Design of hetero-core fiber optic sensors for liquid level detection in fuel tanks
Yakıt tanklarındaki sıvı seviyesini ölçmek için hetero-öz fiber optik sensörlerin tasarlanması
- Tez No: 424395
- Danışmanlar: PROF. DR. KEMAL FİDANBOYLU, PROF. DR. ONUR TOKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Fatih Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Fiber optik sensörler, elektromanyetik girişime karşı duyarsız olma, küçük boyutluluk, düşük ağırlık, elektriksel olarak pasifolma, sağlamlık ve büyük bant genişliği gibi birçok avantajları nedeniyle son yıllarda artan bir hızla birçok uygulamada geleneksel sensörlerin yerine kullanılmaktadır. Endüstriyel uygulamalarda, fiber optik sensörler sıcaklık, elektromanyetik alan, basınç, pH, sıvı seviyesi ölçümleri, nem, konum, yer değiştirme, gerginlik ve titreşim ölçümlerinde kullanılmaktadır. Fiber optik sensörlerde tek modlu veya çok modlu optik fiberler kullanılmaktadır. Son yıllarda geliştirilen hibrit yapıya sahipüçüncü bir fiber çeşidi ise hetero-özlü optik fiberlerdir. Hetero-özlü optik fiberler, ek yeri birleştirme cihazı (fusion splicer)kullanarak optik fiberin küçük bir kısmı kesilerek, arasına bu optik fiber ile farklı boyutta öz (core) çapına fakat aynı boyutta yelek çapına sahip başka bir fiberin eklenmesi ile oluşturulur. Hetero-özlü optik fiberlerde öz çaplarındaki farklılıktan dolayı fibere dışarıdan bir etki uygulandığında fiberlerin ek yerlerinde ışık kaybı diğer fiberlere göre daha fazla olmaktadır. Böylece hetero-özlü optik fiber kullanarak daha hassas fiber optik sensörler tasarlanabilmektedir. Sanayide sıklıkla tanklardaki yakıt seviyelerininin ölçülmesine ihtiyaç duyulur. Örnegin, toplu taşıma sistemlerinde ya da benzin istasyonlarında ve sert ya da yüksek derecede yanıcı çevre koşullarına maruz kalan büyük konteynırlarda yakıt seviyesinin bilinmesi önem arz eder. Böyle bir sistem geliştirmek için mekanik, kapasitif, indüktif, ultrasonik, akustik ya daoptik gibi farklı metotlar uygulanabilir. Bu sistemin en büyük dezavantajı, elektrik akımının yanıcı (ya da sadece iletken) bir sıvı içinden geçirilmesinin gerekli olmasıdır ki bu istenmeyen bir durumdur. Bundan dolayı, yakıt tanklarının tehlikeli çevre koşullarında çalışmasına olanak sağlayan ve elektriksel olmayan yakıt miktar sensörü için ticari bir ihtiyaç doğmuştur. Bu sensörün elektromanyetik girişime karşı duyarsız ve dağıtık bir algılama sistemine uyarlanması uygun olmalıdır. Ayrıca sensör köpürme, kaynama, kirlenme ve çalkalanma gibi sıvısal problemlerden etkilenmemelidir. Elektriksel olmayan yapılar göz önünde bulundurulduğunda, optik fiberler ile yapılan sıvı ölçme sensörleri kimya sanayisi için oldukça önemlidir. Fiber optik sensörler uygulama alanında sıvı seviyesi ölçümleri için ilgi çekici özelliklere sahiptir. Uygulama alanları olarak; yağ tankları, uçak yakıt tankları, konteynırlar, devre mülklerdeki bio kütle kazanları, taşkın bölgeleri ve yeraltları, hatta kurşun-asit aküleri gösterilebilir. Bu tezde, yakıt tanklarındaki sıvı seviyesi tespiti için hetero-çekirdekli yüzey plazmon rezonans (SPR) fiber optik sensörlerin tasarımı önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, the use of fiber optic sensors have tremendously increased in many applications instead of conventional sensors due to their advantages such as immunity to electromagnetic interference, small size, light weight, inability to conduct electric current, robustness, and high bandwidth. Fiber optic sensors are used in the measurement of temperature, electromagnetic fields, pressure, pH, liquid level, humidity, position, displacement, strain and vibration. Fiber optic sensors utilize single mode or multimode fibers. In recent years, a new hybrid type hetero-core optical fiber has been developed. The hetero-core fiber is fabricated by inserting a small segment of fiber with a smaller core diameter between two identical fibers with larger core diameters by using fusion splicer. Due to the large difference between the inner and outer core diameters of the optical fibers, more light can leak into the cladding of the hetero-core optical fiber as compared with the other types of optical fibers. Hence, more sensitive fiber optic sensors can be designed by using hetero-core optical fibers. Industry frequently needs to measure fuel levels in tanks such as public-transport systems or service stations and any other large containers which imply exposure to harsh or highly flammable environments, as in the case of petroleum derivatives. Different methods such as mechanical, capacitive, inductive, ultrasonic, acoustic or optical can be implemented. The main disadvantage of this system is that an electrical current must be introduced into the flammable (or simply conducting) liquid. There is a commercial need for a non-electrical fuel-quantity sensor to operate in the hazardous environment of fuel tanks; the sensor should be unaffected by electromagnetic interference and suitable for incorporation in a distributed sensing system. The sensor must be immune to liquid problems such as foaming, boiling, dirtying and agitation. Because of their non-electrical nature, liquid-level sensors utilizing optical fibers are widely required in the chemical industry. Fiber-optic sensor solutions have attractive properties for liquid-level measurements in practice. These applications can be carried out in oil tanks, air fuel tanks, containers, bio-mass boilers in condominiums, flood areas and underground, or even in lead-acid batteries. In this thesis, design of hetero-core surface plasmon resonance (SPR) fiber optic sensors for liquid level detection in fuel tanks is proposed.
Benzer Tezler
- Design of hetero-core fiber optic sensors for home security applications
Ev güvenlik uygulamaları için hetero-özlü fiber optik sensörlerin tasarlanması
SÜMEYRA LİKOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFatih ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL FİDANBOYLU
PROF. DR. ONUR TOKER
- Intelligent design of intensity modulated fiber optic sensors using different fiber structures
Yoğunluk modülasyonlu fiber optik sensörlerin farklı fiber yapılar kullanarak akıllı tasarımı
HASAN SEÇKİN EFENDİOĞLU
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLAY YILDIRIM
- Design of optical sensors embedded into technical textiles for healthcare applications
Sağlık uygulamaları için teknik tekstillere gömülü fiber optik sensörlerin tasarımı
KÜBRA ALEMDAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFatih ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL FİDANBOYLU
PROF. DR. ONUR TOKER
- From supramolecular chemistry to fundamental organic chemistry: Bis-rosette nanotubes and novel molecular frameworks
Supramoleküler kimyadan temel organik kimyaya: İkili rozet nanotüpler ve yeni moleküler yapılar
CANSU İĞCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
- Colloidal synthetic pathways of atomically-flat complex nanocrystal heterostructures
Atomik olarak düz karmaşık nanokristal hetero yapıların koloidal sentetik yolları
FARZAN SHABANI
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. HİLMİ VOLKAN DEMİR