Fiber Bragg Grating (FBG) telah menjadi device (peranti) yang sangat bermanfaat dan penting dalam proses sensing dan teknologi komunikasi. Pada artikel ini akan dibahas realisasi FBG sebagai sensor temperatur.
a. FBG sebagai sensor temperatur ruangan (indoor)
Set up eksperimen untuk aplikasi FBG sebagai sensor temperatur ruangan terdiri dari FBG, tunable light source (TLS), dan Optical Spectrum Analyzer (OSA). Diagram skematiknya adalah sebagai berikut:
Namun dalam realisasinya, penggunaan FBG sebagai temperatur ruang tidaklah praktis. Namun kepraktisan FBG dapat terlihat pada pengukuran temperatur cairan. Dengan FBG, maka perubahan temperatur cairan hingga 200oC dapat diukur. Set up eksperimen dari aplikasi FBG sebagai sensor temperatur cairan terdiri dari FBG, tunable light source (TLS), optical spectrum analyzer (OSA), hot plate (untuk tujuan pemanasan), termometer merkuri (sebagai alat ukur referensi), dan gelas beaker yang diisi oleh air distilasi dan larutan yang hendak diukur perubahan temperaturnya. Diagram skematik dari susunan berbagai peralatan tersebut ditunjukkan oleh gambar berikut:
a. FBG sebagai sensor temperatur ruangan (indoor)
Set up eksperimen untuk aplikasi FBG sebagai sensor temperatur ruangan terdiri dari FBG, tunable light source (TLS), dan Optical Spectrum Analyzer (OSA). Diagram skematiknya adalah sebagai berikut:
 |
| Diagram skematik dari aplikasi FBG sebagai sensor ruangan |
 | ||
(a)
|
Set up eksperimen penggunaan FBG sebagai sensor temperatur cairan (a) Diagram skematik (b) Realisasi
FBG dihubungkan dengan TLS dan OSA serta diletakkan didalam gelas beaker yang mengandung larutan NaCl. Sebuah termometer merkuri juga diletakkan di dalam gelas beaker untuk merekam perubahan temperatur dalam larutan selama proses pemanasan. Perubahan temperatur menyebabkan terjadinya ekspansi termal dari kisi, sehingga mengubah nilai variasi indeks bias dari FBG. Perubahan indeks bias tersebut menyebabkan perubahan panjang gelombang Bragg, bandwidch, dan juga power dip dari FBG yang dapat dilihat di OSA. Perlu diperhatikan bahwa pengukuran transmisi dan refleksi penting untuk dilakukan agar dapat melakukan cross check dari pergeseran panjang gelombang bragg dan sensitivitas baik pada transmisi maupun refleksi.
(b) FBG sebagai sensor temperatur ruang terbuka
Pada aplikasi sebagai sensor temperatur ruang terbuka, FBG dapat dipaparkan secara langsung terhadap sinar matahari dengan penambahan elemen pemfokus. Hal ini dilakukan dengan cara memasukkan FBG ke dalam tabung gelas yang berada dalam tabung kaca (perspex holder) yang berfungsi sebagai holder pada ketinggian tertentu dan juga dapat melindungi FBG dari kerusakan akibat angin atau hujan. Sebuah termometer referensi juga diletakkan di dekat FBG. Berikut adalah diagram skematik dari sistem tersebut:
Variasi dari dua sistem yang telah dijelaskan adalah dengan cara penambahan fiber coupler (SMF-28 2 x 2 3-dB). Salah satu ujung dari fiber optik dihubungkan kepada ujung FBG, dan dua ujung lainnya kepada TLS dan OSA. Terdapat satu ujung yang tidak terhubung. Skematik dari variasi pengukuran ini ditunjukkan oleh gambar berikut:
Referensi:
(b) FBG sebagai sensor temperatur ruang terbuka
Pada aplikasi sebagai sensor temperatur ruang terbuka, FBG dapat dipaparkan secara langsung terhadap sinar matahari dengan penambahan elemen pemfokus. Hal ini dilakukan dengan cara memasukkan FBG ke dalam tabung gelas yang berada dalam tabung kaca (perspex holder) yang berfungsi sebagai holder pada ketinggian tertentu dan juga dapat melindungi FBG dari kerusakan akibat angin atau hujan. Sebuah termometer referensi juga diletakkan di dekat FBG. Berikut adalah diagram skematik dari sistem tersebut:
 |
| Diagram skematik dari aplikasi FBG sebagai sensor temperatur ruang terbuka (outdoor) |
Variasi dari dua sistem yang telah dijelaskan adalah dengan cara penambahan fiber coupler (SMF-28 2 x 2 3-dB). Salah satu ujung dari fiber optik dihubungkan kepada ujung FBG, dan dua ujung lainnya kepada TLS dan OSA. Terdapat satu ujung yang tidak terhubung. Skematik dari variasi pengukuran ini ditunjukkan oleh gambar berikut:
 |
| Variasi dari pengukuran temperatur dengan penambahan optical coupler atau fiber optic coupler |
Referensi:
[1] Daud, S. and Ali, J., 2018. Fibre Bragg grating and no-core fibre sensors. Springer.
Komentar
Posting Komentar