Přesnost měření v senzorových systémech s optovláknovými Braggovými mřížkami

Abstract

Práce se zabývá aplikací optovláknových Braggových mřížek (FBG) v senzorice a nalyzuje faktory, které ovlivňují přesnost vyhodnocování snímaných veličin. Zaměřili jsme pozornost na spektrální měření posunu maxima reflexivity snímací mřížky, které má potenciál dosažení nejvyšších přesností měření. V práci analyzujeme skenovací způsob vyhodnocení spektra a jeho změn jako nejvhodnější metodu pro průmyslové aplikace, která poskytuje širokou volbu přijatelného kompromisu mezi rychlostí vyčítání hodnot spektrálních změn a přesností měření. Veličina, která zásadně ovlivňuje přesnost měření, je šum superponovaný v přijímači na časový signál odezvy reflexivity měřící mřížky ozařované periodicky přelaďovaným úzkopásmovým optickým zdrojem. Práce analyzuje vliv tohoto šumu na měření a zkoumá parametry skenovacího optického zdroje a vlastnosti měřící mřížky z pohledu dosažitelné přesnosti měření. Pro hodnocení vhodnosti mřížky a parametrů skenování k přesnému měření zavádíme parametr šumová šířka spektra mřížky a šumová šířka skenování spektra mřížky. V práci sou naznačeny souvislosti technologických kroků výrobního procesu mřížky s odrazivostí mřížky kritickou pro minimalizaci měřících chyb. Význam šířky spektra měřící mřížky na přesnost měření vedl ke zkoumání možností apodizace mřížek, tedy vytváření mřížkových struktur s podélně proměnným profilem amplitudy změn indexu lomu.. Analýza apodizačních profilů a technické možnosti přípravy mřížek s apodizací nás přivedly k řešení čistě apodizovaných mřížkových struktur, které je realizovatelné technikou vícenásobné příčné expozice vlákna interferenčním polem fázové mřížky ozářené výkonným UV laserem. Je představen design mřížky s potenciálem významnéhu zvýšení přesnosti detekce posunu spektra.