Fiber bragg ızgara sensör üretiminde farklı parametrelerin sensör tepkilerine ve karakteristiğine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Fiber Bragg Izgara (Fiber Bragg Grating- FBG) sensörler düşük ağırlık, küçük boyut, elektriksel yalıtkanlık, zorlu çevre koşullarına dayanıklılık ve elektromanyetik girişimlerden etkilenmediğinden bilgi güvenliği anlamında sağladığı hat güvenliği gibi benzersiz avantajlarından dolayı yağ-gaz endüstrisinden havacılığa ve akıllı köprü uygulamalarına kadar birçok farklı sektörde basınç, gerinim, sıcaklık, nem vb. birçok parametreyi ölçmek için kullanılan vazgeçilmez bir araç olmuştur. FBG sensörler fiber optik kablonun Germanyum (Ge) katkılı çekirdek (core) bölgesinin UV (ultraviyole) ışına maruz bırakılmasından meydana gelen kalıcı kırıcılık indis modülasyonlarından oluşur. FBG sensörler fiber optik kablo içerisinde hareket eden ışık sinyalinin dalga boyu, yoğunluk ve faz gibi optik özelliklerinin çevresel etkenlere bağlı olarak değişimlerini gözlemlemek için geliştirilmişlerdir.Bu çalışma süresince farklı Ge katkı miktarlarından kaynaklı olarak farklı çaplardaki fiber optik kablolar kullanılarak FBG sensör üretimi için en ideal olan fiber optik kablo çeşidini belirleme adına ışığa duyarlılıklar incelenmiştir. Üretim ve karakterizasyon düzeneğinin kurulumundaki bağlantı noktalarında fiberlerin Ge katkı farklılıklarından kaynaklı kayıp değerleri ve dolayısıyla ölçüm hassasiyetleri gibi parametreler kıyaslanmıştır. Ayrıca FBG sensörlerin tepki ve karakteristiklerine etkilerini gözlemlemek adına, farklı yansıtma oranlarında, farklı merkez dalga boylarında FBG'ler üzerine çalışmalar yapılmış ve belirli çevresel etkenler altındaki tepkileri incelenmiştir.

Due to excellent advantages of low weight, small size, electrically insulative, high resistance to harsh environmental conditions and good line security for telecom applications, Fiber Bragg Grating (FBG) sensors have become indispensable tools in diverse industries such as oil-gas storage and transportation, aviation, and smart bridge applications in order to measure various parameters such as force, pressure, strain, displacement, temperature, humiditiy, and radiation dose. FBG sensors consist of permanent refractive index modulations (fringe patterns) which is occured along the Ge-doped optical fiber core using UV light exposure. FBG sensors have been developed to measure environmental variations by monitoring the changes of optical features (i.e. wavelength, intensity and phase) of a light signal moving inside the fiber.The focus of this research was to explore optimum parameters (i.e. fiber core size with various Ge concentrations and reflectivity rates) which could be the best for manufacturing the ideal FBG sensors. The study also aimed to investigate effects of different parameters on FBG sensors' characteristics and responses in terms of photosensitivity, dB loss at splice points of fibers used and reflectivity. All interactions by experimental work were observed and discussed. Thus, the basis of the optimum FBG sensor manufacturing system used in the study was elucidated.