Kesavan, K.;Ravisankar, K.;Parivallal, S.;Sreeshylam, P.
Smart Structures and Systems
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v.1
no.4
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pp.355-368
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2005
Large and complex structures are being built now-a-days and, they are required to be functional even under extreme loading and environmental conditions. In order to meet the safety and maintenance demands, there is a need to build sensors integrated structural system, which can sense and provide necessary information about the structural response to complex loading and environment. Sophisticated tools have been developed for the design and construction of civil engineering structures. However, very little has been accomplished in the area of monitoring and rehabilitation. The employment of appropriate sensor is therefore crucial, and efforts must be directed towards non-destructive testing techniques that remain functional throughout the life of the structure. Fiber optic sensors are emerging as a superior non-destructive tool for evaluating the health of civil engineering structures. Flexibility, small in size and corrosion resistance of optical fibers allow them to be directly embedded in concrete structures. The inherent advantages of fiber optic sensors over conventional sensors include high resolution, ability to work in difficult environment, immunity from electromagnetic interference, large band width of signal, low noise and high sensitivity. This paper brings out the potential and current status of technology of fiber optic sensors for civil engineering applications. The importance of employing fiber optic sensors for health monitoring of civil engineering structures has been highlighted. Details of laboratory studies carried out on fiber optic strain sensors to assess their suitability for civil engineering applications are also covered.
A wireless optical fiber interferometer arterial pulse wave sensor system is developed for remote sensing. The wireless optical fiber sensor system consists of Zigbee communication modules and an optical fiber interferometer arterial pulse wave sensor. The optical fiber arterial pulse wave sensor is an in-line Michelson interferometer enclosed with steel reinforcement in a heat-shrinkable tube. The Zigbee communication modules are composed of an ATmega128L microprocessor and a CC2420 Zigbee chip. The arterial pulse waves detected by the optical fiber sensor were transmitted and received via the Zigbee communication modules. The experimental results show that the wireless optical fiber sensor system can be used for monitoring the arterial pulse waves remotely.
We have investigated a temperature sensor on a thermal expansion effect of a fused optical fiber coupler. Both side of the fused tapered region of the coupler were fixed on a metal support to induce the high thermal expansion effect. The sensor showed that the peak coupling wavelengths were shifted to shorted wavelength region with increased of environmental temperature. The sensitivity of the sensor was $0.12nm/^{\circ}C$.
Electric power systems are becoming advanced by using new technology year by year However, in electric power system environments. electromagnetic interference occurs in measurement, supervisory and control systems, especially in sensors. Optical sensor technologies are useful for solving the problem, since they are not affected by electromagnetic interference because they are composed of insulting materials. In this paper, some applications of optical sensor technology to electric power systems are introduced.
Based on the transmission of coupled gap solitons in nonlinear periodic media, we present an all-optical switching scheme which has a novel architecture and principle. The proposed switch with an extremely small switching element can be realized on a semiconductor waveguide. We here investigate the switching performance with a GaAs waveguide in order to give criteria for the experimental realization of the all-optical switching phenomena. We also suggest a variation of an index-matching scheme to solve the technical problem such as the input-energy coupling into a periodic waveguide.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.17
no.1
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pp.37-44
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2016
Optical fiber temperature sensing systems have incomparable advantages over traditional electrical-cable-based monitoring systems. However, the fiber optic interrogators and sensors have often been rejected as a temperature monitoring technology in real-world industrial applications because of high cost and over-specification. This study proposes a multiplexed fiber optic temperature monitoring sensor system using an economical Optical Time-Domain Reflectometer (OTDR) and Hard-Polymer-Clad Fiber (HPCF). HPCF is a special optical fiber in which a hard polymer cladding made of fluoroacrylate acts as a protective coating for an inner silica core. An OTDR is an optical loss measurement system that provides optical loss and event distance measurement in real time. A temperature sensor array with the five sensor nodes at 10-m interval was economically and quickly made by locally stripping HPCF clad through photo-thermal and photo-chemical processes using a continuous/pulse hybrid-mode laser. The exposed cores created backscattering signals in the OTDR attenuation trace. It was demonstrated that the backscattering peaks were independently sensitive to temperature variation. Since the 1.5-mm-long exposed core showed a 5-m-wide backscattering peak, the OTDR with a spatial resolution of 40 mm allows for making a sensor node at every 5 m for independent multiplexing. The performance of the sensor node included an operating range of up to $120^{\circ}C$, a resolution of $0.59^{\circ}C$, and a temperature sensitivity of $-0.00967dB/^{\circ}C$. Temperature monitoring errors in the environment tests stood at $0.76^{\circ}C$ and $0.36^{\circ}C$ under the temperature variation of the unstrapped fiber region and the vibration of the sensor node. The small sensitivities to the environment and the economic feasibility of the highly multiplexed HPCF temperature monitoring sensor system will be important advantages for use as system-integrated temperature sensors.
