem kohlenstoffhaltigen Material auf einer Oberfläche des Faserkerns abgeschieden wird, in der Cluster des metallhaltigen Materials eingebettet sind, wobei der Faserkern durch ein röhrenförmiges Target geführt wird, während er beschichtet wird. Weiterhin kann das Target aus aufeinander, insbesondere wechselweise, aufgesetzten Ringen aus dem kohlenstoffhaltigem Material und aus dem
metallhaltigen Material gebildet sein. Weiterhin kann der Faserkern während des PVD- Prozesses auf eine Temperatur unter 600°C, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 150°C und 300°C, aufgeheizt werden. Es kann vorgesehen sein, dass der PVD-Prozess in einer Beschichtungskammer durchgeführt wird, wobei die Sensorfaser beim oder hinter dem Ausgang der Beschichtungskammer an eine negative Biasspannung angeschlossen wird, so dass der im Inneren der Beschichtungskammer befindliche Abschnitt der
Sensorfaser elektrisch vorgespannt ist, um ein Bias-Sputtern durchzuführen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Sensorfaser gemäß einer
Ausführungsform;
Figur 2 Querschnittsdarstellung durch die Sensorfaser der Figur 1 ;
Figur 3 eine weitere perspektivische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform einer Sensorfaser;
Figur 4 eine Darstellung der Verwendung und Kontaktierung der
Sensorfaser zur Messung von mechanisch auf die Sensorfaser einwirkenden Kräften;
Figur 5 eine Möglichkeit zur Verwendung der Sensorfaser für eine
Messung eines Drucks eines Mediums in einem Druckbehälter;
Figur 6 eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus einer Sensorfaser mit mehreren Sensorabschnitten; eine Draufsicht auf ein Ausführungsform eines Sensorelements mit einer Sensorfaser in Form eines Dehnungsmessstreifens; eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines
Sensorelements mit einer Sensorfaser in Form eines
Dehnungsmessstreifens; eine weitere Ausführungsform eines Sensorelements mit mehreren Sensorfasern; eine Vorrichtung zum Herstellen einer Sensorfaser; und eine Querschnittsdarstellung eines Targets mit einer wechselweisen Anordnung von Ringen aus kohlenstoffhaltigem Material und Ringen aus metallhaltigen Material.
Beschreibung von Ausführungsformen Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer Sensorfaser mit teilweise ausgeschnittenen Schichten. Die Sensorfaser 1 weist einen Faserkern 2 auf, der aus einem elektrisch nicht-leitenden (isolierenden) Material ausgebildet ist. Beispielsweise kann als Faserkern 2 eine kommerziell erhältliche Glasfaser oder ein kommerziell erhältlicher Lichtwellenleiter, z. B. mit einem
Durchmesser zwischen 50 und 500 μηι, insbesondere 125 μηι, verwendet werden. Herkömmliche Glasfasermaterialien als Material für den Faserkern 2 weisen zudem eine enorm hohe Zugfestigkeit von etwa 3.500 N/mm2 auf, was einem deutlich höheren Wert als beispielsweise bei metallischen Sensorfasern entspricht. Das E- Modul ist mit ca. 70.000 N/mm2 mit dem von Aluminium vergleichbar. Auch die Bruchdehnung liegt mit 3 bis 4% sehr hoch. Alternativ kann der Faserkern 2 auch mit nicht-leitenden Aramid- oder Keramikfasern ausgebildet sein.
Auf dem Faserkern 2 ist eine Sensorschicht 3 als Dünnschicht aufgebracht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umgibt die Sensorschicht 3 den Faserkern 2 vollständig. Alternativ kann die Sensorschicht 3 den Faserkern 2 nur teilweise umgeben.
