Name: Manyetik Ölçek ve İki Fiber Bragg Gratings Birleştirerek Rastgele Yer Değiştirme Ölçümü (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 s
Description: Öğrenin, Fiber Bragg Grating sensörleri ve manyetik ölçek kullanarak sıcaklıktan bağımsız uzun mesafe yer değiştirme ölçümü yapmayı. Bu yöntem, endüstriyel ortamlarda hassas ve uzaktan izleme imkanı sunar.

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

Yazarlar kendi ekipman için Optik Laboratuvarı teşekkür ve Üniversite ve Çin Eğitim Bakanlığı Changjiang Akademisyenler ve Yenilikçi Araştırma Ekibi programı aracılığıyla mali destek için müteşekkir.

1. Lif Bragg ızgara imalatı
<ol><li>Lif çekirdeğinin ışığa duyarlılığını artırmak için, 1 hafta boyunca hidrojen yüklü hava geçirmez bir kutuiçine standart bir tek modlu lif koyun.</li>
	<li>Tarama faz maskesi tekniği ve 244 nm dalga boyunda bir frekans-doubled, sürekli dalga argon-iyon lazer kullanarak fiber Bragg ızgara imal.<ol>
<li>Silindirik lens ve ultraviyole (UV) lazer ışını ile optik fiber odaklanın. Lifin önüne yerleştirilen bir faz maskesi (lif eksenine paralel) kullanarak ışığa duyarlı çekirdekteki ızgarayı (kırılma indisi periyodik modülasyonu) yazdırın. Lazer tarafından ışık çıkışı şeklinde ve faz maskesi diktir. UV ışınlarına maruz kalmak için elyafı ±1 sıra lı ışığın konumuna yerleştirin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>UV yazıtından sonra, iki fiber Bragg ızgarasını 100 °C'lik bir fırına yerleştirin ve herhangi bir artık hidrojeni çıkarın, lif ızgarasının yansıtıcılığı azaltılıncaya, 3 dB bant genişliği 0,1 nm azaltılıncaya ve orta dalga boyu 0,8 nm kaydırılAna kadar. Bu adıma annealing işleme denir. FBG parametreleri annealing işleminden sonra değişmez. NOT: Bu iki FBG'nin merkezi dalga boyları 1,555.12 nm (1#FBG) ve 1.557.29 nm (2#FBG) olup, 5 mm'lik ızgara uzunlukları vardır.</li>
</ol>2. Manyetik terazinin ve eşleşen kelepçenin hazırlanması
<ol><li>Daha önce açıklanan tasarım8göre kalıcı mıknatıs boyutunu belirleyin. Kalıcı mıknatısın açıklaması Tablo 1'degösterilmiştir.</li>
	<li>Şekil 1'degösterildiği gibi, boyutu kalıcı mıknatısla eşleşen manyetik ölçeğin yuvasını tasarlayın.<ol>
<li>Eşleşen kelepçenin boyutunu onaylayın ve kelepçedeki iki yuva arasında 22,5 mm'lik bir mesafe belirleyin. Manyetik alan parazitini ortadan kaldırmak için kelepçe paslanmaz çelikten yapılmıştır.</li>
		<li>Hareket yönünü ayırt etmek için manyetik ölçekte (τ) 10 mm'lik bir mesafe belirleyin ve iki dedektör arasında 22,5 mm ((2+1/4)·τ) mesafe ayarlayın. İki dedektör, x'in yer değiştirmesi, F1#FBG ve F2'nin bulunduğu 90°'lik faz farkı ile sinüzoidal fonksiyon varyasyonları elde edebilen aşağıdaki formüllere göre yer değiştirme özelliğini elde edebilir. #FBG iki dedektörün manyetik kuvvetidir ve B sabittir. Manyetik terazinin yapısı ve eşleşen kıskaçı Şekil 1'degösterilmiştir. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58182/58182eq1.jpg">
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Manyetik N/S dönüşümlü olarak düzenlenmiş kelepçe yuvalarına kalıcı mıknatıslar koyun. Silindirik kalıcı mıknatıslar sadece eksenel yönde manyetize edilir ve manyetik vektörü 750 kA/m'dir.</li>
</ol>3. Deplasman sensörü imalatı
<ol><li>Şekil 2'degösterildiği gibi 100 mg sertleştirici (Bileşen A) ila200 mg reçine (Bileşen B) ekleyerek ısıl kürebilir fiber optik epoksi (tutkal) karışımı hazırlayın.</li>
	<li>Lif pigtail mesafesini ölçün, lif pigtail son yüzü ve ızgara bölgesi arasında yaklaşık 10 mm, ve sonra, ince nokta belirteci ile puan.</li>
	<li>Fiber kaplama soymak ve önceki adımın marker konumundan şerit bir fiber optik striptizci kullanın.</li>
	<li>Kalan polimerlerin yüzeyini tozsuz kağıtla temizleyin. Yüksek hassasiyetli fiber yarık bıçağını fiber optik kabloya dik olarak yerleştirin ve kesin.</li>
	<li>Sıcak tabağa kalıcı bir mıknatıs koyun ve kalıcı mıknatıs Üzerinde 15 mm uzunluğunda bir yay yerleştirin. NOT: Yay uzunluğu bir sonraki adımda önceden yüklenmiş kuvvetin ana unsurudur.</li>
	<li>3.3 adımdan elde edilen elyafı yapıştırın. Lifinpigtail'ini Şekil 2'de gösterildiği gibi baharın içine yerleştirin ve 150 °C'de 30 dakika boyunca yapıştırıcıyı (Epoksi #1) iyileştirin. NOT: Bu üç birleştirilmiş parçaya 1#Pdenir.</li>
	<li>Konik boruya 1#P koyun ve kalıcı mıknatısı onarmak için yapışkan bant kullanın. Şekil 3'tegösterildiği gibi . Kalıcı mıknatısın tam üzerine yapıştırıcı yerleştirin ve yapıştırıcıyı (Epoksi #2 Epoksi #1 ile aynıdır) 150 °C sıcaklıkta 30 dakika boyunca iyileştirin. Daha sonra, fiber Bragg ızgara elle önceden yüklenmiş kuvvet uygulayın; ön sıkma kuvveti, lifin bükülmez bir durumda olmasını sağlar. NOT: Bu kombine parçalar FBG dedektörü olarak adlandırılır. FBG dedektörü, manyetik kuvvetin sinyalini yer değiştirme parametrelerinin sinyaline dönüştürmekten sorumludur.</li>
	<li>Yapışkan bandı çıkarın; bu adımın üretimi 2#Polarak adlandırılır.</li>
