Untersuchungen zur Erfassung dynamischer Messgrößen mittels Faser-Bragg-Gitter-Messtechnik:
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| Published: |
Aachen
Shaker
2012
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 GRUNDLAGEN 7
2.1 LICHTFUEHRUNG IN MONOMODE-GLASFASERN 7
2.1.1 AUFBAU EINER MONOMODE-GLASFASER 7
2.1.2 JONES-FORMALISMUS 9
2.1.3 TRANSMISSIONSEIGENSCHAFTEN V O N GLASFASERN 12
2.2 FASER-BRAGG-GITTER (FBG) 15
2.2.1 FASER-BRAGG-GITTER 16
2.2.2 MECHANISCHE LASTEN A N FASER-BRAGG-GITTERN 18
2.2.3 FASER-BRAGG-GITTER ALS SENSOREN 20
2.2.4 HERSTELLUNG 21
2.3 FASER-BRAGG-GITTER ALS SENSOREN FUER DIE ERFASSUNG DYNAMISCHER VOR
GAENGE 22
2.4 MESSSYSTEME 25
2.5 INTEGRIERT OPTISCHE FILTERELEMENTE 28
3 S P E K T R O M E T E R UND LASER FUER F B G - M E S S S Y S T E M E 3
3
3.1 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON SPEKTROMETERN 33
3.1.1 UEBERTRAGUNGSFUNKTION DES IDEALISIERTEN SYSTEMS 33
3.1.2 DYNAMISCHES VERHALTEN AUSGEWAEHLTER ALGORITHMEN 34
3.1.3 UNTERSUCHUNGEN Z U M NICHTLINEAREN VERHALTEN MITTELS KLIRR
ANALYSE 39
3.1.4 INTERPRETATION D E R ERGEBNISSE FUER SCHWERPUNKTSALGORITHMEN I M
RAHMEN DER STATISTISCHEN QUANTISIERUNGSTHEORIE 44
3.2 DETEKTION V O N ALIASING BEI D E R MESSWERTERFASSUNG MITTELS
SPEKTRO METERN 51
3.2.1 METHODE 52
3.2.2 SIGNALENTSTEHUNG U N D SIGNALERFASSUNG 53
3.2.3 DARSTELLUNG I M SIGNALFREQUENZBEREICH 54
3.2.4 ZEITLICHE DARSTELLUNG I M WELLENLAENGENBEREICH 57
3.2.5 NUMERISCHE SIMULATION U N D EXPERIMENTELLE VERIFIKATION . . . 59
3.3 OPTISCHES TIEFPASSFILTER FUER SPEKTROMETER 65
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
3.3.1 ABSCHAETZUNG D E R UEBERTRAGUNGSFUNKTION OHNE BERUECKSICHTI G U N G
DER ZEITDISKRETEN SIGNALABTASTUNG 68
3.3.2 GESAMTUEBERTRAGUNGSFUNKTION DES SYSTEMS 70
3.3.3 NUMERISCHE VALIDIERUNG 72
3.4 VERSTIMMBARE LASER U N D MESSSYSTEME AUF BASIS VERSTIMMBARER FILTER
74 3.4.1 DYNAMISCHES VERHALTEN 74
3.4.2 UEBERTRAGUNGSFUNKTION 77
4 R A T I O M E T R I S C H E MESSVERFAHREN UND GRENZEN 7 9
4.1 FUNKTIONSPRINZIP 79
4.2 BEISPIELSYSTEM 83
4.3 SYSTEMATISCHE MESSABWEICHUNGEN 84
4.3.1 EINFLUSS DES POLARSATIONSZUSTANDS 85
4.3.2 EINFLUSS V O N HINTERGRUNDLICHT 93
4.3.3 MESSABWEICHUNG BEDINGT DURCH DIE BREITE DES FASER-BRAGGGITTERS 100
4.4 STATISTISCHE MESSUNSICHERHEITEN 103
4.5 MULTIPLEX-ANSAETZE - GLEICHZEITIGE ERFASSUNG MEHRERER FBG-SIGNALE .
107 4.5.1 DARSTELLUNG DER KOMBINATION FILTER / MULTIPLEXER 109
4.5.2 AWG-BASIERTES FASER-BRAGG-GITTER-MESSSYSTEM 111
4.6 DESIGNPARAMETER EINES FBG-MESSSYSTEMS AUF BASIS EINES ARRAYED
WAVEGUIDE GRAETINGS 114
5 D Y N A M I S C H E S FBG-MESSSYSTEM: A N W E N D U N G E N U N D
MESSERGEBNISSE 1 1 9 5.1 PROJEKTBESCHREIBUNG 119
5.1.1 MOTIVATION 119
5.1.2 TECHNISCHE ANFORDERUNGEN A N EIN FASEROPTISCHES MESSSYSTEM 121 5.2
MESSGERAETDESIGN 122
5.2.1 KOMPONENTENAUSLEGUNG 123
5.3 SYSTEMAUFBAU 124
5.3.1 OPTOELEKTRONISCHER AUFBAU 124
5.3.2 ELEKTRONIK 125
5.3.3 DATENVERARBEITUNG 126
5.4 SYSTEMCHARAKTERISIERUNG 127
5.4.1 MESSAUFBAU 127
5.4.2 SPEKTRALE CHARAKTERISTIK 127
5.4.3 AUSWERTEFUNKTION 129
5.4.4 POLARISATIONSABHAENGIGE EMPFINDLICHKEIT 129
5.4.5 TEMPERATURSTABILISIERUNG 131
5.4.6 SIGNALAUSWERTUNG 132
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
5.5 SYSTEMFUNKTION 134
5.5.1 STATISCHE SYSTEMANTWORT 134
5.5.2 POLARISATIONSABHAENGIGE SYSTEMANTWORT 136
5.5.3 DYNAMISCHES SYSTEMVERHALTEN 136
5.5.4 MESSKAMPAGNE 138
5.5.5 TESTERGEBNISSE 139
6 Z U S A M M E N F A S S U N G U N D AUSBLICK 1 4 3
6.1 ZUSAMMENFASSUNG 143
6.2 AUSBLICK 145
A LITERATURVERZEICHNIS 1 4 7
A . L VERWENDETE LITERATUR 147
A.2 PUBLIKATIONEN, VORTRAEGE U N D PATENTANMELDUNGEN 162
A.2.1 EIGENE VEROEFFENTLICHUNGEN U N D BEITRAEGE 162
A.2.2 VORTRAEGE (OHNE PUBLIKATION) 165
A.2.3 PATENTANMELDUNGEN 166
III |
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