Electronic system for measurement of deformations under bending by usingpolymer optical fiber with sensitive zone

U ovoj doktorskoj disertaciji je razvijen elektronski senzorski sistem za merenje deformacija pri savijanju pomoću polimernog optičkog vlakna sa osetljivom zonom. Opisana je metoda izrade fiber-optičkog senzora zakrivljenosti pomoću polimernog optičkog vlakna. Izvršena je simulacija ponašanja senzora i urađena je karakterizacija senzora. Ispitana je mogućnost primene elektronskog senzorskog sistema za detekciju savijanja i loma građevinskih struktura. Pomoću istog senzora je realizovan fiber-optički goniometar za merenje ugla savijanja ljudskog kolena koji karakterišu linearni odziv u opsegu uglova od -45° do 25°, rezolucija od 1° i osetljivost od 20 mV/°. U tezi je takođe data metoda eliminacije grešaka koje mogu nastati usled savijanja delova vlakna koji vode do i od osetljive zone.In this thesis, an electronic system for measurement of bend-induced deformations by using polymer optical fiber with sensitive zone is developed. A method for fabrication of the fiber-optic curvature sensor by using polymer optical fiber is described. The simulation and characterization of the sensor behavior have been conducted. The possibility of application of the proposed electronic system in structural health monitoring for bending and crack detection of civil engineering structures is investigated. Also, a fiber-optic goniometer for human joint movement monitoring characterized by a linear response in the range from -45° to 25°, resolution of 1°, and the sensitivity of 20 mV/° is implemented. A method for the elimination of errors which may be caused due to bending of lead-in and lead-out sections of the fiber (leading to and from the sensitive zone) is also described

Micro-/Nano-Fiber Sensors and Optical Integration Devices

The development of micro/nanofiber sensors and associated integrated systems is a major project spanning photonics, engineering, and materials science, and has become a key academic research trend. During the development of miniature optical sensors, different materials and micro/nanostructures have been reasonably designed and functionalized on the ordinary single-mode optical fibers. The combination of various special optical fibers and new micro/nanomaterials has greatly improved the performance of the sensors. In terms of optical integration, micro/nanofibers play roles in independent and movable optical waveguide devices, and can be conveniently integrated into two-dimensional chips to realize the efficient transmission and information exchange of optical signals based on optical evanescent field coupling technology. In terms of systematic integration, the unique optical transmission mode of optical fiber has shown great potential in the array and networking of multiple sensor units.In this book, more than ten research papers were collected and studied, presenting research on optical micro/nanofiber devices and related integrated systems, covering high-performance optical micro/nanofiber sensors, fine characterization technologies for optical micro/nanostructures, weak signal detection technologies in photonic structures, as well as fiber-assisted highly integrated optical detection systems

Desarrollo de un sensor de fibra óptica para la medida del tip clearance y tip timing en motores aeronáuticos

163 p.Los sensores basados en fibra óptica son cada vez más utilizados en aeronáutica debido a las ventajas que presentan frente a sensores más tradicionales. En esta tesis se presenta el diseño y desarrollo de un sensor de fibra óptica para la medida del tip clearance y del tip timing en motores aeronáuticos. Este sensor está basado en la modulación de la luz reflejada por parte de los álabes de un motor aeronáutico en función de la distancia a la que se encuentran.En el capítulo 1 se realiza una introducción a los sensores de fibra óptica dedicando especial atención a que utilizan la modulación de la intensidad como principio de funcionamiento, y se explican los parámetros que serán objeto de medida por el sensor desarrollado en la presente tesis.En el segundo capítulo se presenta la metodología seguida en el diseño y desarrollo del sensor. Se definen los objetivos y requisitos iniciales que el sensor debe cumplir y los pasos seguidos hasta conseguirlo.En el tercer capítulo se muestran los resultados obtenidos para aplicaciones reales de funcionamiento del sensor diseñado. Se presentan los resultados conseguidos en dos entornos reales de trabajo. Por un lado, el túnel de viento que el Centro de Tecnologías Aeronáuticas posee en sus instalaciones de Zamudio (Vizcaya), y por el otro, el banco de ensayos con el que cuenta el Instituto Tecnológico de las Fuerzas Aéreas polacas en Varsovia (Polonia).Este documento concluye con un capítulo en el que se recogen las conclusiones del trabajo, así como las líneas futuras del mismo. También se enumeran los artículos (incluidos en un apéndice) en los que se basa la tesis, así como las conferencias y otras publicaciones realizadas durante este periodo

Desarrollo de un sensor de fibra óptica para la medida del tip clearance y tip timing en motores aeronáuticos

163 p.Los sensores basados en fibra óptica son cada vez más utilizados en aeronáutica debido a las ventajas que presentan frente a sensores más tradicionales. En esta tesis se presenta el diseño y desarrollo de un sensor de fibra óptica para la medida del tip clearance y del tip timing en motores aeronáuticos. Este sensor está basado en la modulación de la luz reflejada por parte de los álabes de un motor aeronáutico en función de la distancia a la que se encuentran.En el capítulo 1 se realiza una introducción a los sensores de fibra óptica dedicando especial atención a que utilizan la modulación de la intensidad como principio de funcionamiento, y se explican los parámetros que serán objeto de medida por el sensor desarrollado en la presente tesis.En el segundo capítulo se presenta la metodología seguida en el diseño y desarrollo del sensor. Se definen los objetivos y requisitos iniciales que el sensor debe cumplir y los pasos seguidos hasta conseguirlo.En el tercer capítulo se muestran los resultados obtenidos para aplicaciones reales de funcionamiento del sensor diseñado. Se presentan los resultados conseguidos en dos entornos reales de trabajo. Por un lado, el túnel de viento que el Centro de Tecnologías Aeronáuticas posee en sus instalaciones de Zamudio (Vizcaya), y por el otro, el banco de ensayos con el que cuenta el Instituto Tecnológico de las Fuerzas Aéreas polacas en Varsovia (Polonia).Este documento concluye con un capítulo en el que se recogen las conclusiones del trabajo, así como las líneas futuras del mismo. También se enumeran los artículos (incluidos en un apéndice) en los que se basa la tesis, así como las conferencias y otras publicaciones realizadas durante este periodo