	<li>Üreticinin talimatlarına uyarak, bir füzyon splicer kullanarak 2# P fiber sonuna bir APC tipi tek modlu konektör splice.</li>
	<li>Kelepçe yuvasına iki FBG dedektörü sabitleyin ve sonra, deplasman platformuna kelepçe düzeltmek.</li>
</ol>4. Test sisteminin oluşturulması
<ol><li>Dahili optik anahtarla yüksek hızlı dalga boyu sorgulayıcısını çalıştırın.</li>
	<li>Güçlendirilmiş spontan emisyon (ASE) açın. Işığı giriş çıkışlı fibere yönlendirin ve FBG tabanlı yer değiştirme sensörüne yayıtın. Daha sonra, sensör tarafından modüle edilen yansıma spektrumları, giriş-çıkış lifi ile tekrar sorgulayıcıya yansıtır.</li>
	<li>Sorgulayıcıyı UDP protokolüne dayalı bir ethernet kablosuyla bilgisayara bağlayın.</li>
	<li>Bragg dalga boyu değişimini izlemek için optik sirkülasyonu 0,02 nm minimum çözünürlükle optik spektrum analizörüne (OSA) bağlayın.</li>
	<li>Step motora 24 V güç.</li>
	<li>Step motor kumandasının DIP anahtarını ayarlayarak motorun hızını değiştirin. Dış kontrol bağlantı noktası ile, step motor denetleyicisi, Tablo 2'degösterildiği gibi yarı adım, normal ve diğer tahrik modlarında sürülebilir ve yongadaki PWM helikopter devreleri, mcu'ya dayalı sargılarda akımın geçiş modu kontrolüne izin verir.</li>
	<li>İki dedektör ve manyetik ölçek arasındaki mesafeyi ayarlayın.<ol>
<li>Deplasman ve manyetik alan arasında daha iyi bir sinüzoidal eğri olana kadar ayarlayın.</li>
		<li>Karşıt manyetik alanlara sahip silindirik kalıcı mıknatıslar birbirine bitişik olarak düzenlenmiş olduğundan, en iyi mesafe11 uyarmak için iyi tanımlanmış yöntemler olana kadar ayarlayın. NOT: Manyetik ölçek ile dedektör arasında uygun bir mesafe olduğunda yer değiştirme ile manyetik alan arasında sinüzoidal bir ilişki vardır. Manyetik kuvvetin manyetik alanla doğrusal bir ilişkisi vardır. Hooke yasasına göre, kuvvet in zorlanma ile doğrusal bir ilişkisi vardır ve FBG merkezi dalga boyu kayması FBG uygulanan gerginlik ile doğrusal; böylece sinüzoidal eğri elde edilebilir.</li>
		<li>İki dedektörü birbirinden 22,5 mm'ye ayırın. NOT: (m ± 1/4)τ eşittir 22.5 mm(m pozitif bir tamsayı, m = 2), τ manyetik ölçeğin perdesi, ve (m ± 1/4)τ ≤ ≤ manyetik ölçeğin toplam uzunluğu, τ 10 eşittir.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Tasarlanan deplasman sensörünün değerlendirilmesi
<ol><li>Dedektör ile manyetik ölçek arasındaki mesafeyi 1,5 mm olarak ayarlayın ve ardından kelepçeyi düzeltin.</li>
	<li>Sensörün APC tipi konektör ucunu sorgulayıcı bağlantı noktasına takın ve yapılandırma yazılımını başlatın. FBG merkezi dalga boyu değişiminin zaman içinde gerçek zamanlı kaydı için sorgulayıcının örnekleme sıklığını 5 kHz olarak ayarlayın. Her seferinde motoru 40 μm'lik bir artışla kontrol etmek için düğmeye basın (Tablo 2'degösterildiği gibi F tipi). Farklı türleri farklı adımları temsil. Motor F tipi ile çalışıyorsa, motor en küçük adım aralığına ve en yüksek yer değiştirme doğruluğuna sahip olabilir.</li>
	<li>Sensörün APC tipi konektör ucunu OSA bağlantı noktasına takın ve yapılandırma yazılımını başlatın. Bir OSA ve sorgulayıcı FBG'lerin merkezi dalga boylarındaki kaymayı izler.</li>
	<li>Motorun saat yönünde ve saat yönünün tersine dönüşünü dinamik bir durumda döndürün. Verileri yukarıdaki gibi kaydedin.</li>
	<li>Sensörü sıcak plakaya yerleştirin ve bir sıcaklık kalibrasyon deneyi yapın. Sıcak plakanın sıcaklığını 25 °C'den 90 °C'ye değiştirin.</li>
	<li>Veri analizi yapın.<ol>
<li>Statik kalibrasyon deneyinden .csv formatında verileri MATLAB'aaktarın. Lif Bragg ızgara merkezi dalga boyu ayıklamak için findpeaks fonksiyonu istihdam. Şekil 5a'dagösterildiği gibi, merkez dalga boyu ile yer değiştirme arasındaki ilişkiye uymak için eğri montaj aracından sinüzoidal fonksiyonu kullanın. Örnek noktaları ve montaj eğrisi arasındaki montaj artık ları da Şekil 5b'degösterilmiştir. Merkez dalga boyu kaymaları ile orijinal faza rağmen doğrusal yer değiştirme arasındaki iki Fourier montaj eğrisi buradadır: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58182/58182eq2.jpg">
</li>
		<li>Verileri işleme yazılımına aktarın. Eğri montaj aracını kullanarak, dinamik saat yönünde döndürme (ileri hareket) ve motorun saat yönünün tersine dönüşünden (geriye doğru hareket) elde edilen verileri işlayın(Şekil 6).</li>
		<li>Sıcaklık kalibrasyon deneyinden elde edilen verileri yukarıdaki gibi işleme (Şekil 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>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Biz bir manyetik ölçek ve iki fiber Bragg ızgarabirleştirerek rasgele doğrusal deplasman ölçümleri için yeni bir yöntem göstermiştir. Bu sensörlerin en büyük avantajı, sınırlama olmaksızın rastgele yer değiştirmesidir. Burada kullanılan manyetik ölçek, Lin ve ark.7 ve Li ve ark.8tarafından bahsedilen deplasman gibi geleneksel optik fiber deplasman sensörlerinin pratik sınırlarının çok ötesinde, 10 mm'de manyetik alanın periyodik olarak üretilmesine neden oldu. Isıya bağlı y...

