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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 劉佩玲(Pei-Ling Liu) | |
| dc.contributor.author | Chun-Po Chang | en |
| dc.contributor.author | 張鈞博 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-15T02:28:38Z | - |
| dc.date.available | 2014-08-20 | |
| dc.date.copyright | 2009-08-20 | |
| dc.date.issued | 2009 | |
| dc.date.submitted | 2009-08-17 | |
| dc.identifier.citation | 1.K. Hotate and T. Hasegawa, Measurement of Brillouin Gain Spectrum Distribution Along an Optical Fiber Using a Correlation-based Technique-proposal, Experiment and Simulation. IEICE trans.Electron., 2000. 83(3): p. 405-412.
2.張智奇, 分散式布里淵散射量測系統之建置. 國立台灣大學應用力學研究所,博士論文, 2007. 3.D. Inaudi, Field Testing and Application of Fiber Optic Displacement Sensors in Civil Structures. in 12th International Conference on OFS' 97eOptical Fiber Sensors. 1997. Williamsbourg. 4.D. Inaudi, et al., Embedded and Surface Mounted Fiber Optic Sensors for Civil Structural Monitoring, in Smart Structures and Materials. 1997, SPIE: San Diego. p. 236-243. 5.D. Inaudi, et al., Low-coherence Deformation Sensors for the Monitoring of Civil-engineering Structures. Sensor and Actuators A, 1994. 44: p. 125-130. 6.A.D. Kersey, et al., Fiber Grating Sensors. JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,, 1997. 15(8): p. 1442-1461. 7.A.D. Kersey, Optical Fiber Sensors, in Optical Measurement Techniques and Applications P.K. Rastogi, Editor. 1997, Artech House: Boston. 8.蔣博文, 利用自發性布里淵散射技術之分佈型應變與溫度感測. 國立交通大學光電工程研究所,碩士論文, 2001. 9.H. Ohno, et al., Industrial Applications of the BOTDR Optical Fiber Strain Sensor Optical Fiber Technology, 2001. 7(1): p. 45-64 10.K. Hotate and M. Tanaka, Distributed Fiber Brillouin Strain Sensing with 1-cm Spatial Resolution by Correlation-based Continuous-wave Technique. IEEE photon. techol. lett., 2002. 14(2). 11.K. Hotate and S. S.L.Ong, Distributed Dynamic Strain Measurement Using a Correlation-based Brillouin Sensing System. IEEE photon. techol. lett., 2003. 15(2): p. 272-274. 12.K. Hotate and K. Abe, BOCDA Fiber Optic Distributed Strain Sensing System with a Polarization Diversity Scheme for Enlargement of Measurement Range. Proc. SPIE, 2005. 5855: p. 591-594. 