Die Sensorschicht 3 umfasst ein kohlenstoffhaltiges Material mit diamantartigem Kohlenstoff, graphitartigem Kohlenstoff, amorphem Kohlenstoff a-C oder amorphem Kohlenwasserstoff a-C:H. Das kohlenstoffhaltige Material der Sensorschicht 3 bildet eine so genannte Kohlenstoffmatrix, in die Cluster 4 aus einem leitfähigen
Clustermaterial eingebettet sind. Die Cluster 4 stellen Inseln des Clustermaterials bzw. eines Carbids des Clustermaterials in der kohlenstoffhaltigen Schicht dar und sind vorzugsweise gleichmäßig in der Sensorschicht 3 verteilt.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Querschnittsansicht in radialer Richtung durch die Sensorfaser 1 . Die Cluster 4 können dabei in sphärischer oder unregelmäßiger Form vorliegen, die von einer Kohlenstoffmatrix der Sensorschicht 3 umgeben sind. Es wurden bei der Herstellung bei einer Variation von Prozessparametern auch elliptische und längliche Formen der Cluster 4 beobachtet. Es wurde festgestellt, dass die Form der Cluster 4 die Funktion der Sensorschicht 3 nicht wesentlich beeinträchtigt. Das Clustermaterial ist in die kohlenstoffhaltige Sensorschicht 3 eingebettet. Das leitfähige Material der Cluster 4 enthält vorzugsweise ein Metall oder eine
Metalllegierung, wobei Nickel, Nickellegierungen, Nickelverbindungen, Kobalt, Kobaltlegierungen, Kobaltverbindungen, Eisen, Eisenlegierungen oder
Eisenverbindungen geeignet sind und insbesondere Nickel oder Nickellegierungen besonders geeignet sind. Insbesondere sollte als Clustermaterial ein Material ausgewählt werden, bei dem im Wesentlichen keine Diffusionsbewegung der Cluster und/oder des Clustermaterials in dem kohlenstoffhaltigen Material auftritt. Die aus dem Clustermaterial gebildeten Cluster 4 sind in das kohlenstoffhaltige Material eingebettet, so dass sie nicht miteinander in Kontakt sind. Der Übergang zwischen den Clustern 4 zu dem kohlenstoffhaltigen Material der Sensorschicht 3 kann unmittelbar sein oder in Form einer den Cluster umgebenden Hülle 5, wie z.B. einer Graphithülle, einer Graphenhülle mit einer oder mehreren Graphenlagen oder Segmenten von Graphit- oder Graphenlagen, die gekrümmt um die Cluster 4 angeordnet sind, ausgebildet sein. Graphit und Graphen sind Erscheinungsformen von Kohlenstoff. Bei Graphen sind die Kohlenstoffatome wabenförmig gebunden, so dass flächige Strukturen gebildet werden.
Das kohlenstoffhaltige Material trennt die Cluster 4 in der Sensorschicht 3 voneinander und verhindert eine Perkolation bzw. ein Zusammenschließen der Cluster 4, das zur Ausbildung eines leitfähigen Pfads durch die kohlenstoffhaltige Sensorschicht 3 führen kann. Der Anteil des Clustermaterials wird vorzugsweise so gewählt, dass dieser unterhalb einer sogenannten Perkolationsschwelle für das Clustermaterial in dem kohlenstoffhaltigen Material liegt, damit keine vollständige Perkolation der Cluster 4 in dem kohlenstoffhaltigen Material auftritt.
Um die Sensorfaser 1 mit einem definierten Temperaturkoeffizienten zu versehen, ist als leitfähiges Clustermaterial ein Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands auszuwählen. Somit kann der stark negative Temperaturkoeffizient des Widerstands der kohlenstoffhaltigen Sensorschicht 3 durch den positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands des
Clustermaterials kompensiert werden. Insbesondere kann der Anteil des Cluster- materials in der kohlenstoffhaltigen Schicht so eingestellt werden, dass der
Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes der Sensorfaser Null ist.
Eine wichtige Voraussetzung für die lineare Temperaturabhängigkeit ist, dass bei Verwendung des Materials Nickel als Clustermaterial Nickel in einer thermodyna- misch stabilen Phase in den Clustern 4 vorliegt. Je nach Herstellungsverfahren für die Sensorschicht 3 kann es vorkommen, dass Nickel mit Kohlenstoff die metastabile Phase Ni3C oder Ni (hexagonal) ausbildet. Diese Phasen sind thermisch instabil und können sich langsam und unkontrolliert in die thermodynamisch stabile kubische (fcc) Phase umwandeln, wodurch sich der Widerstand der so gebildeten Sensorschicht 3 dauerhaft ändert.