Optik fiber tabanlı sensörler, esneklik, dalga boyu bölme çoklama, uzaktan izleme, korozyon direnci ve diğer özellikler gibi büyük avantajlara sahiptir. Böylece optik fiber deplasman sensörü geniş uygulamalara sahiptir.
Karmaşık ortamlarda hedeflenen doğrusal deplasman ölçümleri gerçekleştirmek için, optik fiber çeşitli yapılar (örneğin, Michelson interferometer1, Fabry-Perot kavite interferometer2, fiber Bragg ızgara3, bükme kaybı4) son yıllarda geliştirilmiştir. Bükme kaybı kararlı bir istasyonda ışık kaynağı gerektirir ve çevresel titreşim için uygun değildir. Qu ve ark. bir ucu gümüş ayna ile kaplanmış plastik çift çekirdekli fiber dayalı bir interferometrik fiber optik nanodisplacement sensör tasarladık; 70 nm5çözünürlüğe sahiptir. Yer değiştirme aralığının ölçümündeki sınırlamaları aşmak için bükülmüş tek modlu-çok modlu-tek modlu (SMS) fiber yapısına dayalı basit bir deplasman sensörü önerilmiştir; 0 ile 520 μm6arasında değişen deplasman hassasiyetini üç kat artırmıştır. Lin ve ark. fbg bir yay ile birlikte birleştiren bir deplasman sensör sistemi sundu; çıkış gücü 110-140 mm7'ninyer değiştirmesi ile yaklaşık olarak doğrusaldır. Fiber Fabry-Perot deplasman sensörü 0-0,5 mm'lik bir ölçüm aralığına sahiptir ve doğrusallık%1,1 ve çözünürlüğü 3 μm 8'dir. Zhou ve ark. 3 mm9dinamik bir aralık üzerinde 0,084 nm kadar, subnanometre ölçümleri için bir fiber optik Fabry-Perot interferometre dayalı geniş menzilli bir deplasman sensörü bildirdi. Yansıtıcı yoğunluk modüle teknolojiye dayalı bir fiber optik deplasman sensörü bir fiber kolimatör kullanılarak gösterilmiştir; bu 30 cm10üzerinde bir algılama aralığı vardı. Optik lifler birçok türde deplasman sensörüne imal edilse de, bu fiber tabanlı sensörler genellikle malzemenin kendisindeki çekme limitini kullanırlar ve bu da geniş kapsamlı ölçümlerde uygulamalarını sınırlar. Böylece, genellikle ölçüm aralığı ve hassasiyet arasında tavizler yapılır. Ayrıca, çeşitli değişkenler aynı anda meydana geldiğinden yer değiştirmeyi belirlemek zordur; özellikle, gerginlik ve sıcaklığın çapraz hassasiyeti deneysel hassasiyete zarar verebilir. Literatürde iki farklı algılama yapısı kullanmak, farklı yapıştırıcılarla yarı bağlanmış tek bir FBG kullanmak veya özel optik lifler kullanmak gibi birçok ayrımcılık tekniği rapor edilmiştir. Böylece, optik fiber deplasman sensörleri daha da geliştirilmesi yüksek hassasiyet gerektirir, küçük bir boyut, büyük istikrar, tam aralık, ve sıcaklık bağımsızlığı.
Burada manyetik ölçeğin periyodik yapısı tam kapsamlı bir ölçümü mümkün kılar. Manyetik ölçekte sınırlı bir ölçüm aralığı olmayan rastgele bir yer değiştirme elde edilir. İki FBG ile birlikte, hem sıcaklık çapraz duyarlılık ve hareket yönü için kimlik çözülebilir. Bu yöntemdeki çeşitli adımlar hassasiyet ve detaylara dikkat gerektirir. Sensör imalatı protokolü aşağıdaki gibi ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

