Name: מדידת הזחה אקראית על-ידי שילוב סולם מגנטי ושני בראג בלגים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 s
Description: למד מדידת הזחה אקראית באמצעות סולם מגנטי ושני בראג בלגים ללא תלות בטמפרטורה. שיטה זו מאפשרת מדידות מדויקות למחקר ותעשייה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מודים למעבדת האופטיקה על הציוד ומודים על התמיכה הפיננסית באמצעות התוכנית לחוקרי Changjiang וצוות מחקר חדשני באוניברסיטה ובמשרד החינוך של סין.

1. ייצור סיבי בראג
<ol><li>כדי לשפר את הרגישות של ליבת סיבים, לשים סיבים במצב אחד סטנדרטי לתוך מימן מטען אטום במשך שבוע אחד.</li>
	<li>להרכיבו את הסיבים בראג באמצעות הטכניקה מסכת שלב הסריקה ואת התדר הוכפל, גל רציף לייזר ארגון-יון באורך גל של 244 ננומטר.<ol>
<li>התמקד סיבים אופטיים עם עדשה גלילי ו אולטרה סגול (UV) קרן לייזר. הטבעה של הפומפיה (אפנון תקופתי של מדד השבירה) בליבה הרגישים לאור באמצעות מסכת פאזה (במקביל לציר הסיבים) הממוקמת מול הסיבים. הפלט האור על ידי הלייזר מעוצב ומאונך למסכת הפאזה. מניחים את הסיבים במיקום של ± 1 הסדר הפצת אור לחשיפה UV.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לאחר כתובת UV, מניחים את שני בראג סיבים להגרנגס בתנור 100 ° c עבור 48 h כדי להסיר את כל המימן השאריות, עד השתקפות של פומפיה סיבים מופחת 10%, the 3 רוחב פס dB מופחת על ידי 0.1 nm, ואת הגל המרכזי מוזז על ידי 0.8 nm. שלב זה נקרא עיבוד הריפוי. הפרמטרים של FBG לא ישתנו לאחר עיבוד הריפוי. הערה: אורכי גל מרכזיים של שני FBGs אלה הם 1,555.12 ננומטר (1 FBG) ו 1,557.29 nm (2 FBG) עם אורכי פומפיה של 5 מ"מ.</li>
</ol>2. הכנת הסולם המגנטי ומהדק התואם
<ol><li>לקבוע את גודל מגנט קבוע על פי העיצוב תיאר בעבר8. התיאור של מגנט קבוע מוצג בטבלה 1.</li>
	<li>עצב את החריץ של הסולם המגנטי, שהמימד שלו תואם למגנט הקבוע, כפי שמוצג באיור 1.<ol>
<li>אשר את הממד של התפס התאמה ולקבוע מרחק של 22.5 מ"מ בין שני חריצים במלחציים. כדי להסיר הפרעה שדה מגנטי, המלחציים עשוי נירוסטה.</li>
		<li>להגדיר מרחק של 10 מ"מ של המגרש בקנה מידה מגנטי (τ) כדי להבדיל את כיוון התנועה, ולקבוע מרחק של 22.5 מ"מ ((2 + 1/4) · τ) בין שני הגלאים. שני גלאים יכולים להשיג את מאפיין העקירה בהתאם לנוסחאות הבאות, אשר יכולים להשיג sinusoidal פונקציה וריאציות על ידי הבדל שלב של 90 °, כאשר x הוא העקירה, F1 fbg ו- F2 #FBG הם הכוח המגנטי של שני הגלאים, ו- B הוא קבוע. מבנה הסולם המגנטי והמלחציים התואמים שלו מוצגים באיור 1. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58182/58182eq1.jpg">
</li>
	</ol>
</li>
	<li>שים מגנטים קבועים לתוך חריצי המלחציים, עם N מגנטי מסודרים לסירוגין. גלילי מגנטים קבועים ממוגנטים רק בכיוון הצירי, והווקטור המגנטי שלו הוא 750 kA/m.</li>
</ol>3. הייצור של חיישן התזוזה
<ol><li>להכין תערובת של אפוקסי לריפוי סיבים אופטיים (דבק) על ידי הוספת 100 מ"ג של הררנר (רכיב A) כדי 200 mg של שרף (רכיב B), כפי שמוצג באיור 2.</li>
	<li>למדוד את המרחק של סיבי הזנב סיבים, כ 10 מ"מ בין הפנים הקצה של הזנב הסיבים והאזור סורגים, ולאחר מכן, ציון זה עם סמן נקודה יפה.</li>
	<li>להשתמש בחשפנית סיבים אופטיים כדי לקלף את ציפוי סיבים להסיר אותו מהמיקום סמן של השלב הקודם.</li>
	<li>נקו את פני השטח של כל פולימר שנותר עם נייר ללא אבק. הצב את הלהב של קליבר בעל דיוק גבוה בניצב לכבל סיבים אופטיים וגזור אותו.</li>
	<li>לשים מגנט קבוע על הצלחת חם ומניחים באביב עם אורך של 15 מ"מ מעל מגנט קבוע. הערה: אורך המעיין הוא המרכיב העיקרי של הכוח הטעון מראש בשלב הבא.</li>
	<li>הדבק את סיבים שהתקבלו משלב 3.3. מניחים את הזנב הפיגמי של הסיבים בתוך המעיין, כפי שמוצג באיור 2, ומרפאים את הדבק (#1 אפוקסי) במשך 30 דקות ב-150 ° c. הערה: שלושת החלקים המשולבים האלה נקראים 1 P.</li>
	<li>שים 1 P לתוך הצינור מחודדות ולהשתמש דבק קלטת כדי לתקן את המגנט קבוע. כפי שמוצג באיור 3. המקום דבק בדיוק מעל מגנט קבוע, ולרפא את הדבק (אפוקסי #2 זהה ל#1 אפוקסי) עבור 30 דקות בטמפרטורה של 150 ° c. לאחר מכן, החילו את הכוח שנטען מטעון על ידי הסיבים בראג. הכוח המהדק מאפשר לסיבים להיות במצב שאינו כפוף. הערה: חלקים משולבים אלה נקראים גלאי FBG. גלאי ה-FBG אחראי להמרת אות הכוח המגנטי לאות של פרמטרי ההזחה.</li>
	<li>הסר את הדבק; הייצור של שלב זה נקרא 2 P.</li>
	<li>אחוי מחבר במצב יחיד של APC לסוף 2 P סיבים באמצעות מיזוג פיוז'ן, בעקבות הוראות היצרן.</li>
	<li>תקן שני גלאי FBG לחריץ של התפס ולאחר מכן תקן את התפס בפלטפורמת ההזחה.</li>
</ol>4. בניית מערכת הבדיקות
<ol><li>הפעל את החוקר בעל הגל המהיר עם המתג האופטי המובנה.</li>
