Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Strain measurement based on fixed wavelength transmission of tapered long-period fiber grating

Tang Yong, Zhang Hao, Zhang Li, Yu Xin Feng, Bai Yun Feng

Optica Applicata

|

2022

|

Vol. 52, nr 4

511--519

EN

This paper studies the relationship between transmission intensity and strain based on tapered long-period fiber grating at a fixed wavelength. In experiments, tapered long-period fiber grating was prepared by the electric melting method. Experimental results show that two resonance peaks appeared at 1482 and 1537 nm, respectively. Here is the elaboration of the relationship between the resonant wavelength and the strain, its wavelength-strain sensitivity is 20 pm/με, and the linearity was negative. Then our next study was about the relationship between transmission intensity and strain at a fixed wavelength. The results show that the transmission intensity at a fixed wavelength is related to the exponent with strain. The coupled-mode theory is applied to simulate the relationship between fixed wavelength and strain. The simulation results matched the experimental results. Two fixed wavelength transmission intensity ratio was used, and the ratio showed a linear relationship with the strain, and the slope is –0.018 dB/με. Therefore, within the 0.01% resolution of our detector, we could resolve a 0.16 με strain change. We can select the appropriate light source and detector to achieve higher measurement accuracy. Thus, there is a great potential in fiber grating strain sensors.

2

A Fabric-Based Integrated Sensor Glove System Recognizing Hand Gesture

Han Xiaoxue, Miao Xuhong, Liu Qing, Li Yutian, Wan Ailan

Autex Research Journal

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

458--465

EN

The research on wearable glove sensor system has been increasing over recent years because of the need for portability and comfort. This study presents a fabric-based integrated sensor glove system with five sensing zones. Five sensors are knitted by silver-plated nylon yarn and embedded into glove directly using intarsia technology. Various parameters including sensor elasticity, sizes of embedded sensor as well as glove are discussed, respectively. Further, selected or chosen integrated sensor glove is manufactured and tested for recognizing gestures. Results show that elasticity affects effective sensing range of knitted sensors, size has significant influence on sensors’ sensitivity, and appropriate glove size helps avoiding nonlinear sensing phenomenon. Finally, the glove system, by extracting feature data, can distinguish Chinese number gestures very well and has also the potential to recognize more hand gestures in the future.

3

Flexible strain sensor with good durability and anti-corrosion property based on metal/polymer composite films embedded with silver nanowires

Luan Jinjin, Wang Qing, Zheng Xu, Li Yao

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 4

528--534

EN

To avoid corrosion in sea water environment and conductive failures under external loads, a highly durable and anti-corrosion film with sandwich structure embedded with silver nanowires was fabricated as a flexible strain sensor. The effects of film size and ambient temperature on the conductivity of the sensor were studied separately. The silver nanowire-embedded strain sensor showed high durability and remained stable even after multiple bending. The PDMS coating could prevent the conductive layer from the external environment effectively. It is found that the sensor can be used effectively in sea water condition. Furthermore, the sensor connected on the steel sheet was applied in the real-time detection of microstrain in the tensile test, and the relationship between ΔR/R0 and strain illustrated high linear relationship and sensitivity. The good durability and anti-corrosion property of the conductive film showed the highly potential application to be used as a flexible strain sensor in salt-water condition.

4

An interferometric structure with a dual-resonance long period grating for strain sensing

Zawisza R., Jaroszewicz L. R., Mikulic P., Bock W. J.

Opto-Electronics Review

|

2018

|

Vol. 26, No. 4

325--328

EN

Spectral characteristics and amplitude tunability of a long period grating with a dual- resonance inside fiber loop mirror are studied in terms of applied stress caused by elongation. Inserting the polariza-tion controller between grating and part of polarization maintaining fiber in the loop structure enables tuning of resonance and interferometric peaks. The maximum sensitivity of demonstrated sensor is of 1.943 dB/mε for the range of 1.1–4.4 mε. Combination of these two optical components allows to measure strain in a wider range comparing with sensors based on standard long period grating.