<table><tbody><tr><td>ASE</td><td>OPtoElektronik Teknolojisi Co., Ltd.</td><td></td><td>1525nm-1610nm</td></tr><tr><td>bilgisayar</td><td>Thinkpad</td><td></td><td>win10</td></tr><tr><td>fiber balta / CT-32</td><td>Fujikura</td><td></td><td>çapı 125</td></tr><tr><td>fiber optik epoksi / DP420</td><td>henkel-loctite</td><td></td><td>Oranı 2: 1</td></tr><tr><td>sorgulayıcı</td><td>BISTU</td><td></td><td>örnekleme hızı: 17kHz</td></tr><tr><td>motor sürücüsü</td><td>Zolix</td><td></td><td>PSMX25</td></tr><tr><td>optik sirkülatör</td><td>Thorlab</td><td></td><td>üç portlu</td></tr><tr><td>optik çift</td><td>Thorlab</td><td></td><td>50:50</td></tr><tr><td>optik spektrum analizörü/OSA</td><td>Fujikura</td><td></td><td>AQ6370D</td></tr><tr><td>kalıcı mıknatıs</td><td>Shanghai Sichi Magnetic Industry Co., Ltd.</td><td></td><td>D5x4mm</td></tr><tr><td>plastik şekilli boru</td><td>Topphotonics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>güç kaynağı</td><td>RIGOL</td><td></td><td>ayarlanabilir güç</td></tr><tr><td>tek modlu fiber</td><td>Corning</td><td></td><td>9 / 125um</td></tr><tr><td>Bahar</td><td>tengluowujin</td><td></td><td>D3x15mm</td></tr><tr><td>step motor kontrol cihazı</td><td></td><td></td><td>JF24D03M</td></tr></tbody></table>

