Analyse und Modellierung intrinsischer und extrinsischer Einflüsse auf die phasenbasierte Dehnungsmessung mit optischen Polymerfasern:
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düren
Shaker Verlag
2020
|
| Edition: | 1. Auflage |
| Series: | Optische Hochfrequenztechnik und Photonik
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | x, 230 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm |
| ISBN: | 9783844076905 3844076905 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
1
2.
PHASENBASIERTER
DEHNUNGSSENSOR
5
2.1.
VARIATIONSMOEGLICHKEITEN
.............................................................................
6
2.1.1.
MODULATIONSFREQUENZ
UND
LICHTQUELLE
...........................................
7
2.1.2.
BESTIMMUNG
DER
PHASENDIFFERENZ
...................................................
8
2.1.3.
AUSFUEHRUNG
DER
REFERENZSTRECKE
...................................................
9
2.2.
BISHERIGE
ERGEBNISSE
..................................................................................
10
3.
INHALT
UND
ZIEL
DER
ARBEIT
13
3.1.
AUFBAU
DER
ARBEIT
........................................................................................
13
3.2.
THEMATISCHE
ABGRENZUNG
DER
ARBEIT
.........................................................
14
3.3.
NICHT-OPTISCHE
EINFLUESSE
.............................................................................
15
3.4.
POFTOOLBOX
................................................................................................
17
4.
DER
DEHNUNGSSENSOR
ALS
OPTISCHES
UEBERTRAGUNGSSYSTEM
19
4.1.
DEFINITION
DES
OPTISCHEN
UEBERTRAGUNGSSYSTEMS
........................................
20
4.2.
IDEALES
UEBERTRAGUNGSSYSTEM
.......................................................................
22
4.3.
REALES
UEBERTRAGUNGSSYSTEM
.......................................................................
24
4.3.1.
ABWEICHUNG
DES
REALEN
PHASENGANGS
.............................................
25
4.3.2.
ABLEITUNG
DER
UEBERTRAGUNGSFUNKTION
.............................................
26
4.3.2.1.
BESCHREIBUNG
IM
KONTINUIERLICHEN
ZEITBEREICH
.................
26
4.3.2.2.
BESCHREIBUNG
IM
DISKRETEN
ZEITBEREICH
............................
28
4.3.3.
TRANSFORMATION
IN
DEN
FREQUENZBEREICH
........................................
29
4.3.4.
AUSWIRKUNGEN
DER
OPTISCHEN
PFADE
AUF
AMPLITUDE
UND
PHASE
DES
ZU
UEBERTRAGENDEN
SIGNALS
.................................................................
31
INHALTSVERZEICHNIS
4.4.
VERHALTEN
DES
DEHNUNGSSENSORS
...............................................................
37
4.4.1.
SYSTEMATISCHER
LAENGENFEHLER
.........................................................
38
4.4.2.
RELATIVE
EMPFINDLICHKEIT
DES
DEHNUNGSSENSORS
............................
39
5.
INTRINSISCHE
EINFLUESSE
43
5.1.
STRAHLENKATEGORIEN
EINER
MULTIMODEFASER
................................................
45
5.2.
ANALYTISCHES
MODELL
..................................................................................
48
5.2.1.
DEFINITION
DER
LICHTQUELLE
..............................................................
49
5.2.2.
MODALE
LEISTUNGSVERTEILUNG
INNERHALB
DER
FASER
..........................
52
5.2.2.1.
WINKELTRANSFORMATION
BEIM
FASEREINTRITT
..........................
53
5.2.2.2.
FRESNELVERLUSTE
BEI
DER
EINKOPPLUNG
..................................
54
5.2.2.3.
ANGEREGTE
STRAHLENKATEGORIEN
...........................................
57
5.2.2.4.
FLAECHIGE
QUELLE
....................................................................
63
5.2.3.
HERLEITUNG
DER
OPTISCHEN
IMPULSANTWORT
........................................
66
5.2.4.
VERIFIZIERUNG
MITTELS
RAYTRACING
......................................................
69
5.3.
ERWEITERTES
FASERMODELL
.............................................................................
72
5.3.1.
BESCHREIBUNG
DES
MODELLS
..............................................................
74
5.3.1.1.
UEBERBLICK
UEBER
DAS
MODELL
................................................
74
5.3.1.2.
AUSBREITUNG
DER
OPTISCHEN
LEISTUNG
IN
DER
FASER
...........
77
5.3.1.3.
EXPERIMENTELLE
ERMITTLUNG
DER
ZELLSTREUMATRIZEN
...........
78
5.3.1.4.