Die Sensorschicht 3 der Sensorfaser 1 kann von einer Isolationsschicht 6 umgeben sein, die z. B. durch Aufbringen eines nicht leitenden Schutzlacks ausgebildet ist. Die Isolationsschicht 6 dient dazu, einen mechanischen Schutz sowie einen Schutz gegen Luftfeuchtigkeit und flüssige Medien bereitzustellen. Die Isolationsschicht 6 dient weiterhin einer elektrischen Isolation der Sensorschicht 3. Wie in einer weiteren Ausführungsform der Figur 3 dargestellt, kann eine weitere Umhüllung in Form einer leitfähigen Abschirmung 7 vorgesehen sein, die die
Isolationsschicht 6 umgibt. Die Abschirmung 7 kann als Metallgeflecht oder metallischer Überzug auf der Isolationsschicht 6 vorgesehen sein. Die Abschirmung 7 kann beispielsweise dazu dienen, die Sensorfaser 1 gegen elektromagnetische Strahlung zu schützen und so das Messsignal insbesondere bei langen Sensorfasern 1 störungsfrei zu halten.
Die Sensorfaser 1 lässt sich zur Messung verschiedener Kräfte bzw. Drehmomente verwenden. Beispielsweise kann eine besonders hohe Empfindlichkeit bei einer Dehnung oder Stauchung der Sensorfaser erreicht werden. Bei einem Beispiel einer Sensorfaser 1 beträgt der ohmsche Widerstand der Sensorschicht 3 bei einer Länge von 10 cm etwa 10 kQ. Bei einer Dehnung der Faser um 0,4% ändert sich der Widerstand um 10%, was einem k-Faktor von 25 entspricht. Zudem weist die Sensorfaser 1 im Gegensatz zu herkömmlichen Sensorfasern eine Empfindlichkeit gegenüber Drücken des die Sensorfaser 1 umgebenden Medium auf. Weiterhin ermöglicht die Sensorfaser 1 durch ihren Aufbau eine Verdrillung zu detektieren, da die dehnungsempfindliche Schicht den nicht-leitenden Faserkern umgibt und somit bei einer Verdrillung gedehnt wird.
In Figur 4 ist ein Beispiel für die Verwendung der Sensorfaser 1 dargestellt. Die Sensorfaser 1 wird an zwei gegenüberliegenden Enden kontaktiert, indem die Isolationsschicht 6 entfernt wird, so dass die aktive Sensorschicht 3 freiliegt. Die Sensorschicht 3 wird mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktring 8 umgeben, der die Sensorschicht 3 vollumfänglich kontaktiert, um eine möglichst gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten. Der Kontaktring 8 wird über eine Leiterver- bindung mit einer Messvorrichtung 9 zum Messen des elektrischen Widerstands verbunden. Auch andere Varianten der Kontaktierung der Sensorschicht 3 wie z.B. durch einfache Kontaktflächen sind möglich.
In einer weiteren Variante der Sensorfaser 1 kann der Faserkern auch mit einem elektrischen Leiter, der an seiner Mantelfläche isoliert ist, ausgebildet sein. Der elektrische Leiter kann beispielsweise als metallischer Draht, z. B. aus Nickel, Platin, Stahl oder einem sonstigen Metall oder leitenden Material, ausgebildet sein, der an seiner Mantelfläche umfänglich mit einer geeigneten Isolierung versehen ist. Die Isolierung kann beispielsweise Polyimid oder Keramik umfassen. Ein so ausgebildeter Faserkern kann ansonsten, wie oben beschrieben, mit der Sensorschicht 3 und bei Bedarf mit der Isolationsschicht e und eventuell der Abschirmung 7 versehen werden. Die Isolierung des elektrischen Leiters des Faserkerns ist so vorzusehen, dass ein Kurzschluss zwischen dem elektrischen Leiter und der Sensorschicht 3 ausgeschlossen ist.
