Визначення радіуса вигину з використанням модифікованих волоконних бреггівських ґраток

Анотація

Розробка нових методів вимірювання вигину на основі волоконних бреггівських ґраток (ВБҐ) вимагає комплексної експериментальної перевірки в контрольованих лабораторних умовах. Цей попередній етап є важливим для перевірки запропонованого принципу вимірювання, оптимізації конфігурації сенсора та оцінки методу опитування перед його впровадженням у практичні застосування. Контрольовані лабораторні експерименти забезпечують повторювані та чітко визначені умови навантаження, що дозволяє незалежно досліджувати вплив окремих параметрів, таких як радіус вигину та температура, мінімізуючи вплив зовнішніх збурень. Такі дослідження сприяють ретельній оцінці продуктивності сенсора, включаючи чутливість, повторюваність та перехресну чутливість до температури, та забезпечують основу для оптимізації системи вимірювання. Отже, лабораторна перевірка є фундаментальним етапом у розробці передових методів вимірювання вигину на основі ВБҐ, значно прискорюючи впровадження інноваційних концепцій вимірювання в інженерні та промислові застосування. Відповідно, розробка надійних та температурно-незалежних методів вимірювання вигину залишається важливою галуззю досліджень. Метою цієї роботи є представлення нового оптоелектронного методу визначення радіуса вигину з використанням модифікованих періодичних волоконних структур. На основі комплексного аналізу існуючих принципів та конфігурацій сенсорів вигину на основі волоконних бреггівських ґраток було розроблено оригінальний метод визначення вигину з використанням модифікованої структури ВБҐ. Запропонована експериментальна конфігурація містить джерело на основі суперлюмінесцентного діода, оптичний циркулятор, два оптичні аналізатори спектру, однорідну волоконну бреггівську ґратку та похилу волоконну бреггівську ґратку. Експериментальні дослідження спектральної характеристики комбінованої структури ВБҐ - похила ВБҐ (ПВБҐ) за різних умов вигину та в усьому передбачуваному діапазоні робочих температур забезпечують основу для розробки температурно-незалежного методу вимірювання вигину. Перед впровадженням запропонованого підходу до вимірювання однорідні ВБҐ та ПВБҐ виготовляються відповідно до заданих конструктивних параметрів, а їхні спектральні характеристики характеризуються в заданому діапазоні температур. Експериментальні результати згодом використовуються для встановлення рекомендацій щодо проектування та вибору оптимальних параметрів ВБҐ та ПВБҐ для досягнення температурно-незалежного визначення вигину.