Fiber bragg ızgara tabanlı hidrofonlarda mandrel çapının ve fiber sarım katman sayısının sistem hassasiyetine etkisi
Impact of mandrel diameter and fiber winding layer number on system sensitivity in fiber bragg grating (FBG) based hydrophones
- Tez No: 997435
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İBRAHİM TUNA ÖZDÜR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tobb Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fiber tabanlı sualtı akustik sensörler, elektromanyetik girişimlere karşı yüksek bağışıklıkları, kompakt yapıları ve üstün hassasiyetleri sayesinde geleneksel piezoelektrik sensörlerin yerini hızla almaktadır. Bu tür hidrofonlar,“mandrel”olarak adlandırılan silindirik bir yapı üzerine optik fiberlerin sarılmasıyla oluşturulmaktadır. Bu çalışmada, mandrel çapı ile fiber sarım katman sayısının fiber optik hidrofonların hassasiyeti üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çapı 250 µm olan standart tek modlu (SM) fiberler, 31 mm çapındaki mandrellere tek ve çift katmanlı, 26 mm çapındaki mandrele ise tek katmanlı olarak sarılmıştır. Mandrel çapının hassasiyete etkisini değerlendirmek için 26 mm ve 31 mm çapındaki tek katmanlı mandreller karşılaştırılmış, fiber sarım katman sayısının hassasiyete etkisini belirlemek amacıyla ise 31 mm çapındaki tek ve çift katmanlı mandreller analiz edilmiştir. Hidrofonların hassasiyet ölçümleri, frekans çeşitlendirmeli çift darbeli sorgulama (frequency diversity dual-pulse interrogation) yöntemini kullanan bir optik sistem aracılığıyla gerçekleştirilmiş, ardından kontrollü su tankı deneyleri ile sistemin sualtı algılama performansı test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, 31 mm çaplı tek katmanlı mandrelin hassasiyetinin –139.72 dB re rad/μPa, çift katmanlı versiyonun ise –137.80 dB re rad/μPa olduğunu ve çift katmanlı versiyonun yaklaşık 2 dB'lik bir hassasiyet artışı sağladığını göstermektedir. 26 mm çaplı tek katmanlı mandrelin hassasiyeti –142.53 dB re rad/μPa olarak ölçülmüş; dolayısıyla, 31 mm tek katmanlı mandrelin yaklaşık 3 dB daha yüksek hassasiyetinin olduğu gözlemlenmiştir. Bu bulgular, mandrel çapı ile fiber sarım katman sayısındaki artışın hidrofon hassasiyetini anlamlı ölçüde iyileştirdiğini ve bunun sonucunda daha doğru akustik algılama ile derin su koşullarında daha verimli bir kullanım sağladığını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Fiber-based underwater acoustic sensors are rapidly replacing traditional piezoelectric sensors due to their high immunity to electromagnetic interference, compact structure, and superior sensitivity. These hydrophones are constructed by winding optical fibers around a cylindrical structure known as a“mandrel”. In this study, the effects of mandrel diameter and the number of fiber winding layers on the sensitivity of fiber-optic hydrophones were investigated. Standard single-mode (SM) fibers with a diameter of 250 µm were wound on 31 mm mandrels in single and double layers, and on a 26 mm mandrel in a single layer. The influence of mandrel diameter on sensitivity was examined by comparing the single-layer mandrels with diameters of 26 mm and 31 mm, while the effect of the number of fiber layers was evaluated by comparing single- and double-layer windings on the 31 mm mandrels. The hydrophone sensitivities were measured using an optical setup based on the frequency diversity dual-pulse interrogation method, and controlled water tank experiments were conducted to assess their underwater detection performance. The results show that the sensitivity of the 31 mm single-layer mandrel was –139.72 dB re rad/μPa, while the double-layer version exhibited a sensitivity of –137.80 dB re rad/μPa, corresponding to an improvement of approximately 2 dB. The sensitivity of the 26 mm single-layer mandrel was measured as –142.53 dB re rad/μPa; therefore, the 31 mm single-layer mandrel demonstrated an approximately 3 dB higher sensitivity. These findings reveal that increasing the mandrel diameter and the number of fiber winding layers significantly enhances the hydrophone sensitivity, thereby enabling more accurate acoustic detection and more efficient performance under deep-water conditions.
Benzer Tezler
- Fiber Bragg ızgara tabanlı optik sensörlerin analizi
Analysis of Fiber Bragg grating sensors
LALE KARAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. N. ÖZLEM ÜNVERDİ
- Fiber bragg ızgara (FBG) sensör tabanlı fiber optik izleme sistemleri tasarımı
Design of fiber bragg grating (FBG) sensor based fiber optic monitoring systems
İBRAHİM HALİL ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKALP KAHRAMAN
- Uzun mesafeli ve yüksek hızlı fiberoptik haberleşme sistemleri için optik ızgara tabanlı dispersiyon kompanzasyonu
Dispersion compensation based on optical grating for long haul and high speed fiberoptical telecommunication systems
İSA NAVRUZ
Doktora
Türkçe
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektronik ve Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF.DR. NİHAL FATMA GÜLER
- 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
SELİN ECE KİPRİKSİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YÜCEL
- FBG tabanlı sıcaklık kompanze gerinim sensörünün üretimi, paketlenmesi ve gerçek zamanlı endüstriyel uygulaması
Designing, manufacturing and implementing real-time industrial application of temperature compensated FBG based strain sensor
MEHMET MÜCAHİT ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKAY BAYRAK