系統識別號 | U0002-1708201513045900 |
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DOI | 10.6846/TKU.2015.00490 |
論文名稱(中文) | 基於彎曲損耗浸水監測光纖感測器之設計與實現 |
論文名稱(英文) | Design and Implementation of Fiber-Optic Sensors Based on Bending Loss for Water Immersion Monitoring |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 電機工程學系碩士在職專班 |
系所名稱(英文) | Department of Electrical and Computer Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 103 |
學期 | 2 |
出版年 | 104 |
研究生(中文) | 劉冠志 |
研究生(英文) | Kuan-Chih Liu |
學號 | 701440157 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2015-07-17 |
論文頁數 | 41頁 |
口試委員 |
指導教授
-
楊淳良(clyang@mail.tku.edu.tw)
委員 - 李三良(sllee@mail.ntust.edu.tw) 委員 - 周肇基(jjjou@cc.kuas.edu.tw) |
關鍵字(中) |
彎曲損失 水位感測 光纖感測 |
關鍵字(英) |
bending loss water level sensor optical fiber sensor |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
在本論文中,在浸水監測所提出的光纖感測器,其具有鎖定和非鎖定型,是基於彎曲損耗機制。為了實現簡單,低成本和易於使用的結構,我們採用浮球式水位感測器的改良結構。所提出的感測器是非常適用於實現於準分佈式感測網路。 本設計的感測器都具有鑑別度超過3分貝以提供浸水監測,並具有穩定的鎖定特性。 |
英文摘要 |
In this thesis, the proposed fiber-optic sensors for water immersion monitoring, which have the latch and non-latch types, are based on bending loss mechanism. To achieve simple, low-cost and easy-to-use structures, we adopt the improved structures of float-type water level sensor. The proposed sensors are very suitable for implementing in quasi-distributed sensing networks. The designed sensors all have the discrimination over 3 dB for offering water immersion monitoring and have the stable latching property. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 第一章 緒論 1.1 前言-------------------------------------------------1 1.2 研究動機---------------------------------------------2 第二章 水位感測之技術與應用 2.1.電子式水位感測器--------------------------------------3 2.1.1洗衣機水位感測器-------------------------------------4 2.1.2水塔浮球水位感測器-----------------------------------4 2.2.馬桶水箱浮球感測器------------------------------------6 2.3光纖液位感測器-----------------------------------------8 第三章 狀態鎖定型光纖浸水感測裝置之設計及實現 3.1 前言-------------------------------------------------12 3.2 狀態可鎖定與非鎖定型光纖浸水感測簡介-------------------13 3.2.1可鎖定與非鎖定光纖浸水感測原理說明--------------------14 3.3光纖鎖定機制浸水感測器之設計與製作----------------------17 3.3.1 光功率計與光時域反射儀之介紹-------------------------17 3.3.2 光纖鎖定機制浸水感測器之設計-------------------------18 3.3.3 光纖鎖定機制浸水感測器之製作-------------------------19 3.4 理論分析與實驗結果------------------------------------21 3.4.1實驗設置----------------------------------------21 3.4.2理論分析--------------------------------------- 23 3.4.3 實驗結果---------------------------------------23 第四章 結論與未來研究方向 4.1 成果與討論-------------------------------------------38 4.2 未來研究方向-----------------------------------------39 參考文獻-------------------------------------------------41 圖目錄 圖2.1 洗衣機水位開關---------------------------------------4 圖2.1.2 水塔浮球開關示意圖---------------------------------5 圖2.2.1水箱構造圖-----------------------------------------6 圖2.2.2 滿水位--------------------------------------------6 圖2.2.3 拉桿拉起止水器,開始充水----------------------------7 圖2.2.4 止水器開關停止沖水,進水器繼續補水直到恢復滿水位------7 圖2.2.5 拉桿放鬆,止水器繼續打開,繼續供水,浮球因為水面下降而下沉,浸水器因而打開補水------------------------------------- 7 圖2.3.1 光纖液位探測器(a)Y型光纖;(b)U型光纖;(C)稜鏡耦合---9 圖2.3.2 探測兩種液體的分界面------------------------------10 圖2.3.3 返回光強與折射率的關係----------------------------11 圖3.1.1 鴨嘴式浮球開關------------------------------------12 圖3.1.2 水平式浮球開關------------------------------------13 