	<li>הפעל את הפליטה הספונטנית מוגברת (ASE). הנחה את האור לתוך סיבי פלט הקלט והפץ אותו לחיישן התזוזה המבוסס על FBG. לאחר מכן, ספקטרום ההשתקפות מאופנן על-ידי החיישן משקף אותו לחוקר דרך סיבי פלט הקלט שוב.</li>
	<li>חבר את החוקר למחשב באמצעות כבל ethernet, בהתבסס על פרוטוקול UDP.</li>
	<li>חבר את מנוע אופטי למנתח ספקטרום אופטי (OSA) עם רזולוציה מינימלית של 0.02 ננומטר, עבור ניטור משמרת בראג אורך הגל.</li>
	<li>כוח מנוע stepper עם 24 V.</li>
	<li>לשנות את מהירות המנוע על ידי התאמת מתג DIP של בקר מנוע stepper. עם יציאת בקרה חיצונית, בקר מנוע stepper יכול להיות מונע בחצי צעד, רגיל, ומצבי כונן אחרים, כפי שמוצג בטבלה 2, ועל-ידי שבב מעגלים המסוק pwm להתיר לשלוט במצב של הנוכחי של עוטפי על בסיס mcu.</li>
	<li>כוונן את המרחק בין שני הגלאים לבין הסולם המגנטי.<ol>
<li>כוונן עד שיהיה עיקול sinusoidal טוב יותר בין ההזחה לשדה המגנטי.</li>
		<li>כוונן עד שיש שיטות מתוארות היטב כדי לעורר את המרחק הטוב ביותר11 מכיוון גלילי מגנטים קבועים עם שדות מגנטיים מנוגדים מסודרים סמוכים זה לזה. הערה: יש קשר sinusoidal בין העקירה לבין השדה המגנטי כאשר יש מרחק מתאים בין הסולם המגנטי לבין הגלאי. לכוח המגנטי יש קשר. לינארי עם השדה המגנטי לפי חוק של הוק, כוח יש קשר ליניארי עם המתח, ואת מרכז אורך הגל של FBG הוא ליניארי עם זן מוחל על FBG; לפיכך, עקומת sinusoidal ניתן להשיג.</li>
		<li>הפרד בין שני הגלאים אחד מהשני עבור 22.5 מ"מ. הערה: (m ± 1/4) τ שווה 22.5 מ"מ (m הוא מספר שלם חיובי, m = 2), τ הוא הגובה של הסולם המגנטי, ו (m ± 1/4) τ ≤ אורך הכולל של הסולם המגנטי, כאשר τ שווה 10.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. הערכה של חיישן העקירה המתוכנן
<ol><li>כוונן את המרחק בין הגלאי לבין הסולם המגנטי כדי להיות 1.5 מ"מ ולאחר מכן תקן את התפס.</li>
	<li>חבר את קצה מחבר הנגמ-סוג של החיישן לתוך יציאת החוקר והפעל את תוכנת התצורה. הגדר את תדירות הדגימה של החוקר ל-5 kHz עבור הקלטה בזמן אמת של מרכז FBG שינוי אורך הגל במשך הזמן. לחץ על הכפתור כדי לשלוט על המנוע על ידי תוספת של 40 יקרומטר בכל פעם (סוג F, כפי שמוצג בטבלה 2). סוגים שונים מייצגים שלבים שונים. אם המנוע עובד עם סוג F, המנוע יכול להיות מרווח הצעד הקטן ביותר ודיוק ההזחה הגבוהה ביותר.</li>
	<li>חבר את קצה מחבר הנגמ-סוג של החיישן לתוך יציאת OSA והפעל את תוכנת התצורה. OSA וחוקר מפקחים על אורכי הגל המרכזי של FBGs. שמור את הנתונים מכיול המצב הסטטי.</li>
	<li>החלפת מנוע בכיוון השעון והאנטילווקייז של המנוע במצב דינמי. שמור את הנתונים כמעל.</li>
	<li>שים את החיישן על הצלחת החם ולבצע ניסוי כיול טמפרטורה. שינוי הטמפרטורה של הצלחת החמה מ-25 ° צ' עד 90 ° c.</li>
	<li>בצע ניתוח נתונים.<ol>
<li>יבא את הנתונים בתבנית. csv מניסוי הכיול הסטטי לתוך MATLAB. השתמש בפונקציה findpeaks כדי לחלץ את אורך הגל המרכזי של מרכז הסיבים בראג. השתמש בפונקציה sinusoidal מכלי ההתאמה של העקומה כדי להתאים את הקשר בין אורך הגל המרכזי לבין ההזחה, כפי שמוצג באיור 5a. ההתאמה שיורית בין נקודות לדוגמה לבין עקומת ההתאמה מתוארים גם באיור 5b. שתי מדידות פורייה משתנה בין משמרות אורך הגל לבין התזוזה הליניארית למרות השלב המקורי הם כאן: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58182/58182eq2.jpg">
</li>
		<li>יבא את הנתונים לתוך תוכנת העיבוד. באמצעות כלי המדידה העקומה, עבד את הנתונים המתקבלים מסיבוב בכיוון השעון הדינמי (תנועה קדימה) וסיבוב אנטילומטר (תנועה לאחור) של המנוע (איור 6).</li>
		<li>עבד את הנתונים שהושגו מניסוי כיול הטמפרטורה לעיל (איור 7).</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Salcedadelgado, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptable+Optical+Fiber+Displacement-Curvature+Sensor+Based+on+a+Modal+Michelson+Interferometer+with+a+Tapered+Single+Mode+Fiber%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Adaptable Optical Fiber Displacement-Curvature Sensor Based on a Modal Michelson Interferometer with a Tapered Single Mode Fiber.</a> Sensors. 17 (6), 1259(2017).</li>
<li>Milewska, D., Karpienko, K., Jędrzejewska-Szczerska, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+thin+diamond+films+in+low-coherence+fiber-optic+Fabry+P%C3%A9rot+displacement+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Diamond+and+Related+Materials%22%5BJournal%5D)">Application of thin diamond films in low-coherence fiber-optic Fabry Pérot displacement sensor.</a> Diamond and Related Materials. 64, 169-176 (2016).</li>
