POPRAWA WŁAŚCIWOŚCI CZUJNIKÓW ŚWIATŁOWODOWYCH Z UŻYCIEM PRZETWARZANIA MIMO
Andreas Ahrens
andreas.ahrens@hs-wismar.deHochschule Wismar, Philipp-Müller Straße 14, 23966 Wismar, Germany (Niemcy)
André Sandmann
Hochschule Wismar, Philipp-Müller Straße 14, 23966 Wismar, Germany (Niemcy)
Kort Bremer
Leibniz University Hannover, Nienburger Strasse 17, 30167 Hannover, Germany (Niemcy)
Bernhard Roth
Leibniz University Hannover, Nienburger Strasse 17, 30167 Hannover, Germany (Niemcy)
Steffen Lochmann
Hochschule Wismar, Philipp-Müller Straße 14, 23966 Wismar, Germany (Niemcy)
Abstrakt
Czujniki światłowodowe osiągnęły wysoki stan dojrzałości technologicznej. Wśród dużej liczby typów czujników, wiele zastosowań znajdują wielomodowe czujniki zanikającego pola. Najczęściej w tych czujnikach źródło promieniowania w stanie ustalonym wzbudza wiele modów. Zaburzenia we włóknie powodują powstanie modów wyciekających. Tak więc, prosty czujnik natężenia mierzy stopień zaburzenia. W pewnych przypadkach zastosowano ograniczenia wzbudzania modów. Spowodowało to wzrost czułości lecz jednocześnie ograniczyło zakres pomiarowy. W celu poprawienia zarówno czułości, jak i zakresu pomiarowego, zastosowana została dobrze znana w telekomunikacji technika przetwarzania sygnałów MIMO (wiele wejść wiele wyjść) traktująca poszczególne mody jako nośniki informacji. W artykule opisano badania nad zastosowaniem techniki przetwarzania sygnałów MIMO do czujników światłowodowych. Implementacja MIMO (2x2) została zrealizowana poprzez podział modów w gradientowym światłowodzie wielomodowym na grupę wyższego i niższego rzędu i użyciu ich jako dwa osobne kanały transmisyjne. W czujniku mikrozgięciowym nacisk zmienia charakterystyki transmisyjne tych kanałów wprowadzając dodatkowy przesłuch. Poprzez obserwację konkretnych współczynników równań MIMO można wyznaczyć wartość nacisku. Doświadczenia potwierdziły dobrą korelację między zmianami współczynników wagowych MIMO i obciążenia czujnika, a więc potwierdziły, że przetwarzanie sygnału MIMO może być z korzyścią wykorzystywane w czujnikach światłowodowych. Wyniki doświadczalne potwierdziły również doskonałą czułość i zakres pomiarowy przy wykorzystaniu przetwarzania sygnału MIMO.
Słowa kluczowe:
MIMO, czujniki światłowodoweBibliografia
Arik S., Kahn J.M., Ho K.P.: MIMO Signal Processing for Mode-Division Multiplexing. IEEE Signal Processing Magazine 25(2014).
Google Scholar
Donlagic D.: Microbend sensor structure for use in distributed and quasidistributed Sensor Systems based on selective launching and filtering of the Modes in Graded Index Multimode Fiber. Journal of Lightwave Technology 17(10)/1999, 1856–1868.
Google Scholar
Leung A., Shankar P., Mutharasan R.: A review of fiber-optic biosensors. Sensors and Actuators B 125/2007, 688–703.
Google Scholar
Leung C.K.Y.: Optical Fiber Sensors for Civil Engineering Applications. Materials and Structures 48(4)/2015, 871–906.
Google Scholar
Pankow J., Aust S., Lochmann S., Ahrens A.: Modulation-Mode Assignment in SVD-assisted Optical S. MIMO Multimode Fiber Links. 15th International Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM), Bologna 8–10 February 2011.
Google Scholar
Richardson D.J., Fini J.M., Nelson L.E.: Space Division Multiplexing in Optical Fibres. Nature Photonics 7/2013, 354–362.
Google Scholar
Sandmann A., Ahrens A., Lochmann S.: Experimental Description of Multimode MIMO Channels utilizing Optical Couplers. ITG- Fachbericht 248: Photonische Netze. Leipzig, VDE VERLAG GMBH, 05–06 May 2014, 125–130.
Google Scholar
Su L., Chiang K.S., Lu C.: Microbend-induced mode coupling in a graded-index multimode fiber. Applied Optics 44(34)/2005, 7394–7402.
Google Scholar
Zamarreno C.R., Hernaez M., Matias I., Arregui F.: Optical fiber sensors based on indium tin oxide surface plasmon resonance supporting coatings. Proc. OFS-20. Edinburgh, SPIE 75503, 2009.
Google Scholar
Zhuang X., Li P., Yao J.: A Novel Approach to Evaluate the Sensitivities of the Optical Evanescent Field Sensors. Fiber Optic Sensors, Dr Moh. Yasin (Ed.) InTech, 2012.
Google Scholar
Autorzy
Andreas Ahrensandreas.ahrens@hs-wismar.de
Hochschule Wismar, Philipp-Müller Straße 14, 23966 Wismar, Germany Niemcy
Autorzy
André SandmannHochschule Wismar, Philipp-Müller Straße 14, 23966 Wismar, Germany Niemcy
Autorzy
Kort BremerLeibniz University Hannover, Nienburger Strasse 17, 30167 Hannover, Germany Niemcy
Autorzy
Bernhard RothLeibniz University Hannover, Nienburger Strasse 17, 30167 Hannover, Germany Niemcy
Autorzy
Steffen LochmannHochschule Wismar, Philipp-Müller Straße 14, 23966 Wismar, Germany Niemcy
Statystyki
Abstract views: 581PDF downloads: 138
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Inne teksty tego samego autora
- David Nicolas Bartolini, Andreas Ahrens, Jelena Zascerinska, PROJEKTOWANIE INSTRUMENTÓW PRZEZNACZONYCH DO OCENY ZAGROŻENIA RYZYKA CYBERNETYCZNEGO W WERYFIKACJI UBEZPIECZALNOŚCI , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 8 Nr 3 (2018)