13.K. Hotate and H. Arai, Enlargement of Measurement Range of Simplified BOCDA Fiber-optic Distributed Strain Sensing System Using a Temporal Gating Scheme. Proc. SPIE, 2005. 5855: p. 184-187. 14.K.Y. Song and K. Hotate, Enlargement of Measurement Range in a Brillouin Optical Correlation Domain Analysis System Using Double Lock-in Amplifier and a Single-sideband Modulator. IEEE Photon.Technol. Lett., 2006. 18: p. 499-501. 15.K.Y. Song, Z. He and K. Hotate, Distributed Strain Measurement with Millimeter-order Spatial Resolution Based in Brillouin Optical Correlation Domain Analysis. Optics letters, 2006. 31(17): p. 2526-2528. 16.S.O. Kasap, Optoelectronics and Photonics : Principles and Practices. International ed. 2001: Prentice-Hall,Inc. 17.R.W. Boyd, Nonlinear Optics. 2003: Elsevier. 18.錢士雄 and 王恭明, 非線性光學-原理與發展. 1 ed. 2001: 復旦大學出版社. 19.T. Yamauchi and K. Hotate, Performance Evaluation of Brillouin Optical Correlation Domain Analysis for Fiber Optic Distributed Strain Sensing by Numerical Simulation. Proc. SPIE, 2004. 5589: p. 164-174. 20.M. Nikles, L. Thevenaz, and P.A. Robert, Brillouin Gain Sectrum Characterization in Single-mode Optical Fibers. Journal of Lightwave Technology, 1997. 15(10): p. 1842-1851. 21.A.V. Oppenheim, R.W. Schafer, and J.R. Buck, Discrete-time Signal Processing. 2 ed. 2004: Prentice Hall. 22.李妤翎, 分佈式布里淵光纖感測系統於裂縫監測之應用. 國立台灣大學應用力學研究所,碩士論文, 2009. | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/43786 | - |
| dc.description.abstract | 光纖感測技術已經廣泛應用於橋樑以及公共建設的監測。傳統光纖感測器屬定點式量測，故必須鋪設大量光纖方能較有效掌握結構物整體狀況，但由於破壞區域無法預知，因此即使量測結果正常，仍無法確保結構之安全。分佈式光纖布里淵散射量測系統（BOCDA）具有高精度、分佈式感測之優點，因此本研究之目的在發展BOCDA感測之相關技術，包括自動定位技術以及量測結果的判讀方法。
首先，在光纖中熔接定位光纖，並進行布里淵增益掃描，再對布里淵增益圖進行訊號處理，由量測區域起迄點決定相關性頻率的範圍，即可達到自動定位量測。自動定位技術可減少人為誤差、加快系統量測的速度，並精準地定位出布里淵頻率對應於結構物的空間分佈。 在量測結果的判讀上，本研究首先藉由實驗建立加載及卸載情況下的布里淵頻率—應變曲線（校正曲線）。其次，本研究提出以布里淵增益密度圖來輔助布里淵頻率分佈圖之解讀，以判別應變發生之區域。最後，由於此系統具有分佈式量測與高解析度的優點，故提出使用應變積分的方式，來推算光纖的伸長量。 經由模型試驗，可以驗證自動定位量測的精準性。在校正曲線驗證實驗中，以應變規與系統量測值做比較，證實校正曲線之正確性。布里淵增益密度圖與光纖應變積分的方式，亦證實其在量測結果判讀上的可行性。 | zh_TW |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-15T02:28:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-98-R96543021-1.pdf: 5774551 bytes, checksum: a7dbda9e751acc5130a28f815c76ace9 (MD5) Previous issue date: 2009 | en |
| dc.description.tableofcontents | 摘要 I
目錄 V 圖目錄 VII 表目錄 X 第一章 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.2.1 單點式光纖感測器 2 1.2.2 分佈式光纖感測器 3 1.3 本文簡介 6 第二章 光纖感測系統基本理論 9 2.1 光纖導論 9 2.1.1 光波基礎 9 2.1.2 光纖構造與傳輸 10 2.1.3 光纖種類與衰減 11 2.2 光纖之散射 14 2.2.1 自發性散射 14 2.2.2 自發性布里淵散射 (spontaneous Brillouin scattering) 15 2.2.3 激發性布里淵散射 (stimulated Brillouin scattering)效應與推導 15 2.3 布里淵光相關性域分析理論 20 2.3.1 BOCDA基本原理 21 2.3.2 BOCDA空間解析度與量測範圍 22 2.3.3 BOCDA系統架構 26 第三章 自動定位量測 45 3.1 定位基本原理 45 3.2 空間定位流程 46 3.3 空間定位改善-量測自動化 50 3.3.1 自動化定位流程 51 3.3.2 自動化原理與改善 52 第四章 量測結果之判讀 63 4.1 單點應變量測 63 4.1.1 單模光纖校正曲線 63 4.1.2 色散平移光纖校正曲線 64 4.2 應變區域之判定 65 4.3 伸長量之計算 66 第五章 實驗結果與討論 76 5.1 實驗規畫 76 5.2 校正曲線之驗證 76 5.3 滑塊試驗 78 5.4 鋼筋混凝土樑三點彎曲試驗 80 5.4.1 實驗流程 80 5.4.2 實驗討論 82 第六章 結論 101 參考文獻 103 圖目錄 圖1.1 SOFO系統配置[3] 7 圖1.2 光纖光柵示意圖[6] 7 圖1.3 費布里-佩洛干涉式感測器示意圖 7 圖1.4 BOTDR系統配置[9] 8 圖2.1 光電磁場延Z軸行進[16] 34 圖2.2 光於兩介質交接處，不同入射角情況(A)入射角小於臨界角 (B) 入射角等於臨界角(C) 入射角大於臨界角即[16] 34 圖2.3 傳統階變型折射率光纖[16] 34 圖2.4 (A)多模態階變折射率光纖(B)多模態梯度折射率光纖(GRIN)[16] 35 圖2.5 材料色散係數、波導色散係數、總色散係數與波長關係[16] 35 圖2.6 自發性光散射(A)散射示意(B)典型散射頻譜[17] 36 圖2.7 BOCDA系統概要說明[19] 36 圖2.8 布里淵增益頻譜[20] 36 圖2.9 單模光纖之布里淵頻譜於不同應變下之分布[20] 37 圖2.10 單模光纖之布里淵頻譜於不同溫度下之分佈[20] 37 圖2.11 泵波與探測波之調變波形與拍頻。(A)泵波與探測波位於CORRELATION PEAK(B)泵波與探測波不位於CORRELATION PEAK(C)有效的探測波增益頻譜(D)微弱的探測波增益頻譜[19] 37 圖2.12 空間解析度定義最小可偵測範圍 38 圖2.13 三端光循環器示意 38 圖2.14 HP 8175A OPTICAL ATTENUATOR 38 圖2.15 OPTOWAY DL-5300 SERIES DFB LASER 39 圖2.16 (A)DFB雷射結構(B)理想輸出端(C)實際輸出端[16] 39 圖2.17 雷射中心頻率與驅動電流及能量之關係[2] 40 圖2.18 ILX LIGHTWAVE LDC-3714B LASER DIODE CONTROLLER 40 圖2.19 相位調變器示意圖[16] 40 圖2.20 馬赫-曾德干涉儀振幅調變器示意圖[16] 41 圖2.21 SDO ERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIER 41 圖2.22 EDFA原理示意圖[16] 41 圖2.23 泵波與探測波接觸後至訊號擷取示意 42 圖2.24 THINKSRS DIGITAL LOCK-IN AMPLIFIER 42 圖2.25 AGILENT 11896A POLARIZATION CONTROLLER 43 圖2.26 BOCDA光纖感測系統方塊圖 43 圖2.27 實驗儀器照片 44 圖3.1 CORRELATION PEAK移動示意圖 54 圖3.2 不同調變頻率下，CORRELATION PEAK移動程度示意 54 圖3.3 傳統量測方法流程 55 圖3.4 布里淵增益與調變頻率關係 56 圖3.5 調變頻率、布里淵頻率、布里淵增益三維圖形 56 圖3.6 調變頻率與布里淵頻率分布圖 57 圖3.7 空間距離與布里淵頻率分布圖 57 圖3.8 自動化定位流程 58 圖3.9 量測位置與布里淵頻率分布圖 59 圖3.10 布里淵增益與調變頻率原始訊號 59 圖3.11 布里淵增益與調變頻率經訊號處理後訊號 60 圖3.12 使用視窗平均法及局部最大值擷取連續尖峰 60 圖3.13 含有共振之布里淵增益與調變頻率圖 61 圖3.14 使用視窗平均法及局部最大值擷取各尖峰 61 圖3.15 百分之十筏值設定 62 圖3.16 擷取訊號兩個尖峰(1,4) 62 圖4.1 單模光纖之布里淵頻譜[2] 68 圖4.2 線性滑車裝置 69 圖4.3 單模光纖校正曲線尺寸與布置示意 69 圖4.4 MITUTOYO AT115光學尺與KA COUNTER 69 圖4.5 布里淵頻率與應變之校正曲線-單模光纖 70 圖4.6 單模光纖應力由10000ΜΕ卸載至0ΜΕ之布里淵頻率趨勢 70 圖4.7 單模光纖線彈性趨試圖 71 圖4.8 色散平移光纖之布里淵頻譜[2] 71 圖4.9 布里淵頻率與應變之校正曲線-色散平移光纖 72 圖4.10 量測位置、布里淵頻率、布里淵增益三維圖形 72 圖4.11 位置與布里淵頻率之密度分布圖 73 圖4.12 位置與布里淵頻率分佈圖 73 圖4.13 位置與布里淵頻率分佈圖-小負載 74 圖4.14 位置與布里淵頻率分佈圖-大負載 74 圖4.15 位置與布里淵頻率之密度分布圖-小負載 75 圖4.16 位置與布里淵頻率之密佈分佈圖-大負載 75 圖5.1 鋁合金試棒尺寸 85 圖5.2 鋁合金試棒置於油壓機之情形 85 圖5.3 不同負載下，光纖量測值與應變規1,2之比較圖 85 圖5.4 應變規1與布里淵頻率之趨勢 86 圖5.5 應變規2與布里淵頻率之趨勢 86 圖5.6 滑塊實驗實際配置照片 87 圖5.7 位置與布里淵頻率分佈-滑塊位移0.1MM 87 圖5.8 位置與布里淵頻率分佈-滑塊位移0.2MM 88 圖5.9 位置與布里淵頻率分佈-滑塊位移0.4MM 88 圖5.10 位置與布里淵頻率分佈-滑塊位移0.8MM 89 圖5.11 混凝土試體模具 89 圖5.12 混凝土試體概觀與實驗器材 90 圖5.13 光纖架設位置示意圖 90 圖5.14 應變規架設位置示意圖 91 圖5.15 A5光纖-3000KGF位置與布里淵頻率分佈圖 91 圖5.16 B1光纖-3000KGF位置與布里淵頻率分佈圖 92 圖5.17 B2光纖-3000KGF位置與布里淵頻率分佈圖 92 圖5.18 C1光纖-3000KGF位置與布里淵頻率分佈圖 93 圖5.19 D1光纖-3000KGF位置與布里淵頻率分佈圖 93 圖5.20 D4光纖-2500KGF位置與布里淵頻率分佈圖 94 圖5.21 D5光纖-2500KGF位置與布里淵頻率分佈圖 94 圖5.22 E 光纖-2000KGF位置與布里淵頻率分佈圖 95 圖5.23 混凝土試體裂縫示意圖 95 圖5.24 混凝土試體裂縫前視照片 96 圖5.25 混凝土試體裂縫底部照片 96 圖5.26 D1光纖於不同負載下之位置與布里淵頻率分佈圖 97 圖5.27 D1光纖量測應變值與應變規內插之比較 97 表目錄 表5.1 不同負載下，三組應變值與誤差 98 表5.2 不同位移下，光纖量測應變值與理論值 98 表5.3 滑塊實際位移與各積分結果比較 99 表5.4 脫模後內部光纖之訊號損失程度 99 表5.5 側面光纖實際裂縫寬度[22] 99 表5.6 D1光纖裂縫積分寬度(CM)[22] 100 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 布里淵散射 | zh_TW |
| dc.subject | 自動量測 | zh_TW |
| dc.subject | 分佈式感測 | zh_TW |
| dc.subject | 光纖 | zh_TW |
| dc.subject | fiber | en |
| dc.subject | automatic measuring | en |
| dc.subject | ditributed sensing | en |
| dc.subject | Brillouin scattering | en |
| dc.title | 分佈式布里淵光纖感測系統於自動定位與結果判讀之研究 | zh_TW |
| dc.title | The Automatic Locating and Result Interpretation of Distributed Brillouin Scattering Measurement System | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 97-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 郭茂坤,林詠彬 | |
| dc.subject.keyword | 光纖,布里淵散射,分佈式感測,自動量測, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | fiber,Brillouin scattering,ditributed sensing,automatic measuring, | en |
| dc.relation.page | 104 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2009-08-17 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 應用力學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 應用力學研究所 | |
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