МЕТОД ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ С НАКЛОННОЙ РЕШЕТКОЙ БРЭГГА
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2022-123-4-372-381Ключевые слова:
волоконно-оптический датчик, спектральная обработка сигналов, аналитический сигналАннотация
В данной статье представлен метод обработки сигналов для волоконно-оптических датчиков Брэгга с наклонной решеткой. Разработанная методика основана на анализе выходного спектра сигналов для захвата в области Фурье-изображений. Основная идея предлагаемого метода заключается в использовании чувствительного волоконно-оптических датчиков Брэгга с наклонной решеткой с точностью > 2 и обработке высших гармоник в дополнение к первой. Данный датчик нечувствителен к влиянию в многомодовых волокнах и других частях прибора. Устройства, основанные на таких принципах, не нуждаются в повторной калибровке после включения и дальнейшей эксплуатации. Представлена оптимизация параметров датчика на основе численного моделирования.
Библиографические ссылки
[1] Lopez-Higuera JM, ed. Handbook of Optical Fibre Sensing Technology, Hoboken, NJ, USA: Wiley; 2002
[2] Lopez-Higuera JM, Cobo LR, Incera AQ, Cobo A. Fiber optic sensors in structural health monitoring. J Lightw Technol. 2011;29(4):587-608.
[3] Kersey AD, et al. Fiber grating sensors. J Lightw Technol. 1997;15(8):1442-1463.
[4] Wada A, Tanaka S, Takahashi N. Optical fiber vibration sensor using FBG Fabry–Perot interferometer with wavelength scanning and Fourier analysis. IEEE Sensors J. 2012;12(1):225- 229.
[5] Takeda N, Okabe Y, Kuwahara J, Kojima S, Ogisu T. Development of smart composite structures with small-diameter fiber Bragg grating sensors for damage detection: quantitative evaluation of delamination length in CFRP laminates using Lamb wave sensing. Comp Sci Tech. 2005;65(15–16):2575-2587.
[6] Tsuda H, Sato E, Nakajima T, et al. Acoustic emission measurement using a strain-insensitive fiber Bragg grating sensor under varying load conditions. Opt Lett. 2009;34(19):2942-2944.
[7] Wild G, Hinckley S. Acousto-ultrasonic optical fiber sensors: overview and state-of-the-art. IEEE Sensors J. 2008;8(7):1184- 1193.
[8] Rong Q, Shao Z, Yin X, Gang T, Liu F, Qiao X. Ultrasonic imaging of seismic physical models using fiber Bragg grating Fabry–Perot probe. IEEE J Sel Top Quantum Electron. 2016;23(2):5600506.
[9] Maeda M, et al. Acoustic emission evaluation of correction damages in underground tanks. J High Press Inst Jpn. 2013;51(5):269- 275. in Japanese.
[10] Askins CG, Putnam MA, Friebele EJ. Instrumentation for interrogating many-element fiber Bragg grating arrays. Proc SPIE. 1995;2444:257-266.
[11] Friebele EJ, et al. Optical fiber sensors for spacecraft applications. Smart Mater Struct. 1999;8(6):813-838.
[12] Takahashi N, Yoshimura K, Takahashi S, Imamura K. Development of an optical fiber hydrophone with fiber Bragg grating. Ultrasonics. 2000;38(1):581-585.
[13] Yun SH, Richardson DJ, Kim BY. Interrogation of fiber grating sensor arrays with a wavelength-swept fiber laser. Opt Lett. 1998;23(11):843-845.
[14] Saitoh T, Nakamura K, Takahashi Y, Iida H, Iki Y, Miyagi K. Ultra-long-distance fiber Bragg grating sensor system. IEEE Photon Technol Lett. 2007;19(20):1616-1618.
[15] Isago R, Nakamura K. A high reading rate fiber Bragg grating sensor system using a high-speed swept light source based on fiber vibrations. Meas Sci Technol. 2009;20(3):034021.
[16] Shinoda Y, Arai T, Miyata D, Higo T. Real-time measurement of static strain using fiber Bragg gratings with optical frequency domain reflectometry. SICE Ann Conf. 2011;2011:1870-1873.
[17] Li Z, Liu M, Wang Y, Liu Q, Gong J. Delay calibration method for wavelength-swept laser-based FBG demodulation system. IEEE Photon Technol Lett. 2014;26(20):2090-2092.
[18] Zhu M, Murayama H. Fast demodulation of OFDR based long length FBG sensing system for noisy signals. Opt Express. 2018;26(16):19804-19814.
[19] Yamaguchi T, Shinoda Y. Multichannel high-speed fiber Bragg grating interrogation system utilizing a field programmable gate array. IEEE Sensors L. 2018;2(1):5500204.
[20] Yamaguchi T, Ishihara K, Shinoda Y. Field-Programmable gate array-based multichannel measurement system for interrogating fiber Bragg grating sensors. IEEE Sensors J. 2019;19(15):6163- 6172.
[21] Yamaguchi T, Endo W, Shinoda Y. Interrogation system with automatic recognition and delay correction functions of fiber Bragg gratings by pulse modulation with wavelength-swept laser. IEEE Sensors J. 2019;19(22):10519-10528.
[22] Todd MD, Johnson GA, Althouse BL. A novel Bragg grating sensor interrogation system utilizing a scanning filter, a MachZehnder interferometer and a 3×3 coupler. Meas Sci Technol. 2001;12(7):771-777.
[23] Noguchi A, Yamaguchi T, Shinoda Y. Consideration of vibration measurement system by multiple fiber Bragg gratings using optical pulse. The Papers of Technical Meeting on Light Application and Visual Science, IEE Japan. 2017;LAV-17-017. in Japanese.
[24] Yamaguchi T, Sugimoto Y, Shinoda Y. Consideration of vibration measurement system by fiber Bragg gratings with pulse light. The Papers of Technical Meeting on Light Application and Visual Science, IEE Japan. 2019;LAV-19-023. in Japanese.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Айнур Козбакова, Алия Калижанова, Кисала Петр, Мурат Кунелбаев, Жалау Айткулов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