manyetik Ölçek ve İki fiber bragg gratings birleştirerek rastgele yer değiştirme Ölçümü

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

Optik lifler kullanılarak yapılan uzun mesafe liyer değiştirme ölçümleri hem temel araştırmalarda hem de endüstriyel üretimde her zaman zor olmuştur. Biz geliştirdi ve yeni bir aktarım mekanizması olarak manyetik bir ölçek benimseyen bir sıcaklık bağımsız lif Bragg ızgara (FBG) tabanlı rasgele yer değiştirme sensörü karakterize. İki FBG merkezi dalga boylarının kaymaları tespit edilerek manyetik ölçekle tam aralıklı bir ölçüm elde edilebilir. Motorun saat yönünde ve saat yönünün tersine dönüş yönünün belirlenmesi için (aslında, test edilecek nesnenin hareket yönü), FBG'nin yer değiştirmesi ile merkez dalga boyu kayması arasında sinüzoidal bir ilişki vardır; saat yönünün tersine dönmesiyle, ikinci FBG dedektörünün merkez dalga boyu değişimi yaklaşık 90° (+90°) bir faz farkı gösterir. Saat yönünde dönüş ler değiştikçe, ikinci FBG'nin merkez dalga boyu değişimi yaklaşık 90° (-90°) gecikmeli faz farkı gösterir. Aynı zamanda, iki FBG tabanlı sensörler sıcaklık bağımsızdır. Herhangi bir elektromanyetik girişim olmadan uzaktan monitör için bazı ihtiyaç varsa, bu çarpıcı yaklaşım onları rasgele deplasman belirlemek için yararlı bir araç yapar. Bu metodoloji endüstriyel üretim için uygundur. Tüm sistemin yapısı nispeten basit olduğundan, bu deplasman sensörü ticari üretimde kullanılabilir. Bir deplasman sensörü olmasının yanı sıra, hız ve ivme gibi diğer parametreleri ölçmek için kullanılabilir.

Manyetik ölçek ile dedektör arasındaki 1 mm ile 3 mm11arasındaki mesafe, sinüzoidal fonksiyonla doğrusal yer değiştirmenin algılanmasını sağladı. İki dedektör arasındaki 22,5 mm'lik mesafe, bu yaklaşımın bir nesnenin hareket yönünü90°'lik faz farkıyla algılamasını sağladı. Burada açıklanan deneyde iki dedektör birbirinden ayrılmıştır (m ± 1/4)τ (m pozitif bir tamsayıdır) ve (m ± 1/4)τ ≤ ≤ manyetik ölçeğin toplam uzunluğu, burada tanımlana...

Manyetik bir ölçek ile iki paketlenmiş fiber Bragg ızgara dedektörleri birleştiren tam menzilli doğrusal deplasman sensörü oluşturmak için bir protokol sunulmaktadır.

Manyetik Ölçek ve İki Fiber Bragg Gratings Birleştirerek Rastgele Yer Değiştirme Ölçümü

