[go: up one dir, main page]

NL2021771B1 - Interrogation of an optical sensor array - Google Patents

Interrogation of an optical sensor array Download PDF

Info

Publication number
NL2021771B1
NL2021771B1 NL2021771A NL2021771A NL2021771B1 NL 2021771 B1 NL2021771 B1 NL 2021771B1 NL 2021771 A NL2021771 A NL 2021771A NL 2021771 A NL2021771 A NL 2021771A NL 2021771 B1 NL2021771 B1 NL 2021771B1
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
optical
optical sensor
sensor
sensor array
signal
Prior art date
Application number
NL2021771A
Other languages
English (en)
Inventor
Grillo Peternella Fellipe
Joseph Louis Adam Aurèle
Paul Urbach Hendrik
Original Assignee
Univ Delft Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Delft Tech filed Critical Univ Delft Tech
Priority to NL2021771A priority Critical patent/NL2021771B1/en
Priority to PCT/NL2019/050662 priority patent/WO2020071914A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2021771B1 publication Critical patent/NL2021771B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35306Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
    • G01D5/35309Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35306Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
    • G01D5/35329Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using interferometer with two arms in transmission, e.g. Mach-Zender interferometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Claims (13)

1. Ondervragingssysteem voor een optische sensorarray omvattende:
een ingang ingericht om een optisch sensorsignaal van de optische sensorarray te ontvangen, welk optisch sensorsignaal optische responsen (optische sensorpieken, -dalen of enige andere lijn-vormen) omvat van een veelheid aan sensoren in de optische sensorarray, waarbij elke sensor gevoelig is voor een verschillende golflengte;
een veelheid aan Mach-Zehnder-interferometers (MZIs) ingericht om het optische sensorsignaal te ontvangen, waarin elk van de MZIs is ingericht om een optische respons te monitoren van de optische sensorarray op een golflengte waarop de sensor gevoelig is;
een veelheid aan optische koppelingen (OCs), bij voorkeur L * P multimode-interferometers (MMIs) of L χ P directionele koppelingen (DCs) waarin het aantal ingang poorten L > 2 en waarin het aantal uitgangspoorten P > 3, waarbij elk van de OCs is ingericht om interferentie te bewerkstelligen van signalen die voortkomen uit armen van een MZI, en om aan zijn uitgang een veelheid aan optische uitgangssignalen te genereren, waarbij elk uitgangssignaal van de OC een faseverschoven versie van het ingangssignaal is; en, een post-processor ingericht om de optische uitgangssignalen van de n-de MMI te transformeren naar een eerste waarde Vx,n en een tweede waarde Vy,n waarin de eerste en tweede waardes een reëel en imaginair deel
2 3 vertegenwoordigen van een n-de complexe Fouriercoëfficient ίζ van de Fourierreeks van het optische spectrum van het optische sensorsignaal.
2. Ondervragingssysteem volgens conclusie 1 waarin de post-processor bovendien is ingericht om een modulatie óy(t) van de J-de sensorpiek van de j-de sensor van de optische sensorarray te bepalen gebaseerd op de complexe Fouriercoëfficiënten ίζ van het optische sensorsignaal, welke modulatie veroorzaakt wordt door een externe excitatie toegepast op de J-de sensor, waarbij bij voorkeur de modulatie 5y(t) bepaald wordt door de volgende vergelijking op te lossen:
waarin FSR± de vrije speetraalband is van de eerste
MZI en waarin waardes van coëfficiënten
Anj vooraf vastgestelde waardes zijn die zijn opgeslagen in een geheugen van de post-processor.
3. Ondervragingssysteem volgens conclusie 2 waarin de post-processor is ingericht om een ijkmethode uit te voeren voor het bepalen van de coëfficiënten Anj, welke ijkmethode de volgende stappen omvat:
het. voor een vastgestelde tijd exciteren van de jde sensor die een optische sensorpiek heeft bij een vooraf vastgestelde golflengte;
het meten van de reële en imaginaire delen
Vy,n) van de complexe Fouriercoëfficiënten Vn(t) voor elke MZI;
het fitten van de gemeten reële en imaginaire delen in het complexe vlak aan een ellips en het bepalen van de coëfficiënten A„i voor de g-de sensor gebaseerd op de fitdata met gebruik van een relatie ίζ(0 ~ |An;| waarin ξη = 2n/FSRn.
4. Ondervragingssysteem volgens een der conclusies 1-3 waarin elke OC van de veelheid aan OCs drie uitgangspoorten omvat, waarbij het faseverschil tussen de uitgangssignalen aan de drie uitgangspoorten 120 graden is.
5. Ondervragingssysteem volgens een der conclusies 1-4 waarin de post-processor bovendien fotodetectoren omvat die ingericht zijn om de optische uitgangssignalen van elk MMI / DC te transformeren naar elektrische uitgangssignalen, welke fotodetectoren bij voorkeur geïntegreerd zijn op een optische chip.