<li>Zou, Y., Dong, X., Lin, G., Adhami, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide+Range+FBG+Displacement+Sensor+Based+on+Twin-Core+Fiber+Filter%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Lightwave+Technology%22%5BJournal%5D)">Wide Range FBG Displacement Sensor Based on Twin-Core Fiber Filter.</a> Journal of Lightwave Technology. 30 (3), 337-343 (2012).</li>
<li>Zhao, J., Bao, T., Kundu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide+Range+Fiber+Displacement+Sensor+Based+on+Bending+Loss%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sensors%22%5BJournal%5D)">Wide Range Fiber Displacement Sensor Based on Bending Loss.</a> Journal of Sensors. 2016 (2016-1-27), 1-5 (2016).</li>
<li>Qu, H., Yan, G., Skorobogatiy, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interferometric+fiber-optic+bending%2Fnano-displacement+sensor+using+plastic+dual-core+fiber%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Interferometric fiber-optic bending/nano-displacement sensor using plastic dual-core fiber.</a> Optics Letters. 39 (16), 4835-4838 (2014).</li>
<li>Wu, Q., Semenova, Y., Wang, P., Muhamad Hatta, A., Farrell, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+demonstration+of+a+simple+displacement+sensor+based+on+a+bent+single-mode-multimode-single-mode+fiber+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Experimental demonstration of a simple displacement sensor based on a bent single-mode-multimode-single-mode fiber structure.</a> Measurement Science & Technology. 22 (2), 025203(2011).</li>
<li>Lin, G., Adhami, R., Dong, X., Zou, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide+range+FBG+displacement+sensor+based+on+twin-core+fiber+filter%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Lightwave+Technology%22%5BJournal%5D)">Wide range FBG displacement sensor based on twin-core fiber filter.</a> Journal of Lightwave Technology. 30 (3), 337-343 (2012).</li>
<li>Li, M., Guo, J., Tong, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+double-fiber+F-P+displacement+sensor+based+on+direct+phase+demodulation%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Conference+on+Optical+Fibre+Sensors%22%5BJournal%5D)">A double-fiber F-P displacement sensor based on direct phase demodulation.</a> The International Conference on Optical Fibre Sensors. 8421, 84212R(2012).</li>
<li>Zhou, X., Yu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide-range+displacement+sensor+based+on+fiber-Optic+Fabry-Perot+Interferometer+for+Subnanometer+Measurement%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Sensors+Journal%22%5BJournal%5D)">Wide-range displacement sensor based on fiber-Optic Fabry-Perot Interferometer for Subnanometer Measurement.</a> IEEE Sensors Journal. 11, 1602-1606 (2011).</li>
<li>Shen, W., Wu, X., Meng, H., Huang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long+distance+fiber-optic+displacement+sensor+based+on+fiber+collimator%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Long distance fiber-optic displacement sensor based on fiber collimator.</a> Review of Scientific Instruments. 81 (12), 123104-1-23104-4 (2010).</li>
<li>Zhu, L., Lu, L., Zhuang, W., Zeng, Z., Dong, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-contact+temperature-independent+random-displacement+sensor+using+two+fiber+bragg+gratings%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Non-contact temperature-independent random-displacement sensor using two fiber bragg gratings.</a> Applied Optics. 57 (3), 447(2018).</li>
<li>Yu, H., Yang, X., Tong, Z., Cao, Y., Zhang, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature-independent+rotational+angle+sensor+based+on+fiber+Bragg+grating%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Sensors+Journal%22%5BJournal%5D)">Temperature-independent rotational angle sensor based on fiber Bragg grating.</a> IEEE Sensors Journal. 11 (5), 1233-1235 (2011).</li>
<li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Wide-Range+Displacement+Sensor+Based+on+Plastic+Fiber+Macro-Bend+Coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">A Wide-Range Displacement Sensor Based on Plastic Fiber Macro-Bend Coupling.</a> Sensors. 17 (1), 196(2017).</li>
</ol>

