RESEARCH OF PARAMETERS OF FIBER-OPTICAL MEASURING SYSTEMS

Obecnie istnieje wiele urządzeń technicznych, których awarię można powiązać nie tylko z ogromnymi stratami finansowymi, ale także z troską o środowisko. Dlatego ważnym problemem jest skuteczna diagnostyka warunków pracy urządzeń, w tym elementów elektronicznych i kontrola ich działania. Wykrywanie błędów w odpowiednim czasie umożliwia wprowadzenie środków zapobiegawczych i uniknięcie poważnych konsekwencji. Czujniki światłowodowe mają kilka zalet, z których ważniejsze to odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, niewielka waga i możliwość włączenia do mierzonej struktury. Najbardziej perspektywiczne są czujniki oparte na siatkach Bragga (FBG). Optyczne siatki Bragga mają kilka zalet, na przykład umożliwiają tworzenie rozproszonych układów pomiarowych, które zawierają kilka czujników. Są również niewrażliwe na wibracje źródła zasilania optycznego. Różnorodność wykorzystania czujników światłowodowych opartych na siatkach Bragga doprowadziła do wytworzenia siatek Bragga o różnych charakterystykach spektralnych. Jednorodne, optyczne siatki Bragga mają widma z pełnymi płatkami bocznymi, które mogą wpływać na charakterystykę przetwarzania czujnika temperatury. Aby wyrównać płatki boczne, stosuje się metodę apodyzacji, która jest jednym ze sposobów wpływania na formę widmową. W niniejszym artykule omówiono zagadnienia światłowodowych siatek Bragga, modelowania matematycznego i komputerowego z wykorzystaniem metody macierzy transferu. Metoda macierzy transferu pozwala na określenie charakterystyki widmowej składników optycznych w oparciu o teorię modów wiązanych i opis fali elektromagnetycznej, przechodzącej przez światłowód. W artykule przeanalizowano siatki Bragga zgodnie z cechami widmowymi, takimi jak widma transmisji i odbicia. Przeprowadzono również eksperyment z wpływem różnych parametrów na charakterystyki widmowe siatek Bragga. Zbadano cechy widmowe siatek Bragga i wybrano optymalne parametry siatki do projektowania czujników światłowodowych opartych na siatkach Bragga.

Słowa kluczowe:

siatki Bragga, czujniki optyczne, temperatura, model matematyczny

Bibliografia

Abdulina S. R., Vlasov A. A.: Suppression of side lobes in the Bragg fiber grating reflection spectrum. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing 50(1)/2014, 75–86.

Chen Y., Chen L., Liu H., Wang K.: Research of FBG sensor signal wavelength demodulation based on improved wavelet transform. Optic 124/2013, 4802–4804.

Cięszczyk S., Kisała P.: Inverse problem of determining periodic surface profile oscillation defects of steel materials with a Bragg fiber grating sensor. Appl. Opt. 55/2016, 1412–1420.

Demirdag O., Yildirim B.: Comparing transmission matrix method and AN- FIS in free vibration analysis of Timoshenko columns with applications. Res. Eng. Struct. Mat. 2/2016, 1–18.

Harasim D., Gulbakhar Y.: Improvement of FBG peak wavelength demodulation using digital signal processing algorithms. Proc. SPIE 9662, 2015, 966212.

Harasim D., Kisała P.: Układy przesłuchujące multipleksowane światłowodowe czujniki Bragga. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska – IAPGOS 5(4)/2015, 77–84.

Kashyap R.: Fiber Bragg Gratings. Academic Press San Diego 2009.

Kenneth O., Meltz G.: Bragg Fiber Grating Technology Fundamentals and Overview. Journal of Lightwave Technology 15(8)/1997, 1263–1276.

Khalid K. S., Zafrullah M., Bilal S. M., Mirza M. A.: Simulation and analysis of Gaussian apodized Bragg fiber grating strain sensor. Journal of Optical Technology 7(10)/2012, 667–673.

Kisała P., Cięszczyk S.: Method of simultaneous measurement of two direction force and temperature using FBG sensor head. Applied Optics 54(10)/2015, 2677–2687.

Kisała P.: Method of simultaneous measurement of bending forces and temperature using Bragg gratings. Proc. SPIE 9506, 2015.

Kotyra A.: Optoelektroniczne systemy w zastosowaniach diagnostycznych i pomiarowych. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska – IAPGOS 4(2)/2014, 9–10.

Majumder M., Gangopadhyay T. K., Chakraborty A. K., Dasgupta K., Bhattacharya D. K.: Bragg fiber gratings in structural health monitoring – present status and applications. Sensors and Actuators 147/2008, 150–164.

Negri L., Nied A., Kalinowski H., Paterno A.: Benchmark for Peak Detection Algorithms in Bragg Fiber Grating Interrogation and a New Neural Network for its Performance Improvement. Sensors 11/2011, 3466–3482.

Pereira G., McGugan M., Mikkelsen L.P.: Method for independent strain

and temperature measurement in polymeric tensile test specimen using embedded FBG sensors. Polymer Testing 50/2016, 125–134.

Wójcik W., Kisała P.: The application of inverse analysis in strain distribution recovery using the Bragg fiber grating sensors. Metrology and Measurement Systems 16(4)/2009, 649–660.

Wójcik W., Kisała P.: Metoda wyznaczania funkcji apodyzacji światło-wodowych siatek Bragga na podstawie ich charakterystyk widmowych. Przegląd Elektrotechniczny 86(10)/2010, 127–130.

BADANIE PARAMETRÓW ŚWIATŁOWODOWYCH SYSTEMÓW POMIAROWYCH. (2019). Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 9(2), 28-31. https://doi.org/10.5604/01.3001.0013.2543

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 9 Nr 2 (2019)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja