FOSFOS - PHOSFOS

Phosfos logo.jpg

PhoSFOS bir araştırma ve teknoloji geliştirme tarafından finanse edilen proje Avrupa Komisyonu.

Proje Açıklaması

Şekil 1: Esnek dış görünüm konsepti
Şekil 2: Gent Üniversitesi'nde yapılan gömülü sensörlü gerçek esnek bir cildin fotoğrafı

PHOSFOS (Optik Algılama İçin Fotonik Dış Görünümler) projesi[1] Şekil 1'de görüldüğü gibi, optik algılama elemanlarını optik ve elektrikli cihazların yanı sıra yerleşik sinyal işleme ve kablosuz iletişim ile entegre eden esnek ve gerilebilir folyolar veya dış yüzeyler geliştirmektedir. şekillendirilmiş ve / veya hareket eden nesneler veya gövdeler ve deformasyon, basınç, gerilme veya gerilme gibi mekanik miktarların yarı dağıtılmış algılanmasına izin verecektir.[2] Bu yaklaşım, ortaya çıkan sistemlerin taşınabilirliği ve genişletilmiş ölçüm aralığı nedeniyle potansiyel olarak geleneksel algılama sistemlerine göre önemli bir avantaj sağlar.

Algılama teknolojisi, adı verilen algılama unsurlarına dayanmaktadır. Fiber Bragg Izgaralar (FBG'ler) standart tek çekirdekli silika fiberlerden üretilmiş, yüksek oranda çift kırılmalı Mikro yapılı lifler (MSF) ve Plastik optik fiberler (POF). Silika MSF'ler, geleneksel fiber sensörlerin geleneksel sıcaklık çapraz hassasiyet sorunları ile başa çıkmak için neredeyse sıfır sıcaklık hassasiyeti sergileyecek şekilde tasarlanmıştır. Bu özel lifler, program dahilinde modellenmekte, tasarlanmakta ve imal edilmektedir. POF lifleriyle yazılmış FBG'ler de kullanılacaktır çünkü bu lifler kırılmadan önce% 300'e kadar gerilebilir. Bu, normal olarak diğer türdeki gerinim sensörlerinde felaketle sonuçlanan arızalara neden olacak koşullar altında kullanılmalarına izin verir.

Optimize edildikten sonra sensörler, algılama yüzeyine ve periferik optoelektronik ve elektronikler ile arayüze yerleştirilir. Bu kaplamalar gerçekten esnektir, bkz.Şekil 2.

PHOSFOS'ta geliştirilen fotonik kaplamalar, örn. inşaat mühendisliği (binalar, barajlar, köprüler, yollar, tüneller ve madenler), havacılıkta (uçak kanatları, helikopter kanatları) veya enerji üretiminde (yel değirmeni kanatları) ve bu nedenle uzaktan erken arıza, anormallik veya tehlike uyarısı için gerekli araçları sağlar. Sağlık alanındaki uygulamalar da araştırılıyor.

Var film[3] teknolojiyi açıklamak Youtube.

Anahtar sonuçlar

Şekil 3: 325 nm HeCd lazer kullanılarak PMMA'da kaydedilen gürültü ızgaralarından HeNe lazer ışığının saçılması


PhoSFOS AB web sayfasında önemli gelişmelerin bir özeti bulunabilir. [1] ve tamamen esnek bir opto-elektronik folyonun gösterimini içerir.[4]

Şekil 3, saçılma HeNe'nin lazer gürültü ızgaralarından gelen ışık kaydedildi PMMA 325 nm HeCd lazer kullanarak.

Projenin ilk sonuçlarından biri, polimer elyafın standart silika elyafla birleştirilmesi için tekrarlanabilir bir yöntemin başarılı bir şekilde gösterilmesiydi. Bu büyük bir gelişmeydi ve ilk kez POF Bragg ızgaralarının optik laboratuvarı dışındaki gerçek uygulamalarda kullanılmasına izin verdi. Bu sensörlerin ilk kullanımlarından biri, duvar halılarının gerginliğini izlemekti.[5] Şekil 4'te gösterilmiştir.[6] Bu durumda, geleneksel elektrik gerinim sensörlerinin ve silika fiber sensörlerin, sabitlendikleri alanlardaki halıları güçlendirdiği gösterildi. Polimer cihazlar çok daha esnek olduklarından, malzemeyi çok fazla bozmazlar ve bu nedenle esnek malzemelerdeki gerilimin çok daha doğru bir ölçümünü verirler. Kombine bir silika / POF fiber sensörü kullanılarak sıcaklık ve nem algılama gösterilmiştir.[7] Birleşik gerinim, sıcaklık ve bükülme algılaması da gösterilmiştir.[8] Eksantrik çekirdek polimerinde bir fiber Bragg ızgarasının kullanılmasının bükülmeye karşı yüksek bir hassasiyet sağladığı gösterilmiştir.[9]

