682 resultados para fiber grating sensor
Resumo:
Fiber optical sensors have played an important role in applications for monitoring the health of civil infrastructures, such as bridges, oil rigs, and railroads. Due to the reduction in cost of fiber-optic components and systems, fiber optical sensors have been studied extensively for their higher sensitivity, precision and immunity to electrical interference compared to their electrical counterparts. A fiber Bragg grating (FBG) strain sensor has been employed for this study to detect and distinguish normal and lateral loads on rail tracks. A theoretical analysis of the relationship between strain and displacement under vertical and horizontal strains on an aluminum beam has been performed, and the results are in excellent agreement with the measured strain data. Then a single FBG sensor system with erbium-doped fiber amplifier broadband source has been carried out. Force and temperature applied on the system have resulted in changes of 0.05 nm per 50 με and 0.094 nm per 10 oC at the center wavelength of the FBG. Furthermore, a low cost fiber-optic sensor system with a distributed feedback (DFB) laser as the light source has been implemented. We show that it has superior noise and sensitivity performances compared to strain gauge sensors. The design has been extended to accommodate multiple sensors with negligible cross talk. When two cascaded sensors on a rail track section are tested, strain readings of the sensor 20 inches away from the position of applied force decay to one seventh of the data of the sensor at the applied force location. The two FBG sensor systems can detect 1 ton of vertical load with a square wave pattern and 0.1 ton of lateral loads (3 tons and 0.5 ton, respectively, for strain gauges). Moreover, a single FBG sensor has been found capable of detecting and distinguishing lateral and normal strains applied at different frequencies. FBG sensors are promising alternatives to electrical sensors for their high sensitivity,ease of installation, and immunity to electromagnetic interferences.
Resumo:
Structural Health Monitoring has gained wide acceptance in the recent past as a means to monitor a structure and provide an early warning of an unsafe condition using real-time data. Utilization of structurally integrated, distributed sensors to monitor the health of a structure through accurate interpretation of sensor signals and real-time data processing can greatly reduce the inspection burden. The rapid improvement of the Fiber Optic Sensor technology for strain, vibration, ultrasonic and acoustic emission measurements in recent times makes it feasible alternative to the traditional strain gauges, PVDF and conventional Piezoelectric sensors used for Non Destructive Evaluation (NDE) and Structural Health Monitoring (SHM). Optical fiber-based sensors offer advantages over conventional strain gauges, and PZT devices in terms of size, ease of embedment, immunity from electromagnetic interference (EMI) and potential for multiplexing a number of sensors. The objective of this paper is to demonstrate the acoustic wave sensing using Extrinsic Fabry-Perot Interferometric (EFPI) sensor on a GFRP composite laminates. For this purpose experiments have been carried out initially for strain measurement with Fiber Optic Sensors on GFRP laminates with intentionally introduced holes of different sizes as defects. The results obtained from these experiments are presented in this paper. Numerical modeling has been carried out to obtain the relationship between the defect size and strain.
Resumo:
介绍了一种基于3×3和2×2光纤耦合器构成的非平衡马赫-曾德尔干涉仪的波长解调方案。理论分析和数据对比表明,相对于由两个2×2光纤耦合器构成的马赫-曾德尔干涉仪,本干涉仪具有宽谱的灵敏度、能跟踪波长的变化方向和相位展开的优点,实验方案用于测量固定在悬臂梁上的传感光纤布拉格光栅(FBG)的峰值波长变化,获得了±1pm的静态波长解调精度,在10Hz处的动态分辨率为27nε/√Hz。相位展开算法使得应变测量范围达到了2014με,对应的相位变化为3.22π。
Resumo:
Temperature and stress tunabilities of long-period Bragg gratings imprinted in Panda fiber are presented in this letter. It is shown that the temperature and strain response of the resonance peaks for fast and slow axes are different not only in their magnitudes but also in the signs of the slope. Furthermore, the characteristics for different order modes are different both in magnitudes and signs. The complicated phenomena are discussed by using a simplified model.
Resumo:
利用啁啾光纤光栅的应变调谐特性,将色散补偿的啁啾光纤光栅斜贴于悬臂梁的侧面,通过应力实现啁啾量调整而改变其色散补偿量的大小,同时利用固定在同一悬臂梁的均匀布拉格光栅传感器,实现了闭环自动控制色散补偿量,研制出了一种新型的光纤光栅动态色散补偿仪。该色散补偿仪工作在1550nm波段,典型性能数据为:色散动态补偿范围-1000-1680ps/nm,插入损耗小于1.5dB,动态调谐步进响应时间小于50ms,基本上能满足10Gb/s光纤通信系统中色散动态补偿的要求。
Resumo:
单长周期光栅迈克耳孙(Michelson)干涉仪是由尾纤端面蒸镀高反膜的单根长周期光纤光栅构成。入射光经长周期光栅后,部分被耦合到包层中传输。经过包层和纤芯传输的光信号经尾纤端面反射后,重新耦合回到长周期光栅中,在光栅区域形成干涉。通过理论计算分析了各种因素对其光谱响应的影响。从实验上得到了干涉光谱的谐振峰波长位移与光纤段温度变化成良好的线性关系,测得其温度系数为31.3pm/℃。表明这种结构可用于高温传感或作为波分复用滤波器。
Resumo:
Stable single-frequency and single-polarization distributed-feedback (DFB) fiber laser was realized by giving a pressure on the phase shift region of the fiber grating. The output wavelength of the DFB fiber laser is 1053 nm. When the pump power of 980 nm laser diode is 100 and 254 mW, the output power can reach 8.3 and 37.1 mW and the polarization extinction ratio was 26 and 20 dB, respectively. After chopped by Acousto-optic modulator (0.3 Hz), the pulse peak value variance is 4.65%(peak to peak) and 1.098% (RMS) for 31 min. (C) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Resumo:
A novel diffractive-pumping scheme is proposed to improve the evanescent amplification using blazed fiber grating for the first time. We also investigate the cw-pumped-evanescent amplification at 1.55 mu m wavelength with the relative optical gain pumped at 1480 nm of around 2 dB based on side-polished fiber with the effective interaction length as long as 16 mm and with a heavily Er3+-doped (N-Er(3+) > 1.19 x 10(21) ions/cm(3)), low refractive index (n(1550) < 1.47) glass overlay, which has no concentration quenching (tau(f) = 9.0 ms).
Resumo:
In this paper the resonant wavelength of a long period fiber grating (LPG) is tuned toward longer wavelength by etching the fiber, For LP04 and LP05 cladding modes', the tuning ranges of 23 and 81 nm are achieved, respectively. Also the dependence of the resonant wavelength on the cladding radius of LPG is theoretically simulated. (C) 2001 Elsevier Science B,V. All rights reserved.
Resumo:
The use of alpha-power chirped fiber Bragg gratings for dispersion cancellation in an optical fiber link is discussed. Numerical and theoretical investigation of recompressing the dispersion-broadened pulse by using alpha-power chirped gratings is made, which shows that, the dispersion-broadened Gaussian pulse after 100 km standard fiber (with zero dispersion at lambda = 1.3 mu m) trnasmission at lambda = 1.55 mu m with initial width of T-FWHM = 33ps (full width at half maximum) can be perfectly recompressed with the peak reflectivity of 82% by using a 30 mm long alpha-power chirped fiber grating with proper a value and optimal grating parameters.
Resumo:
An optical fiber bienzyme sensor based on the luminol chemiluminescent reaction was developed and demonstrated to be sensitive to glucose. Glucose oxidase (GOD) and horseradish peroxidase (HRP) were co-immobilized by microencapsulation in a sol-gel film derived from tetraethyl orthosilicate(TEOS). The calibration plots for glucose were established by the optical fiber glucose sensor fabricated by attaching the bienzyme silica gel onto the glass window of the fiber bundle. The linear range was 0.2-2 mmol/L and the detection limit was approximately 0.12 mmol/L. The relative standard deviation was 5.3% (n = 6). The proposed biosensor was applied to glucose assay in ofloxacin injection successfully.
Resumo:
Nas últimas décadas, os sensores de Bragg têm sido frequentemente utilizados em inúmeras aplicações, em resultado das características únicas desta tecnologia. Contudo, a comunidade científica tem feito um esforço contínuo em desenvolver sensores que respondam tanto quanto possível aos requisitos e interesses de cada aplicação em particular. As bioaplicações são um campo de crescente interesse pelos sensores de Bragg, atendendo à heterogeneidade e complexidade dos meios de análise em questão. No âmbito desta dissertação foi realizada uma análise teórica dos princípios de funcionamento das redes de Bragg, focada em redes uniformes e inclinadas. Foi também descrito o processo de produção de redes de Bragg regeneradas. Redes de Bragg uniformes foram aplicadas na caracterização da reacção de polimerização e cura de materiais dentários, nomeadamente resina para base de dentadura, cimentos e gessos. Foi feita uma análise comparativa do desempenho de diferentes tipos de cimentos e gessos. Em relação ao gesso foi ainda avaliada a influência do rácio água/pó nas propriedades do material. Devido à importância que o índice de refracção tem na detecção de substâncias, doenças e controlo de qualidade de produtos, foi desenvolvido um sensor de índice de refracção baseado numa rede de Bragg inclinada. Implementaram-se também sensores para medição simultânea de índice de refracção e deformação, índice de refracção e temperatura e índice de refracção, deformação e temperatura, todos baseados numa única rede inclinada. O último dispositivo foi validado em ambiente laboratorial. Com o propósito de desenvolver um sensor baseado em redes de Bragg para monitorização da deformação óssea, foi avaliada a biocompatibilidade da fibra óptica em cultura de células osteoblásticas, e analisada a integridade física e funcionalidade da rede de Bragg nesse meio. O interesse em aumentar a sensibilidade e alargar a gama de trabalho dos sensores conduziu ao revestimento das fibras ópticas. Atendendo ao potencial índole biológica e biomédica do trabalho, usou-se como material de recobrimento o diamante, dada a excelente resposta em termos de biocompatibilidade, resistência à corrosão, não toxicidade e afinidade para espécies químicas e biológicas. Os filmes foram obtidos por deposição química a partir da fase vapor assistida por filamento quente. Para além de amostras de fibra óptica, foram revestidas redes de Bragg uniformes e regeneradas. Os sensores revestidos com diamante foram caracterizados à deformação e à temperatura.
Resumo:
O presente trabalho teve como objetivo principal estudar o comportamento mecânico do disco intervertebral recorrendo a sensores em fibra ótica. Na expetativa de efetuar o melhor enquadramento do tema foi efetuada uma revisão exaustiva das várias configurações de sensores em fibra ótica que têm vindo a ser utilizadas em aplicações biomédicas e biomecânicas, nomeadamente para medição de temperatura, deformação, força e pressão. Nesse âmbito, procurou-se destacar as potencialidades dos sensores em fibra ótica e apresentá-los como uma tecnologia alternativa ou até de substituição das tecnologias associadas a sensores convencionais. Tendo em vista a aplicação de sensores em fibra ótica no estudo do comportamento do disco intervertebral efetuou-se também uma revisão exaustiva da coluna vertebral e, particularmente, do conceito de unidade funcional. A par de uma descrição anatómica e funcional centrada no disco intervertebral, vértebras adjacentes e ligamentos espinais foram ainda destacadas as suas propriedades mecânicas e descritos os procedimentos mais usuais no estudo dessas propriedades. A componente experimental do presente trabalho descreve um conjunto de experiências efetuadas com unidades funcionais cadavéricas utilizando sensores convencionais e sensores em fibra ótica com vista à medição da deformação do disco intervertebral sob cargas compressivas uniaxiais. Inclui ainda a medição in vivo da pressão intradiscal num disco lombar de uma ovelha sob efeito de anestesia. Para esse efeito utilizou-se um sensor comercial em fibra ótica e desenvolveu-se a respetiva unidade de interrogação. Finalmente apresenta-se os resultados da investigação em curso que tem como objetivo propor e desenvolver protótipos de sensores em fibra ótica para aplicações biomédicas e biomecânicas. Nesse sentido, são apresentadas duas soluções de sensores interferométricos para medição da pressão em fluídos corporais.
Resumo:
The design and fabrication of fiber based ammonia sensors employing Bromothymol blue and Chitosan as sensing elements are presented in this paper. In the presence of ammonia gas the absorption of Bromothymol blue changes while in the case of Chitosan the refractive index changes which in turn modulates the intensity of light propagating through a fiber.
Resumo:
We propose and demonstrate the possibility of using a permanently microbent bare optical fiber for detecting chemical species. Two detection schemes, viz., a bright-field detection scheme (for the core modes), and a dark-field detection scheme (for the cladding modes) have been employed to produce a fiber-optic sensor. The sensor described here is sensitive enough to detect concentrations as low as nanomoles per liter of a chemical species, with a dynamic range of more than 6 orders of magnitude.