الکترومغناطیس کاربردی (May 2023)
یک روش شبیه‌سازی جدید برای محاسبه همزمان دما و کرنش با حسگر توری براگ فیبر نوری
Abstract
حساسیت بسیار زیاد امواج نوری منتشرشده درون موجبر فیبر نوری به تغییرات محیطی، منجر شده تا از فیبرهای نوری به‌عنوان حسگر پارامترهای محیطی همچون دما، کرنش، تنش، رطوبت، غلظت و... بطور گسترده استفاده شود. در بین حسگرهای فیبری، حسگر توری براگ فیبر نوری (FBG) به دلیل دقت بالا و طول سنجش مناسب و البته مقرون‌به‌صرفه بودن، کاربردهای فراوانی در زمینه‌های مختلف عمرانی و صنعتی پیداکرده است ولی برخی محدودیت‌های این حسگر منجر به کاهش چشمگیر عملکرد آن شده است. یکی از مهم‌ترین این محدودیت‌ها، مشکلات موجود در اندازه‌گیری چند پارامتر محیطی، به‌خصوص دما و کرنش بطور همزمان است. این محدودیت منجر شده تا روش‌های زیادی برای اندازه‌گیری همزمان دما و کرنش به کمک حسگر FBG پیشنهاد شود. اکثر این روش‌ها نیاز به بیش از یک توری براگ فیبری یکنواخت دارند و برخی دیگر نیز از یک تک توری براگ فیبری خاص، و نه یکنواخت، برای اندازه‌گیری همزمان دما و کرنش استفاده می‌کنند. هر یک از این روش‌ها معایبی همچون نیاز به بیش از یک توری براگ، پیچیدگی در چیدمان و صرف بازه‌ی وسیعی از منبع پهن‌باند را دارند. هدف ما در این مقاله، شبیه‌سازی عددی و همچنین طراحی یک چیدمان مناسب برای محاسبه همزمان تغییرات دما و کرنش محیطی توسط تنها یک توری براگ فیبری یکنواخت است. باتوجه به نتایج شبیه‌سازی حاصل از نرم‌افزار متلب، حساسیت این حسگر نسبت به دما pm/℃ 14 و نسبت به کرنشpm/με 678/0 بدست آمده است.