6. Ondervragingssysteem volgens conclusie 4 waarin de post-processor bovendien een aritmetische module omvat voor het transformeren van de elektrische uitgangssignalen van elke OC naar de eerste waarde VXrn en de tweede waarde Vy,nr die het reële en imaginaire deel van de n-de complexe Fouriercoëfficiënt Vn representeren.
7. Ondervragingssysteem volgens een der conclusies 1-
6, waarin de veelheid aan OCs en de veelheid aan MZIs N interferometers definiëren, waarbij elke spectrometer gevormd wordt door een OC verbonden met de uitgang van een MZI en waarin de optische sensorarray M optische sensoren omvat, het aantal interferometers M gelijk aan of groter zijnde dan het aantal van interferometers N (M > N) .
8. Ondervragingssysteem volgens een der conclusies 1-7 waarin de veelheid aan MZIs en de veelheid aan OCs zijn geïntegreerd op een optische chip.
9. Ondervragingssysteem volgens een der conclusies 1-8 waarin de optische sensorarray een veelheid aan fiber Bragg-roosters (fibre Bragg gratings, FBGs) omvat, waarbij elke FBG ingericht is om licht te reflecteren bij een vastgestelde golflengte, waarin een externe excitatie, e.g. temperatuur en/of mechanische belasting, van een FBG een modulatie van de golflengte veroorzaakt waarbij het licht gereflecteerd wordt door de FBG.
10. Optisch sensorsysteem omvattende:
een lichtbron voor het blootstellen van een optische sensorarray aan licht;
een optische sensorarray omvattende een veelheid aan optische sensoren, waarbij elk van de veelheid aan optische sensoren ingericht is om het transmissie- of weerkaatsingsspectrum te moduleren door een externe excitatie, welke externe excitatie bij voorkeur een fysieke parameter omvat, e.g. een verandering in temperatuur of een verandering in belasting; en, een ondervragingssysteem voor het ondervragen van de optische sensorarray volgens een der conclusies 1-9.
11. Werkwijze voor het ondervragen van een optische sensorarray, omvattende:
het door een veelheid aan Mach-Zehnder interferometers (MZIs) ontvangen van een optisch sensorsignaal van de optische sensorarray, welk optisch sensorsignaal optische responses (optische sensorpieken, -dalen of enige andere lijnvormen) omvat van een veelheid aan sensoren van de optische sensorarray, waarbij elke sensor gevoelig is voor een verschillende golflengte; waarin elk van de MZIs is ingericht om een optische respons van een sensor van de optische sensorarray te monitoren bij een golflengte waarbij de sensor gevoelig is;
het door elke OC van een veelheid aan OCs aan zijn ingang ontvangen van een uitgangssignaal van één van de veelheid aan MZIs, en het aan zijn uitgang genereren van een veelheid aan optische uitgangssignalen, elk uitgangssignaal van de MMI een faseverschoven versie van het ingangssignaal zijnde; en, het transformeren van de optische uitgangssignalen van de n-de OC naar een eerste waarde Vx,n en een tweede waarde Vy,;2, waarbij de eerste en tweede waardes een reeel en imaginair deel representeren van een n-de complexe Fouriercoëfficiënt Vn van de Fourierreeks van het optische spectrum van het optische sensorsignaal.
12. Werkwijze volgens conclusie 11, bovendien omvattende :
het bepalen van een modulatie van de j-de sensorpiek van de j-de sensor van de optische sensorarray gebaseerd op de complexe Fouriercoëfficiënten 14 van de optisch sensorsignaal, waarbij de modulatie wordt veroorzaakt door een externe excitatie toegepast op de j-de sensor, bij voorkeur het bepalen van de modulatie ó)(t) door het oplossen van de vergelijking:
Figure NL2021771B1_C0001
(10) waarin FSR^ de vrije spectraalband van de eerste MZI is en waarin coëfficiënten An/ vooraf vastgesteld en opgeslagen zijn in een geheugen van de post-processor.
13. Werkwijze voor het ijken van een ondervragingssysteem volgens een der conclusies 1-9, de volgende stappen omvattend:
het voor een vastgestelde tijd exciteren van de jde sensor die een optische sensorpiek heeft bij een vooraf vastgestelde golflengte;
het meten van de reële en imaginaire delen (Vx,n> Vy,n) van de complexe Fouriercoëf f iciënten ίζ(ί) voor elke MZI;
het fitten van de gemeten reële en imaginaire delen in het complexe vlak aan een ellips en het bepalen van de coëfficiënten Anj voor de g-de sensor gebaseerd op de fitdata met gebruik van een relatie ίζ(ί) ~ |Αι;| waarin ξη = 2π/FSRn.
NL2021771A 2018-10-05 2018-10-05 Interrogation of an optical sensor array NL2021771B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2021771A NL2021771B1 (en) 2018-10-05 2018-10-05 Interrogation of an optical sensor array
PCT/NL2019/050662 WO2020071914A1 (en) 2018-10-05 2019-10-03 Interrogation of an optical sensor array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2021771A NL2021771B1 (en) 2018-10-05 2018-10-05 Interrogation of an optical sensor array