5

Influence of Rib Structure and Elastic Yarn Type Variations on Textile Piezoresistive Strain Sensor Characteristics

Raji R. K., Miao X., Zhang S., Li Y., Wan A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2018

|

Vol. 26, no. 5 (131)

24--31

EN

Production parameters have been established to play a fundamental role in dictating the physical characteristics and sensing properties of knitted sensors. This research studied the influence of elastic yarn type and rib fabric structure variation on the physical, tensile and conductive properties and sensitivity performance of knitted underwear strain sensors to be used for breathing mensuration. Four different structures in 1×1, 1×2, 1×3 and 2×2 mock ribs were knitted using covered elastic (CY) and bare strand elastic yarn (BS) combinations. These two parameters proffered unique physical, conductive and tensile characteristics to the samples. Wear and machine tests were conducted to ascertain the sensor’s piezoresistive responses. The machine test showed a higher piezoresistive response, with an average peak value (APV) from 1.70 Ω to 0.24 Ω, while those for the wear test recorded were around 0.0110 Ω to 1.867 Ω for all sample categories. However, sensors knitted with covered elastic yarns produced the best breathing test results (APV of 1.089 Ω – 1.86 Ω) compared to bare strand elastic yarns (APV 0.0027 Ω – 0.0790 Ω) when used in a wearable environment. Fabric structure variation had influences on both conductive and tensile characteristics; however, the effects on the piezoresistive response were negligible. The influences of the unique characteristics provided by these core parameters on sensor resistance values, piezoresistance, aging, ease of deformation and dimensional stability have also been discussed.

PL

W pracy badano wpływ struktury dzianiny i rodzaju przędzy na właściwości fizyczne, rozciągające i przewodzące oraz czułość dzianinowych czujników umieszczonych w wyrobach bieliźnianych. Czujniki mają znaleźć zastosowanie w pomiarach napięcia oddechowego. Badaniom poddano cztery różne dzianiny: 1 × 1, 1 × 2, 1 × 3 i 2 × 2, w procesie dziania wykorzystano kombinacje przędz elastycznych powlekanych (CY) i niepowlekanych (BS). Dało to unikalne właściwości fizyczne, przewodzące i rozciągające próbki. W celu ustalenia reakcji piezorezystywnych czujnika przeprowadzono dwa rodzaje testów. Test maszynowy wykazał wyższą reakcję piezorezystywną, ze średnią wartością szczytową (APV) od 1,70 Ω do 0,24 Ω, podczas gdy dla testu zużycia zarejestrowano około 0,0110 Ω do 1,867 Ω dla wszystkich kategorii próbek. Jednakże, czujniki dzianinowe z powleczonymi przędzami elastycznymi dały najlepsze wyniki testu oddychania (APV o wartości 1.089 Ω – 1.86 Ω) w porównaniu do niepowleczonych przędz elastycznych (APV 0,0027 Ω – 0,0790 Ω), podczas stosowania ich w środowisku noszenia. Zmiana struktury dzianiny miała wpływ na właściwości przewodzące i rozciągające, jednak wpływ na reakcję piezorezystywną był znikomy. Omówiono również wpływ unikalnych cech tych podstawowych parametrów na wartości rezystancji czujnika, odporność na piezorezystencję, starzenie, łatwość deformacji i stabilność wymiarową.

6

Monitorowanie naprężeń w elementach konstrukcyjnych za pomocą czujnika mikropaskowego

Łopato P., Herbko M.

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2018

|

nr 4

9--11

PL

W niniejszej pracy przedstawiono analizę numeryczną przetworników mikorpaskowych z kołowymi promiennikami do badania odkształceń materiałów i pośrednio naprężeń w nich występujących. W przypadku tego rodzaju czujników odkształcenie wyznaczane jest poprzez pomiar współczynnika odbicia S11, który reprezentuje stosunek mocy sygnału odbitego do mocy sygnału wejściowego. Pomiar dokonywany jest w dziedzinie częstotliwości. Do oceny wartości odkształcenia wykorzystywane jest przesunięcie częstotliwości rezonansowej wywołane zmianą geometrii rezonatora. Zaproponowane w pracy przetworniki mogą być alternatywą dla czujników tensometrycznych. W tym artykule zbadano czułość przetworników wykonanych na laminatach o różnej przenikalności elektrycznej.