Diğer son gelişmeler arasında, sıcaklığa sıfır polarimetrik duyarlılığa sahip çift kırılmalı fotonik kristal elyafların gösterilmesi,[10][11] ve mikro yapılı optik fiberlerde fiber Bragg ızgaralar ile çapraz yük algılamanın başarılı bir gösterimi.[12]

Önemli ilerleme kaydedilen temel alanlar aşağıda listelenmiştir:[13]

  • Silika mikro yapılı lifler sıcaklığa duyarlı olmayan optik sensörler için - yeni bir basınca duyarlı ve sıcaklığa duyarlı fiber optik sensör geliştirildi. Sensör bir fiber Bragg ızgarası içine yazılmış mikro yapılı elyaf. Basınç hassasiyeti, 20 faktörü ile son teknolojiyi aşarken, sensör gerçekten sıcaklığa duyarlı değildir. Sensör, oldukça çift kırılımlı yeni bir tasarıma dayanmaktadır (10−3) yüksek basınç hassasiyetine (3,3 pm / bar) sahip olacak şekilde tasarlanmış ve aynı zamanda ihmal edilebilir sıcaklık hassasiyeti (10−2 pm / K). Üretim yöntemi, geleneksel ultraviyole ızgaralı yazı kurulumları ile uyumludur. fiber Bragg ızgarası imalatı. Sıcaklık duyarsızlığı, nüvenin çekirdeğindeki katkılı bölgenin tasarımını uyarlayarak sağlandı. mikro yapılı elyaf bir dizi tasarım yinelemesiyle.[14]
  • Gömülü optoelektronik cihazlar - PHOSFOS projesi kapsamında fiber optik sensörlerle uyumlu optik kaynakları ve fotodetektörleri entegre etme imkanı geliştirilmiştir. Optoelektronik bileşenler, yalnızca 20 μm kalınlığa kadar cilalanarak inceltilir, böylece işlevsellikten ödün vermeden kendileri esnek hale gelirler. İnce optik kaynaklar ve detektörler daha sonra optik şeffaf polimerlere gömülür ve iyi kurulmuş mikro yol, metalleştirme ve modelleme teknolojileri kullanılarak elektriksel olarak temas ettirilir.[15]
  • Entegre sensörler ve optoelektronik - optik fiber sensörleri esnek ve gerilebilir bir ana malzemeye yerleştirmek için enjeksiyon kalıplama, lazer yapılandırma ve yumuşak litografi dahil birkaç farklı yaklaşım dikkate alındı. Gömme işleminin etkisi silika ve polimer için incelenmiştir. fiber Bragg ızgaralar. Sıcaklık, nem, gerinim, eğrilik ve basınç duyarlılıkları, farklı esnek ana malzemeler için tam olarak karakterize edildi. Gömülü optoelektronik yongaların, 45˚'lik bir mikro aynanın yanı sıra bir fiber hizalama oluğu içeren özel bağlantı yapıları kullanılarak fiber optik sensörlere verimli bir şekilde bağlanabileceği bir yaklaşım önerildi. Bu, biyomedikal uygulamalar için gerçekten düşük maliyetli, tam entegre bir algılama folyosu göstermek için, düşük maliyetli bileşenlerin köklü üretim teknolojileriyle birlikte kullanılmasına izin verdi.[16]
  • Polimer fiber Bragg ızgaralar - PHOSFOS'un başlamasından önce, polimer optik fiberdeki (POF) ızgaralar, yalnızca büyük fiber kaybının (1 dB / cm) yalnızca çok kısa (<10 cm) fiber uzunluklarının kullanılmasına izin verdiği 1550 nm spektral bölgede mevcuttu ve cihazlar, optik tezgah üzerindeki bir silika fiber at kuyruğuna uç olarak bağlanmalıydı.

PHOSFOS konsorsiyumu, POF'yi silika fibere güvenilir bir şekilde eklemek için bir araç geliştirdi ve kayıpların 1550 nm'den neredeyse 2 kat daha az olduğu 800 nm spektral bölgede ilk ızgaraları üretti. Bu gelişmeler, POF ızgara sensörlerinin ilk kez laboratuvar dışında kullanılmasına izin verdi.[17]

  • Dalga boyu çoğullamalı polimer fiber Bragg ızgaraları - fiber bağlantı sorunu çözüldükten sonra, polimer optik fiberde (POF) ilk dalga boyu bölmeli çoğullamalı (WDM) Bragg ızgara sensörlerini üretmek mümkün oldu. Dahası, fiberin termal tavlama özelliklerini karakterize ederek ve kullanarak, bir ızgaranın yansıtıcı dalga boyunu 20 nm'den fazla kaydırarak, birden fazla WDM sensörünün tek bir faz maskesi ile kaydedilmesini sağlamak mümkün oldu.

[18]

  • Femtosaniye fiber Bragg ızgaraları - fiber Bragg ızgaralarını optik fiberlere yazmak için femtosaniye lazerleri kullanırken, aynı zamanda seçici olarak indükler çift ​​kırılma ızgara ile aynı mekansal konumda bulunan optik fiberde, vektörel sensörlerin geliştirilmesine olanak sağlamıştır.