Der elektrische Leiter im Inneren des Faserkerns kann aus einem Metall oder anderen Material ausgebildet sein, das einen sehr hohen Temperaturkoeffizienten aufweist. Beispielsweise ist Nickel zur Verwendung als elektrischer Leiter mit einem Temperaturkoeffizienten von etwa 6.000 ppm/K geeignet. Bei der Verwendung der Sensorfaser 1 in einem Sensorelement kann die Sensorfaser 1 sowohl an der Sensorschicht 3 als auch an dem elektrischen Leiter im Inneren des Faserkerns kontaktiert werden. Die Kontaktierung kann beispielsweise an den gleichen Positionen erfolgen, an denen auch die Sensorschicht 3 kontaktiert wird. Auf diese Weise kann die Sensorfaser 1 sowohl zur Dehnungsmessung bzw. zur Messung einer Stauchung, Verdrillung oder Biegung, als auch zur Temperaturmessung an dem exakten Ort der Dehnungsmessung verwendet werden. Als weitere Möglichkeit ergibt sich bei ausschließlicher Verwendung als Dehnungssensor die Möglichkeit, die Sensorfaser nur einseitig elektrisch zu kontaktieren. Dabei wird an einer Position der Sensorfaser 1 , z. B. an einem ersten Ende, eine elektrische Verbindung zwischen der Sensorschicht 3 und dem in dem Faserkern vorgesehenen elektrischen Leiter hergestellt. An einer anderen Position, z. B. an einem gegenüberliegenden Ende, werden der elektrische Leiter des Faserkerns und die Sensorschicht 3 separat kontaktiert und stellen somit die Kontakte für ein durch die Sensorfaser 1 gebildetes Sensorelement dar.
Eine mögliche Verwendung der Sensorfaser 1 besteht in dem Einweben in einen textilen Stoff, Gewebe oder dergleichen, wo die Sensorfaser 1 aufgrund ihrer oben genannten Eigenschaften als Sensoreinheit für diverse Verformungen des Stoffes oder auf den Stoff wirkende Drücke dienen kann. Sensorfasern 1 können einzeln oder zu mehreren in vorbestimmten Abständen zueinander in dem Stoff vorgesehen sein. Die Sensorfasern können in verschiedenen Erstreckungsrichtungen in dem textilen Stoff vorgesehen sein, um Zugbelastungen in mehreren Richtungen zu erfassen. Als ein mögliches Anwendungsgebiet kann ein mit einer oder mehreren Sensorfasern versehenes textiles Gewebe für einen Bezug eines Sitzes für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen verwendet werden, z. B. um eine Belegung des Sitzes zu erkennen und insbesondere eine Angabe über ein Gewicht der auf dem Sitz sitzenden Person zu erfassen.
Eine weitere Anwendung ist in Figur 5 dargestellt. Figur 5 zeigt einen Druckbehälter 20, der mit der Sensorfaser 1 umwickelt ist, so dass die Sensorfaser 1 an der äußeren Behälterfläche anliegt. Aufgrund der Isolationsschicht 6 der Sensorfaser 1 ist es nicht notwendig, den Druckbehälter 20 elektrisch zu isolieren, bevor dieser mit der Sensorfaser 1 umwickelt wird. Steigt der Druck eines Mediums im Inneren des Druckbehälters 20, so vergrößert sich das Volumen durch eine entsprechende Verformung (Ausdehnung) des Behälters und die Sensorfaser 1 wird gedehnt. Die Dehnung der Sensorfaser 1 kann, wie oben beschrieben, durch eine Änderung des ohmschen Widerstands der Sensorfaser 1 detektiert werden. Somit stellt die
Anordnung der Figur 5 eine Möglichkeit zur Druckmessung von Medien in Druckbehältern dar. Alternativ kann eine Isolationsschicht auf der Oberfläche des Druckbehälters 20 angeordnet sein, um die die Sensorfaser 1 gewickelt ist. Die verwendete Sensorfaser 1 kann dann auch ohne Isolationsschicht 6 vorgesehen sein, solange sich benachbarte Windungen nicht aneinander anliegen und sich dadurch elektrisch kontaktieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in Figur 6 schematisch dargestellt ist, können bei den zuvor beschriebenen Anordnungen unmittelbar auf die
