Geri Dön

Analysis and implementation of optical fiber sensors for process monitoring of composite materials

Kompozit malzemelerde proses gözetimi amacıyla fiber optik sensörlerin analiz ve uygulaması

PDF İndir

  1. Tez No: 473228
  2. Yazar: ANIL YILMAZ
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. KIVILCIM YÜKSEL ALDOĞAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 65

Özet

Pek çok endüstriyel uygulamada ve yüksek mekanik gerilime maruz yapılarda (uçak kanatları, insansız hava araçları, rüzgar türbinleri, vb.) kompozit malzemelerin kullanımı sağladıkları hafiflik, üstün sağlamlık, dayanıklılık ve korozyon direnci gibi özellikler sayesinde gittikçe artmaktadır. Ancak kompozit malzemelerin bu avantajlı özellikleri tam anlamıyla faydalanabilmek için malzemenin yük altındaki davranışının izlenmesi gerekmektedir. İmal edilen malzemelerin yüksek kalitesini sağlamak için malzemenin davranışlarını yalnızca sahada değil, aynı zamanda üretim süresince de izlemek gereklidir. Bu amaçla, fiber optik algılamanın kullanılması, özellikle fiber Bragggrating (FBG) sensörlerininkompozit malzemelere yerleştirilmesi, FBG'lerin çeşitli avantajları sayesinde popülarite kazanmaktadır. Bu bağlamda, bu tezin temel amacı, fiber takviyeli termosetkompozit malzemelerin üretiminin izlenmesi (kürlenme ve reçine akış) için optik fiber sensörlerin uygulanabilirliğini göstermektir. Tezde incelenen ilk sensör tipiFresnel yansımasına dayanmaktadır. Sıvı matrisin (reçine ve sertleştirici karışımı) kürlenmeprofilinin izlenebilmesi, Optik Zaman Alanı Reflektometresi (OTDR) tarafından sorgulanan Fresnel yansıma sensörü yolu ile gösterilmiştir. Ardından, FBG sensörleri, reçine enjeksiyonu ve kürlenme döngüsü sırasında sıcaklık değişimini ölçmek ve malzemenin içindeki artık gerinimi (residualstrain) belirlemek için kompozit plakalara gömülmüştür. FBG sensörlerinin popülerliğine rağmen, yapılan araştırmalar, gerinim ölçümleri sırasında FBG sorgulama yöntemlerinin pratikte teknik olarak yeterli olgunlukta olmadığını göstermektedir. Yeni sensör sorgulama yaklaşımları için çalışmalar hala devam etmektedir. Tezin son bölümünde, fiber kavite ring-down (CRD) döngüsünü, OTDR kullanarak, konvansiyonel tekniklerden daha pratik ve ucuz bir yöntemle sorgulanmasını sağlayan yeni bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntemin, sağladığı avantajlar sayesinde, kompozit malzemelerin içindeki gerinimleri ölçmek için (FBG sensörlerinealternatif olarak) uygulanabileceği gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

The use of composite materials in many industrial applications and structures under high stress (airplane wings, unmanned air vehicles, wind turbines, etc.) has been exponentially growing thanks to their lightweight, superior strength, durability, and corrosion resistance. However, the unique mechanical properties of composite materials cannot be fully exploited without monitoring them when material is placed under constraints. It is essential to monitor their behavior not only in the field but also during manufacturing process to ensure the high quality of manufactured materials. For this purpose, the use of optical fiber sensing, particularly the embedding of fiber Bragg grating (FBG) sensors into composite materials has been gaining growing popularity thanks to various advantages of FBGs. In this context, the main purpose of this thesis is to demonstrate the feasibility of using optical fiber sensors for process monitoring (cure and resin flow) of fiber reinforced thermoset composite materials. The first sensor type studied in the thesis was based on Fresnel reflection. The capability of monitoring the curing profile of liquid matrix (mixture of resin and hardener) has been demonstrated by the way of Fresnel reflection sensor interrogated by Optical Time Domain Reflectometry (OTDR). Then, FBG sensors were embedded into composite plates to measure the temperature change during resin injection and cure cycle, as well as determining the residual strain inside the material. In spite of the popularity of using FBG sensors, most recent researches clearly prove that there is still a lack of technical maturity in real life applications in interrogating embedded FBGs for strain measurements. There is still room for new sensing approaches. In the last part of the thesis, we proposed a novel method to interrogate fiber cavity ring-down (CRD) loop by using OTDR which makes this sensing approach more practical and cheaper than the conventional techniques. Thanks to these advantages, our proposed interrogation method can be implemented for strain measurements inside the composite materials as an alternative to the FBG sensors.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    386996

    Elektrospinning tekniği ve UV ışımasının eşzamanlı olarak uygulanması ile nanofiber membranların uygulanması hazırlanması ve kıymetli metallerin adsorpsiyonunda

    Preparation of nanofiber membranes by the implementation of electrospinning technique and UV radiation simultaneously and application on adsorption of precious metals

    BİHTER ZEYTUNCU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN

    PROF. DR. ONURALP YÜCEL

  2. Tez No

    362595

    Elektro döndürme yöntemi ile elde edilen karbon nanolif ve karbon nanotüplerin karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi

    Characterisation and functionalization of electrospun carbon nanofibers and carbon nanotubes

    MERVE YILMAZER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. FİLİZ ALTAY

  3. Tez No

    473187

    Analysis and implementation of long period fiber grating and fresnel reflection-based sensors for refractive index measurement of liquids

    Sıvılarda kırılma indisi ölçümü amacıyla uzun periyotlu fiber ızgara ve fresnel yansıma-tabanlı sensörlerin analiz ve uygulaması

    CANSU İDE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. KIVILCIM YÜKSEL ALDOĞAN

  4. Tez No

    493726

    Brillouin saçılması tabanlı fiber optik sensör tasarımı ve gerçekleştirilmesi

    Design and implementation of Brillouin scattering based fiber optic sensor

    MURAT YÜCEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT YÜCEL

  5. Tez No

    667415

    Linear cavity tapered fiber sensor using phase shift cavity ring down spectroscopy

    Evre kaydırmalı çınlaç boşalım izgegözlem yöntemi ve sündürülmüş optik lif temelli doğrusal çınlaç algılayıcısı

    RANA MUHAMMAD ARMAGHAN AYAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    BiyomühendislikKoç Üniversitesi

    Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    Prof. Dr. ALPER KİRAZ

Geri Dön