تصميم ومحاكاة مستشعر حواجز شبكة براغ (FBG) لقياس درجة الحرارة والاجهاد

Abstract

انتقلت أجهزة الاستشعار الضوئية بالألياف على مدى العشرين عامًا الماضية من مرحلة البحث التجريبي إلى مرحلة التطبيقات العملية ، مما يبرز تنوعها وفعاليتها عبر مختلف الصناعات. وتستفيد هذه المستشعرات من الخصائص الفريدة للألياف الضوئية، مثل حساسيتها للتغيرات في درجة الحرارة والإجهاد والضغط والتركيب الكيميائي، لتوفير قياسات دقيقة وموثوقة. ومن بين الكم الهائل من المتغيرات الفيزيائية والكيميائية التي يمكن لأجهزة استشعار الألياف الضوئية قياسها، تعد درجة الحرارة والإجهاد الأكثر دراسة وعلى نطاق واسع. وفي تصميمنا تم استخدام العديد من مكونات الألياف الضوئية الأساسية التي تعتبر مرشحة جيدة كأجهزة استشعار للألياف الضوئية (مثل حواجز شبكة براغ (FBGs)). ان تقاطع الحساسية لدرجة الحرارة والإجهاد تعد مشكلة حاسمة عند تصميم مستشعرات ألياف ضوئية عالية الأداء نظرًا لأن معظم مكونات الاستشعار حساسة لدرجة الحرارة والإجهاد، وهذا من شأنه أن يؤدي إلى حدوث خطأ عند قياس كل من درجة الحرارة والاجهاد بشكل مستقل، لذا قمنا بتطوير العديد من المخططات للتغلب على هذه المشكلة من خلال سلسلة FBG. ومن خلال قياس تحولات الطول الموجي لأطياف درجة الحرارة والاجهاد، يمكن تحقيق قياس متزامن لدرجة الحرارة والإجهاد. ومع ذلك، فإن مستشعرات الالياف الضوئية تحتاج إلى محللات أطياف بصرية لمراقبة المعلومات الطيفية. تتراوح دقة التكوينات المذكورة أعلاه بين(0o to 100o) درجة مئوية في درجة الحرارة و ) (0-1500μe في الاجهاد ، وهي كافية لتطبيقات معينة.