Συντάχθηκε 07-07-2025 12:28
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 11/07/2025 15:00
Λήξη: 11/07/2025 16:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Κωνσταντίνου Καλλιγιαννάκη
με θέμα
Αισθητήρες Δόνησης Οπτικών Ινών για Εφαρμογή στην Μεταφορά Ευαίσθητων Αντικειμένων
Optical Fibre Vibrometers for Applications in Fragile/Sensitive Items Transportation
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπάλας (επιβλέπων)
Καθηγητής Γεώργιος Καρυστινός
Δρ Σταύρος Πισσαδάκης (FORTH-IESL)
Περίληψη
Η ανίχνευση και η μείωση των ζημιών που προκαλούνται κατά τη μεταφορά ευαίσθητων και υψηλής αξίας αντικειμένων παραμένει μια κρίσιμη πρόκληση — ιδιαίτερα στις περιπτώσεις μικροδονήσεων και μικροζημιών που ξεφεύγουν από την ανθρώπινη αντίληψη. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει έναν νέο αισθητήρα, βασισμένο σε οπτική ίνα, ικανό για μη επεμβατική παρακολούθηση δονήσεων μέσω διακυμάνσεων της έντασης του φωτός. To αισθητηριακό τμήμα (sensing part) του αισθητήρα αποτελείται από μία μονότροπη ίνα, η οποία έχει υποστεί tapering και έχει λυγιστεί σε σχήμα U. Αυτή η διαμόρφωση αυξάνει την ευαισθησία στις απώλειες έντασης φωτός λόγω κάμψης (bending losses), οι οποίες ανιχνεύονται ως μεταβολές στην ένταση του διαχεόμενου φωτός. Αυτό καθιστά τον αισθητήρα ικανό να λειτουργεί χωρίς τη χρήση interferometric ή grating δομών, όπως συνηθίζεται. Η tapered ίνα κατασκευάστηκε μέσω μιας διαδικασίας θέρμανσης με αντίσταση και τεντώματος, και η τελική δομή ενσωματώθηκε σε ένα πειραματικό σύστημα με ελεγχόμενη πηγή δονήσεων. Χρησιμοποιήθηκαν διάφορα εισερχόμενα σήματα, συμπεριλαμβανομένων τετραγωνικών κυμάτων, ψευδοτυχαίων δυαδικών ακολουθιών (PRBS), ημιτονοειδών σημάτων διαφόρων συχνοτήτων και ηχητικών σημάτων. Η έξοδος του αισθητήρα καταγράφηκε και αναλύθηκε τόσο στο πεδίο του χρόνου όσο και στο πεδίο της συχνότητας, χρησιμοποιώντας μεθόδους μετασχηματισμού Fourier. Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν υπό εργαστηριακές συνθήκες και τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι ο αισθητήρας παρουσιάζει συνεπή απόκριση σε όλο το φάσμα των εφαρμοζόμενων μηχανικών διεγέρσεων, ανεξαρτήτως μορφής ή συχνότητας.
Abstract
The detection and mitigation of transport-induced damage, particularly in high-value and sensitive objects, remains a critical challenge—especially in the case of micro-damages and micro-vibrations that escape human perception. This work presents a novel optical fiber-based sensor capable of non-invasive vibration monitoring through light intensity modulation. The sensing element of this sensor consists of a single-mode fiber that has been tapered and bent into a U-shape. This configuration increases sensitivity to bending-induced losses, which are detected as variations in transmitted light intensity. This makes the sensor capable of operating without the use of interferometric or grating structures, typically utilized in such applications. The tapered fiber was fabricated using a resistive heating and pulling process, and the final structure was integrated into an experimental setup involving a controlled vibration source. Several input signals were used, including square waves, pseudo-random binary sequences, sinusoids of various frequencies, and audio signals. The sensor output was recorded and analyzed both in the time domain and frequency domain using Fourier Transform methods. All measurements were performed under laboratory conditions, and the results demonstrate that the sensor is capable of responding to variations in mechanical excitation.