.[19]

  • Esnek cilt benzeri malzemeler için polimerler - doğal esnekliğe ve ayarlanabilir mekanik mukavemete sahip bir dizi polimer malzeme geliştirildi. Aynı zamanda görsel olarak şeffaftırlar ve ticari olarak temin edilebilen formülasyonlarla uyumludurlar. Ticari formülasyonları destekleyen yeni monomerler ve prepolimerlerin geliştirilmesinde büyük bir adım atıldı ve birkaç yeni formülasyon oluşturuldu. Son olarak, UV ışıması altında silika fiberler üzerinde hızla kürleşen yeni bir fiber optik kaplama malzemesi de geliştirdik.[20]
  • Basınç ve sıcaklık algılama için silika mikro yapılı lifler için algılama sistemi - silika MSF bazlı basınç sensörü, petrol ve gaz endüstrisindeki kuyu içi basınç izleme alanında büyük potansiyel değer potansiyeline sahiptir. Bu uygulamada, hızlı sıcaklık değişimleri ile birlikte yüksek basınçları (0 ila 1000 bar aralığı) izleme ihtiyacı vardır. Ultra düşük sıcaklık çapraz duyarlılığı bu nedenle bu sistemin önemli bir özelliğidir.[21]
  • Çok modlu polimer fiber Bragg ızgaraları için algılama sistemi - fiber Bragg ızgara sensörleri, gerilim ve sıcaklık algılama için yaygın olarak kullanılır, ancak

Basınç algılama, özellikle alan sınırlı olduğunda daha zor olabilir. PHOSFOS proje konsorsiyumu, çeşitli tıbbi uygulamalarda basıncı ölçebilen yeni bir polimer çok noktalı FBG sensörü geliştirdi. Silis lifi yerine polimer elyaf kullanılması hasta açısından güvenle faydalıdır. Düşük Gencin modülü Polimer fiberin, çevreleyen ortamdan sensörlere gerinim transferini iyileştirir.[22][23]

Konsorsiyum

Dış bağlantılar

Açık toplantılar

AB FP7 Projesi PHOSFOS'un 2. "Sanayi için Faydalar" Toplantısı 22 Mayıs 2011 Pazar günü Münih'te (Almanya) gerçekleşecek.

Toplantı, SPIE tarafından düzenlenen Endüstri Akademiyle Buluşuyor Çalıştayı ile aynı yerde bulunuyor. SPIE Optik Metroloji Konferansı'nın bir parçası olarak. Bunu World of Photonics Congress ve Fotonik Lazer Dünyası 23-26 Mayıs 2011 haftasında Münih'te Ticaret Fuarı.

Bu Toplantı, AB FP7 projesi PHOSFOS tarafından geliştirilen teknolojiye olası ilgilerini ifade eden tüm şirketleri bir araya getiren türünün ikincisidir.

18 şirket / enstitü, PHOSFOS Endüstriyel Kullanıcı Kulübü, yeni üyeler bekliyoruz.

Referanslar

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  2. ^ http://spie.org/x38859.xml?highlight=x2406&ArticleID=x38859
  3. ^ https://www.youtube.com/v/pGpL_icFn1c&hl=nl_NL&fs=1&
  4. ^ Tam esnek opto-elektronik folyo, E. Bosman, G. Van Steenberge, I. Milenkov, K. Panajotov, H. Thienpont, J. Bauwelinck, P. Van Daele, Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2010
  5. ^ http://eprints.soton.ac.uk/68650/01/137_Lennard.pdf
  6. ^ http://spie.org/x39927.xml?ArticleID=x39927
  7. ^ Optik fiber sıcaklık ve nem sensörü, C. Zhang, W. Zhang, D.J. Webb, G.D. Peng, Electronics Letters, 46, 9, s. 643-644, 2010, doi:10.1049 / el.2010.0879
  8. ^ Gerinim, bükülme ve sıcaklık algılama için polimer optik fiberde Bragg ızgarası, X. Chen, C. Zhang, D.J Webb, G.-D. Peng, K. Kalli, Ölçüm Bilimi ve Teknolojisi, 2010
  9. ^ Eksantrik Çekirdek Polimer Fiberdeki Bragg Izgarasına Dayalı Yüksek Hassasiyetli Eğilme Sensörü, X. Chen, C. Zhang, D.J. Webb, K. Kalli, G.-D. Peng, A. Argyros, IEEE Sensors Journal, 2010
  10. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-07-20 tarihinde. Alındı 2010-02-03.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  11. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-26 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  12. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-07-20 tarihinde. Alındı 2010-02-03.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  13. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-26 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  14. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-26 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  15. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  16. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  17. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  18. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  19. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  20. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  21. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-26 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  22. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  23. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2011-11-27 tarihinde. Alındı 2011-08-14.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)