Abstract
A novel load sensor has been proposed and demonstrated by embedding a fiber Bragg grating (FBG) into a tapered cylindrical polymer rod. Load-induced nonuniform strain field changes the bandwidth, and hence, the reflected optical power of the FBG Temperature-insensitive measurement of load has been realized by measuring the reflected optical power with only a low-cost optical power meter. Load measurement sensitivity of 5.0 nW/N has been experimentally achieved within a range up to 1800 N
چکیده
یک سنسور فشاری جدید با کاشت یک توری براگ فیبری (FBG) درون یک میله پلیمر استوانه ای مخروطی ، ارائه و ثابت می شود. میدان کشش غیریکنواخت و حاصل از فشار، پهنای باند را تغییر می دهد و از این رو توان اپتیکی بازتابش یافته از FBG را نیز تغییر می دهد. اندازه گیری غیرحساس به دمای فشار با اندازه گیری توان اپتیکی بازتاب یافته با تنها یک توان سنج اپتیکی ارزان تحقق یافته است. حساسیت اندازه گیری فشار 5.0 nW/N از نظر تجربی با دامنه ای تا 1800 N حاصل شده است.
1-مقدمه
در دهه های اخیر، توری های براگ فیبری (FBGs) توجه پژوهش های زیادی را در حوزه سنسورهای اپتیکی به خود جلب کرده اند. انواع سنسورهای FBG طراحی شده اند تا پارامترهایی نظیر دما، کشش، جابجایی، زاویه انحراف، شتاب، فشار، نیرو، پیچش و غیره را کنترل کنند. در مقایسه با سنسورهای سنتی، FBGs مزایای بسیاری دارند از جمله ایمنی در برابر تداخل فرکانس رادیویی و تداخل الکترومغناطیسی، عملکرد غیرفعال الکتریکی، حساسیت بالا، اندازه فشرده، مخابره متعدد همزمان و قابلیت های خود ارجاعی. سنسورهای فشار عرضی مبتنی بر FBG بر اساس ساختارهای توری ای گوناگون گزارش شده اند. بار (فشار) عرضی می تواند انکسار مضاعف در هسته فیبر ایجاد کند و طیف اپتیکی FBG حسگر را تغییر دهد. پیک بازتابش می شکافد و تفکیک طول موج با فشار اعمال شده بطور خطی تغییر می کند. با این همه این سنسورهای فشاری FBG بر اساس اندازه گیری طول موج (یا طیف اپتیکی) هستند. ضریب دمودلاسیون نسبتا پیچیده و گسترده است و از این رو به هزینه سیستم می افزاید. یک تکنیک متفاوت اخیرا گزارش شده و در آن فشار به توان اپتیکی بازتابیده بوسیله سنسور FBG تبدیل می شود. این یک راه حل ساده و نسبتا ارزان برای اندازه گیری فشار با FBGs است. در این مقاله یک سنسور فشاری FBG ساده و مدوله شده روی شدت (به وسیله کاشت حسگر FBGs داخل یک میله پلیمری مخروطی شده) و اندازه گیری توان اپتیکی بازتابیده ارائه می شود. اندازه گیری فشار غیرحساس به دما با پاسخ خطی امکان پذیر است...