Detection of material defects with indirect metod by determining the linear expansion with FBG sensor

• Autorzy: Kisała P.

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie defektów materiałowych metodą pośrednią poprzez wyznaczenie wydłużeń względnych czujnikiem FBG

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a method of detecting errors and defects in materials with a known Young modulus. The FBG (fiber Bragg grating) sensor used in the model was tested under the laboratory conditions when diagnosing various defects in the samples prepared for testing. Based on the performed measurements and research, the extent of the optoelectronic sensor ability to detect abnormalities and defects was shown. The linear measuring resolution of the expansion with the proposed method was 1.25 mm. The studies confirmed the presence of defects, which were spaced at a distance of 3.14 mm. In the case of samples of material studied, the differences in location of the maximum elongation amounted to approximately 0.6 mm.

PL

W niniejszym artykule zaprezentowana została metoda wykrywania błędów i defektów w materiałach o znanym współczynniku Younga. Użyty model czujnika FBG (opartego na światłowodowej siatce Bragga), został przetestowany w warunkach laboratoryjnych w procesie diagnozowania różnych defektów na przygotowanych do badań próbkach. Na podstawie dokonanych pomiarów i przeprowadzonych badań, widać w jakim stopniu czujnik optoelektroniczny wykazuje zdolność wykrywania zaburzeń i defektów. Rozdzielczość liniowa pomiaru wydłużenia przy wykorzystaniu zaproponowanej metody wyniosła 1.25 mm. Przeprowadzone badania potwierdziły występowanie defektów, które były rozstawione w odległości 3.14 mm. W przypadku badanych próbek materiału różnice w lokalizacji maksymalnego wydłużenia wyniosły ok. 0.6 mm.

Słowa kluczowe

EN

linear expansion measurement; material defects sensors; indirect measurements; inverse problem

PL

pomiary wydłużenia liniowego; czujniki defektów materiałowych; pomiary pośrednie; problem odwrotny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 89, nr 1a
• Strony: 29--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., schem., wykr.

Twórcy

autor

Kisała P.