. למחברים אין מה לגלות

הדגמנו שיטה חדשה למדידות אקראיות לינאריות על ידי שילוב קנה מידה מגנטי ושני בראג מסיבי. היתרון העיקרי של חיישנים אלה הוא הזחה אקראית ללא הגבלה. הסולם המגנטי המשמש כאן יצר תקופתיות של השדה המגנטי ב 10 מ"מ, הרבה מעבר לגבולות המעשיים של חיישני סיבים אופטיים קונבנציונאלי הזחה, כגון עקירה שהוזכרו על ידי לין ואח '7 ו Li et al.8. חיישן העקירה תלויי הטמפרטורה מתאים גם לניסויים המעורבים בניטור מרחוק.
הכוח שנטען מראש ב-FBG הוא השלב הקריטי בפרוטוקול האריזה ש...

לחיישנים אופטיים מבוססי סיבים יש יתרונות גדולים, כגון גמישות, ריבוב חלוקה של אורך הגל, ניטור מרחוק, עמידות בפני קורוזיה ומאפיינים אחרים. לפיכך, חיישן העקירה של סיבים אופטיים יש יישומים רחבים.
כדי להגשים את מדידות התזוזה הליניארית בסביבות מורכבות, מבנים שונים של סיבים אופטיים (למשל, אינטריימסון מייקלסון1, מכלול החלל של fabry-perot2, סיבי בראג '3, ה אובדן כיפוף4) פותחו במהלך השנים האחרונות. אובדן הכיפוף דורש את מקור האור בתחנה יציבה ואינו מתאים לתנודות סביבתיות. Qu et אל. עיצבו חיישן ננו אופטי סיבים אופטיים מבוסס על סיבים פלסטיק ליבה כפולה עם קצה אחד מצופה במראה כסופה; יש לו רזולוציה של 70 ננומטר5. חיישן הזחה פשוטה המבוססת על מבנה מכופף במצב יחיד מרובה-מצב-במצב יחיד (SMS) במבנה סיבים הוצע כדי להתגבר על המגבלות על המדידה של טווח העקירה; זה הגביר את רגישות העקירה משולשת עם טווח בין 0 כדי 520 יקרומטר6. לין ואח ' הציגה מערכת חיישן עקירה המשלבת את FBG יחד עם קפיץ; כוח הפלט הוא ליניארי בקירוב עם עקירה של 110-140 מ"מ7. חיישן fabry-perot סיבים הזחה יש טווח מדידה של 0-0.5 מ"מ עם יניאריות של 1.1% ורזולוציה של 3 יקרומטר8. ז'או ואח ' דיווח על חיישן הזחה בטווח רחב המבוסס על מדידת פברי סיבים אופטיים למדידות תת-מרחביות, עד 0.084 ננומטר מעל טווח דינמי של 3 מ ל9. חיישן העקירה סיבים אופטיים מבוסס על עוצמה רפלקטיבית הטכנולוגיה מודנן הוכחו באמצעות מקוליסיבים תזונתיים; זה היה טווח חישה מעל 30 ס"מ10. למרות סיבים אופטיים יכול להיות מפוברק לסוגים רבים של חיישנים העקירה, אלה סיבים מבוססי חיישנים בדרך כלל לעשות שימוש במגבלת מתיחה של החומר עצמו, אשר מגביל את היישום שלהם במדידות לטווח רחב. לפיכך, הפשרות עשויות לרוב בין טווח המדידה לבין הרגישות. כמו-כן, קשה לקבוע את ההזחה כאשר משתנים שונים מתרחשים בו זמנית; במיוחד, רגישות מקושרת של המתח והטמפרטורה עלולה לגרום נזק לדיוק הנסיוני. ישנן טכניקות אפליה רבות שדווחו בספרות, כגון שימוש בשני מבני חישה שונים, באמצעות FBG בודד חצי בונדד על ידי דבקים שונים, או באמצעות סיבים אופטיים מיוחדים. כך, התפתחות נוספת של חיישנים אופטיים הזחה הסיבים דורש רגישות גבוהה, גודל קטן, יציבות גדולה, מגוון מלא, ועצמאות טמפרטורה.
כאן, המבנה התקופתי של הסולם המגנטי הופך את המדידה לטווח מלא אפשרית. תזוזה אקראית ללא טווח מדידה מוגבל עם קנה מידה מגנטי מושגת. בשילוב עם שני FBGs, הן רגישות האקלים והזיהוי לכיוון התנועה יכול להיפתר. צעדים שונים בשיטה זו דורשים דיוק ותשומת לב לפרטים. פרוטוקול ייצור החיישנים מתואר בפרוטרוט כדלקמן.

