Optical fiber sensors have reached a high state of maturity. Besides the high number of sensor groups, multi-mode fiber evanescent field sensors
can be found in a lot of applications. Here, the signal source commonly excites many optical modes under steady-state conditions. Perturbations of the
fiber then produce leaky modes. Thus, a simple intensity detector measures the degree of perturbation. In some cases also restricted mode launching
conditions have been applied. They resulted in higher sensitivity but showed a narrower measurement range. Considering the individual modes as carriers
of information we adapted multiple-input multiple-output (MIMO) signal processing which is well studied in the telecommunications community, for
improvements on both the sensor sensitivity and its measurement range. In this paper MIMO signal processing is investigated for fiber optic sensor
applications. A (2x2) MIMO implementation is realized by using lower-order and higher-order mode groups of a gradient-index multi-mode fiber as
separate transmission channels. A micro-bending pressure sensor changes these separate transmission characteristics and introduces additional crosstalk.
By observing the layer specific weight-factors of the MIMO system the amount of load applied was determined. Experiments verified a good correlation
between the change of the MIMO weight coefficients and the load applied to the sensor and thus verified that MIMO signal processing can beneficially be
used for fiber optic sensor applications. The experimental results also verified the superior sensitivity and measurement range when MIMO signal
processing is utilized.
Czujniki światłowodowe osiągnęły wysoki stan dojrzałości technologicznej. Wśród dużej liczby typów czujników, wiele zastosowań znajdują
wielomodowe czujniki zanikającego pola. Najczęściej w tych czujnikach źródło promieniowania w stanie ustalonym wzbudza wiele modów. Zaburzenia we
włóknie powodują powstanie modów wyciekających. Tak więc, prosty czujnik natężenia mierzy stopień zaburzenia. W pewnych przypadkach zastosowano
ograniczenia wzbudzania modów. Spowodowało to wzrost czułości lecz jednocześnie ograniczyło zakres pomiarowy. W celu poprawienia zarówno
czułości, jak i zakresu pomiarowego, zastosowana została dobrze znana w telekomunikacji technika przetwarzania sygnałów MIMO (wiele wejść wiele
wyjść) traktująca poszczególne mody jako nośniki informacji. W artykule opisano badania nad zastosowaniem techniki przetwarzania sygnałów MIMO do
czujników światłowodowych. Implementacja MIMO (2x2) została zrealizowana poprzez podział modów w gradientowym światłowodzie wielomodowym na
grupę wyższego i niższego rzędu i użyciu ich jako dwa osobne kanały transmisyjne. W czujniku mikrozgięciowym nacisk zmienia charakterystyki
transmisyjne tych kanałów wprowadzając dodatkowy przesłuch. Poprzez obserwację konkretnych współczynników równań MIMO można wyznaczyć
wartość nacisku. Doświadczenia potwierdziły dobrą korelację między zmianami współczynników wagowych MIMO i obciążenia czujnika, a więc
potwierdziły, że przetwarzanie sygnału MIMO może być z korzyścią wykorzystywane w czujnikach światłowodowych. Wyniki doświadczalne potwierdziły
również doskonałą czułość i zakres pomiarowy przy wykorzystaniu przetwarzania sygnału MIMO.
Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim komputerze. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień dotyczących cookies
Informacja
SZANOWNI CZYTELNICY!
UPRZEJMIE INFORMUJEMY, ŻE BIBLIOTEKA FUNKCJONUJE W NASTĘPUJĄCYCH GODZINACH:
Wypożyczalnia i Czytelnia Główna: poniedziałek – piątek od 9.00 do 19.00