Abstract

Fiber Bragg Izgara (Fiber Bragg Grating (FBG)) sensörler küçük olması, hafif olması, yüksek hassasiyete sahip olması ve elektromanyetik girişimlerden etkilenmemesi gibi avantajları nedeniyle son yıllarda yoğun olarak kullanılmaya ve geliştirilmeye devam etmektedir. Doğrudan gerinim ve sıcaklık; dolaylı olarak ise basınç, yer değiştirme, titreşim ve ivme gibi fiziksel parametreler ölçülebilmektedir. Gerinim ve sıcaklık parametrelerini elde etmek için FBG sensörlerin ölçüm yapılacak malzemeyle bağlantı kurulması gerekmektedir. Bu bağlantı genel olarak iki yöntem kullanılarak sağlanmaktadır. Bunlardan ilki yüzeye sabitlenmesi diğeri ise malzemeye gömülmesidir. Yüzeye sabitleme metotlarından bir tanesi sabitleyici eleman kullanmaktır. Sabitleyici eleman; sensörün kolay montaj edilmesi, dış ortamlardan korunması ve hassasiyetinin artması gibi avantajlar sağlamaktadır. Bu bildiride, farklı FBG sensör sabitleyici elemanlarının ölçüm hassasiyeti, sabitleyici boyutu, malzeme türü, sabitleme yöntemi incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Yeni bir sabitleme elemanının tasarımı yapılmış ve sonlu elemanlar yöntemiyle doğrulanmıştır.

References

[1] Günaydın A.C., Hatipoğlu A., Fidanboylu K. Havacılık Sektöründe Fiber Optik     Uygulamaları. TMMOB Makina Mühendisleri Odası X. Ulusal Uçak, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Kurultayı. Eskişehir. 2019.

[2] Fidanboylu K., Efendioğlu H.S. Fiber Optic Sensors and Their Applications. 5th International Advanced Technologies Symposium (IATS’09). May 13-15, 2009. Karabuk, Turkey.

[3] Yücel M., Öztürk N.F., Torun M. Fiber Bragg Izgara Sensör Dizisi Tabanlı Sıcaklık Ölçüm Sistemi Tasarımı ve Uygulaması. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 32:3 (2017) 957-964.

[4] Pachava V.R., Kamineni S., Madhuvarasu S.S., Putha K. A High Sensitive FBG Pressure Sensor Using Thin Metal Diaphragm. J Opt (April–June 2014) 43(2):117–121.

[5] Jiang S. Research on the Strain Transfer Mechanism of FBG Radian Strain Sensor. International Journal of Optic and Photonic Engineering, 3:013.

[6] J. Zhou, Z. Zhou, D. Zhang. Study on Strain Transfer Characteristics of Fiber Bragg Grating Sensors. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 21, 1117.

[7] Ren L., Chen J., Li H.-N., Song G., Ji X. Design and Application of a Fiber Bragg Grating Strain Sensor with Enhanced Sensitivity in the Small-Scale Dam Model. Smart Mater. Struct. 18 (2009) 035015 (7pp).

[8] Li R., Tan Y., Chen Y., Hong L. Zhou Z. Investigation of Sensitivity Enhancing and Temperature Compensation for Fiber Bragg Grating (FBG)-Based Strain Sensor. Optical Fiber Technology 48 (2019) 199–206.

[9] http://www.micronoptics.com/products/sensing-solutions/sensors/ (14.07.2020)

[10] Li L., Zhang D., Liu H., Guo Y., Zhu F. Design of an Enhanced Sensitivity FBG Strain Sensor and Application in Highway Bridge Engineering. Photonic Sensors / Vol. 4, No. 2, 2014: 162–167.

[11] Zhang L., Liu Y., Gao X., Xia Z. High Temperature Strain Sensor Based on a Fiber Bragg Grating and Rhombus Metal Structure. Vol. 54, No. 28 / October 1 2015 / Applied Optics.

[12] Li R., Chen Y., Tan Y., Zhou Z., Li T., Mao J. Sensitivity Enhancement of FBG-Based Strain Sensor. Sensors 18 (5) (2018) 1607.

[13] Guo Y., Kong J., Liu H., Hu D., Qin L. Design and Investigation of a Reusable Surface-Mounted Optical Fiber Bragg Grating Strain Sensor. IEEE Sensors Journal, Vol. 16, No. 23, December 1, 2016.

[14] Nawrot U., Geernaert T., Pauw B.D., Anastasopoulos D., Reynders E., Roeck G.D., et al. Development of a Mechanical Strain Amplifying Transducer with Bragg Grating Sensor for Low-Amplitude Strain Sensing. Smart Mater. Struct. 26 (2017) 075006 (10pp).

[15] Yao K., Lin Q., Jiang Z., Zhao N., Peng G.D., Tian B., et al. Design and Analysis of a Combined Strain-Vibration-Temperature Sensor with Two Fiber Bragg Gratings and a Trapezoidal Beam. Sensors 2019, 19, 3571.

[16] Peng J., Jia S., Jin Y., Xu S., Xu Z. Design and Investigation of a Sensitivity-Enhanced Fiber Bragg Grating Sensor for Micro-Strain Measurement. Sensors and Actuators A 285 (2019) 437–447.

[17] https://www.hbm.com/en/4599/new-light-optical-fiber-sensors/ (14.07.2020)

[18] Zhang Y., Zhu L., Luo F., Dong M., Yang R., He W., et al. Comparison of Metal-Packaged and Adhesive-Packaged Fiber Bragg Grating Sensors. IEEE Sensors Journal, Vol. 16, No. 15, August 1, 2016.

[19] Tian H., Liu D.G., Wang Y.P., Wang Q.L. Effect of Adhesive Type on the Sensitivity Coefficient of FBG Sensor Bonded on the Surface of CFRP. Optoelectronics Lett. Vol.15 No.4.

[20] Castro-Caicedo A.J., Torres P., Nieto-Callejas M.J., Lain-Huerta R., Suarez-Burgoa L.O. Manufacturing and Reliability of a Fiber Bragg Grating Strain Sensor Designed for Uniaxial Compression Test of Rocks. DYNA, 86(208), 234-242.

[21] Torres B., Paya-Zaforteza I., Calderon P.A., Adam J.M. Analysis of the Strain Transfer in a New FBG Sensor for Structural Health Monitoring. Engineering Structures 33 (2011) 539–548.

[22] Guo Y., Zhu X., Ni Y. Temperature Compensated Three-Directional Fiber Bragg Grating Strain Sensor with Big Measurement Range and High Accuracy. Opt. Eng. 57(11), 117113 (2018).

[23] Ramos C.A., Oliveira R., Marques A.T., Frazao O. Design and Experimental Evaluation of a Composite Strain Rosette Using Fiber Bragg Grating. Microwave and Optical Technology Letters / Vol. 53, No. 8, August 2011.

[24] Shen W., Yan R., Xu L., Tang G., Chen X. Application Study on FBG Sensor Applied to Hull Structural Health Monitoring. Optik 126 (2015) 1499–1504.