<table><tbody><tr><td>ASE</td><td>OPtoElectronics טכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td></td><td>מחשב 1525nm-1610nm</td></tr><tr><td>Thinkpad</td><td></td><td></td><td>win10</td></tr><tr><td>קליבר סיבים / CT-32</td><td>Fujikura</td><td></td><td>קוטר של 125</td></tr><tr><td>אפוקסי סיבים אופטיים / DP420</td><td>הנקל-לוקטיט</td><td></td><td>יחס 2: 1</td></tr><tr><td>חוקר</td><td>BISTU</td><td></td><td>קצב דגימה: 17kHz</td></tr><tr><td>נהג מנוע</td><td>Zolix</td><td></td><td>PSMX25</td></tr><tr><td>סירקולטור אופטי</td><td>Thorlab</td><td></td><td>שלוש יציאות</td></tr><tr><td>זוג אופטי</td><td>Thorlab</td><td></td><td>50:50</td></tr><tr><td>מנתח ספקטרום אופטי / OSA</td><td>Fujikura</td><td></td><td>AQ6370D</td></tr><tr><td>מגנט קבוע</td><td>שנחאי Sichi Magnetic Industry Co., Ltd.</td><td></td><td>D5x4mm</td></tr><tr><td>צינור בצורת פלסטיק</td><td>Topphotonics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מקור כוח</td><td>RIGOL</td><td></td><td>כוח מתכוונן</td></tr><tr><td>סיבים במצב יחיד</td><td>קורנינג</td><td></td><td>9/125um</td></tr><tr><td>אביב</td><td>tengluowujin</td><td></td><td>D3x15mm</td></tr><tr><td>בקר</td><td></td><td></td> מנוע צעד <td>JF24D03M</td></tr></tbody></table>

מדידת הזחה אקראית על-ידי שילוב סולם מגנטי ושני בראג בלגים

A Random-displacement Measurement by Combining a Magnetic Scale and Two Fiber Bragg Gratings

מדידות התזוזה ארוכת הטווח באמצעות סיבים אופטיים תמיד היה אתגר הן מחקר בסיסי הייצור התעשייתי. פיתחנו והתאפיין סיבים עצמאיים בראג פומפיה (FBG) מבוססי חיישן העקירה אקראי המבצע סולם מגנטי כמו מנגנון העברת רומן. על ידי גילוי שינויים של שני אורכי גל FBG מרכז, מדידה בטווח מלא ניתן להשיג בקנה מידה מגנטי. לזיהוי בכיוון השעון וכיוון השעון הסיבוב של המנוע (למעשה, הכיוון של התנועה של האובייקט להיבדק), יש קשר sinusoidal בין העקירה ואת מרכז אורך הגל של FBG; כמו הסבב הטיפולי של האנטילווקייז, שינוי אורך הגל המרכזי של הגלאי FBG השני מראה הפרש שלב מוביל של סביב 90 ° (+ 90 °). כיוון החלופות לסיבוב בכיוון השעון, שינוי אורך הגל המרכזי של FBG השני מציג הפרש שלב בפיגור של כ-90 ° (-90 °). במקביל, שני חיישנים מבוססי FBG הם טמפרטורה עצמאית. אם יש צורך בצג מרוחק ללא כל התערבות אלקטרומגנטית, גישה מרשימה זו הופכת אותם לכלי שימושי לקביעת התזוזה האקראית. מתודולוגיה זו מתאימה לייצור תעשייתי. כמו מבנה של המערכת כולה היא פשוטה יחסית, זה חיישן העקירה ניתן להשתמש בייצור מסחרי. בנוסף להיותו חיישן עקירה, ניתן להשתמש בו כדי למדוד פרמטרים אחרים, כגון מהירות ותאוצה.

