Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Danesh,Ehsan Foroozmehr,Mohammad Mashayekhi
محمد دانش (استاد راهنما) احسان فروزمهر (استاد راهنما) محمد مشایخی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Behnam Goodarzy
بهنام گودرزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
In recent years, fiber optic sensors applications have been extended from the laboratory research and development stage to practical and industrial use. A great deal of research effort has been focused on improving functionality of these sensors and also to overcome their limitations and challenges. Coupled sensitivity of optical fiber sensors to structural strain and temperature has been a long lasting problem for reliable measurements in environments where both parameters are varying. Many methods have been already investigated to overcome this challenge. The most recent ones have resulted the use of Superstructure FBGs with on-fiber thin metal film that have the ability of simultaneous measurement of temperature and strain. This thesis is conducted in order to prepare a numerical model for prediction of behavior of these SFBGs and also to prepare a tool for designing these sensors. For this propose Opto-Mechanical modeling of FBG and SFBG sensors are presented. Then finite element modeling of SFBGs with on-fiber metal film and numerical solution of differential equation ruling their optical behavior is also presented. The results of numerical simulation show good agreement with former experimental results. By completing the simulation process and validating the results, effect of geometrical parameters of the coating on final spectrum of these sensors is studied. The geometrical parameters considered in this work are coating period, coating duty cycle, and coating thickness. The results of numerical modeling show that the side peak spacing is only depend on the coating period. Coating duty cycle and coating thickness can affect both sensitivity of Bragg peak and reflection intensity of side peaks. Furthermore it can be seen that Bragg peak sensitivity does not depend on coating period. The method of simultaneous measurement of temperature and strain for a sample sensor is also explained. Primary experiments which have been conducted in order to evaluate manufacturing possibility of these sensors are also presented and finally some key points resulted from this work are given for a better design of SFBG sensors. Keywords: Fiber optic sensors, Fiber Bragg grating, Simultaneous measurement, Numerical modeling, FBG, SFBG
در دهه های اخیر استفاده از سنسورهای فیبر نوری و به ویژه سنسورهای فیبر توری براگ یا به اختصار FBGها در زمینه های مختلف گسترش روز افزونی داشته است و مطالعات گسترده ای نیز در زمینه ی بهبود عملکرد این سنسورها و فائق آمدن بر محدودیت ها و چالش های پیش روی این سنسور ها انجام شده است. یکی از چالش های مهمی که این سنسور ها با آن مواجه بوده اند کوپل بودن اثر دما و کرنش بر پاسخ آنهاست و تا کنون روش های گوناگونی برای مرتفع کردن این مشکل ارائه شده است. آخرین تلاش های صورت گرفته برای حل این مشکل منجر به ارئه ی سنسورهای FBG ساختار ویژه(SFBG) با پوشش نازک فلزی بر روی فیبر شده است که قابلیت برای اندازه گیری همزمان دما و کرنش را دارد. پژوهش حاضر به منظور ارائه ی یک مدل عددی برای پیش بینی رفتار همین سنسورهای FBG ساختار ویژه و فراهم آوردن ابزاری برای طراحی این قبیل سنسورها انجام شده است. در همین راستا فرایند مدل سازی اپتو- مکانیکی سنسورهای FBG ، بدست آوردن معادلات حاکم بر رفتار آنها و چگونگی تعمیم دادن این معادلات به سنسور های FBG ساختار ویژه ارائه شده است. در ادامه، مدل سازی اجزا محدود سنسورهای FBG دارای پوشش فلزی آورده شده و نحوه حل عددی معادله دیفرانسیل حاکم بر رفتار اپتیکی این سنسورها بیان شده است. همخوانی قابل قبول نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی با نتایج پژوهش های تجربی که در گذشته انجام شده اند، درستی فرایند شبیه سازی را تایید می کند. با تکمیل فرایند شبیه سازی و تایید صحت پاسخ های بدست آمده، تاثیر پارامترهای هندسه ی پوشش بر رفتار نهایی سنسور به کمک مدل فوق مورد بررسی قرار گرفته است و روش اندازه گیری همزمان دما و کرنش نیز برای یک سنسور نمونه، توضیح داده شده است. آزمایشات مقدماتی که برای امکان سنجی ساخت این گونه سنسورها انجام گرفته ارائه شده اند و نهایتا نکات و راهبردهای حاصل از این پروژه برای طراحی هرچه بهتر سنسورهای FBG ساختار ویژه برای اندازه گیری همزمان دما وکرنش بیان شده اند. کلمات کلیدی: سنسور فیبر نوری، فیبر توری براگ، FBG، SFBG، اندازه گیری همزمان، شبیه سازی عددی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی