Details

Цель работы: исследовать чувствительность межмодового интерферометра на основе SMS-структуры с градиентным многомодовым волокном к температуре и растяжению. Задачи работы: провести обзор литературы по принципу работы SMS-структур и методам обработки сигналов; выполнить расчёт спектральной передаточной функции для SMS-структуры с градиентным многомодовым волокном в среде Octave; изготовить образец SMS-датчика сваркой одномодового и градиентного многомодового волокон; зарегистрировать спектральную характеристику датчика при комнатной температуре и отсутствии растяжения; собрать экспериментальную установку для контролируемого растяжения волокна и контролируемого изменения температуры; определить чувствительность SMS-структуры к растяжению и температуре. Работа проведена на базе лаборатории волоконной оптики института электроники и телекоммуникаций Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. В процессе выполнения работы были проведены расчёты спектральной передаточной функции, изготовление SMS-датчика, экспериментальные измерения спектральных характеристик при различных массах груза и температурах, а также анализ полученных данных. Использовались методы спектральной интерферометрии, численного моделирования в среде Octave и экспериментальной обработки сигналов. В результате работы зарегистрирована спектральная передаточная функция SMS-датчика, имеющая регулярный интерференционный характер. Также была определена чувствительность датчика к растяжению, которая составила -0.23 нм/г, и к температуре, которая составила -0.48 нм/°C. Полученные значения хорошо согласуются с литературными данными. Разработанный датчик может быть использован для измерения малых деформаций и изменений температуры в условиях, требующих простого и устойчивого к электромагнитным помехам устройства. В процессе выполнения работы использовались следующие информационные технологии и программное обеспечение: Octave для численного моделирования и обработки экспериментальных данных, интеррогатор для регистрации спектральных характеристик.

Objective of the work: to investigate the sensitivity of a multimode interferometer based on an SMS structure with graded-index multimode fiber to temperature and strain. Tasks of the work: to review the literature on the operating principle of SMS structures and signal processing methods; to calculate the spectral transfer function for an SMS structure with graded-index multimode fiber in Octave; to fabricate an SMS sensor by splicing single-mode and graded-index multimode fibers; to register the spectral characteristic of the sensor at room temperature and in the absence of strain; to assemble an experimental setup for controlled fiber strain and controlled temperature change; to determine the sensitivity of the SMS structure to strain and temperature. The work was carried out at the Fiber Optics Laboratory of the Institute of Electronics and Telecommunications of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University. During the work, calculations of the spectral transfer function, fabrication of the SMS sensor, experimental measurements of spectral characteristics under various loads and temperatures, as well as data analysis were performed. The methods used included spectral interferometry, numerical simulation in Octave, and experimental signal processing. As a result of the work, the spectral transfer function of the SMS sensor was obtained, which exhibits regular interference fringes. The strain sensitivity of the sensor was determined to be -0.23 nm/g, and the temperature sensitivity was -0.48 nm/°C. The obtained values are in good agreement with literature data. The developed sensor can be used for measuring small deformations and temperature changes in conditions requiring a simple and electromagnetically immune device. The following information technologies and software were used in the work: Octave for numerical simulation and experimental data processing, and an interrogator for spectral characteristic registration.