簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳宣壬
Hsuan-Jen Chen
論文名稱: 利用不同材料膨脹係數做成溫度無感之布拉格光纖光柵傾斜感測器
Study of Temperature-Independent Fiber Bragg Grating Tilt Sensor Using Materials with Different Thermal Expansion Coefficients
指導教授: 王立康
Li-Karn Wang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 光電工程研究所
Institute of Photonics Technologies
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 62
中文關鍵詞: 布拉格光纖光柵感測器光纖溫度無感膨脹係數
外文關鍵詞: FBG, Sensor, Fiber, Temperature-Independent, Thermal Expansion Coefficient
相關次數: 點閱:3下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 近年來利用布拉格光纖光柵做感測器的應用越來越多,布拉格光纖光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)具有重量輕、體積小、不受電磁波干擾、靈敏度高、傳輸損耗低及直接將波長訊息整合進光纖…等的優點。 且FBG的反射波長具有對溫度與應力敏感的特性,本論文實驗主要為一傾斜感測器,利用鐵球重力在傾斜時的分量造成的FBG微小應力改變,其應力改變使得FBG反射中心波長位移,以此作為感測傾斜的方法。
    本實驗的溫度無感原理則是利用PVC管固定在鋁盒壁處一段長度,利用PVC的大膨脹係數,於溫度上升時,使之向FBG產生收縮力讓反射中心波長往短波長移動,藉此來抵消1.FBG本身反射中心波長隨溫度升高時,還有2.鋁盒膨脹時對FBG的張力,兩者使反射波長向長波長移動,形成溫度無感;實驗部分測試溫度由室溫28度上升至60度,傾斜是由盒的兩側各0度至15度作波長分析,量測反射頻譜的方法主要是利用一組EDFA的A.S.E.產生的寬頻光源打入3dB coupler 進FBG 反射回來特定波長後,再經過3 dB coupler由頻譜分析儀(Optical Spectrum Analyzer,OSA) 做接收,觀察傾斜時與加溫時所造成的反射中心波長變化。
    本論文內容主要分為摘要,第一章為對光纖及光纖光柵的歷史作簡介,第二章對於布拉格光纖光柵的原理做深入探討,第三章先解說本實驗設計的原理後,再把實際架構完成過程與測試傾斜與溫度方法做介紹,第四章將傾斜實驗與加溫實驗做出的數據紀錄與分析結果,第五章將實驗作一個結論還有其未來展望。


    摘要 .............................................1 第1 章 論文簡介.................................. 6 1.1 研究背景及布拉格光纖光柵歷史簡介..............6 1.2 研究動機......................................8 1.3 論文架構......................................9 第2 章 布拉格光纖光柵原理................... ....10 2.1 布拉格光纖光柵之基本原理、製作方式及應用.....10 2.2 布拉格光纖光柵理論分析及對溫度及應力之特性...18 第3 章 傾斜感測器製作與設計原理..................22 3.1 溫度無感FBG 傾斜感測器設計原理...............22 3.2 FBG 傾斜感測器製作過程及測試.................30 3.3 實驗中一些需注意的事項與心得.................37 第4 章 實驗數據與分析........................... 39 4.1 FBG 感測器傾斜實驗...........................39 4.2 FBG 感測器加溫實驗...........................50 4.3 加溫實驗PVC 長度與理想值之誤差探討:..........58 第5 章 結論與未來展望........................... 59 5.1 結論.........................................59 5.2 未來展望.....................................60 參考文獻........................................ 61

    [1] 陳俊仲," 光纖布拉格光柵於結構感測器之研發與應用,"國立
    台灣大學,土木工程學研究所碩士論文,(2003)
    [2] M. G. Xu, L. Reekie, Y. T. Chow, and J. P. Dakin,
    “Optical in-fiber grating high pressure sensor,”
    Electron. Lett., vol. 29, no. 4, pp.
    398–399,1993.
    [3] A. D. Kersey, “Optical fiber sensors for permanent
    downwell monitoring applications in the oil and gas
    industry,” IEICE Trans.Electron., vol.E83-C, no. 3,
    pp. 400–404, 2000.
    [4] T. A. Berkoff and A. D. Kersey, “Experimental
    demonstration of a Fiber Bragg grating accelerometer,”
    IEEE Photon. Technol. Lett.,vol. 8, pp.1677–1679, Dec.
    1996.
    [5] M. D. Todd, G. A. Johnson, B. A. Althouse, and S. T.
    Vohra,“Flexural beam-based fiber Bragg grating
    accelerometers,” IEEE Photon. Technol.Lett., vol. 10,
    pp. 1605–1607, Nov. 1998.
    [6] J. Lim, Q. P. Yang, B. E. Jones, and P. R. Jackson,
    “DP flow sensor using optical fiber Bragg grating,”
    Sens. Actuators A, Phys., vol. 92,no. 1–3,pp. 102–
    108, 2001.
    [7] 陳建成," 布拉格光纖光柵振動感測器設計," 國立中山
    大學,電機工程所碩士論文,(2003)
    [8] 許栢榕,"溫度無感之布拉格光纖光柵磁場感測器,"國立清華
    大學,電機工程所碩士論文,(2002)
    [9] 王順民,"光纖光柵多工應變感測系統之製造與研究,"國立清
    華大學,電機工程所碩士論文,(2004)
    [10] C.L. Cang, L.K. Wang ,C.C. Yang,M. C. Shih,and T.J.
    Chuang,"Thermal Performance of Metal-Clad Fiber
    Bragg Grating Sensors,62"IEEE,1998
    [11] Bai-Ou Guan, Hwa-Yaw Tam, and Shun-Yee Liu ,
    “Temperature-Independent Fiber Bragg Grating Tilt
    Sensor,” IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 16,
    No. 1, January 2004.
    [12] Palmer, David A.," Handbook of applied thermodynamics,
    "Boca Raton, Fla. :CRC Press,c1987
    [13] Yan-Ju Chiang, Likarn Wang, Horng-Shyang Chen, Chih-
    Chung Yang, and Wen-Fung Liu , “Multipoint
    temperature-independent fiber-Bragg-grating strain-
    sensing system employing an optical-power-detection
    scheme,” Applied Optics Vol. 41, No. 9,20 March
    2002 .
    [14] Hiroshi Hayano and Akira Mita,” FBG Srain Sensor With
    Simple Temperature Compensation Mechanism,” JSCE ,
    Vol.22 , No. 2 ,167s-173s , October 2005.
    [15] 蔣彥儒,"溫度無感之布拉格式光纖光柵應變感測系統之研
    究," 國立清華大學,電機工程所碩士論文,(2003)
    [16] 洪繼宇," L-Band 摻鉺光纖放大器功率轉換效率,"國立清
    華大學,電機工程所碩士論文,(2004)
    [17] 蔡源展,“溫度無感之光纖光柵振動感測器之研究,"國立清
    華大學,光電工程所碩士論文,(2005)

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE