23342

كاربرد ميكروگره فيبرنوري در حسگرهاي آكوستيكي فركانس بالا در زير آب

كارشناسي ارشد

فوتونيك

1399-1400

18/12/1399

دكتر همايون اشراقي

دكتر همايون اشراقي

فيزيك

با پيشرفت هاي انجام شده در حوزه فيبر نوري و ساخت انواع حسگرهاي آكوستيكي با استفاده از فيبر نوري در سال هاي اخير و به دليك مزاياي اين نوع حسگرهاي آكوستيكي از جمله: سايز كوچك، مصونيت در برابر تداخلات الكترومغناطيسنني، حسنناسننيت بالا و ... نسننبت به حسننگرهاي قديمي كه مبتني بر مبدل هاي پيزوالكتريك بودند بيشنتر از پيش مورد توجه محققان و دانشنمندان در سنراسنر دنيا قرار گرفته اند. از انواع ح سگرهاي آكو ستيكي ساخته شده با ا ستفاده از فيبر نوري مي توان به هيدروفون ها ا شاره كرد كه از آن براي آشكارسازي امواج آكوستيكي در زير آب استفاده مي شود. حسگرهاي آكو ستيكي ساخته شده با فيبر نوري خود داراي انواع متنوعي مي با شند اما حسگر آكو ستيكي مبتني بر رزوناتور ميكرو گره فيبر نوري كه نوعي هيدروفون اسننت به دليك سننايز كوچك، حسنناسننيت فوق العاده ن سبت به هيدروفون هاي ساخته شده ي قديمي، ساخت ساده و ارزان بودن مورد توجه فراوان قرار گرفته است. در اين پايان نامه ابتدا به معرفي و تو ضيح مباني فيبر نوري و انواع تكنولوژي ساخت حسگرهاي آكو ستيكي با استفاده از فيبر نوري پرداخته مي شود. سپس به طور نظري در يك آزمايش ساده از يك ميكروگره بسيار ساده كه در يك فيبر نوري ايجاد مي شود به عنوان يك رزوناتور براي ت شخيص امواج آكو ستيكي با ب سامد بالا در زير آب ا ستفاده مي كنيم. و در آخر ميكروگره هاي پيچيده تر به عنوان رزوناتور در طراحي و ساخت حسگر آكوستيكي فركانس بالا )در محدوده چند مگاهرتز( در زير آب را با توجه به فاكتورهاي مورد نياز براي طراحي و ساخت اين حسگرها مورد بررسي قرار مي دهيم. ح سا سيت هيدروفون طراحي شده در اين آزمايش ساده، واب سته به مكان سيم رزونانس در كاواك، ساختار حلقه اي رزوناتور و قطر فيبرنوري نازك شده مورد ا ستفاده در ساخت ح سگر مي با شد. در واقع زماني كه ف شار آكو ستيكي با ا ستفاده از يك مبدل پيزوالكتريك بر رزوناتور ميكروگره اعمال مي شود كرنش طولي و ضننريب شننكسننت موثر فيبرنوري نازك شننده، تغيير مي كند كه اين تغييرات موجب تغيير در طول موج رزونانس رزوناتور مي شود كه تغييرات طول موج رزونانس بر فشار آكوستيكي حساسيت حسگر را نشان مي دهد به طور كلي بهترين حساسيت ممكن براي اين هيدروفون متشكك از رزوناتور ميكروگره با قطر فيبرنازك شده 4 ميكرومتر و قطر ميكروگره ي 200 ميكرومتر برابر 𝑛𝑚𝑀 𝑃𝑎⁄ 77 / 0 مي باشد.

1400/01/19

Application of fiber optic micro-knot in underwater high frequency acoustic sensor

3/8/2021 12:00:00 AM

With the advances in the field of fiber optics and the manufacture of acoustic sensors using fiber optics in recent years and due to the advantages of this type of acoustic sensors such as: small size, immunity to electromagnetic interference, high sensitivity and ... to sensors The old ones based on piezoelectric transducers have received more and more attention from researchers and scientists around the world. Acoustic sensors made of fiber optics include hydrophones, which are used to detect underwater acoustic waves. There are many types of fiber optic acoustic sensors, but acoustic sensors based on micro-knot fiber-optic resonators, which is a type of hydrophone due to their small size, extreme sensitivity to older hydrophones, simple construction and low cost Much attention has been paid. The sensitivity of the hydrophone designed in this simple experiment depends on the resonance mechanism in the cavity, the resonator ring structure and the diameter of the thinned fiber optics used to make the sensor When the acoustic pressure is applied to a micro-knot resonator using a piezoelectric transducer, the longitudinal strain and the effective refractive index of the thinned fiber change, which changes the resonant wavelength of the resonator. In general, the best possible sensitivity for this hydrophone consists of a micro-knot resonator with a fiber diameter of 4 micrometers and a micro-knot diameter of 200 micrometers equal to 0.77 nm⁄ (M Pa).

فيبر نوري , حسگر آكوستيكي , رزناتور ميكروگره فيبر نوري , هيدروفون

fiber optic , acoustic sensor , iber optic micro-knot resonator , hydrophone