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

Uzun mesafe yer değiştirme ölçümlerinin zorluğuna değindik. O zaman, optik lifler. Teknik hem temel araştırma hem de endüstriyel üretimde kullanılabilir.Doğru kurulum la yer değiştirme ölçülebilir. Diğer optik fiber ölçülür. Bu metoloji endüstriyel ortamlarda kullanım için uygundur.Kullanıcı sadece koruma rayları üzerinde manyetik ölçek çekmek gerekir. Bu yöntem optik fiber duyuların araştırma alanı içine fikir sağlayabilir. Hız ve ivme gibi diğer parametreleri ölçmek için kullanılabilir.Tarama faz maskesi tekniği ile Fiber Bragg ızgaraları oluşturun. Bunun için, bir hafta boyunca hidrojen yüklü hava geçirmez konteyner olmuştur tek modoptik lifler kullanın. Faz maskesi tekniği, kırılma indeksinin periyodik modülasyonunu oluşturmak için bir faz maskesi aracılığıyla bir lazer ışınının optik fiber üzerine odaklanmasını içerir.İki lif kazındıktan sonra, herhangi bir artık hidrojeni çıkarmak için 48 saat boyunca 100 derecelik bir fırına koyun. Alınan fiber ızgara parametreleri artık annealing adımından sonra değişmez. Uygun mıknatıslar ile manyetik ölçek tasarımı uygulayın.Ölçek uzunluğu boyunca silindirik mıknatıslar bir dizi tutmak için yuvaları vardır. Kalıcı mıknatısların kuzey ve güney kutupları 10 milimetrelik bir perde ile ölçek boyunca alternatif. Çalışmada mıknatıslar çapı 5 milimetre ve metre başına 750 kiloamperes bir manyetizasyon var.Sabit bir mesafede sabit bir mesafede yer alan 2 dedektör, ölçek boyunca hareket ederken farklı kuvvetler hissedeceklerdir. Kuvvetler 90 derecelik faz farkı olması için ayırmayı seçin. Bu durumda iki dedektörü 22,5 milimetre arayla tutmak için paslanmaz çelik bir kelepçe oluşturun.Sensör imal etmek için ısı tedavi edilebilir fiber optik epoksi hazırlayarak başlar. Epoksi hazır olduğunda iki Fiber Bragg ızgarabiri olsun. Lifin yanına bir cetvel yerleştirin.Izgaranın hemen ötesinde bir noktadan başlayarak, lif boyunca yaklaşık 10 milimetre ölçün ve oraya bir işaret yerleştirin. Fiber optik sıyırıcı, ısıtıcı uzak işaretli konumdan kaplama kaldırın. Kalan polimerin yüzeyini alkol ve tozsuz kağıtla temizleyin.Bittiğinde, soyulmuş bölge cleaver yüksek hassasiyetli fiber cleaver için lif alın. Daha sonra, sensörün diğer öğelerini ayarlayın. 150 santigrat derecede sıcak bir tabağa kalıcı bir mıknatıs koyun, sonra mıknatısÜstüne 15 milimetrelik bir yay yerleştirin.Bahar epoksi içinde mıknatıs için hazırlanan lif ızgara ucu. Epoksi 30 dakika boyunca 150 santigrat derece tedavi sağlar. Mıknatıs yay ızgara montaj almak devam etmek için.Buna ek olarak, montaj üzerinden gidebilirsiniz konik ve dişli tüp var. Montajı konik tüpün içine koyun. Yay sıkıştırmak için mıknatıs itin.Mıknatısı pozisyonda düzeltmek için yapışkan bant kullanın. Daha sonra, tüpün açık ucuna konik bir kuyruk borusu takın. Bir kez yerine, sonunda epoksi ile optik fiber almak ve iç fiber ile bağ için kuyruk borusuna takın.Uygulanan yapıştırıcıyı 150 santigrat derecede sıcak bir tabağa uygulayın. Lif odaklı sıcak plaka yüzeyine paralel var. 30 dakika sonra sıcak plakadan montaj almak.Daha sonra, yay bir kuvvet uygulamak için izin için bant çıkarın, fiber straiten. Tüpten gelen lifin sonuna fusion splice ve APC tarzı tek modkonçörü. Bu, konektörü birleştirdikten sonra iki dedektörden biridir.Sistemde kullanıma hazırdır. Her iki fiberden de dedektörler yapıldığında bir vida kullanarak kelepçe yuvasına sabitleyin. Dedektörlerle kelepçeyi test sistemine götürün.Sistemlerin