Optik fiberli dağınık algılamalı sistemlerde ısıl etkilerin analizi ve modellenmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Uludağ Üniversitesi, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2016

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ABDURRAHMAN GÜNDAY

Danışman: GÜNEŞ YILMAZ

Özet:

Sıcaklık ve gerginlik oluşumlarının eş zamanlı olarak algılandığı optik fiberli dağınık algılamalı sistemlerde, geriye saçılan optik sinyalin Brillouin frekans kayması ve Brillouin güç değişimi verilerinden yararlanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, ortamdaki ısıl efektlerin algılanmasında Brillouin saçılma mekanizması ile algılayıcı fiberin Young modülünün birleşik etkisini esas alan yeni bir dağınık algılama yöntemi önerilmiştir. Bu yöntemde algılayıcı fiber boyunca meydana gelen sıcaklık oluşumları Brillouin güç değişiminden, ısıl gerginlik oluşumları ise modülün hem sıcaklık hem de ısıl gerginlik bağımlılığı olması nedeniyle fiber çekirdeğinin Young modülü değişiminden elde edilmiştir. Tez çalışmasında, analitik metotlar kullanılarak 313 °K - 320 °K sıcaklık aralığında Brillouin güç değişimi ve Brillouin frekans kayması ile fiber çekirdeği Young modülü arasındaki lineer ilişki formüle edilmiştir. Algılayıcı fiber Young modülünün 73,205 GPa - 73,283 GPa aralığındaki değişimine karşılık Brillouin güç değişimi ve Brillouin frekans kayması sırasıyla % 13,950 - % 16,273 ve 69,00 MHz - 85,72 MHz aralığında değişim göstermiştir. Ayrıca 320 °K - 332 °K aralığında Young ve Shear modülünün sıcaklık ve ısıl gerginlik duyarlılıklarına ait benzetimler gerçekleştirilmiştir. Bu sıcaklık aralığında, Young ve Shear modüllerinin sıcaklık duyarlılıkları sırasıyla – 2,33 x 〖10〗^(-6) %/°K ve – 6,67 x 〖10〗^(-7) %/°K olarak elde edilmiştir. Bunun yanı sıra, her iki modülün ısıl gerginlik duyarlılıkları, sırasıyla -3,25 x 〖10〗^(-9) %/με ve -9,35 x 〖10〗^(-10) %/με olarak elde edilmiştir. Hem teorik hesaplamalar hem de benzetim sonuçları göstermiştir ki, dağınık algılamalı bir sistemin performansını belirlemek için Young modülünün sıcaklık ve ısıl gerginlik duyarlılıklarından yararlanmak, Shear modülüne kıyasla daha etkin bir yöntemdir.