EN

In this work, a numerical analysis of circular microstrip sensors to assess deformation of materials and indirectly strain is presented. In this type of sensors, the reflection coefficient S11 is measured to determine strain value. Reflection coefficient represents the ratio of the power of reflected signal to the power of input signal. The coefficient is measured in frequency domain. The shift of resonant frequency caused by deformation of resonator is used to evaluate the strain value. This kind of transducer can be alternative to a strain gauge. In this article, the sensitivity of transducers made on laminates with different permittivity was evaluated.

7

Accuracy improvement of Fiber Bragg Grating peak wavelength demodulation using wavelet transform and various center wavelength detection algorithms

Harasim D., Kashaganova G., Kussambayeva N.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 6

86--89

EN

The main feature of Fiber Bragg Gratings is that they perform a direct transformation of measured parameter into a shift in the center Bragg wavelength. This paper presents a possibility for extraction FBGs peak wavelength from spectra with high influence of noise by using wavelet transform. Spectra of tested FBG were measured in 20 points with different extending force applied to tested sample. Wavelet transform and various methods of center Bragg wavelength detection are jointly applied to improve wavelength detection accuracy. Experiment results shows that application of appropriate digital signal processing algorithms for denoising FBG spectra could greatly improve accuracy and linearity of fiber sensor processing characteristics.

PL

Najważniejszą właściwością światłowodowych siatek Bragga (Fiber Bragg Gratings) jest liniowe przetwarzanie zmian mierzonej temperatury bądź odkształcenia na przesunięcie centralnej fali. Artykuł ten prezentuje możliwości wyznaczenia długości fali Bragga z widm silnie zaszumionych przy zastosowaniu transformaty Falkowej .Spectra rejestrowano w 20 punktach o różnych wartościach siły rozciągającej próbkę. Transformacja Falkowa oraz różne algorytmy wyszukiwania centralnej fali Bragga zostały zastosowane jednocześnie dla uzyskania poprawy precyzji wykreślania charakterystyki przetwarzania elementu mierzącego. Wyniki eksperymentu wskazują, że zastosowanie odpowiednich algorytmów cyfrowego przetwarzania sygnałów do widm FBG może w dużym stopniu poprawić dokładność wyznaczania charakterystyki przetwarzania światłowodowego czujnika.

8

Wirelessly Powered High-Temperature Strain Measuring Probe Based on Piezoresistive Nanocrystalline Diamond Layers

Bouřa A., Kulha P., Husák M.

Metrology and Measurement Systems

|

2016

|

Vol. 23, nr 3

437--449

EN

A high-temperature piezo-resistive nano-crystalline diamond strain sensor and wireless powering are presented in this paper. High-temperature sensors and electronic devices are required in harsh environments where the use of conventional electronic circuits is impractical or impossible. Piezo-resistive sensors based on nano-crystalline diamond layers were successfully designed, fabricated and tested. The fabricated sensors are able to operate at temperatures of up to 250°C with a reasonable sensitivity. The basic principles and applicability of wireless powering using the near magnetic field are also presented. The system is intended mainly for circuits demanding energy consumption, such as resistive sensors or devices that consist of discrete components. The paper is focused on the practical aspect and implementation of the wireless powering. The presented equations enable to fit the frequency to the optimal range and to maximize the energy and voltage transfer with respect to the coils’ properties, expected load and given geometry. The developed system uses both high-temperature active devices based on CMOS-SOI technology and strain sensors which can be wirelessly powered from a distance of up to several centimetres with the power consumption reaching hundreds of milliwatts at 200°C. The theoretical calculations are based on the general circuit theory and were performed in the software package Maple. The results were simulated in the Spice software and verified on a real sample of the measuring probe.