המרחק, החל 1 מ"מ עד 3 מ"מ11, בין הסולם המגנטי לבין הגלאי אפשרה זיהוי של העקירה הליניארית עם פונקציה sinusoidal. מרחק של 22.5 מ"מ בין שני גלאים אפשרה גישה זו כדי להגשים את הגילוי של הכיוון של תנועת האובייקט עם הבדל פאזה של 90 °. שני הגלאים הופרדו זה מזה (m ± 1/4) τ (m הוא מספר שלם חיובי) ו (m ± 1/4) τ ≤ אורך כולל של הסולם המגנטי, שם τ = 10 מ"מ ו- m = 2 משמשים בניסוי המתואר כאן (איור 1). ההרכב והמבנה ש...

פרוטוקול ליצירת חיישן הזחה ליניארי בטווח מלא, המשלב בין שני גלאים בראג ' עם קנה מידה מגנטי, מוצג.

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed ...

התייחסנו לאתגר מדידות העקירה למרחקים ארוכים. אז שלך, סיבים אופטיים. הטכני יכול לשמש הן במחקר בסיסי והן בייצור תעשייתי.עם התזוזה להגדיר הנכון ניתן למדוד. אחרים נמדדים של הסיב האופטי. מתולוגיה זו מתאימה לשימוש במסגרות תעשייתיות.המשתמש רק צריך למשוך את קנה המידה המגנטי על מעקה שמירה. שיטה זו יכולה לספק תובנה בתחום המחקר של חושי סיבים אופטיים. ניתן להשתמש בו כדי למדוד פרמטרים אחרים כגון מהירות ותאצה.צרו את סורגי הסיבים בראג בעזרת טכניקת מסיכת פאזה לסריקה. לשם כך, השתמש בסיבים אופטיים במצב יחיד כי כבר במיכל אוויר טעון מימן חזק במשך שבוע. טכניקת מסכת הפאזה כוללת מיקוד קרן לייזר באמצעות מסכת פאזה על סיב אופטי כדי ליצור אפנון תקופתי של מדד השובר שלה.לאחר שני סיבים חרוטים, מניחים אותם בתנור 100 מעלות צלזיוס במשך 48 שעות כדי להסיר כל מימן שיורית. הפרמטרים של סורגים סיבים שאוחזרו לא ישתנו עוד לאחר שלב ההתוות. ליישם את העיצוב של קנה המידה המגנטי עם המגנטים המתאימים.קנה המידה כולל חריצים להחזיק קבוצה של מגנטים גליליים לאורך אורכו. הקטבים הצפוניים והדרומים של המגנטים הקבועים מתחלפים לאורך הסולם עם גובה של 10 מ"מ. המגנטים במחקר הם 5 מילימטרים קוטר יש מגנטיזציה של 750 קילאמפר למטר.2 גלאים להגדיר במרחק קבוע זה מזה ירגיש כוחות שונים כפי שהם נעים לאורך הסולם. בחר את ההפרדה כך שלכוחות יהיה הפרש פאזה של 90 מעלות. במקרה זה ליצור מהדק נירוסטה להחזיק את שני גלאים 22.5 מילימטרים זה מזה.כדי להמציא את החיישן להתחיל על ידי הכנת אפוקסי סיבים אופטיים לריפוי חום. ברגע שהאפוקסי מוכן לקבל אחד משני סורגים בראג סיבים. מניחים סרגל לצד הסיבים.החל בנקודה ממש מעבר לסורג, למדוד כ 10 מילימטרים לאורך הסיבים ולהותיר סימן שם. חשפנית הסיבים האופטיים, הסר את הציפוי מהמיקום המסומן הרחק מהסורג. נקה את פני השטח של כל פולימר שנותר עם אלכוהול ונייר ללא אבק.כאשר נעשה, לקחת את הסיבים כדי cleaver סיבים דיוק גבוה כדי לחשוף את האזור הפשיט. לאחר מכן, הגדר אלמנטים אחרים של החיישן. שים מגנט קבוע על צלחת חמה ב 150 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן למקם קפיץ 15 מילימטר על גבי המגנט.בתוך אפוקסי האביב הקצה הסורג של הסיב המוכן למגנט. אפשר אפוקסי לרפא ב 150 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות. כדי להמשיך לקבל את מכלול סורג האביב מגנט.בנוסף, יש צינור מחודד מושחל שיכול לעבור על ההרכבה. שים את ההרכבה בתוך הצינור מחודד. לדחוף את המגנט כדי לדחוס את המעיין.השתמש בקלטת דבק כדי לתקן את המגנט בעמדה. לאחר מכן, הכנס צינור זנב מחודד בקצה הפתוח של הצינור. ברגע שהוא במקום, לקבל סיבים אופטיים עם אפוקסי בסוף שלה ולהכניס אותו לתוך צינור הזנב כדי להתחבר עם הסיבים הפנימיים.לרפא את דבק מיושם על צלחת חמה, ב 150 מעלות צלזיוס. יש את הסיבים בכיוון מקביל לפני השטח של הצלחת החמה. לאחר 30 דקות לאחזר את ההרכבה מהצלחת החמה.