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2021771B1 true NL2021771B1 (en) 2020-05-12

Family

ID=64744897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2021771A NL2021771B1 (en) 2018-10-05 2018-10-05 Interrogation of an optical sensor array

Country Status (2)

Country Link
NL (1) NL2021771B1 (nl)
WO (1) WO2020071914A1 (nl)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112232503B (zh) * 2020-06-09 2021-11-19 联合微电子中心有限责任公司 计算装置、计算方法以及计算系统
US20250093271A1 (en) * 2022-01-24 2025-03-20 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Thermal drift calibrated microcavities and systems using optical frequency domain reflectometry
CN115307717B (zh) * 2022-08-24 2023-08-22 安徽至博光电科技股份有限公司 一种光纤加速度传感系统及方法
IT202400003457A1 (it) * 2024-02-19 2025-08-19 Vincenzo Romano Marrazzo Sistema multicanale per misure compensate di sensori in fibra ottica completamente analogico

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002010677A1 (en) * 2000-08-01 2002-02-07 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Optical sensing device containing fiber bragg gratings
WO2013001268A2 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 University Of Strathclyde Optical fibre sensor interrogation system
US20140375999A1 (en) 2013-06-25 2014-12-25 Katsunari Okamoto Complex-fish (fourier-transform, integrated-optic spatial heterodyne) spectrometer with n x 4 mmi (multi-mode interference) optical hybrid couplers
CN106840221A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 武汉理工大学 基于色散马赫曾德尔干涉的光纤光栅解调装置及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002010677A1 (en) * 2000-08-01 2002-02-07 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Optical sensing device containing fiber bragg gratings
WO2013001268A2 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 University Of Strathclyde Optical fibre sensor interrogation system
US20140375999A1 (en) 2013-06-25 2014-12-25 Katsunari Okamoto Complex-fish (fourier-transform, integrated-optic spatial heterodyne) spectrometer with n x 4 mmi (multi-mode interference) optical hybrid couplers
CN106840221A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 武汉理工大学 基于色散马赫曾德尔干涉的光纤光栅解调装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TODD M D ET AL: "A novel Bragg grating sensor interrogation system utilizing a scanning filter, a Mach-Zehnder interferometer and a 3*3 coupler; Novel Bragg grating sensor interrogation system", MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY, IOP, BRISTOL, GB, vol. 12, no. 7, 7 January 2001 (2001-01-07), pages 771 - 777, XP020063199, ISSN: 0957-0233, DOI: 10.1088/0957-0233/12/7/303 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020071914A1 (en) 2020-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Discrimination methods and demodulation techniques for fiber Bragg grating sensors
NL2021771B1 (en) Interrogation of an optical sensor array
Garcia et al. Vibration detection using optical fiber sensors
Qi et al. Novel data processing techniques for dispersive white light interferometer
Pang et al. MEMS Fabry-Perot sensor interrogated by optical system-on-a-chip for simultaneous pressure and temperature sensing
WO2017087792A1 (en) Method and apparatus for distributed sensing
CN112867912A (zh) 用于遥感的集成光学量子弱测量放大传感器
Qi et al. Quadrature phase-shifted optical demodulator for low-coherence fiber-optic Fabry-Perot interferometric sensors
WO2020006799A1 (zh) 基于柔性聚合物波导的压力传感器
CN113108710A (zh) 基于椭圆拟合的光学低频应变检测系统与检测方法
US20200300672A1 (en) A fibre optic sensing device
IT202000002956A1 (it) Sensore ottico in fibra ad elevata velocita’ di campionamento
Sanipatin et al. Customized femtosecond laser-inscribed superstructure fiber Bragg grating: A novel approach to decoupling temperature and strain.
Martínez-Manuel et al. Nonlinearity Reduction in a Fiber Fabry-Perot Interferometer Interrogated by a Wavelength Scanning Optical Source
Ceyssens et al. A low-cost and highly integrated fiber optical pressure sensor system
Zhan et al. An all-fiber high resolution fiber grating concentration sensor
Sun et al. A scattering spectrometer for white light interferometry
Li et al. Large-Range and High-Sensitivity Displacement Sensing Based on Extrinsic Fabry-Perot Interferometer Assisted Microwave Photonic Filter
CN105841720B (zh) 使用两个平行反射面的光纤白光干涉解调仪
Li et al. A double-fibre Fabry–Perot sensor based on modified fringe counting and direct phase demodulation
Peternella et al. On-chip interrogator based on Fourier transform spectroscopy
Zhang et al. Fundamental and high-order cross-correlation combined demodulation method for absolute cavity length measurement of fiber-optic Fabry–Perot sensors
NL2015640B1 (en) Photonic Integrated Circuit (PIC), pressure sensing system comprising such a PIC and method for pressure sensing using such a pressure sensing system.
Robalinho et al. Virtual Vernier Effect Harmonics for Enhanced Fabry-Perot Interferometer Sensing
Davies et al. Mechanically amplified MEMS optical accelerometer with FPI readout

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20211101