Sensorschicht 3 abschnittsweise eine oder mehrere Leiterschichten 16 aus einem elektrisch leitfähigem Material aufgebracht werden, so dass die Sensorfaser 1 nur in Sensorabschnitten 17 gegenüber einer Dehnung empfindlich ist. Die
dehnungsempfindlichen Sensorabschnitte 17 der Sensorfaser 1 sind dann in den Bereichen vorgesehen, die nicht von den Leiterschichten 16 überdeckt sind. Auf diese Weise lässt sich der elektrische Widerstand der Sensorfaser 1 erniedrigen, so dass auch lange Sensorfasern 1 mit Längen von mehreren Metern zur Verwendung in einem Sensorelement 1 geeignet sind. Dadurch kann das Problem umgangen werden, dass bei einer sehr langen Sensorfaser 1 der Widerstand der
Sensorschicht 3 zu groß wird und sich aufgrund der niedrigen Ströme nicht mehr mit gewünschter Genauigkeit messen lässt. Durch die Auswahl der Positionen und Längen der abschnittsweise vorgesehenen Leiterschichten 16 können diejenigen Abschnitte der Sensorfaser 1 ausgewählt werden, in denen die Verformung der Sensorfaser 1 integral ausgewertet werden soll. Alternativ ist bei entsprechender Kontaktierung der Leiterschichten 16 auch eine abschnittsweise Auswertung der einzelnen Sensorabschnitte 17 möglich. Auch kann der Faserkern 2 der Sensorfaser 1 generell als eine Glasfaser vorgesehen sein, die zusätzlich auch als Lichtwellenleiter für eine Informationsübertragung genutzt werden kann. Dadurch sind Kombisensoren möglich, die einerseits die oben beschriebene Widerstandsänderung der Sensorschicht 3 erfassen und andererseits physikalische Einflüsse auf die Lichtausbreitung in dem Faserkern 2 nutzen. Beispielsweise können auf diese Weise die Dehnung der Sensorfaser 1 und die Temperatur der Sensorfaser 1 separat voneinander erfasst werden. Figur 7 zeigt ein Sensorelement 10 zur einfacheren Handhabung eines mit einer der zuvor beschriebenen Sensorfasern 1 ausgebildeten Sensors in Form eines
Dehnungsmessstreifens. Das Sensorelement 10 weist ein flexibles
Trägersubstrat 1 1 (Trägermaterial) auf, insbesondere aus einem flexiblen
(elektrisch nicht leitenden) Kunststoffmaterial. Auf das Trägersubstrat 1 1 ist eine Sensorfaser 1 aufgebracht. Die Sensorfaser 1 wird dazu entweder mit einem geeigneten Klebstoff auf dem Trägersubstrat 1 1 fixiert oder zwischen dem flexiblen Trägersubstrat 1 1 und einer Deckschicht (nicht gezeigt) eingebettet, die gleichzeitig die Sensorfaser 1 vor äußeren Einwirkungen schützt. Die Sensorfaser 1 wird an deren Enden über Kontaktflächen 12 kontaktiert. Die Sensorfaser 1 ist in der
Ausführungsform der Fig. 7 im Wesentlichen geradlinig auf dem Trägermaterial 1 1 angeordnet. Zur Verwendung als Dehnungssensor wird das Trägermaterial 1 1 flächig auf ein Bauelement aufgebracht, z. B. geklebt, so dass eine Biegung oder Dehnung des Bauelements zu einer entsprechenden Dehnung (oder Stauchung) des Sensorelements 10 führt. Diese kann dann durch eine Messung der
Leitfähigkeit oder davon abhängiger elektrischer Größen ermittelt werden.
Wie in Fig. 8 gezeigt, kann ein Sensorelement auch mit einer mäanderförmigen Sensorfaser 1 auf dem Trägersubstrat 1 1 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind dann die Kontaktflächen 12 an einer Seite bzw. nebeneinander angeordnet, um die Kontaktierung des Sensorelements zu vereinfachen.