ana bileşenleri manyetik ölçeğe paralel bir mikro yer değiştirme platformudur. Yüksek hızlı dalga boyu sorgulayıcı güçlendirilmiş spontan emisyon yerleşik ve güç kaynağı ve bir nanometre çözünürlüğü en az 200ths ile bir optik spektrum analizörü. Kelepçeyi dedektörlerle mikro yer değiştirme platformuna monte edin.Dedektörlerin yüksekliğini manyetik ölçeğin üzerinde ayarlayın ve kelepçeyi düzeltin. Bu şema, dedektörler bağlandıktan sonra test sistemine genel bir bakış sağlar. Sorgulayıcının çıkışı üç liman sirkülasyonunun ilk limanına gider.Oradan, ışık dedektörlere doğru gidiyor. Dedektörlerden gelen yansıma spektrumları bir kubbeden geçer ve sonra sirkülatörün ikinci limanına geçer. Sirkülatörden çıkan çıkış optik spektrum analizörüne giriştir.Mikro yer değiştirme platformunun step motorunu kontrol etmek için bir konum kontrol devresi kullanın. Bu denetleyiciyi ve sorgulayıcıyı bir bilgisayara bağlayın. Lifler üzerindeki kuvveti değiştirmek için dedektörleri ölçek boyunca farklı konumlara yerleştirin.Dedektörler ölçeğin üzerinde uygun bir yükseklikte olduğunda, ölçek boyunca yer değiştirme ile statik koşullar altında ölçülen liflerdeki zorlanma nedeniyle merkez dalga boyları arasında sinüzoidal bir ilişki vardır. Sinüzoid üreten yükseklikteki dedektörleri düzeltin ve dinamik ölçümler için parametre ayarlayın. Dedektörleri dinlenmeye götürmeden önce tek bir yöne taşımak için step motorunu kullanırken dalga boyu kaymalarını ölçün.Daha sonra dedektörleri ters yönde hareket ettirirken ölçümlere devam edin. Daha sonra, sensörlerin sıcaklık kalibrasyon gerçekleştirin. Sensörleri aletlere bağlı tutun ama kelepçeden çıkarın.Sonra sensörleri sıcak bir tabağa yerleştirin. Merkezi dalga uzunluklarının 25 ila 90 derece arasında sıcaklıktaki değişimini ölçün. Sunulan dedektör sisteminin statik kalibrasyon ölçümleri, yer değiştirme ve iki Fiber Bragg ızgara dalga boyu kayması arasındaki ilişkiyi ortaya koymuştur.Dalga boyu değişimleri yaklaşık yarım nanometre. Artık hatalar 10 pikometreden daha azdır. Bu çizim, dedektörlerin ileri ve geri hareketi tanımlama yeteneğini göstermektedir.Başlangıçta ileri hareketle, 2 numaralı ızgaranın merkezi dalga boyu, 1 numaralı ızgaranın 90 derecelik bir faza sahip olduğunu yönlendirir. Sonra, hareket durur ve tersine çevirir. Şimdi, 2 numaralı ızgaranın orta dalga boyu 1'in 90 dereceye kadar gerikaldığını.Bu veriler, dedektör ızgara numarası 1 polaritesinin ve manyetik ölçeğin polaritesinin aynı olması ve kutuplar zıt olduğunda yapılan ölçümler indiğinde yapılan birden fazla ölçümü temsil eder. On ölçüm boyunca, dedektör ve ölçeğin aynı polariteye sahip olduğu yerler daha kararlıdır. Burada iki dedektör için sıcaklık fonksiyonu olarak ölçülen dalga boyu.Sıcaklık paraziti dikkate alındığında dedektörlerin sıcaklık hassasiyeti aynıdır. Bu da sıcaklık telafisine izin veriyor. Kuvvet yüklüyorlardı ve sıcaklık arzdı.Bir mıknatıs ile yay sıkıştırma tekniği ile başarı için esastır. Bu teknik manyetik güçlü istihdam yararlı bir araç olabilir. Çünkü manyetik kuvvetin periyodik değişimini doğrudan algılayacak.Bu da yer değiştirmeye dönüşür.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu çalışma, bir ince biyolojik bakteri tabakası ve in situ ara yüzeylerde mikro-organizmalar tarafından yapılmış karmaşık yaşam malzemenin lokal mekanik özelliklerini ölçmek için özel bir manyetik cımbız geliştirilmesi tohumlanmış manyetik parçacıkların uzaktan harekete dayalı orijinal bir yöntem göstermektedir.

