EuroWire March 2020

Technischer Artikel

Faseroptischer Dehnungsmessstreifen mit Einsatz einer pseudozufälligen Code-Interrogation von William E Hodges, Abhishek P Jawale, Damon E Pate, Ryan C McEntire, Simon G Jackowski und Elliot J Panicco, University of North Carolina in Charlotte, Engineering Senior Design, Charlotte, North Carolina, USA

Übersicht Im vorliegenden Artikel werden der Sinn und die Funktion eines faseroptischen Dehnungsmessstreifens unter Einsatz von pseudozufälligen Codes erklärt und beschrieben. Die Forschung und die Fertigstellung dieses Projekts erfolgte mit dem Ziel, ein Laborgerät zu entwickeln, das von Maschinenbau-Studenten an der University of North Carolina in Charlotte eingesetzt wird. Laborgeräte, die die Dehnung messen, stehen den Maschinenbaustudenten zu deren Gebrauch und Aneignung bereits zur Verfügung, doch wünscht man sich einen präziseren industrienahen Dehnungsmessstreifen, der von den Studenten genutzt werden kann und mit dem sie lernen können. durchaus universell einsetzbares Mittel geworden, beispielsweise für die Datenübertragung und Sensoren, obwohl bei letzteren besondere LWL gefordert werden, FBG (Faser-Bragg-Gitter) genannt. Diese LWL fordern ein präzises Einschreiben in den LWL, um den benötigten reflektierenden Index zu schaffen, was zu einem teureren Endprodukt führt. Einsatz der FBG-Verkabelung zu schaffen. Die Berechnung der Dehnung, die auf dem LWL angebracht wird, erfolgt stattdessen durch die Messung der LWL-Dehnung. 1 Einleitung Lichtwellenleiter sind ein Ziel dieser Studie ist es, ein Dehnungsmessstreifen ohne

Programm eine messbare Zeitverzögerung der Daten abtasten, die anfangs als keine Dehnung bestand, erhalten wurden.

Das mit dem Projekt beauftragte Team hat die vorliegenden Studie mit einer immensen Forschungstätigkeit über die Anwendungen von Lichtleitern und Lichtleiter-Laserhardware sowie der Forschung über eine spezifische Software, die zur Verarbeitung der Daten aus den Lichtleitern benötigt wird, begonnen. Durch das Hinzuziehen der Berater der Fakultät wurde ein wesentlicher Beitrag geleistet. Das Team kam zu dem Schluss, dass das für dieses Projekt erforderliche Material ein Singlemode-LWL ist, der über LC-Stecker mit einem 10-Gigabit-Laser-Sender-Empfänger verbunden wird. Um die geforderte Datenübertragungsgeschwindigkeit zu erreichen, hat man beschlossen, dass der Sende-Empfänger der Typ SFP+Formfaktor sein sollte, der über einen Ethernet- Datenkonverter verfügt, um Daten zu senden/empfangen und zu verarbeiten. Der pseudozufällige Code wird durch den LWL generiert und gesendet. Der LWL wird über einen Basis-Quellcode verfügen, der den empfangenen Code kontinuierlich vergleicht. Wenn der Verkabelung eine Dehnung angelegt wird, wird wegen der erhöhten Weglänge des Codes ein Versatz angezeigt. Dehnungssensoren Singlemode-LWL werden, anstatt teure LWL mit Faser-Bragg-Gitter einzusetzen. Der durch den LWL gesendete pseudozufällige Code wird eingesetzt, um die Dehnungskräfte zu messen, die dem LWL angelegt werden. Durch diese langen Codestrings kann das mit Standard- hergestellt Abschließend können präzise

2 Hauptteil 2.1 Projektübersicht

Die University of North Carolina in Charlotte wünschte sich zusätzlich zu dem Instrumentierungskurs ein zusätzliches Labor zu gestalten und umzusetzen, mit Einsatz eines faseroptischen Dehnungsmessstreifen. Derzeit sieht der Kurs ein Labor über Draht- Dehnungsmessstreifen und ein Labor über Lichtwellenleiter vor. Ein weiteres Labor war erwünscht, um den umfangreichen Bereich der Anwendungen für LWL vorzuführen, einschließlich jene in Dehnungsanwendungen. Dehnungsmessstreifen entwerfen und herzustellen, der ein pseudozufällig hergestellten Code einsetzt, um die Dehnung zu messen. Diese Lösung war wünschenswert, da sie den kostengünstigsten und einfachsten Aufbau für einen faseroptischen Dehn- ungsmessstreifen darstellt und eine höhere Präzision als herkömmliche Draht- Dehnungsmessstreifen aufweist. Am Ende des Projekts soll ein voll funktionsfähiger LWL-Dehnungsmessstreifen, der einen pseudozufälligen Code einsetzt, zusammen mit einem Prüfgerät vorgestellt werden, das im Instrumentierungslabor eingesetzt werden kann. zu Die vorgeschlagene Lösung liegt darin, einen faseroptischen

191

www.read-eurowire.com

März 2020