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研究生: 蔡源展
論文名稱: 溫度無感之光纖光柵振動感測器之研究
Study of Temperature-Independent Fiber Bragg Grating Vibration Sensor
指導教授: 王立康
Likarn 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: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 59
中文關鍵詞: 振動感測器光纖光柵
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  • 在本篇論文中,我們提出一種溫度無感的光纖光柵振動感測器。我們是使用一對反射式布拉格光纖光柵,其中一根布拉格光纖光柵黏至振動平台感測元件部份,當振動平台發生上下振動時,其光纖光柵便會產生應變,其反射式布拉格光纖光柵中心波長便會改變,而重疊頻譜之能量便會發生之變化,利用此方法去量測振動之頻率。
    傳統振動感測器在架構與系統方面,需要解調器部分,而在架構上也使用容易受到外界干擾之干涉儀,所以在使用上就容易受到限制。
    在實驗方面,我們使使用簡單的機械架構,和元件去製造出感測元件,所以其在成本上在大大降低。
    溫度無感我們是使用兩條布拉格光纖光柵非常接近時,其布拉格光纖光柵周圍之溫度變化,幾乎是不產生變化,所以我們利用此點而來達到溫度無感之效果。


    目 錄 中文摘要 Ⅰ 致謝辭 Ⅱ 目錄 Ⅲ 第一章 論文簡介 1.1 研究背景與布拉格光纖光柵應用之回顧 1 1.2 研究動機 2 1.3 論文架構 3 第二章 光纖光柵基本介紹 2.1 光纖基本介紹 4 2.1.1 結構 2.1.2 光學性質 2.1.3 光纖分類 2.2 光纖傳輸損失 8 2.3 光纖感測器的種類及量測 10 2.3.1 以感測元件分類 2.3.2 光纖量測調變的方式 2.4 光學理論 12 2.5 光纖光柵感測器 16 2.5.1 光柵(grating)基本原理 2.5.2 長週期光纖光柵 2.5.3 短週期光纖光柵 2.5.4 應變與波長飄移量的關係 2.5.5 各種光纖光柵感測器製作方法 第三章 實驗架構與量測系統 3.1 實驗系統架構說明 28 3.2 量測系統架構 28 3.3 量測原理 29 3.4 振動台設計 32 3.5 振動感測元件之設計 35 3.5.1 設計的理念 3.5.2 感測元件說明 3.6 架構參數 43 第四章 實驗架構與量測 4.1 量測系統所使用之儀器 44 4.2 除法電路 45 4.3 實驗量測數據 46 4.3.1 電壓與應變之關係 4.3.2 電壓與頻率的關係 4.3.3 溫度無感之實驗 4.4 影響量測數值之因素及討論 54 第五章 實驗結論以及討論 55 第六章 參考文獻 56

    1.A.D.Kersey,〝A Review of Recent Development in Fiber
    Optical Sensor Technology,〞Optical fiber Technology
    ,Vol.2,pp.291-317,(1996).

    2.O. BenDavid, E. Shafir, I. Gilath, et al.,〝Simple
    absorption optical fiber pH sensor based on doped sol-gel
    cladding material,〞Chem. Mater.,9,2255-2257,(1997).

    3.Friebele EJ., Putnam MA., Patrick HJ., et al.,〝Ultrahigh- sensitivity fiber-optic strain and temperature sensors,〞
    Opt. Lett.,23,222-224 (1998).

    4.N. Takahashi, A. Hirose, S. Takahashi,〝Underwater
    acoustic sensor with fiber Bragg grating,〞Opt.Rev.,4,691- 694,(1997).

    5.S. Spear, S. Pattern, M. Arnold,〝Flow-through fiber-
    optic ammonia sensor for analysis of hippocampus slice
    perfusates,〞Anal. Chim. Acta.,357,79-84,(1997).

    6.Francisco J. Arregui,Ignacio R. Matias,Kristie
    L.Cooper,and Richard O. Claus〝Simultaneous Measurement
    of Humidity and Temperature by Combining a Reflective
    Intensity-Based Optical Fiber Sensor and a Fiber Bragg
    Grating〞IEEE Sensor ,Vol.2,NO.5,(2002).

    7.K. Bohnert, P. Pequignot,〝Inherent temperature
    compensation of a dual-mode fiber voltage sensor with
    coherence-tuned interrogation,〞Lightwave Technol.,16,
    598-604,(1998).

    8.Tatterson KG.,〝Pollutants can’t hide from fiber
    sensors,〞Photon Spectra,32,116-118,(1998).

    9.Clowes JR., J. McInnes, M. Zervas, et al.,〝Effects of
    high temperature and pressure on silica optical fiber
    sensors,〞IEEE Photon. Technol. Letters,12,403-405,(1998).

    10.M. Kawamura,T,Takeuchi,H.Fuad,and S. Sato,
    〝Humidity and Temperature sensing using an optical
    fiber and a corner cube prism〞Jpm. J. Appl. Phys.,Part-
    1,vol.38,pp.849-850,(1999).

    11.Yinian Zhu,Ping ShumChao Lu,Beatrys M.Lacquet,Pieter
    L.Swart,and Stephanus J.Spammer〝Fiber Bragg Grating
    Accelerometer with Temperature Insensitivity〞Microwave
    and optical Technol. Letters, vol.37,No.2,(2003).

    12.Ashish. M.Vengsarkar,Kent A.Murphy,Tuan A.Tran,and
    Richard O.Claus, 〝Novel Fiber Optical Hydrophone for
    Ultrasonic Measurements〞IEEE Ultrasonics Sympostum,
    pp.603-606,(1998).

    13.Yang Zhao and Farhad Ansari,〝Intrinsic Single-Mode
    Fiber-Optic Pressure Sensor〞IEEE Photonics Technology
    Letters,Vol.13,No.11,(2001).