Bei den Ausführungsformen des Dehnungsmessstreifens kann die Sensorfaser 1 auch zwischen der Trägerschicht 1 1 und einer darauf scherfest angebrachten Deckschicht angeordnet sein. Das Material des Trägersubstrats 1 1 und, sofern vorhanden, der Deckschicht können so vorgesehen sein, dass diese einer
Längenänderung der Sensorfaser 1 keinen nennenswerten Widerstand
entgegensetzen. Vorzugsweise ist die Elastizität des Trägersubstrats 1 1 oder des Verbunds aus dem Trägersubstrat 1 1 und der Deckschicht um das 10- bis 20-fache größer als die Elastizität der Sensorfaser 1 , um den Einfluss auf die Dehnung der Sensorfaser 1 zu reduzieren. Als Ergebnis erhält man ein robustes und leicht handhabbares flexibles Sensorelement 10, mit dem integrale Dehnungen über kurze wie auch längere Streckenbereiche gemessen werden können. Alternativ kann, wenn die Sensorfaser 1 mit der nicht-leitenden Isolations- oder Schutzschicht 6 versehen ist, das Trägersubstrat 1 1 und/oder die Deckschicht auch leitend, z.B. als metallische Schicht, vorgesehen sein. Durch die Steifheit von metallischen Schichten kann allgemein ein zusätzlicher Schutz der Sensorfaser 1 gegen Überdehnung während der Montage und im Betrieb erreicht werden.
In Figur 9 ist eine weitere Ausführungsform eines Sensorelements 20 dargestellt, bei dem mehrere Sensorfasern 1 im Wesentlichen parallel auf das Träger- Substrat 1 1 aufgebracht sind. Das Trägersubstrat 1 1 ist im Wesentlichen bandförmig vorgesehen und an einem Ende mit einer Kontaktierungsleiste 13 versehen, über die die einzelnen Sensorfasern 1 kontaktiert werden können. Die Kontaktierungsleiste 13 weist dazu leitende Kontaktflächen 12 auf. Jeweils zwei der Sensorfasern 1 sind mithilfe einer elektrisch leitenden Brücke 15 an einer vorbestimmten Position auf dem Trägersubstrat 1 1 miteinander verbunden. Ein solches Sensorelement 10 ist in einfacher weise durch automatisiertes Aufbringen der Sensorfasern 1 auf das Trägersubstrat 1 1 herstellbar.
Das Sensorelement der Figur 9 bietet die Möglichkeit, je nach Auswahl der
Kontaktflächen 12 zum Messen des Sensorsignals die Biegung bzw. Dehnung integral über verschiedene Längenbereiche ausgehend von der Kontaktleiste 13 zu ermitteln.
Innerhalb eines Bereichs zwischen den zwei Brücken 15 auf dem Trägermaterial 1 1 kann das Sensorelement 10 abgetrennt werden, wobei die Länge des zur
Verfügung stehenden Sensorbereichs durch diejenigen Kontaktflächen 12 angegeben wird, zwischen denen eine elektrisch leitende Verbindung besteht. Ist der Widerstand zwischen zwei Kontaktflächen 12 hochohmig, so sind diese mit denjenigen Sensorfasern 1 verbunden, deren Brücken 15 durch das Kürzen des Trägersubstrats 1 1 auf eine bestimmte Länge abgetrennt worden sind. Auf diese Weise kann durch Messen der elektrischen Widerstände zwischen den
Kontaktflächen die tatsächlich verwendete Länge des Sensorelements 10 bestimmt werden. Da Sensorfasern 1 in der Regel quasi als Endlos-Sensorfasern hergestellt werden können, ist die Herstellung von Sensorelementen 10, wie sie in der Figuren 7, 8 und 9 dargestellt sind, in einfacher Weise realisierbar.