לאחר מכן, להסיר את הקלטת כדי לאפשר את המעיין להחיל כוח, כדי להתרכך בסיבים. פיוז'ן splice ומחבר מצב יחיד בסגנון APC לקצה הסיבים המגיעים מהצינור. זהו אחד משני גלאים לאחר ש splicing המחבר.הוא מוכן לשימוש במערכת. כאשר גלאים נעשו משני הסיבים לתקן אותם לתוך החריץ של המהדק באמצעות בורג. קח את המהדק עם הגלאים למערכת הבדיקה.הרכיבים העיקריים של המערכות הם פלטפורמת תזוזה זעירה המקבילה לקנה המידה המגנטי. חוקר באורך גל במהירות גבוהה עם פליטה ספונטנית מוגברת והוא מקור כוח וניתוח ספקטרום אופטי עם מינימום 200ths של רזולוציית ננומטר. הר את המהדק עם הגלאים לפלטפורמת התזוזה של המיקרו.כוונן את גובה הגלאים מעל קנה המידה המגנטי ותקן את המהדק. סכמטי זה מספק סקירה כללית של מערכת הבדיקה לאחר שהגלאים היו מחוברים. התפוקה של החוקר נכנסת לנמל הראשון של סירפור של שלושה נמלים.משם, האור ממשיך לגלאים. ספקטרום השתקפות מהגלאים עובר דרך קוף, ולאחר מכן לנמל השני של הדם. פלט ממחזור הדם הוא קלט לניתוח הספקטרום האופטי.השתמש במעגל בקר מיקום כדי לשלוט במנוע הצעד של פלטפורמת התזוזה מיקרו. חבר בקר זה והחוקר למחשב. מקם את הגלאים בעמדות שונות לאורך הסולם כדי לשנות את הכוח על הסיבים.כאשר הגלאים נמצאים בגובה מתאים מעל הסולם, יש קשר סינוזואידי בין התזוזה לאורך הסולם לבין אורכי הגל המרכזיים משתנה עקב עומס בסיבים הנמדדים בתנאים סטטיים. לתקן את הגלאים בגובה שמייצר סינוסואיד ולהגדיר פרמטר למדידות דינמיות. למדוד את אורך הגל משמרות תוך שימוש במנוע צעד כדי להזיז את הגלאים בכיוון אחד למרחק לפני הבאתם למנוחה.לאחר מכן המשיכו במדידות תוך כדי הזזת הגלאים בכיוון ההפוך. לאחר מכן, בצע כיול טמפרטורה של החיישנים. שמור את החיישנים מחוברים למכשירים אבל להסיר אותם מהמהדק.ואז למקם את החיישנים על צלחת חמה. למדוד את שינוי אורך הגל המרכזי שלהם בטמפרטורות מ 25 עד 90 מעלות צלזיוס. מדידות כיול סטטיות של מערכת הגלאי שהוצגה, חשפו את הקשר בין התזוזה לבין שני סיבים בראג סורגים אורך גל משמרת.משמרות אורך הגל הן כחצי ננומטר. שאריות השגיאות הן פחות מ-10 פיקומטרים. עלילה זו מדגימה את יכולת הגלאים לזהות תנועה קדימה ואחרץ.בתחילה עם תנועה קדימה, אורך הגל המרכזי של מספר צורם 2 מוביל את זה של סורג מספר 1 על ידי שלב של 90 מעלות. לאחר מכן, התנועה נעצרת ומתהוות. עכשיו, אורך הגל המרכזי של מספר צורם 2 מפגר את זה של סורג מספר 1 על ידי 90 מעלות.נתונים אלה מייצגים מדידות מרובות שנעשו כאשר גלאי סורג מספר 1 ממוקם כך הקוטביות שלו וזה של קנה המידה המגנטי זהים ומדידות שנעשו כאשר הקוטביות הפוכה. במהלך עשר מדידות, אלה שבהן הגלאי והקנה מידה יש את אותה קוטביות הם יציבים יותר. הנה אורך הגל הנמדד כפונקציה של טמפרטורה עבור שני הגלאים.כאשר לוקחים בחשבון את רגישות הטמפרטורה של הגלאים זהה. מה שמאפשר פיצוי טמפרטורה. העמסנו את הכוח והטמפרטורה הייתה אספקה.על ידי דחיסת האביב עם מגנט חיוני להצלחה עם הטכניקה. טכניקה זו יכולה להיות כלי שימושי להשתמש בחוזקות מגנטיות. כי זה יזהה את הווריאציה התקוית של הכוח המגנטי ישירות.אשר לאחר מכן הופך לעקירה.

a-random-displacement-measurement-combining-magnetic-scale-two-fiber

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

מאמר זה מציג את המתודולוגיה מקורית המבוססת על actuation מרחוק של חלקיקים מגנטיים זורעים בbiofilm חיידקים וההתפתחות של פינצטה המגנטית ייעודית למדידה באתרו את התכונות מכאניות המקומיות של החומר החי המורכב שנבנה על ידי מיקרו אורגניזמים בממשקים.