A fiber-optic temperature sensor utilizing InP as a sensing medium was implemented and tested to determine the dependance of the optical characteristics of InP on physical parameters for the use as design parameters in this type of sensors. The optical absorption coefficient of InP has been determined through the experimental measurement of the fundamental optical absorption characteristics at various temperature points. The transmission characteristics of light source at three temperature points($249^{\circ}K$, $298^{\circ}K$, $369^{\circ}K$) are computed from the optical absorption coefficient for a fixed length of InP. A series of measurement concluded that optical absorption edge moves to longer wavelength region at a speed of 0.42 nm / $^{\circ}K$ as the specimen gets hotter, and that increasing the thickness of the InP sensing layer shifts power density curve to lower temperature region.
A catadioptric omnidirectional zoom optical system using a hybrid lens (COZOSH) that performs simultaneously two functions of a lens and a mirror was designed at the visible wavelength range for daytime unmanned surveillance, and its performance was analyzed. The hybrid lens has lots of advantages in terms of fabrication and assembly of a COZOSH, because of the obviation of a lens boring process and reduction of the number of optical components. Additionally, we designed the COZOSH to expand the compressed inner-image region of a donut image at low spatial frequencies. As a result, the optimized design performance of the optical system that satisfies all initial design specifications was obtained from calculation of the modulation transfer function, spot diagram, and tolerance analysis. We confirmed that the COZOSH is a passively athermalized optical system under conditions of temperature variation from -30℃ to 50℃, by using athermalization analysis during zooming.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.25
no.5
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pp.339-342
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2005
In long-period fiber grating (LPFG) to be made up optical fiber sensors, resonance coupling occurs between the forward-propagating core mode and cladding modes at the wavelength that satisfy the Phase matching condition. The resonance wavelength and the coupling strength depends strongly on the external environment like temperature, strain, and ambient index. These characteristics can be utilized for various applications as optical fiber sensors. fabrication of optical fiber gratings is typically based on the photosensitivity effect, i.e. the permanent change of the refractive index upon irradiation of the UV beam, and therefore, fabrication of the optical fiber with high phososensitivity is an important part of the research on optical fiber gratings. In this work, we measured the effort of to-doping of boron on the index difference between the core and cladding of the optical fiber and the sensitivity of the LPFC to the temperature and bending changes. We observed that the index difference between the core and the cladding decreased by $(1.69{\times}10^{-4}/SCCM)$ and the temperature sensitivity of the resonance wavelength shirt decreased by $(0.01145nm/^{\circ}C/SCCM)$. The dependence or the bending-induced changes or the transmission characteristics of LPFG on the tore-cladding index difference was investigated experimentally. The measurement results indicate that the bending sensitivity increases as the index difference decreases.
Park, Young-Soo;Song, Kwang-Yong;Jin, Seung-Seop;Park, Young-Hwan;Kim, Sung-Tae
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.2
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pp.33-40
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2020
Various studies have been conducted on the structural health monitoring using optical fiber. Optical fibers can be used to measure multiple and distributed strain. Among the optical fiber sensors, FBG sensor has advantages of dynamic response measurement and high precision, but the number of measurement points is limited. Distributed fiber sensors, represented by distributed Brillouin sensors, usually have more than 1000 measurement points, but the low sampling rate makes dynamic measurements impossible. In this study, a hybrid nerve sensor system using only the advantages of the FBG sensor and the distributed Brillouin sensor has been proposed. Laboratory experiments were performed to verify the proposed system, and the accuracy and reproducibility were verified by comparing with commercial sensors. Applying the proposed system, dynamic response ambient measurements are used to evaluate the global state of the structure. When an abnormal condition is detected, the local condition of the structure is evaluated by static response measurement using the distributed measurement system. The proposed system can be used for efficient structural health monitoring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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