• Lublin University of Technology, Lublin

Bibliografia

• [1] Xiao G., Long X., Zhang B., Jin S., A novel active optical approach for acceleration measurement based on aYshaped cavity dual-frequency laser, Optics & Laser Technology, Vol. 44 (2012) s. 344–348.
• [2] Cavallo A., De Maria G., Natale C., Pirozzi S., Optoelectronic joint angular sensor for robotic fingers, Sensors and Actuators A, Vol . 152 (2009) s. 203–210.
• [3] Davino D., Visone C., Ambrosino C., Campopiano S., Cusano A. , Cutolo A. , Compensation of hysteresis in magnetic field sensors employing Fiber Bragg Grating and magneto-elastic materials, Sensors and Actuators A, Vol. 147 (2008) s. 127–136.
• [4] Lei K.F., Lee K.-F., Lee M.-Y., Development of a Flexible PDMS Capacitive Pressure Sensor for Plantar Pressure Measurement, Microelectronic Engineering 99 (2012) 1–5.
• [5] Wen X., Zhang D., Qian Y., Li J., Fei N., Improving the peak wavelength detection accuracy of Sn-doped, H2- loaded FBG high temperature sensors by wavelet filter and Gaussian curve fitting, Sensors and Actuators A, Vol. 174 (2012) s. 91– 95.
• [6] Furstenau N., Schmidt M., Horack H., Goetze W., Schmidt W. , Extrinsic Fabry-Perot interferometer vibration and acoustic sensor systems for airport groung traffic monitoring, IEE Proc -Optoelectron, Vol. 144, No 3 (1997), s. 134-144.
• [7] Bin M., Jian X., Experimental Research of Coupling Fiberoptic Sensor for Vibration Measurement, IEEE (2010) s. 1-4.
• [8] Yuan L., Zhou L., Jin W., Fiber Optic Differential Interferometer, IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, Vol. 49, No. 4 (2000) s. 779-782.
• [9] Consales M., Buosc i olo A., Cutolo A., Breglio G., Irace A., Buontempo S. , Petagna P., Giordano M. , Cusano A., Fiber optic humidity sensors for highenergy physics applications at CERN, Sensors and Actuators B, Vol. 159 (2011) s. 66– 74.
• [10] Wang W.-C., Yee S.S., Reinhall P. G., Optical viscosity sensor using forward light scattering, Sensors and Actuators B, 24-25 (1995) s. 753-755.
• [11] Wójcik W., Cięszczyk S., Kisała P., Wykorzystanie informacji o drugiej pochodnej widma w iteracyjnych algorytmach rekonstrukcji widm w spektroskopii, Przegląd Elektrotechniczny, No 10 (2010) s. 143-146.
• [12] Hotra Z., Mykytyuk Z., Sushynskyy O., Hotra O., Kisała P., Systemy sensorowe z optycznym kanałem przesyłu informacji, Przegląd Elektrotechniczny, No 10 (2010) s. 21-23.
• [13] Liu H., Or S.W., Tam H.Y., Magnetostrictive composite– fiber Bragg grating (MC–FBG) magnetic field sensor, Sensors and Actuators A, Vol. 173 (2012) s. 122–126.
• [14] Kisała P., Application of inverse analysis to determine the strain distribution with optoelectronic method insensitive to temperature changes, Applied Optics, Vol. 51 Issue 16 (2012) s. 3599-3604.
• [15] Wójcik W., Kisała P., WYBRANE ZASTOSOWANIA CZUJNIKÓW OPTOELEKTRONICZNYCH, Elektronika, nr 7 (2009) s. 181-189.
• [16] Sohn K.-R., Fiber Bragg grating-tuned feedback laser flow sensor system, Sensors and Actuators A 179 (2012) 1– 4.
• [17] Sanada H., Sugita Y., Kashiwai Y., Development of a multi-interval displacement sensor using Fiber Bragg Grating technology, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, Vol. 54 (2012) s. 27–36.
• [18] Yuan L.-B., Multiplexed &ber optic sensors matrix demodulated by a white light interferometric Mach–Zehnder interrogator, Optics & Laser Technology, Vol. 36 (2004) s. 365– 369.
• [19] Gordon R.P., Lautz L.K., Briggs M.A., McKenzie J .M., Automated calculation of vertical pore-water flux from field temperature time series using the VFLUX method and computer program, Journal of Hydrology Vol. 420–421 (2012) s. 142–158.
• [20] Mroczka J., Szczuczyński D., Inverse problems formulated in term of first-kind fredholm integral equations in indirect measurements, Metrol. Meas. Syst. Vol. XVI, No 3 (2009) s. 333-357.
• [21] Piotr Kisała : Optoelektroniczny czujnik do równoległego i niezależnego pomiaru temperatury i wydłużenia wykorzystujący światłowodowe siatki Bragga, Przegląd Elektrotechniczny, No. 11a (2012), 343-346
• [22] Mroczka J. Szczuczyń s ki D. , Simulation research on improved regularized solution of the inverse problem in spectral extinction measurements, Applied Optics, Vol. 51, Issue 11 (2012) 1715-1723.
• [23] Mroczka J., Szczuczyński D., Improved regularized solution of the inverse problem in turbidimetric measurements, Appl. Opt. Vol. 49 (2010) s. 4591-4603.
• [24] Bots i s J. , Humber t L., Colpo F., Giaccar i P., Embedded fiber Bragg grating sensor for internal strain measurements in polymeric materials, Optics and Lasers in Engineering 43 (2005) 491–510.
• [25] Kuang K. S. C., Kenny R., Whelan M. P., Cantwel l W. J., Chal ker P. R. , Embedded fibre Bragg grating sensors in advanced composite materials, Composites Science and Technology 61 (2001) 1379–1387.
• [26] Yamada M. Sakuda K., Analysis of almost-periodic distributed feedback slab waveguides via a fundamental matrix approach, Applied Optics, Vol. 26, No. 16 (1987) s. 3474-3478.
• [27] Bao J., Zhang X., Chen K., Zhou W., Spectra of dual overwritten fiber Bragg grating, Optics Communications 188 (2001) 31-39.
• [28] Chena Y, Li J., Yanga Y., Chena M., Li J., Luo H., Numerical modeling and design of midinfrared FBG with high ref l ecticity, Optik (2012) (in press ) .