Die Sensorfaser 1 kann mithilfe einer Vorrichtung 30, die in Figur 10 schematisch dargestellt ist, hergestellt werden. Die Vorrichtung 30 umfasst eine Vakuumkammer 35, in der eine Beschichtungsvorrichtung 36 angeordnet ist. Dazu wird eine
Glasfaser 2 als Faserkern von einer Quellspindel 31 durch ein röhrenförmiges Target 32, wie z.B. ein Nickeltarget, mit einer vorgegebenen, vorzugsweise konstanten Geschwindigkeit geführt und als beschichtete Sensorfaser 2,3 auf eine Zielspindel 33 aufgewickelt. Die Quellspindel 31 , das röhrenförmiges Nickeltaget 32 und die Zielspindel 33 befinden sich in der Vakuumkammer 35. Die Beschichtung erfolgt in einer in der Vakuumkammer 35 befindlichen
Beschichtungskammer 34, in der die Glasfaser 2 in einer Niederdruck-Atmosphäre aus einem Schutzgas oder einem Inertgas, wie z. B. Argon, und einem
kohlenstoffhaltigen Gas, wie z. B. Ethen, durch das röhrenförmige Nickeltarget 32 geführt wird. Der Anteil des kohlenstoffhaltigen Gases bezüglich des Schutzgases beträgt zwischen 1 % und 5 %.
In der Beschichtungskammer 34 ist ein Plasmaprozess gezündet, wobei das Material des röhrenförmigen Targets 32 abgetragen wird. Dadurch wird die
Glasfaser 2 durch einen kombinierten Sputter- und Gasphasenabscheideprozess homogen beschichtet, wobei sich eine kohlenstoffhaltige Schicht ausbildet, in der voneinander getrennte Cluster von leitfähigem Material eingebettet sind. Die beschichtete Sensorfaser 2, 3 liegt dann auf der Zielspindel 33 vor und kann aus der Beschichtungskammer 34 entnommen werden und weiter bearbeitet werden. Beispielsweise können die Schutzschicht 6 und/oder die Abschirmung 7 in nachfolgenden Prozessen aufgebracht werden.
Die Dicke der Sensorschicht 3 kann durch die Leistung des Plasmaprozesses und/oder durch die Geschwindigkeit, mit der der Faserkern 2 durch das röhrenförmige Target geführt wird, eingestellt werden. Auch kann durch negatives Vorspannen der Zielspindel 33 oder eines ausgangsseitigen Abschnittes der hergestellten Sensorfaser 1 der Sputterprozess als ein so genanntes Bias-Sputtern durchgeführt werden, durch das sich die Schicht-Eigenschaften der aufgebrachten Sensorschicht verbessert.
Alternativ kann zum Herstellen einer metallhaltigen Kohlenstoff-Sensorschicht, d.h. einer Sensorschicht, die keinen Wasserstoff enthält, vorgesehen sein, dass das Target 32 für einen PVD-Prozess ein metall- und kohlenstoffhaltiges Material umfasst. Ein Beispiel für ein solches Target 32 ist in Fig. 1 1 dargestellt. Das Target 32 kann mit ringförmigen, in axialer Richtung aufeinander, z.B. wechselweise angeordneten Metallscheiben 38 und Graphitscheiben 37 bzw. Metall- und
Graphitringen aufgebaut sein, die zusammen das röhrenförmige Target 32 bilden. Die Dicken der einzelnen Metall- 38 und Graphitscheiben 37 bestimmen die
Zusammensetzung des gesputterten Schichtmaterials, d.h. den Anteil des kohlenstoffhaltigen Materials zu dem Clustermaterial. Als Gasatmosphäre wird dann vorzugsweise reines Inertgas, wie z.B. Argon, ohne Zusatz eines
kohlenstoffhaltigen Gases verwendet. Werden für das Target 32 Nickelringe und Graphitringe 37 verwendet, so wird eine kohlenstoffhaltige Sensorschicht mit Nickel-Clustern ausgebildet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Sensorfaser (1 ) zum Messen einer Verformung, umfassend:
- einen zumindest an seiner Mantelfläche nicht leitenden Faserkern (2);
- eine den Faserkern (2) umgebende Sensorschicht (3);
wobei die Sensorschicht (3) ein kohlenstoffhaltiges Material enthält, in das Cluster (4) aus leitfähigem Clustermaterial eingebettet sind, wobei die Cluster (4) durch das kohlenstoffhaltige Material voneinander getrennt sind.