圖3.1.3 直立式浮球開關------------------------------------13 圖3.2.1直立型光纖浸水感測器在水位未達浸水狀態的示意圖-------15 圖3.2.2 L型光纖浸水感測在水位達浸水狀態的示意圖-------------15 圖3.2.3 U型光纖浸水感測器在水位未達浸水狀態的示意圖---------15 圖3.2.4實驗用光纖浸水感測器在水位未達浸水狀態的示意圖-------15 圖3.2.5實驗用光纖浸水感測在水位達浸水狀態的示意圖-----------15 圖3.3.1光纖浸水感測機構實體圖------------------------------18 圖3.3.2 原始浮球開關中間為不銹鋼管-------------------------19 圖3.3.3 光纖線活動限制範圍--------------------------------20 圖3.3.4 PVC塑膠墊與光纖線連接方式-------------------------20 圖3.3.5 光纖浸水機構防震實體圖----------------------------20 圖3.3.6 E型扣環------------------------------------------21 圖3.4.1實驗場地俯視圖-------------------------------------22 圖3.4.2實驗架設圖-----------------------------------------22 圖3.4.3海綿蓋俯視圖---------------------------------------23 圖3.4.4海綿蓋前視圖---------------------------------------23 圖3.4.5第一次浸水感測用OTDR監控非鎖定狀態(1)---------------26 圖3.4.5第一次浸水感測用OTDR監控非鎖定狀態(2)---------------27 圖3.4.6第二次浸水感測用OTDR監控非鎖定狀態(1)---------------28 圖3.4.6第二次浸水感測用OTDR監控非鎖定狀態(2)---------------29 圖3.4.7第三次浸水感測用OTDR監控非鎖定狀態(1)---------------30 圖3.4.7第三次浸水感測用OTDR監控非鎖定狀態(2)---------------31 圖3.4.8第一次浸水感測用OTDR監控鎖定狀態(1)-----------------32 圖3.4.8第一次浸水感測用OTDR監控鎖定狀態(2)-----------------33 圖3.4.9第二次浸水感測用OTDR監控鎖定狀態(1)-----------------34 圖3.4.9第二次浸水感測用OTDR監控鎖定狀態(2)-----------------35 圖3.4.10第三次浸水感測用OTDR監控鎖定狀態(1)----------------36 圖3.4.10第三次浸水感測用OTDR監控鎖定狀態(2)----------------37 表目錄 表3.4.1海綿蓋切線長度跟厚度關係之實驗結果(I)---------------24 表3.4.2海綿蓋切線長度跟厚度關係之實驗結果(II)--------------24 表3.4.3海綿蓋切線長度跟厚度關係之實驗結果(III)-------------25 |
參考文獻 |
[1] http://tc.wangchao.net.cn/baike/detail_221807.html. [2]https://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1609021205327. [3] http://www.me.tnu.edu.tw/study/proj/r88/3/index.htm [4] http://activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/49/pdf/080817.pdf [5] 林宣宏、楊淳良, “光纖浸水感測器之設計及實現,” 全國電信研討會( National Symposium on Telecommunications, NST 2010), Paper ID 642, Dec. 3-4, 2010. [6] 安毓英、曾小東,光學感測與測量,五南圖書出版股份有限公司,Mar. 2004. [7] http://www.cashtec.com.tw/products.asp?p_class=11&sub_class=23#dd [8] http://www.autooo.net/utf8-classid85-id75033.html [9] http://www.directindustry.com/prod/anritsu/product-12133-536170.html [10]http://www.corning.com/media/worldwide/coc/documents/Fiber/wp1281.pdf [11] http://www.long-yue.com/product2.php?id=48 [12] 李慶治,”應用行動通訊於嵌入式水位監控系統”,建國科技大學,碩士論文,民國九十八年 [13] H. Renner, “Bending losses of coated single-mode fibers a simple approach,” Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, PP. 544-551, May 1992. [14] R. Morgan et al., “Wavelength dependence of bending loss in monomode optical fibers effect of the fiber buffer coating,” Optics Letters, Vol. 15, No. 17, Sep. 1990. [15] D. Marcuse, “Curvature loss formula for optical fibers,” Optical Society, Vol. 66, PP. 216-220, 1976. [16] L. A. Ribeiro et al., “Fiber optic bending loss sensor for application on monitoring of embankment dams,” Microwave & Optoelectronics Conference (IMOC), 2011 SBMO/IEEE MTT-S International., pp. 637-641. [17] S. H. Jung et al. "Water sensor using macrobending-sensitive fiber for real-time submersion monitoring", Optics Communications, PP. 105-108, 2006. [18]陳志康,“光纖液位感測器之設計與實現”,淡江大學,碩士論文, 民國103年 [19] D.C. Dini et al., “Fiber optic bending sensor for water level monitoring: development and field test: a review,” IEEE Sensors Journal, Vol. 13, PP. 4113-4120, Nov. 2013. |
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