Geri Dön

Eşzamanlı sıcaklık ve gerilim algılayabilen eğik fiber bragg sensör tasarımı ve simülasyonu

Design and simulation of the tilted fiber bragg sensor capable of simultaneously detecting temperature and strain

PDF İndir

  1. Tez No: 656323
  2. Yazar: SELİN ECE KİPRİKSİZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MURAT YÜCEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 72

Özet

Geleneksel sensörlere alternatif olan optik sensörlerin bir çeşidi olan Fiber Bragg ızgara tabanlı (FBI) sensörler sahip oldukları avantajlar sayesinde birçok uygulamada kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, OptiGrating 4.2.3 yazılımı kullanılarak tekdüze, apodize, cıvıltılı yapılarda FBI tabanlı sıcaklık sensörleri ve eş zamanlı sıcaklık ve gerilmeyi ölçebilen eğimli yapıda FBI tabanlı (TFBI) sensör tasarlanmıştır. Optimizasyonları yapılan apodize ve cıvıltı yapılarının yansıtıcılığa ve band genişliğine olan etkileri incelenmiştir. Tasarlanan FBI'ların sıcaklıkları 10 ºC'lik periyotlarla değiştirilerek ızgara periyotlarında ve dalga boylarında meydana gelen değişimler izlenmiştir. Bragg dalga boyu hem sıcaklık hem de gerilme değişimine karşı duyarlı olması sebebiyle bir adet FBI kullanarak tasarlanmış olan sensörlerde, eş zamanlı sıcaklık ve gerilme ölçümü, çapraz hassasiyetini birbirinden ayırt edilemediği için yapılamaktadır. TFBI saçaklarının eğimli yapısı sayesinde iletim spektrumunda eş zamanlı görülen çekirdek ve kılıf rezonanslarının sıcaklık ve/veya gerilmeye karşı duyarlılıkları farklıdır. Sıcaklık ve gerilmeyi eş zamanlı olarak ölçme yeteneğine sahip, eğim açısı 5° olan TFBI sensör tasarımı yapılmıştır. TFBI'ya ilk aşamada sadece 10 ºC'lik periyotlarla değişen sıcaklık, ikinci aşamada 100 µƐ periyodlarla değişen gerilme, üçüncü aşamada ise eş zamanlı olarak değişen sıcaklık ve gerilme uygulanmış ve dalga boylarında meydana gelen doğrusal kaymalar yazılım üzerinden hesaplanmıştır. Sıcaklık sensörü tasarımı aşamasında, farklı ısıl genleşme ve termo-optik katsayıları ile çalışılarak, bu katsayıların dalga boyunda meydana getirdiği kayma miktarları incelenmiştir. Eş zamanlı sıcaklık ve gerilme uygulanmasıyla meydana gelen dalga boyu değişiminin eş zamanlı olmayan sıcaklık ve gerilme uygulanmasında meydana gelen toplam dalga boyu değişimine eşit olduğu görülmüştür. Tasarlanan sensörlerin sahip oldukları farklı yapısal özellikler sebebiyle birbirinden farklı spektrumlar sergilediği görülmüştür.

Özet (Çeviri)

Fiber Bragg grating-based (FBG) sensors, a kind of optical sensors that are alternative to conventional sensors, are used in many applications due to their advantages. In this thesis study, FBG-based temperature sensors in uniform, apodized and chirped structures and a tilted FBG-based (TFBG) sensor capable of simultaneously measuring the temperature and strain were designed using the Optigrating 4.2.3 software. The effects of the optimized apodized and chirped structures on reflectivity and bandwidth were investigated. The temperatures of the FBGs designed were changed with 10 ºC periods, and the changes that occurred in the grating period and wavelengths were examined. In the sensors designed using a FBG since the Bragg wavelength is sensitive to both temperature and strain changes, simultaneous temperature and strain measurement is not performed because the cross-sensitivity cannot be distinguished from each other. Due to the tilted structure of TFBG fringes, the sensitivity of the core and cladding resonances, which are observed simultaneously in the transmission spectrum, to temperature and/or strain is different. A TFBG sensor with a tilt angle of 5°, which was capable of measuring temperature and strain simultaneously, was designed. While only the temperature changing with 10 ºC periods was applied to the TFBG in the first stage, the strain changing with 100 µƐ periods was applied to it in the second stage, and simultaneously changing temperature and strain were applied to it in the third stage, and the linear shifts occurring at the wavelengths were calculated through software. In the stage of designing a temperature sensor, different thermal expansion and thermo-optic coefficients were used, and the amounts of shifts caused by these coefficients at the wavelength were examined. It was observed that the wavelength change that occurred with the simultaneous application of temperature and strain was equal to the total wavelength change that occurred in the non-simultaneous application of temperature and strain. It was observed that the sensors designed showed different spectra from each other due to their different structural features.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    397792

    Design of slew rate controlled differential output driver

    Yükselme eğimi kontrollü farksal çıkış sürücüsü tasarımı

    ATILIM ERGÜL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ TOKER

  2. Tez No

    783686

    Improved tracking algorithm for rooftop pv systems employing multi-input DC-DC converter

    Çatı üstü PV uygulamalarında kullanılmak üzere çok girişli DC-DC çevirici için geliştirilmiş takip algoritması

    GÖKHAN BAYRAKTAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ YILDIRIM

  3. Tez No

    856752

    Computational analyses of die-embedded microchannels for high electron mobility transistors considering thermal, hydrodynamic and structural behavior

    Yüksek elektron mobiliteli transistorlara uygulanmış gömülü mikrokanal yapılarının ısıl, hidrodinamik ve yapısal davranışlarının hesaplamalı analizleri

    ORÇUN YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ

    PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ

  4. Tez No

    842258

    Farklı kesitlere sahip alüminyum 7075 levhanın sürünme-yaşlandırma şekillendirme yöntemindeki geri yaylanma davranışının deneysel olarak araştırılması

    The experimental investigation of the springback behavior in creep-age forming of aluminum 7075 sheet with different sections

    HASAN BURAK BULUT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiGazi Üniversitesi

    İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖMER ASAL

  5. Tez No

    176891

    3D finite element simulation of steel quenching in order to determine the microstructure and residual stresses

    İç yapı ve kalıntı gerilimlerin belirlenmesi için çeliklere su verme işleminin 3 boyutlu sonlu elemanlar yöntemi ile benzetimi

    CANER ŞİMŞİR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEMİL HAKAN GÜR

Geri Dön