Analiza niepewności wyznaczenia rozkładu wydłużenia siatki Bragga na podstawie jej charakterystyk spektralnych

• Autorzy: Wójcik W. , Kisała P.

Warianty tytułu

EN

The uncertainty analysis of the strain distribution recovery of the fiber Bragg grating on the basis of its spectra

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę niepewności wyznaczenia parametrów siatki Bragga na podstawie jej widma. Analizowane parametry to okresy siatki mierzone w kilku obszarach, na jej długości, które zostały zastosowane do wyznaczenia jej wydłużenia względnego. Do obliczeń zastosowano analizę odwrotną. Zdefiniowano zadanie wprost, a przy wykorzystaniu modelu siatki i iteracyjnego algorytmu symulowanego wyżarzania zaprezentowano rozwiązanie zadania odwrotnego, polegającego na wyznaczeniu zmian wydłużenia względnego siatki na podstawie jej charakterystyk spektralnych.

EN

This paper outlines the uncertainty analysis of the fiber Bragg grating strain distribution recovery. The grating spectra was used to carry out the analysis above. The inverse problem solution was also discussed. Analyzed parameters (grating period values), were distributed in a few points along the grating length. On the basis of the Bragg grating period values its strain values were determined. The inverse analysis was used for calculations. Initially the forward problem was defined. Then the inverse problem solution was presented by the use of the mathematical model of the Bragg grating sensor and the presented simulated annealing algorithm. The inverse problem depends on recovery of the strain distribution of the grating on its spectra basis. The measurement uncertainty was treated as a difference between the spectra values from the measurement and the real value of this spectra. This uncertainty characterizes the scatter (range width) inside which we could locate the spectra values with the satisfactory probability. As a uncertainty measure we accepted the standard deviation of the indirect measurement or in other words the root mean squared error. Six spectra of the grating were analyzed. In every case we checked if the changes of the spectra measurement uncertainty (root mean squared error between two spectra) had an influence on the uncertainty of the strain distribution recovery.

Słowa kluczowe

PL

światłowodowe siatki Bragga; rozkład wydłużenia; problem odwrotny; niepewność pomiaru

EN

fiber Bragg grating; strain distribution; inverse problem; uncertainty of the measurement

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 56, nr 5
• Strony: 427--429
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Wójcik W.

autor

Kisała P.

• Katedra Elektroniki, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 38A, 20-618 Lublin,

Bibliografia

• [1] Mroczka J.: Problemy metrologii elektronicznej i fotonicznej, praca zbiorowa pod redakcją Janusza Mroczki, Oficyna Wydawnicza Pol. Wrocławskiej, Wrocław 2008, pp. 16-41.
• [2] Czerwiński M., Mroczka J., Girasole T., Gouesbet G., Grehen G.: Light-transmittance predictions under multiple-light-scattering conditions. II. Inverse problem: particle size determination, Applied Optics Vol. 40 ; Issue: 9 ; (c) 2001 Optical Society of America, pp. 1525-1531.
• [3] Sikora A., Kaczmarek Z.: Analiza pracy światłowodowej siatki Bragga o stałym okresie przy odkształceniach impulsowych, Pomiary Automatyka Kontrola (53), nr 9 bis/2007, s. 309-312, 2007.
• [4] Othonos A., Kalli K.: Fibre Bragg gratings: fundamentals and applications in telecommunications and sensing, (Artech House), 1999, pp. 21-45.
• [5] Kaczmarek Z.: “Fiber Bragg grating impulsive pressure sensor”. Proc. SPIE, Optical Fibers Applications, 2005, Vol. 5952, pp. 151-155.
• [6] Kaczmarek Z.: Światłowodowy czujnik ciśnień impulsowych z siatką Bragga, Pomiary Automatyka Kontrola, No 4, 2006, s. 24-28.
• [7] Jędrzejewski K., Tenderenda T.: Materiały konferencyjne X Konferencji Światłowody i ich zastosowania, Krasnobród 2006, s. 131-138.
• [8] Wójcik W., Lach Z., Kisała P.: Wstępna ocena metod wyznaczania rozkładu naprężeń zmierzonego przy użyciu światłowodowej siatki Bragga, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 53, nr 11’2007, s. 15-19.
• [9] Mroczka J., Szczuczyński D.: Problem odwrotny - jakość rekonstrukcji funkcji rozkładu wielkości cząstek w pomiarach nefelometrycznych i turbidymetrycznych, PAK, 2007 nr 9bis, s. 246-249.
• [10] Wójcik W., Kisała P., The application of inverse analysis in strain distribution recovery using the fibre Bragg grating sensors, Metrology and Measurement Systems, Index 330930, 2009 Polish Academy of Sciences.
• [11] Mroczka J., Szczuczyński D.: Wpływ modelu rozproszenia światła na jakość rozwiązań zagadnienia odwrotnego w pomiarach nefelometrycznych, Pomiary Automatyka Kontrola 2007 nr 9 bis, s. 242-245.
• [12] Wójcik W., Kisała P., Wybrane zastosowania czujników optoelektronicznych, Elektronika (L), nr 7/2009, s. 181-189.
• [13] Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S.: Czujnik rozkładu naprężenia ze światłowodową siatką Bragga, PAK, Vol. 53, nr 11’2007, s. 6-9.
• [14] Teoria pomiarów, pod red. Henryka Szydłowskiego, PWN, Warszawa (1978).