یک روش شبیه‌سازی جدید برای محاسبه همزمان دما و کرنش با حسگر توری براگ فیبر نوری

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 0/678 به دست آمده است.

a new simulation method for calculating of temperature and strain at the same time by fiber bragg grating sensor

excessive sensitivity of light waves emitted within optical fiber to environmental changes has led to the widespread use of optical fibers as sensors of environmental parameters such as temperature, strain, stress, humidity, density, and so on. among the fiber optic sensors, the fiber bragg grating (fbg) sensor has found many applications in various civil and industrial fields due to its high accuracy, reasonable sensing length and low price, but some limitations of this sensor has led to a significant reduction in performance. one of the most important of these limitations is the problems in measuring several environmental parameters at the same time, especially temperature and strain. this limitation has led to the suggestion of many methods for measuring temperature and strain at the same time, using the fbg sensor. most of these methods have require more than one uniform fbg, and other methods use one special fbg to measure temperature and strain at the same time. each of these methods have disadvantages such as requiring more than one uniform fbg, complexity in setup and overused of spectral sources. our purpose in this paper is to numerical simulation as well as design a suitable setup for calculating temperature and strain changes at the same time, by a single uniform fbg. based on the simulation results obtained from matlab software, the sensitivity of this sensor is 14 pm/℃ for temperature and 0.678 pm/με for strain.