IMPLEMENTIERUNGSDETAILS
...................................................
91
5.3.1.5.
VOR-
UND
NACHTEILE
DES
MODELLS
........................................
99
5.3.2.
SIMULATION
DES
PHASEN-
UND
AMPLITUDENGANGS
............................
101
5.3.2.1.
LICHTQUELLE
..........................................................................
101
5.3.2.2.
WINKELABHAENGIGE
RELATIVE
EMPFAENGEREMPFINDLICHKEIT.
.
.
103
5.3.2.3.
REFLEXIONEN
AN
DEN
FASERSTIMFLAECHEN
...............................
104
5.3.3.
EXPERIMENTELLE
ERMITTLUNG
DES
PHASEN-UND
AMPLITUDENGANGS
.
.
107
5.3.4.
ERGEBNISSE
........................................................................................
109
5.3.4.1.
GRUNDLEGENDE
VERIFIZIERUNG
DES
ERWEITERTEN
FASERMODELLS
110
5.3.4.2.
ERGEBNISSE
DER
SIMULATIONEN
.............................................
111
5.3.4.3.
EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE
................................................
122
5.3.4.4.
ZUSAMMENFASSUNG
..............................................................
126
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
6.
EXTRINSISCHE
EINFLUESSE
129
6.1.
AXIALE
DEHNUNG
DER
FASER
..........................................................................
130
6.1.1.
EINFLUESSE
AUF
DIE
MODULATIONSPHASE
.............................................
130
6.1.1.1.
GEOMETRISCHE
VERFORMUNG
................................................
130
6.1.1.2.
EINFLUSS
AUF
DEN
BRECHUNGSINDEX
........................................
132
6.1.2.
EXPERIMENTELLE
ERMITTLUNG
DER
RELATIVEN
EMPFINDLICHKEIT
...........
137
6.1.3.
ERGEBNISSE
........................................................................................
140
6.1.4.
UNTERSUCHUNG
DER
MODALEN
LEISTUNGSVERTEILUNG
..........................
142
6.1.5.
ZUSAMMENFASSUNG
............................................................................
146
6.2.
TEMPERATURABHAENGIGES
VERHALTEN
DER
FASER
.............................................
147
6.2.1.
EINFLUESSE
AUF
DIE
LAENGENMESSUNG
...................................................
147
6.2.1.1.
THERMISCHE
EXPANSION
.........................................................
147
6.2.1.2.
THERMOOPTISCHER
EFFEKT
......................................................
148
6.2.1.3.
AUSWIRKUNGEN
AUF
DIE
MODULATIONSPHASE
..........................
149
6.2.2.
EINFLUESSE
AUF
DIE
DEHNUNGSMESSUNG
.............................................
152
6.2.2.1.
ZUSAETZLICHE
EINFLUESSE
...........................................................
152
6.2.2.2.
EXPERIMENTELLE
BEOBACHTUNG
EINER
GETEMPERTEN
FASER
.
.
153
6.2.3.
RESULTIERENDE
PROBLEME
IN
DER
PRAXIS
..........................................
155
6.3.
NICHT
UNTERSUCHTE
EXTRINSISCHE
EINFLUESSE
...................................................
156
7.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
157
7.1.
INTRINSISCHE
EINFLUESSE
AUF
DAS
UEBERTRAGUNGSVERHALTEN
DER
FASER
...........
158
7.2.
EXTRINSISCHE
EINFLUESSE
AUF
DAS
UEBERTRAGUNGSVERHALTEN
DER
FASER
...........
159
7.3.
FAZIT
UND
AUSBLICK
.....................................................................................
161
A.
OPTISCHE
IMPULSANTWORT
165
A.
1.
ZEITKONTINUIERLICHE
OPTISCHE
IMPULSANTWORT
.............................................
165
A.2.
ZEITDISKRETE
OPTISCHE
IMPULSANTWORT
.........................................................
166
B.
ZEITDISKRETE
FOURIER-TRANSFORMATION
169
C.
AUSWIRKUNGEN
DER
MODENDISPERSION
AUF
AMPLITUDE
UND
PHASE
DES
GE
SAMTSIGNALS
IN
EINER
MULTIMODEFASER
173
C.L.
AUSWIRKUNG
AUF
DIE
AMPLITUDE
.................................................................
173
C.2.
AUSWIRKUNG
AUF
DIE
PHASE
..........................................................................
179
INHALTSVERZEICHNIS
C.3.
VERGLEICH
MIT
EINER
REALEN
FASER
.................................................................
185
D.
BERECHNUNG
DER
LOKALEN
EXTREMA
DER
AMPLITUDE
DES
GESAMTSIGNALS
IN
EINER
MULTIMODEFASER
187
E.