9

Wpływ sensora z włókien węglowych do pomiaru odkształceń na nośność belek żelbetowych

Krzywoń R., Górski M., Dawczyński S.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

263--270

PL

Przyklejane do konstrukcji kompozyty zbrojone włóknem węglowym zdobywają coraz większą popularność w zastosowaniach budowlanych, jednakże, z uwagi na kruche właściwości ich użytkowanie jest obarczone znacznie większym ryzykiem niż w przypadku tradycyjnych stali. Diagnostyka wzmocnionych elementów tylko przez obserwację ich zarysowań czy ugięć może być niewystarczająca, potrzebne są dodatkowe systemy monitorujące. W referacie przedstawiono opracowaną przez autorów inteligentną tkaninę, w której wiązki włókien węglowych łączą rolę rozciąganego zbrojenia i miernika odkształceń. Zasada jej pracy jest inspirowana budową klasycznego tensometru elektrooporowego, którego włókna przewodzące prowadzone są wężykowo. Rolę przewodnika pełni wiązka włókien węglowych, która jest izolowana w matrycy z włókien szklanych lub akrylowych. Opisane w referacie wybrane wyniki badań laboratoryjnych są bardzo obiecujące zarówno w zakresie jakości pomiaru odkształceń, jak i efektywności wzmocnienia. Obecnie dopracowywane są: dokładność kontroli grubości wiązki włókien, która wpływa na całkowitą oporność, czy też wpływ wilgoci na zmiany oporności.

EN

Externally bonded high-strength fiber composites are increasingly popular in structural applications, however, because of their brittle properties, their use is less secure than the common steel. Diagnosis this type of structure only by observing of cracks or deformations may be insufficient, they require additional monitoring systems. Paper presents developed by the authors’ intelligent fabric, wherein the carbon fiber tow links the role of tensile reinforcement and strain gauge. Its way of working is inspired by the construction of traditional strain gauge, where electric wires are arranged in zig-zag pattern. Carbon fiber thread plays the role of electrical conductor and is insulated by threads of glass or acrylic fibers. Described in the paper selected results of laboratory trials are very promising in both the accuracy of strain measurement, and the effectiveness of strengthening. Among the issues for improvement is the control of the cross-section of the fibers tow, affecting the total resistance of the fabric and moisture sensitivity.

10

Investigation of the stress-strain state of seamless pipe in the initial state

Malachowski J., Hutsaylyuk V., Yukhumets P., Dmitryenko R., Beliaiev G., Prudkii I.

Archive of Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. LXI, nr 4

595--607

EN

Mechanical properties of the pipeline samples that had been cut in annular and axial directions were investigated. The methodology of modeling and calculation of the real stress-strain state was described. The stable state during in the deformation process was defined. The results of the experimental researches were used as a test variant during examination of pipe strength.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych materiału z próbek wyciętych z rury bezszwowej na kierunku obwodowym i osiowym. Zaproponowano metodykę modelowania i szacowania stanu naprężenia i odkształcenia. Jest ona zgodna z metodologią stosowaną do analiz wytrzymałościowych cienkościennych cylindrycznych i sferycznych zbiorników poddanych ciśnieniu wewnętrznemu. W weryfikacji wyników wykorzystano wyniki badań doświadczalnych.

11

On the application of fiber optic system in geodetic works

Goszczyńska A.

