سنسور اندازه‌گیری خمش مبتنی بر توری براگ فیبری بر اساس مدهایTE/TM

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 4، دوره 8، شماره 30، مرداد 1396، صفحه 33-44   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سامان جعفری؛ آیدا اسماعیلیان مارنانی^*

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، واحد مبارکه، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

چکیده

با ظهور فیبرنوری و ارزان شدن قطعات مربوطه، گرایش به سمت استفاده از سنسورهای فیبرنوری به وجود آمد. خمیدگی یکی از پارامترهای مطلوب است که با اندازه‌گیری آن توسط سنسورهای فیبرنوری می‌توان حالت سیستم‌های مکانیکی را تعیین کرد. چون سنسورهای خمش مبتنی بر فیبر نوری و به خصوص توری براگ فیبری، فارغ از بسیاری از مشکلات سنسورهای مقاومتی می‌باشد، تحقیقات به سمت این نوع سنسورها رفته است. لیکن افزایش دقت چالش مهم تحقیقات پیش رو است. در این مقاله، هدف شبیه‌سازی یک نمونه از این سنسورها است به طوری که تا حد ممکن دقت اندازه‌گیری افزایش یابد. در این راستا با شبیه‌سازی و بررسی خمیدگی توری براگ فیبری، تغییرات مشخصه انعکاسی و انتقالی آن نسبت به خمش در مدهای TE و TM رصد می‌گردد. برای این منظور با بدست آوردن تعداد قله‌های تشدید و فاصله بین آن‌ها در مدهای TE و TM، می‌توان شعاع انحنای خمش در فیبرنوری را تعیین کرد. این روش نسبت به روش‌های قبلی که با اندازه‌گیری طول موج برگشتی، مقدار خمش را اندازه‌گیری کرده‌اند، دقت بهتری دارد. زیرا تغییرات تعداد قله‌های تشدید و فاصله بین آن‌ها به ازای تغییرات خمش ثابت، بیشتر از تغییرات طول موج برگشتی در توری براگ فیبری است.

کلیدواژه‌ها

سنسور توری براگ فیبری؛ سنسور خمش؛ شرط براگ؛ تزویج

مراجع

[1]       A. Rostami, A. Taghipour, M. Bahrami, H. Baghban, H. Rasooli, M. Dolatyari, F. Janabi-Sharifi, X. Gu, “Grating-based fiber bending sensors with wide bending range”, Proceeding of the IEEE/ISOT, Paris, France, Jan. 2013.

[2]      H. J. Patrick, C.C. Chang, S.T. Vohra, “Long-period fiber gratings for structure bend sensing”, Electronics Letters, Vol. 34, No. 18, pp.1773–1775, Sep. 1998.

[3]      C.-S. Chua, H. Guan, and Y.-K. Ho, “Model-based 3D hand posture estimation from a single 2D image”, Image and Vision Computing, Vol. 20, No. 3, pp. 191–202, March 2002.

[4]      C. A. Perez-Ramirez , D.L. Almanza-Ojeda, J.N. Guerrero-Tavares, F.J. Mendoza-Galindo, J.M. Estudillo-Ayala, M.A. Ibarra-Manzano, “An Architecture for Measuring Joint Angles Using a Long Period Fiber Grating-Based Sensor”, IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics, Vol. 38, pp. 563–584, Sep. 2014.

[5]      A. Yariv, P. Yeh, Photonics: Optical elctronics in modern communications,  6d Edition, Oxford University Press, New York, 2007.

[6]      B.E. A. Saleh, M.C. Teich, Fundamentals of photonics, 2d Edition, John Wiley and Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2007.

[7]      L. Dipietro, A.M. Sabatini, P. Dario, “A survey of glove-based systems and their applications”, IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics, Vol.38, Vol. 4, pp. 461–482, July 2008.

[8]      A. Sakai, G. Hara, T. Baba, "Sharply bent optical waveguide on silicon-on-insulator substrate", Proceedings of the Physics and Simulation of Optoelectronic Devices, July 2001.

[9]      X. Dong, H. Zhang, B. Liu, and Y. Miao, “Tilted fiber bragg gratings: Principle and sensing applications”, Photonic Sensors, Vol. 1, No. 1, pp. 6–30, March 2011.

[10]      L. Dipietro, A. M. Sabatini, P. Dario, “A survey of glovebased systems and their applications”, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C (Applications and Reviews),Vol. 38, No. 4, pp. 461–482, July 2008.

L. Zhang, Y. Liu, J. A. R. Williams and I. Bennion, "Enhanced FBG strain sensing multiplexing capacity using combination of intensity and wavelength dual-coding technique", IEEE Photonics TechnologyLetters, Vol. 11, No. 12, pp. 1638-1640, Dec. 1999.