18.12. Multimoodin optisen kuidun dynaamisten jännityksien mittaaminen käyttämällä itseadaptiivisia holografisia interferometreja

Salvatore Di GirolamoMaster's Degree in Electronic Engineering Salvatore Di Girolamo, väitös 
Perjantai 18.12.2009 klo 10, Medistudian auditorio ML1

Luonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunta/Optoelektroniikka

Sensing of multimode optic-fiber dynamic strains by using self-adaptive holographic interferometers (Multimoodin optisen kuidun dynaamisten jännityksien mittaaminen käyttämällä itseadaptiivisia holografisia interferometreja)

Vastaväittäjä: Professori Timo Jääskeläinen, Joensuun yliopisto
Kustos: Professori Jari Hämäläinen, Kuopion yliopisto
 

Multimoodin optisen kuidun dynaamisten jännityksien mittaaminen käyttämällä itseadaptiivisia holografisia interferometreja

Mekaaninen värähtely on liikettä tasapainoaseman ympärillä. Kun siirtymä on suuri ja liikkeen nopeus on sopiva, voi mekaanisen värähtelyn nähdä, tuntea tai kuulla. Värähtelyn mittauksessa käytetään pääasiassa kiihtyvyysantureita ja siirtymäantureita, joissa mekaaninen värähtely muutetaan sähköiseen signaaliin. Esimerkiksi tavallinen mikrofoni muuttaa ihmiseen ääni sähköiseen signaaliin, joka voi siirtää johdon avulla. Kuitenkin erilaiset sähkömagneettiset kentät vaikuttavat signaalin latuun.

Äänisignaalin mittaamiseen voi käyttää myös optisia mikrofoneja. Ero tavalliseen mikrofoniin on se, että ääni muutetaan suoraan optiseen signaaliin. Optiset signaalit on erittäin helppo siirtää käyttämällä optisia kuituja. Optisia kuituja käytetään runsaasti nykyisessä kommunikaatiosysteemissä, koska niiden avulla voi siirtää enemmän tietoa pidempään etäisyyteen. Myös signaalin menetys ja sähkömagneettisen vaikutus ovat minimaalisia.

Toisaalta kuitua voidaan käyttää itse anturin sensitiivisenä elementtinä. Kuidun avulla voidaan mitata erilaisia fysiikallisia parametreja, kuten esimerkiksi lämpötilaa, painetta ja ääntä. Värähtelyn aallon voimakkuus vaikuttaa kuidun rasitukseen, joka vaihtaa kuidun optisen tien pituutta ja vaikuttaa optisen aallon myöhästymiseen. Kuidussa tapahtuvia muutoksia voidaan mitata interferometritekniikan avulla.

Väitöskirjatyössä osoitetaan, että esitetty ja tutkittu menetelmä mittaa tarkasti pienet mekaaniset värähtelyt ja tulevan sensorin suorituskyky yltää teollisuuden asettamiin koviin vaatimuksiin. Menetelmässä käytettiin optista interferometritekniikkaa. Väitöskirjatyön tekijä Salvatore Di Girolamo on ehdottanut interferometrin uutta arkkitehtuuria, jonka avulla hän on vahvistanut mittauksen stabiilisuuden ja minimoinut ympäristön vaikutukset.

Väitöskirjatyössä esitetään uuden itse-adaptiivisen interferometrin teoreettiset ja kokeelliset tutkimukset äänen mittaamiseen. Tutkimuksessa optisia kuituja käytettiin sensorin sensitiivisenä elementtinä. Tutkimuksen päätuloksena on kolmen erilaisen optisen kuitusensorin konfiguraation saavuttamista mekaanisen värähtelyn mittaamiseen. Tutkimuksessa kehitetylle sensoreille on nähtävissä lukuisia teollisia sovellusmahdollisuuksia.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Kuopion yliopiston julkaisuja 266, ISBN 978-951-27-1404-9. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä, sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml

Lisätietoja:

Master’s Degree in Electronic Engineering
Salvatore Di Girolamo
p. 050 550 2195
salvatore.digirolamo@uef.fi

Artikkelin kirjoitusvuosi: 2009

Takaisin tämän vuoden artikkeleihin