    14.Hao-Jan Sheng,Ming-Yue Fu,Tzu-Chiang Chen,Wen-Fung
    Lin,and Sheau-Shong Bor,〝A Lateral Pressure Sensor
    Using a Fiber Bragg Grating〞IEEE Photonics Technology
    Letters,Vol.16,No.4,(2004).

    15.J.Chen,and W.J.Bock,〝A Novel Fiber-optic Pressure
    Sensor Using 1330nm Optical Components, 〞IEEE
    Instrumentation and Measurement Technology Conference
    ,pp.1743-1746,(2002).

    16.Fco Javier Madruga, Daniel Gonz a lez, Victor Alvarez,
    Juan Echevarria,Olga M.Conde,Jose Miguel,〝Field Test
    of Non Contact High Temperature Fiber Optic Transducer
    in Asteel Production Plant,〞IEEE,pp.483-486,(2002).

    17.David Monzón-Hernández,José Mora,Pere Pérez-Millán
    ,Antonio Díez,José Luis Cruz,and Miguel V.Andrés,
    〝Temperature sensor based on the power refleted by a
    Bragg grating in a tapered fiber,〞Applied Optics
    ,Vol.43,No.12,(2004).

    18.Jharna Mandal,Suchandan Pal,Tong Sun,Kenneth T.V.Grattan,
    Andreas T.Augousti,and Scott A.Wade,〝Bragg Grating-
    Based Fiber-Optic Laser Probe for Temperature Sensing〞
    ,IEEE Photonics Technology Letters,Vol.16,No.1,(2004).

    19.S.C.Tjin,Member,IEEE,R.Suresh,and N.Q.Ngo,〝Fiber
    Bragg Grating Based Shear-Force Sensor:Modeling and
    Testing〞,IEEE Lightwave Technology Letters,Vol.22,No.7,
    (2004).

    20.J.Mora,A.Diez,J.L.and M.V.Andres,〝A Magnetostrictive
    Sensor Interrogate by Fiber Gratings for DC-Current and
    Temperature Discrimination,〞IEEE Photonics Technology
    Letters,Vol.12,No.12,(2002).

    21.Yonlong Yu,Hwayaw Tam,Wenghong Chung,and Muhtesem
    Suleyman Demokan,〝Fiber Bragg grating sensor for
    simultaneous measurement of displacement and
    temperature,〞Optical Society of America Optics Letters,
    Vol.25,No.16,(2000).

    22.Wei He,Hongbo Cheng, Jiachun Mei,and Desheng Jiang,
    〝Direct Measurement of Strain-Optics Effect,〞
    IEEE,pp.171-173,(2002).

    23.Grang-Chih Lin,Likam Wang,C.C.Yang,M.C.Shih,and
    T.J.Chung,〝Thermal Performance of Metal-Clad Fiber
    Bragg Grating Sensor,〞IEEE Photonics Technology
    Letters,Vol.10,No.3,pp.406-408,(1998).

    24.陳建成,〝布拉格光纖光柵陣動感測器設計,〞國立高雄中山大
    學,電機工程學系碩士論文,(2003).

    25.林明端,〝雙馬赫-詹德光纖干涉式振動感測器研究,〞國立高雄
    師範大學,物理學系碩士論文,(2004).

    26.A.S.Gerges,T.P.Newson,J.D.C.Jones,and D.A.Jackson,
    〝High-sensitivity fiber-optic accelerometer ,〞Optical
    Society of America Optics Letters,Vol.14,No.4,(1989).

    27.V.T.CHITNIS,SANTOSH KUMAR,and D.SEN,〝Optical Fiber
    Sensor for Viberation Amplitude Measurement,〞IEEE
    Lightwave Technology Letters, Vol.7,No.4,(1989).

    28.Raman Kashyap,〝Fiber Bragg Gratings,〞BT laboratories,
    Martlesham Heath lpswich,United Kingdom.
    29.吳耀東,〝光纖原理與應用,〞全華,86年.

    30.許招墉,〝光電工學概論,〞全華,79年.

    31.Alan D.Kersey,Michael A.Davis,Heather J.Patrick,Michel
    LeBlanc,K.P.Koo,C.G.Askin,M.A.Putnam,and E.Joseph
    Friebele,〝Fiber Grating Sensors,〞Journal of Lightwave
    Technoligy,Vol,15,No.8,(1997).

    32.林詠彬,〝 光纖光柵感測器於土木結構應用之研究,〞國立台灣大
    學,土木工程學系碩士論文,(2000).

    33.邱宗炫、黃裕文、夏中和,〝光纖光柵應變感測器之溫度與膠合效
    應之研究,〞科儀新知第19卷1期,pp21-23,(1997).

    34.W.W.Morey,G.Meltz,and W.H.Glenn,〝Fiber Bragg Grating
    Sensor,〞in Proc.SPICE Fiber Optic & Laser Sensor VII,
    Vol.1169,p98,(1989).
    35.葉天傑,〝外力式長週期與傳統式短週期光纖光柵的特性分析及實
    驗量測,〞國立台灣大學,機械工程所碩士論文,(2002).

    36.Horatio Lamela Rivera, Jose A. Garcia-Souto,and J.Sanz,
    〝Measurement of Mechanical Vibrations at Magnetic Core
    of Power Transformers with Fiber-Optic Interferometric
    Intrinsic Sensor,〞IEEE Journal on Selected Topics in
    Quantum Ectronic,Vol.6,No.5,(2000).

    37.王順明,〝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).

    38.蔣彥儒,〝溫度無感之布拉格式光纖光柵應變應測系統之研究,〞
    國立清華大學,電機工程所碩士論文,(2003).

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