Notice: Undefined index: linkPowrot in C:\wwwroot\wwwroot\publikacje\publikacje.php on line 1275
Publikacje
Pomoc (F2)
[116450] Rozdział:

Pomiar siły dynamicznej i quasi-statycznej z wykorzystaniem czujnika światłowodowego.

(MEASUREMENT OF DYNAMIC AND QUASI STATIC FORCE USING A FIBER OPTIC SENSOR)
w książce:   METROLOGIA. Badania i zastosowania
ISBN:  978-83-66678-27-9
Wydawca:  Politechnika Świętokrzyska
Opublikowano: Sierpień 2022
Miejsce wydania:  Kielce
Seria wydawnicza:  Monografie, Studia, Rozprawy
Numer w serii wydawniczej:  M152
Liczba stron:  10
Liczba arkuszy wydawniczych:  0.50
 
  Autorzy / Redaktorzy / Twórcy
Imię i nazwisko Wydział Katedra Do oświadczenia
nr 3
Grupa
przynależności
Dyscyplina
naukowa
Procent
udziału
Liczba
punktów
do oceny pracownika
Liczba
punktów wg
kryteriów ewaluacji
Małgorzata Detka orcid logo WEAiIKatedra Informatyki, Elektroniki i Elektrotechniki *Takzaliczony do "N"Automatyka, elektronika, elektrotechnika i technologie kosmiczne5020.0014.14  
Cezary Kaczmarek Niespoza "N" jednostkiAutomatyka, elektronika i elektrotechnika50.00.00  

Grupa MNiSW:  Autorstwo rozdziału w monografii z listy wydawnictw 2019
Punkty MNiSW: 20



Słowa kluczowe:

pętlowy filtr Sagnaca  światłowodowa siatka Bragga  siła dynamiczna i quasi statyczna  demodulacja natężeniowa. 


Keywords:

Sagnac loop filter  fiber Bragg grating  dynamic and quasi-static force  intensity demodulation. 



Streszczenie:

W artykule przedstawiamy propozycje czujnika światłowodowego do jednoczesnego pomiaru siły dynamicznej i quasi statycznej, który bazuje na demodulacji natężeniowej. W czujniku wykorzystano pętlowy filtr Sagnaca z fotonicznym światłowodem przenoszącym polaryzacje, na który działa jednocześnie poprzeczna siła dynamiczna
i quasi statyczna. Pętlowy filtr Sagnaca oświetlono wiązką odbitą światłowodowej siatki Bragga, przez co uzyskano demodulację natężeniową w czujniku. Z wykonanych pomiarów charakterystyki czujnika wynika że jego czułość wynosi 0,0381V/N, a błąd nieliniowości nie przekracza 3,5% . Czujnik charakteryzuje mała czułość temperaturowa, która wynika
z częściowej samokompensacji temperaturowej, jako skutek różnych współczynników temperaturowych pętlowego filtru Sagnaca z fotonicznym światłowodem przenoszącym polaryzacje i światłowodowej siatki Bragga.




Abstract:

The paper presents a design of fiber optic sensor for the simultaneous measurement of a dynamic and quasi-static force, which is based on intensity modulation. The sensor uses a Sagnac loop filter with a polarization-maintaining photonic crystal fiber, which is simultaneously subjected to transverse dynamic and quasi-static forces. The Sagnac loop filter was illuminated by the reflected beam of a fiber Bragg grating, as
a result of which in intensity demodulation in the sensor was obtained. The measurements of the sensor characteristics show that its sensitivity is 0.0381V/N, and the nonlinearity error does not exceed 3.5%. The sensor features low temperature sensitivity, which results from a partial temperature self-compensation, which in turn results from different temperature coefficients of the Sagnac loop filter with the polarization maintaining photonic crystal fiber and the fiber Bragg grating.



B   I   B   L   I   O   G   R   A   F   I   A
[1] Guo T., Zhao Q., Zhang H., Xue L., Li G., B Dong., Liu B., Zhang W., Dong K.X.: Temperature-insensitivity fiber-Bragg grating force sensor via a bandwdth modulation and optical-power tetection technique, J. Lightwave Technol., vol. 24. no.10, 2006, pp.3797-3802.
[2] Geernaert T. et al.: Transversal load sensing with fiber Bragg gratings in microstructured optical fibers, IEEE Photon. Technol. Lett. vol. 21, no. 1, 2009,
pp. 6–8.
[3] Zhou W., Zhao C., Dong X., Zhang S., Chan C. and Shum P.: Simultaneous measurement of force and temperature based on a half corroded FBG, Microw. Opt. Technol. Lett. vol. 52, no. 9, 2010, pp. 2020-2023.
[4] Yang Z., Xu H., Ni K., Dong X.: Simultaneous measurement of force andtemperature with a single FBG partially encapsulated with a metal canulla, Microw. Opt. Technol. Lett. 53, 2011, pp. 1656–1658.
[5] Kaczmarek C.: Światłowodowy czujnik siły bazujący na interferometrze Sagnaca z dwójłomnym światłowodem fotonicznym, Elektronika
technologie, konstrukcje, zastosowania, nr. 11, 2012, s. 67-69.
[6] Villatoro J., Minkovich V.P., Zubla J.: Photonic-crystalfiber interferometric force sensor, IEEE Photon. Technol. Lett., vol.27, no. 11, 2015, pp. 1181-1184.
[7] Lou W., Shentu F., Wang Y., Shen C., Dong X.: Transverse load sensor based on Mach-Zender interferometer constructed by a bowknot type taper, Opt. Fiber Technol., vol. 40, 2018, pp.52-55.
[8] Feng T., J Zhou., Shang Y., Chen X., and Yao S.: Distributed transvese-force senssing along a single-mode fiber using polarization-analyzing OFDR, Opt. Express, vol. 28, no. 21, pp. 2020, 32253-31270.
[9] J Díez.A., Catalán J.M, Blanco A., García-Perez J.V., Badesa F.J., Gacía-Aracil N.: Customizable Optical Force Sensor for Fast Prototyping and Cost-Effective Applications, Sensors, 18, 2018, 493.
[10] Arcadio F., Zeni L. and Cennamo N.: Exploiting plasmonic phenomena in polymer optical fibers to realize a force sensor, Sensors, 22, 1391, 2022, pp.1–8.
[11] Carrara S.L. A., Kim B.Y. and Shaw H.J.: Elasto-optic alignment of birefringent axes in polarization-holding optical fiber, Opt. Lett., vol. 11, 1986, pp. 470–472.
[12] Bosia F., Giaccari P., Botsis J., Facchini M., Limberger H.G., and Salathé R.P.: Characterization of the response of fibre Bragg grating sensors subjected to a two-dimensional strain field, Smart Mater. Struct., vol. 12, 2003, pp. 925–934.
[13] Betz D.C., Thursby G., Culshaw B., Staszewski W.J.: Acusto-ultrasonic sensing using fiber Bragg gratings, Smart Mater. Struct. No. 12, 2003, pp. 122-128.
[14] Kaczmarek C.: Measurement of the temperature sensitivity of modal birefringence of plarization maintaining fiber using a Sagnac interferometer, IEEE Sensors J. vol.16, no. 10, 2016, pp. 3627-3632.
[15] Othonas A., Kalli K.: Fiber Bragg Grating: Fundamental and Applications in Telecommunications and Sensing, Artech House, Boston London 1999.
[16] Kaczmarek C.: Spectral-domain measurement of the temperature sensitivity of group modal bierefringence of polarization-maintaining optical fibers, Opt. Fiber Technol. 47, 2019, pp. 33-37.