ZEITDISKRETE
FOURIER-TRANSFORMATION
FUER
SIGNALE
MIT
NICHT-AEQUIDISTANTEN
ZEITINTERVALLEN
191
LITERATURVERZEICHNIS
193
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
203
SYMBOLVERZEICHNIS
205
ABBILDUNGS
VERZEICHNIS
217
FORMELVERZEICHNIS
221
DANKSAGUNG
229
X
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
1
2.
PHASENBASIERTER
DEHNUNGSSENSOR
5
2.1.
VARIATIONSMOEGLICHKEITEN
.
6
2.1.1.
MODULATIONSFREQUENZ
UND
LICHTQUELLE
.
7
2.1.2.
BESTIMMUNG
DER
PHASENDIFFERENZ
.
8
2.1.3.
AUSFUEHRUNG
DER
REFERENZSTRECKE
.
9
2.2.
BISHERIGE
ERGEBNISSE
.
10
3.
INHALT
UND
ZIEL
DER
ARBEIT
13
3.1.
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
13
3.2.
THEMATISCHE
ABGRENZUNG
DER
ARBEIT
.
14
3.3.
NICHT-OPTISCHE
EINFLUESSE
.
15
3.4.
POFTOOLBOX
.
17
4.
DER
DEHNUNGSSENSOR
ALS
OPTISCHES
UEBERTRAGUNGSSYSTEM
19
4.1.
DEFINITION
DES
OPTISCHEN
UEBERTRAGUNGSSYSTEMS
.
20
4.2.
IDEALES
UEBERTRAGUNGSSYSTEM
.
22
4.3.
REALES
UEBERTRAGUNGSSYSTEM
.
24
4.3.1.
ABWEICHUNG
DES
REALEN
PHASENGANGS
.
25
4.3.2.
ABLEITUNG
DER
UEBERTRAGUNGSFUNKTION
.
26
4.3.2.1.
BESCHREIBUNG
IM
KONTINUIERLICHEN
ZEITBEREICH
.
26
4.3.2.2.
BESCHREIBUNG
IM
DISKRETEN
ZEITBEREICH
.
28
4.3.3.
TRANSFORMATION
IN
DEN
FREQUENZBEREICH
.
29
4.3.4.
AUSWIRKUNGEN
DER
OPTISCHEN
PFADE
AUF
AMPLITUDE
UND
PHASE
DES
ZU
UEBERTRAGENDEN
SIGNALS
.
31
INHALTSVERZEICHNIS
4.4.
VERHALTEN
DES
DEHNUNGSSENSORS
.
37
4.4.1.
SYSTEMATISCHER
LAENGENFEHLER
.
38
4.4.2.
RELATIVE
EMPFINDLICHKEIT
DES
DEHNUNGSSENSORS
.
39
5.
INTRINSISCHE
EINFLUESSE
43
5.1.
STRAHLENKATEGORIEN
EINER
MULTIMODEFASER
.
45
5.2.
ANALYTISCHES
MODELL
.
48
5.2.1.
DEFINITION
DER
LICHTQUELLE
.
49
5.2.2.
MODALE
LEISTUNGSVERTEILUNG
INNERHALB
DER
FASER
.
52
5.2.2.1.
WINKELTRANSFORMATION
BEIM
FASEREINTRITT
.
53
5.2.2.2.
FRESNELVERLUSTE
BEI
DER
EINKOPPLUNG
.
54
5.2.2.3.
ANGEREGTE
STRAHLENKATEGORIEN
.
57
5.2.2.4.
FLAECHIGE
QUELLE
.
63
5.2.3.
HERLEITUNG
DER
OPTISCHEN
IMPULSANTWORT
.
66
5.2.4.
VERIFIZIERUNG
MITTELS
RAYTRACING
.
69
5.3.
ERWEITERTES
FASERMODELL
.
72
5.3.1.
BESCHREIBUNG
DES
MODELLS
.
74
5.3.1.1.
UEBERBLICK
UEBER
DAS
MODELL
.
74
5.3.1.2.
AUSBREITUNG
DER
OPTISCHEN
LEISTUNG
IN
DER
FASER
.
77
5.3.1.3.
EXPERIMENTELLE
ERMITTLUNG
DER
ZELLSTREUMATRIZEN
.
78
5.3.1.4.
IMPLEMENTIERUNGSDETAILS
.
91
5.3.1.5.
VOR-
UND
NACHTEILE
DES
MODELLS
.
99
5.3.2.
SIMULATION
DES
PHASEN-
UND
AMPLITUDENGANGS
.