Acta Scientiarum Polonorum. Geodesia et Descriptio Terrarum

|

2014

|

Vol. 13, nr 3-4

5--14

EN

This paper is an attempt to bring together and summarize the research, based on the use of the new opportunities provided by the development of optoelectronic for engineering geodesy works. Optical fiber solutions, which are described in this article, have many advantages. One of the most important is the lack of electrical power and indifferent behavior towards strong electromagnetic fields. In addition, this type of solutions are characterized by transmission the measuring signal over long distances, which allows to eliminate the observer from a dangerous work environment. Of course, these methods have some disadvantages. The waveguides are characterized by high fragility and sensitivity of alkaline. Moreover, the prices for fiber-based systems are very high, the reason for this is the high fiber production costs. It should be noted, however, there have been recently observed a significant decline in prices. Taking into account the long-term viability and stability of the sensor there is noticed the upward trend for their use. This article presents a preliminary division of use of waveguides in the geodetic works. Author describes passive and active ways of using fiber as a part of the measurement system. A significant part of the study is devoted to the description of the active optical fiber sensors. This content refers to the theoretical basis of their operation and the number of measurement points which can be simulated by appropriate selection of the solution. There were specified in comparison types of the measured parameters and precision of their determination for each of the presented sensors. The practical part presented the sensor system in the form of a “delta” rosette and selected effects of the acquisition, processing and visualization of data using dedicated software. At the conclusion, there were classified certain real objects applications and elaborated on the theoretical possibility of using these systems.

PL

Praca ta jest próbą zestawienia i podsumowania badań naukowych, opartych na wykorzystaniu nowych możliwości zapewnionych przez rozwój optoelektroniki dla prac geodezji inżynieryjnej. Rozwiązania światłowodowe, które są opisywane w tym artykule, mają bardzo wiele zalet. Głównymi z nich są brak zasilania elektrycznego oraz obojętne zachowanie wobec silnego pola elektromagnetycznego. Dodatkowo rozwiązania tego typu cechują się przesyłaniem sygnału pomiarowego na duże odległości, co umożliwia eliminację obserwatora z niebezpiecznego dla niego środowiska pracy. Oczywiście metody te nie są pozbawione wad. Falowody cechują duża kruchość oraz newralgiczność na odczyn zasadowy. Ponadto ceny systemów opartych na światłowodach są bardzo wysokie. Przyczyną tego jest duży koszt wytworzenia samego przewodu. Należy jednak nadmienić, że w ostatnim czasie obserwuje się dość znaczny spadek cen. Uwzględniając przy tym długotrwałą żywotność i stabilność czujników, zauważalny jest wzrostowy trend ich wykorzystania. W artykule tym dokonano wstępnego podziału wykorzystania falowodów w pracach geodezyjnych. Autor opisuje bierny i czynny sposoby użytkowania światłowodów jako element systemu pomiarowego. Znaczna część opracowania przeznaczona została na opis aktywnych czujników światłowodowych. Treść ta dotyczy podstaw teoretycznych ich działania oraz liczby punktów pomiarowych, które mogą być symulowane przy odpowiednim doborze rozwiązania. Wyszczególniono w zestawieniu rodzaje mierzonych parametrów oraz precyzję ich wyznaczania dla każdego z prezentowanych sensorów. W części praktycznej przedstawiono układ czujników w kształcie rozety typu „delta” oraz wybrane efekty pozyskiwania, przetwarzania i wizualizacji danych przy wykorzystaniu oprogramowania dedykowanego. Na zakończenie wypunktowano niektóre zastosowania na obiektach rzeczywistych oraz podjęto rozważania o teoretycznych możliwościach wykorzystania tych systemów.

12

Application of fiber Bragg gratings for strain measurement in historic textiles and paintings on canvas

Zawadzki W., Bartosik M., Dzierzega K., Bratasz L., Lukomski M., Peacock E.

Optica Applicata

|

2012

|

Vol. 42, nr 3

503-517

EN

The aim of this work was to evaluate the applicability of optical fiber Bragg grating (FBG) sensors to the monitoring of deformation in historical textiles and paintings on canvas. Fibers with a ceramic coating were selected for strain investigation in textiles due to both their almost perfect strain transfer and much shorter relaxation times compared to fibers with an acrylate coating. FBG sensors were attached to fabrics in a non-destructive manner using specially designed magnetic clamps. Local strain measurements using these sensors were consistent with general strains measured using either a universal testing machine (UTM) or a laser triangulator when varying external load or relative humidity. However, strain magnitudes measured by the different methods were comparable only after correction for the influence of the fiber on the textile under study. Strain measurements in model paintings on canvas were carried out using uncoated fibers embedded in the gesso layers on the canvas. Despite some drawbacks, the FBG sensors were found to be useful in monitoring strain in historic textiles and consequently, for the assessment of environmental risk of these works-of-art.