הפעלה של שלט מגנטי של בדיקות מיקרומטר<em&gt; באתר</em&gt; 3D מיפוי של תכונות פיסיקליות biofilm חיידקים

פינצטה המגנטית, טכניקת מניפולציה מולקולה בודדת חזקה, יכולה להיות מותאמת למדידות הישירות של טוויסט (שימוש בתצורה הנקראת באופן חופשי, המקיף פינצטה המגנטית) ומומנט (באמצעות תצורה כינתה פינצטה מומנט מגנטי) במקרומולקולות ביולוגיות. הנחיות לביצוע מדידות כאלה מקבלות, כוללים יישומים למחקר של ה-DNA וחוטי Nucleo-חלבון קשורים.

מלקחיים מגנטיים למדידה של טוויסט ומומנט

אנו מתארים טכניקה לחריטת סורגי בראג סיבים זהים לכל ליבה של סיב מרובה ליבות. זה מושג על ידי הכנסת משטח נוסף לנתיב האופטי כדי להפחית את העדשה על ידי המשטח המעוקל של חיפוי הסיבים.

כתיבת Gratings בראג בסיבים מרובי-ליבות

סורק הדמית חלקיקים מגנטיים בדגימות מישוריים פותח באמצעות תדר מישוריים ערבוב טכניקת זיהוי מגנטי. תגובת מוצר intermodulation המגנטית מן המגנטיזציה הקוי nonhysteretic של החלקיקים נרשמה עם עירור שתי בתדירות. ניתן להשתמש בו כדי לצלם תמונות 2D של דגימות ביולוגיות דקות.

תדירות ערבוב סורק זיהוי מגנטי הדמית חלקיקים מגנטיים בדגימות מישורים

טכניקה דגימה moiré שמציעות 2 פיקסל ורב פיקסל שיטות הדגימה עבור דיוק גבוהה מדידות הפצת זן מיקרו / ננו בקנה מידה מוצג כאן.

מיקרו / ננו בקנה מידה זן הפצה מדידה מדגימה Moiré שוליים

נייר זה מציג פרוטוקול המאפשר מכשור של סלילים חשמליים אקראיים עם סיבי בראג (FBG) חיישנים תרמיים לצורך ניטור מצב מבוזר של נקודות חמות תרמית פנימי.

עיצוב, מיכשור ופרוטוקולי שימוש עבור מופץ באתרו כתמים תרמיים מקומיים ניטור סלילים חשמליים באמצעות FBG חיישן ריבוב

עבודה זו מציגה חיישן מדידה של מתח המורכב של מנגנון הגברה ומיקרוסקופ polydiמתיל siloxane מיוצר באמצעות מדפסת תלת-ממד משופרת.

הפקה של התקן מדידת מתח עם מדפסת תלת-ממד משופרת

במאמר זה אנו מתארים מערך פינצטה מגנטית במהירות גבוהה המבצע מדידות ננו-מכניות על ביומולקולות רגישות לכוח בקצב מרבי של 1.2 קילוהרץ. אנו מציגים את היישום שלה על סיכות ראש DNA וקומפלקסים SNARE כמערכות מודל, אבל זה יהיה ישים גם על מולקולות אחרות המעורבות באירועים מכנוביולוגיים.

פינצטה מגנטית במהירות גבוהה למדידות ננומכניות על אלמנטים רגישים לכוח

פרוטוקול זה מציג את התצורה של מכשיר בדיקת דחיסה המסוגל למדוד במדויק את התכונות המכאניות של מיקרו-מבנים באזור המתח הקטן, יחד עם שיטה שיטתית לבדיקות דחיסה באמצעות מכשיר זה. המכשיר המוצע יכול לשמש לניתוח מיקרו-מבנים שונים והתנהגות מכנית של חומרים מבוססי פולימר.

מדידת תגובת מאמץ-עיוות דחיסה בעיוותים קטנים

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפברק בחופשיות-מושעים, מיקרון / סיבים תת-מיקרון בקנה מידה פולימר ומבנים ", כמו אינטרנט" שנוצרו באמצעות הליך כתיבה ישיר אוטומטי באמצעות מערכת מחלק 3-ציר.

נקבעה 3-D ישיר כתיבה של / מבנים תת-מיקרון מיקרון מושעה סיבי קנה מידה באמצעות מערכת רובוטית חלוקה

למד מדידת הזחה אקראית באמצעות סולם מגנטי ושני בראג בלגים ללא תלות בטמפרטורה. שיטה זו מאפשרת מדידות מדויקות למחקר ותעשייה.

מדידת הזחה אקראית על-ידי שילוב סולם מגנטי ושני בראג בלגים

גלה סרטונים נוספים