Enhancing the performance of Rayleigh backscattering based fiber optic sensors
Rayleigh geri saçılma tabanlı fiber optik sensörlerde performans güçlendirmesi
- Tez No: 913239
- Danışmanlar: PROF. DR. HALİM HALDUN GÖKTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Bu tez çalışmasında, öncelikle, 10 km'lik bir test fiberi boyunca konnektör konumlarını bulmada başarılı olan OptiSystem kullanılarak bir Optik Zaman Alanı Reflektometre (OTDR) sistemi simüle edildi. Daha sonra simüle edilmiş OTDR sistemi, 22 km'lik bir fiber boyunca konnektör konumlarını başarılı bir şekilde tespit etmek için laboratuvarda oluşturuldu. Ayrıca, düşük frekanslı (LF) tetikleme sinyalinin darbe genişliğinin ve tepeden tepeye voltajının alınan lazer sinyali üzerindeki etkileri gözlemlenmiştir. Biased ve non-biased foto dedektörlerin algılama yetenekleri gözlemlenmiştir. Veri toplama sürecini ve parametre değişikliklerini tamamen otomatikleştirmek için bir MATLAB uzaktan kumanda kodu oluşturuldu. Uzaktan kumanda kodunda Programlanabilir Araçlar için Standart Komutlar (SCPI) komut protokolü kullanıldı. Daha sonra OTDR sisteminin performansı artırılmaya çalışıldı. Konektörlerin yüksek yansıma kaybı etkileri fiber eklemeler kullanılarak ortadan kaldırıldı. Test fiberinin ucundaki bir yalıtkanın etkisi gözlemlendi. OTDR izlemeyi geliştirmek için bir GUI tasarlanmıştır. Son olarak, Rayleigh tabanlı optik zaman alanı reflektometre (R-OTDR) sıcaklık sensörü kurulumunda farklı fiber türlerinin uyumlulukları açısından bir araştırma yapılmıştır. Standart tek modlu fiberden (SMF) oluşan bir referans test kurulumunun karşılaştırma için bir arka plan oluşturdu. Bu kurulumda -50.25 dBm Rayleigh tepkisi ve 0.002 dB/°C sıcaklık hassasiyeti elde edildi. Daha sonra yüksek derecede doğrusal olmayan fiber (HNLF), dispersiyonu kaydırılmış fiber (DSF) ve polarizasyonu koruyan fiber (PMF) için Rayleigh tepkileri gözlemlendi. Rayleigh saçılımları: HNLF -39.83dBm, DSF -34.03 dBm ve PMF -31.34dBm olarak kaydedildi. PMF en iyi Rayleigh tepkisini gösterdiğinden, klasik bir R-OTDR sıcaklık sensörü kurulumunda fiber test altında (FUT) olarak gözlemlenmek üzere seçildi. Sıcaklık R-OTDR kurulumunda kullanılan PMF ile 0,018dB/°C sıcaklık hassasiyeti elde edildi. Sonuç olarak PMF fiberin R-OTDR kurulumlarında SMF'ye göre yüksek sıcaklık hassasiyetine sahip olduğu tespit edilmiştir. Daha karmaşık alternatiflerin aksine, PMF kullanılarak çok daha basit bir kurulumla daha kısa fiber uzunluklarında sıcaklık ölçümlerinin yapılabileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, firstly, an Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) system was simulated using OptiSystem which was successful at locating connector positions along a 10 km test fiber. Then the simulated OTDR system is constructed in laboratory to successfully detect connector positions along a 22 km fiber. Furthermore, the effects of laser pulse width and peak to peak voltage of low frequency (LF) trigger signal over the received signal are observed. The detection capabilities of biased and non-biased photo detectors are observed. A MATLAB remote control code is created to fully automate data acquisition process and parameter changes. Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI) command protocol is utilized in the remote-control code. Then, the performance of the OTDR system is tried to be improved. The high reflection loss effects of connectors are negated using splices. The effect of an isolator at the end of the test fiber is observed. A GUI is designed to improve OTDR monitoring. Finally, an investigation of different types of fiber for their compatibility in a Rayleigh based optical time domain reflectometer (R-OTDR) temperature sensor setup is conducted. A reference test setup consisting of standard single mode fiber (SMF) is observed to constitute a background for comparison. In this setup, the Rayleigh response of -50.25 dBm and a temperature sensitivity of 0.002 dB/°C is achieved. Then Rayleigh responses for highly nonlinear fiber (HNLF), dispersion shifted fiber (DSF) and polarization maintaining fiber (PMF) are observed. The Rayleigh responses were: HNLF had -39.83 dBm, DSF had -34.03 dBm and PMF had -31.34 dBm. Since PMF showed the best Rayleigh response it was selected to be observed as fiber under test (FUT) in a classical R-OTDR temperature sensor setup. With the PMF used in temperature R-OTDR setup a temperature sensitivity of 0.018 dB/°C was achieved. As a result, it has been determined that PMF fiber has high temperature sensitivity in R-OTDR installations compared to SMF. It has been shown that temperature measurements can be made on shorter lengths of fiber with a much simpler setup using PMF as opposed to the more complex alternatives.
Benzer Tezler
- Ortam-tabanlı modülasyonlu özgün sistem tasarımları
Novel system design with media-based modulation
İBRAHİM YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
DOÇ. ERTUĞRUL BAŞAR
- Anten seçimli fiziksel katman ağ kodlama
Physical layer network coding with antenna selection
MUSTAFA YAĞIMLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Dalgalı duvara sahip kapalı kavite içerisinde bulunan nanoakışkanın konveksiyonla ısı transferinin incelenmesi
Analysing of heat transfer with natural convection of nanofluid in a cavity with wavy walls
METİN AKYOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÖĞÜT
- Gauss ve sönümlemeli kanallar için yeni kaynaksız rastgele erişim algoritmaları
Novel unsourced random access algorıthms over gaussıan and fadıng channels
MOHAMMADJAVAD AHMADI
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TOLGA METE DUMAN
- Röle destekli kablosuz ağlarda fiziksel katman güvenliğinin geliştirilmesi
Physical layer security enhancements on relay assisted wireless networks
PARVANEH SHAMS
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. B. SIDDIK YARMAN