13

Laserowy czujnik odkształcenia ze światłowodową siatką Bragga i zwierciadłem pętlowym o zmiennym współczynniku odbicia

Kaczmarek C.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 6

519-521

PL

W artykule przedstawiono światłowodowy czujnik laserowy odkształcenia z linowym rezonatorem, utworzonym ze światłowodowej siatki Bragga - ŚSB o stałym okresie i zwierciadła szerokopasmowego o zmiennym współczynniku odbicia z pętlą włókna światłowodowego. Jako ośrodek aktywny wykorzystano odcinek światłowodu kwarcowego domieszkowanego jonami Er3+, pompowany promieniowaniem o długości fali 980 nm przy pomocy sprzęgacza WDM. ŚSB pełni jednocześnie funkcję zwierciadła wyjściowego i przetwornika odkształcenia. Przedstawiono podstawowe właściwości wykonanego czujnika.

EN

A fiber laser strain sensor is presented, featuring a linear resonator formed by the mirrors: a narrowband mirror - in the form of a fiber Bragg grating with a constant period, and a wideband mirror created by a fiber loop. The constant period grating at the same time acts as a mechano-optic strain transducer retuning the laser, and as the output mirror of the sensor. A section of high birefringence fiber was inserted into the fiber loop, to act as an optical wavelength demodulator. As the active medium, a segment of a silica fiber, doped with Er3+ ions, was used, pumped using a WDM coupler. To pump the laser, a 980 nm laser diode was used with a maximal power of 110 mW. It was current and temperature stabilized. The constant period grating changes its central wavelength due to the strain of the fiber on which it is written. Thus it retunes the laser wavelength of the sensor. The investigation results show, that when the central wavelength changes of the Bragg grating are within the linear range of the spectrum of the fiber loop reflector reflection coefficient, then the laser output beam power is a linear function of the laser grating strain. The linear range of conversion and the sensitivity of the sensor are determined by the linear range of the spectrum of the loop reflector, which acts as the optical wavelength discriminator. The required values of those sensor parameters can be obtained by changing the length of the birefringent fiber in the loop reflector. It has to be noted, that the requirements of those two sensor parameters are mutually exclusive.

14

Program do obróbki wyjściowych danych pomiarowych i zarządzania systemem braggowskich czujników światłowodowych : aplikacja w LabVIEW

Podsiadły D., Lewandowski L.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 8

167-171

PL

W pracy opisano program do akwizycji i obróbki danych pomiarowych z systemu czujników światłowodowych, służących do monitorowania naprężeń wszelkiego rodzaju konstrukcji budowlanych i mechanicznych. Przedstawiona została budowa i zasada działania systemu pomiarowego, bazującego na światłowodowych siatkach Bragga jako przetwornikach wielkości mierzonych. Główny nacisk położono na opis aplikacji, wykonanej w środowisku LabVIEW, zarządzającej systemem czujników. Przedstawione zostały założenia projektowe i zadania realizowane przez program, takie jak: pobieranie, przetwarzanie, prezentowanie i archiwizowanie danych, pochodzących z multipleksowanego systemu czujników światłowodowych.

EN

This paper describes design and realization of the fiber sensor system. The metrology system was developed for construction mechanical stress control. The system is based on fiber Bragg gratings as a physical quantity sensors. The major emphasis is placed on sensor system management which is running under the LabYiew environment. Specific tasks are realized by the programme such as acquiring, processing and visualizing of measurement data from the multiplexed sensor system.

15

The Lab VIEW application for fiber Bragg grating sensor system management and data processing

Podsiadły L., Lewandowski L.

Electronics and Telecommunications Quarterly

|

2008

|

Vol. 54, No 3

297-309

EN

This paper describes design and realization of the fiber sensor system. The metrology system was developed for construction mechanical stress control. The system is based on fiber Bragg gratings as a physical quantity sensors. The major emphasis is placed on sensor system management which is running under the Lab View environment. Specific tasks are realized by the programme such as acquiring, processing and visualizing of measurement data from the multiplexed sensor system.