Simplex coded raman OTDR-based distributed temperature sensing
Simplex kodlanmış OTDR-tabanlı dağıtık sıcaklık algılama
- Tez No: 945808
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Çevresel ve yapısal izleme amacıyla sıcaklık algılaması, orman yangınları, gaz boru hatları, elektrik hatları ve nükleer reaktörler gibi tesislerin sıcaklık kontrolü gibi bazı uygulamalarda son derece önemlidir. Sıcaklık ölçümü yapabilen geleneksel cihazları uzun kilometreler boyunca kullanmak maliyet açısından verimli olmamakla beraber her bir ölçüm noktasına ayrı sensör yerleştirmek de pratik değildir. Bu soruna getirilen çözüm, optik fiber içindeki geri saçılan Raman sinyalinin kullanılmasıdır. Çünkü Raman saçılması, ışığın moleküler titreşimlerle (optik fononlarla) etkileşiminin bir sonucudur. Fiber boyunca bulunan her saçılma noktası, ayrı birer sensör görevi görür ve bu nedenle bu teknoloji“Dağıtık Sıcaklık Algılama (DTS)”olarak adlandırılır. Ancak, Raman OTDR tabanlı DTS (RDTS) sistemlerindeki temel sorun, Raman sinyalinin fibere giren optik güce kıyasla yaklaşık 70dB daha zayıf olmasıdır; bu da düşük bir sinyal-gürültü oranına (SNR) neden olur. Optik gücü artırmak ise doğrusal olmayan optik etkiler nedeniyle mümkün de˘gildir. Bu sorunun üstesinden gelmek için gelişmiş gürültü filtreleme teknikleri ve sorgulama yöntemleri kullanılabilir. Literatürde yaygın olarak kullanılan bir sorgulama yöntemi olan Simplex kodlama, lazerin genliğini önceden belirlenmiş bir kod dizinine göre modüle eder. Bu ¸sekilde, her bir sorgulamada birden fazla optik darbe gönderilebilir ve bu da ilişkisiz toplanır beyaz Gauss gürültüsünü bastırır. SNR'ın optimize edilmesi, RDTS sistemlerinde daha uzun algılama mesafeleri ve daha yüksek sıcaklık çözünürlüğü sağlar. Bu tezde, ilk olarak çok modlu fiber kullanılan bir RDTS sisteminde yaygın bir yöntem olan Wavelet dönüşümüne dayalı gürültü filtreleme yöntemi deneysel olarak gösterilmiştir. Bu yöntem, 5.5km ölçüm mesafesindeki sıcaklık çözünürlüğünü 0.45◦C'den 0.10◦C'ye iyileştirmiştir. Son olarak, tek modlu fiber kullanılan bir RDTS sisteminde 7-bitlik Simplex kodlama deneysel olarak uygulanmıştır. Bu yöntemle ise 5km ölçüm mesafesindeki sıcaklık çözünürlüğü 1.3◦C'den 0.8◦C'ye iyileştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Temperature sensing for environmental and structural monitoring is of utmost importance for certain applications, e.g., monitoring of wildfires, gas pipelines, electric lines, temperature of facilities such as nuclear reactors, etc. Conventional devices to measure temperature along many kilometers are not cost-effective, and are impractical to install each measurement device. The solution heralded was to utilize the back-scattered Raman signal inside the optical fiber to measure the temperature, as the Raman scattering is a manifestation of the interaction of light with molecular vibrations (optical phonons). Each scattering point along the fiber serves as an individual sensing element, and for that reason, this technology is called 'Distributed Temperature Sensing' (DTS). However, the problem with Raman OTDR-based DTS originates due to the Raman signal being weak as much as 70dB below the launched optical power, resulting in a low signal-to-noise ratio (SNR). Increasing optical power is not viable because of optical nonlinearities. To overcome this problem, advanced noise filtering techniques and interrogation methods can be used. An interrogation method named Simplex coding is widely used in the literature, which involves the modulation of the amplitude of the laser, based on a predetermined code word. In this way, more than one pulse can be present during each interrogation, which then suppresses the uncorrelated additive white Gaussian noise. Optimizing the SNR enables longer sensing distances and higher temperature resolution performance in Raman OTDR-based DTS systems. In this thesis, first, a commonly used Wavelet-transformation-based denoising is experimentally demonstrated in a multi-mode fiber equipped RDTS system. The method has improved the temperature resolution from 0.45◦C to 0.10◦C at 5.5km. Finally, 7-bit Simplex coding is experimentally demonstrated in a single-mode fiber equipped RDTS system. The Simplex coding method has improved the temperature resolution from 1.3 ◦C to 0.8 ◦C at 5km.
Benzer Tezler
- Moleküler imprint sol-jel polimer kaplı kuantum noktaların sentezi ve optik sensör uygulaması
Synthesis of quantum dots coated with molecularly imprinted sol-gel polymer for application of optical sensor
TANER ARSLAN
- Türk çocuk edebiyatı eserlerinde öğütlerin incelenmesi: Kuşaklar arası bir bakış
Examination of advice in Turkish children's literature: An intergenerational look
SİNEM NUR AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Eğitim ve ÖğretimYıldız Teknik ÜniversitesiTürkçe ve Sosyal Bilimler Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FUAT ARICI
- Sempatik kıyı koruma yapısı olarak kazıklı dalgakıranların düzenli ve düzensiz dalgalar altındaki performanslarının ve üzerine gelen yüklerin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
TARKAN MUTLU
Doktora
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. SEDAT KAPDAŞLI
- Verification of ingredient labels in high-risk oils and fruit juices by using vibrationalspectroscopy combined with pattern recognition analysis
Yüksek riskli yağlar ve meyve sularının içerik etiketlerinin titreşim spektroskopisi ve örgü tanıma analizi ile doğrulanması
DİDEM PEREN AYKAS