101
5.3.2.1.
LICHTQUELLE
.
101
5.3.2.2.
WINKELABHAENGIGE
RELATIVE
EMPFAENGEREMPFINDLICHKEIT.
.
.
103
5.3.2.3.
REFLEXIONEN
AN
DEN
FASERSTIMFLAECHEN
.
104
5.3.3.
EXPERIMENTELLE
ERMITTLUNG
DES
PHASEN-UND
AMPLITUDENGANGS
.
.
107
5.3.4.
ERGEBNISSE
.
109
5.3.4.1.
GRUNDLEGENDE
VERIFIZIERUNG
DES
ERWEITERTEN
FASERMODELLS
110
5.3.4.2.
ERGEBNISSE
DER
SIMULATIONEN
.
111
5.3.4.3.
EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE
.
122
5.3.4.4.
ZUSAMMENFASSUNG
.
126
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
6.
EXTRINSISCHE
EINFLUESSE
129
6.1.
AXIALE
DEHNUNG
DER
FASER
.
130
6.1.1.
EINFLUESSE
AUF
DIE
MODULATIONSPHASE
.
130
6.1.1.1.
GEOMETRISCHE
VERFORMUNG
.
130
6.1.1.2.
EINFLUSS
AUF
DEN
BRECHUNGSINDEX
.
132
6.1.2.
EXPERIMENTELLE
ERMITTLUNG
DER
RELATIVEN
EMPFINDLICHKEIT
.
137
6.1.3.
ERGEBNISSE
.
140
6.1.4.
UNTERSUCHUNG
DER
MODALEN
LEISTUNGSVERTEILUNG
.
142
6.1.5.
ZUSAMMENFASSUNG
.
146
6.2.
TEMPERATURABHAENGIGES
VERHALTEN
DER
FASER
.
147
6.2.1.
EINFLUESSE
AUF
DIE
LAENGENMESSUNG
.
147
6.2.1.1.
THERMISCHE
EXPANSION
.
147
6.2.1.2.
THERMOOPTISCHER
EFFEKT
.
148
6.2.1.3.
AUSWIRKUNGEN
AUF
DIE
MODULATIONSPHASE
.
149
6.2.2.
EINFLUESSE
AUF
DIE
DEHNUNGSMESSUNG
.
152
6.2.2.1.
ZUSAETZLICHE
EINFLUESSE
.
152
6.2.2.2.
EXPERIMENTELLE
BEOBACHTUNG
EINER
GETEMPERTEN
FASER
.
.
153
6.2.3.
RESULTIERENDE
PROBLEME
IN
DER
PRAXIS
.
155
6.3.
NICHT
UNTERSUCHTE
EXTRINSISCHE
EINFLUESSE
.
156
7.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
157
7.1.
INTRINSISCHE
EINFLUESSE
AUF
DAS
UEBERTRAGUNGSVERHALTEN
DER
FASER
.
158
7.2.
EXTRINSISCHE
EINFLUESSE
AUF
DAS
UEBERTRAGUNGSVERHALTEN
DER
FASER
.
159
7.3.
FAZIT
UND
AUSBLICK
.
161
A.
OPTISCHE
IMPULSANTWORT
165
A.
1.
ZEITKONTINUIERLICHE
OPTISCHE
IMPULSANTWORT
.
165
A.2.
ZEITDISKRETE
OPTISCHE
IMPULSANTWORT
.
166
B.
ZEITDISKRETE
FOURIER-TRANSFORMATION
169
C.
AUSWIRKUNGEN
DER
MODENDISPERSION
AUF
AMPLITUDE
UND
PHASE
DES
GE
SAMTSIGNALS
IN
EINER
MULTIMODEFASER
173
C.L.
AUSWIRKUNG
AUF
DIE
AMPLITUDE
.
173
C.2.
AUSWIRKUNG
AUF
DIE
PHASE
.
179
INHALTSVERZEICHNIS
C.3.
VERGLEICH
MIT
EINER
REALEN
FASER
.
185
D.
BERECHNUNG
DER
LOKALEN
EXTREMA
DER
AMPLITUDE
DES
GESAMTSIGNALS
IN
EINER
MULTIMODEFASER
187
E.
ZEITDISKRETE
FOURIER-TRANSFORMATION
FUER
SIGNALE
MIT
NICHT-AEQUIDISTANTEN
ZEITINTERVALLEN
191
LITERATURVERZEICHNIS
193
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
203
SYMBOLVERZEICHNIS
205
ABBILDUNGS
VERZEICHNIS
217
FORMELVERZEICHNIS
221
DANKSAGUNG
229
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