Için Mikrometrik Sondalar uzaktan manyetik uyarılı<em&gt; In situ</emBakteriyel biyofilm Fiziksel Özelliklerinin&gt; 3D Mapping

Manyetik cımbız, güçlü bir tek moleküllü manipülasyon teknikleri, biyolojik makromoleküllerin (manyetik bir tork cımbız olarak adlandırılan bir konfigürasyonu kullanılarak) ve tork (manyetik cımbız serbestçe yörüngeli adı konfigürasyonu kullanılarak) bükümün doğrudan ölçümleri için uyarlanabilir. Bu tür ölçümler yapmak için rehber DNA ve ilgili nükleotid protein filamanların çalışma uygulamaları da dahil olmak üzere verilmiştir.

Büküm ve Moment Ölçümü için Manyetik Cımbız

Çok çekirdekli bir fiberin her bir çekirdeğine aynı fiber Bragg ızgaralarını yazmak için bir teknik açıklıyoruz. Bu, fiber kaplamanın kavisli yüzeyi tarafından merceklenmeyi azaltmak için optik yola ek bir yüzey eklenerek elde edilir.

Çok çekirdekli Fibers Bragg Izgaralar Yazma

Düzlemsel örneklerinde manyetik parçacıkların görüntülenmesi için bir tarayıcı manyetik algılama tekniği karıştırma düzlemsel frekansı kullanılarak geliştirilmiştir. parçacıkların doğrusal olmayan nonhysteretic mıknatıslanma manyetik modülasyon ürünleri tepkisi iki frekans uyarım üzerine kaydedilir. İnce biyolojik örneklerin 2D görüntüleri çekmek için kullanılabilir.

Düzlemsel Örnekleri Manyetik tanecikler Görüntüleme Manyetik algılama Tarayıcı Karıştırma frekansı

Mikro / nano ölçekte yüksek hassasiyetli gerinim dağılımı ölçümleri için 2-piksel ve çok piksel örnekleme yöntemleri içeren örnekleme moiré tekniği burada sunulmuştur.

Örneklemeden Mozaik Saçaklardan Mikro / Nano-Ölçekli Gerinim Dağılım Ölçümü

Bu kağıt, iç termal sıcak noktaların dağıtılmış durum izleme amacıyla fiber Bragg ızgara (FBG) termal sensörleri ile rasgele yara elektrik bobinleri enstrümantetasyon sağlayan bir protokol sunuyor.

FBG Sensör Lüplama kullanılarak Elektrikli Bobinlerde Situ Termal Sıcak Noktalar İzlemesi Için Tasarım, Enstrümantasyon ve Kullanım Protokolleri

Bu çalışma, bir amplifikasyon mekanizması ve geliştirilmiş bir 3D yazıcı kullanılarak üretilen bir polidimelisiloksane mikroskop oluşan bir gerinim ölçüm sensörü sunar.

Geliştirilmiş 3D Yazıcılı Gerinim Ölçüm Cihazı Üretimi

Burada, kuvvete duyarlı biyomoleküller üzerinde maksimum 1.2 kHz hızında nanomekanik ölçümler yapan yüksek hızlı bir manyetik cımbız kurulumunu açıklıyoruz. DNA saç tokalarına ve SNARE komplekslerine model sistemler olarak uygulanmasını tanıtıyoruz, ancak mekanobiyolojik olaylarda yer alan diğer moleküllere de uygulanabilecektir.

Kuvvete duyarlı elemanlarda nanomekanik ölçümler için yüksek hızlı manyetik cımbız

Bu protokol, küçük gerilme bölgesindeki mikroyapıların mekanik özelliklerini hassas şekilde ölçebilen bir sıkıştırma test cihazının konfigürasyonunu ve bu cihazla yapılan sistematik bir sıkıştırma testi yöntemini sunar. Önerilen cihaz, çeşitli mikroyapıları ve polimer bazlı malzemelerin mekanik davranışlarını analiz etmek için kullanılabilir.

Küçük Deformasyonlarda Sıkıştırıcı Gerilme-Deformasyon Yanıtının Ölçümü

Burada, biz 3 eksenli dağıtım sistemi vasıtasıyla otomatik direkt yazma prosedürü yoluyla üretilen özgürce askıya mikron / alt mikron ölçekli polimer lifler ve "web-like" yapılar imal etmek için bir protokol mevcut.

Asma Micron / Sub-mikron Ölçeği Fiber Yapıların 3-D Doğrudan Yazma Robotik Dağıtım Sistemi aracılığıyla Prescribed

Öğrenin, Fiber Bragg Grating sensörleri ve manyetik ölçek kullanarak sıcaklıktan bağımsız uzun mesafe yer değiştirme ölçümü yapmayı. Bu yöntem, endüstriyel ortamlarda hassas ve uzaktan izleme imkanı sunar.

Manyetik Ölçek ve İki Fiber Bragg Gratings Birleştirerek Rastgele Yer Değiştirme Ölçümü

Daha fazla video keşfet