2. Sensorfaser (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Faserkern vollständig aus einem elektrisch nicht-leitenden Material gebildet ist oder einen an seiner
Mantelfläche isolierten elektrischen Leiter umfasst.
3. Sensorfaser (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sensorfaser (1 ) eine die Sensorschicht (3) umgebende nicht-leitende Schicht (6) umfasst, die als Isolationsschicht und/oder Schutzschicht dient.
4. Sensorfaser (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sensorfaser (1 ) eine die Sensorschicht (3) umgebende elektrisch leitende Abschirmung (7) umfasst.
5. Sensorfaser (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sensorfaser (1 ) mehrere Sensorabschnitte (17) umfasst, die durch mindestens eine elektrisch leitende Leiterschicht (16) definiert sind, die in einem Bereich der Sensorfaser (1 ) unmittelbar auf die Sensorschicht (3) aufgebracht ist.
6. Sensorelement umfassend:
- ein Trägermaterial (1 1 );
- mindestens eine Sensorfaser (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die auf das Trägermaterial (1 1 ) aufgebracht oder in das Trägermaterial (1 1 ) eingebracht ist.
7. Sensorelement nach Anspruch 6, wobei Kontaktflächen (12) zum
Kontaktieren der Sensorfaser (1 ) vorgesehen sind.
8. Sensorelement nach Anspruch 7, wobei das Trägermaterial (1 1 ) mit
mehreren parallel angeordneten Sensorfasern (1 ) versehen ist, wobei die Kontaktflächen zum Kontaktieren der einzelnen Sensorfasern (1 ) an einer Kontaktleiste (12) an einem Ende des Trägermaterials (1 1 ) angeordnet sind, wobei zwischen jeweils zwei der Sensorfasern (1 ) an verschiedenen
Positionen entlang der Erstreckung der Sensorfasern (1 ) in dem
Trägermaterial elektrisch leitende Verbindungen (15) angeordnet sind.
9. Textiles Gewebe mit einem oder mehreren Sensorfasern (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
10. Verfahren zum Herstellen einer Sensorfaser (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein PVD-Prozess mit einem Sputtermaterial von einem
röhrenförmigen Target (32) auf einen Faserkern (2) unter einer reaktiven Atmosphäre eines kohlenstoffhaltigen Gases, das insbesondere Ethan, Ethen oder Ethin enthält, durchgeführt wird, so dass das kohlenstoffhaltige Gas dissoziiert und eine kohlenstoffhaltige Schicht auf einer Oberfläche des Faserkerns (2) abgeschieden wird, in der Cluster (4) des Sputtermaterials eingebettet sind, wobei der Faserkern durch ein röhrenförmiges Target geführt wird, während er beschichtet wird.
1 1 . Verfahren zum Herstellen einer Sensorfaser (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein PVD-Prozess von einem röhrenförmigen Target (32) mit kohlenstoffhaltigem Material und mit metallhaltigem Material auf einen Faserkern (2) unter einer nicht-reaktiven Atmosphäre eines Inertgases durchgeführt wird, so dass eine kohlenstoffhaltige Schicht aus dem
kohlenstoffhaltigen Material auf einer Oberfläche des Faserkerns (2) abgeschieden wird, in der Cluster (4) des metallhaltigen Materials eingebettet sind, wobei der Faserkern (2) durch ein röhrenförmiges Target (32) geführt wird, während er beschichtet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei das Target aus aufeinander,
insbesondere wechselweise, aufgesetzten Ringen (37, 38) aus dem kohlenstoffhaltigem Material und aus dem metallhaltigen Material gebildet ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Faserkern (2) während des PVD- Prozesses auf eine Temperatur unter 600°C,
insbesondere auf eine Temperatur zwischen 150°C und 300°C, aufgeheizt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der PVD-Prozess in einer Beschichtungskammer (35) durchgeführt wird, wobei die Sensorfaser (1 ) beim oder hinter dem Ausgang der Beschichtungskammer (35) an eine negative Biasspannung angeschlossen wird, so dass der im Inneren der Beschichtungskammer (35) befindliche Abschnitt der Sensorfaser (1 ) elektrisch vorgespannt ist, um ein Bias-Sputtern durchzuführen.
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