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Tesi etd-09282010-133650


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
FIRPI, STEFANO
URN
etd-09282010-133650
Title
Sviluppo di un array di idrofoni in fibra ottica basati sulla tecnologia DBR-FL
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
FISICA APPLICATA
Commissione
relatore Prof. Beverini, Nicolò
Parole chiave
  • laser
  • fibre ottiche
  • sensori
  • idrofoni
Data inizio appello
15/10/2010;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
In questo elaborato mi propongo di discutere lo sviluppo di un idrofono in fibra ottica che possa sostituire i più comuni sensori piezoelettrici commerciali. L&#39;interesse per un tale progetto è dovuto alle molteplici applicazioni possibili, dallo studio dei cetacei alla sicurezza, come la sorveglianza dei porti o aree sensibili marine, fino ad un possibile utilizzo come rivelatori di particelle, in particolare neutrini UHE.<br><br>Il sensore analizzato si basa su un laser di tipo Fabry-Perot in cui la cavità è realizzata fotoincidendo reticoli di Bragg direttamente nel core della fibra drogata all&#39;Erbio, formando così un DBR-FL. Quando una perturbazione incide sul laser lo sottopone a stress meccanico che ne varia la lunghezza d&#39;onda di emissione, rendendo possibile la rivelazione della perturbazione stessa. <br><br>Per aumentare ulteriormente la sensibilità dell&#39;idrofono si utilizza una rivelazione interferometrica, grazie alla quale, si dimostra che il minimo segnale rivelabile è inversamente proporzionale allo sbilanciamento tra i bracci dell&#39;interferometro. Grazie all&#39;accurata progettazione della rivelazione interferometrica la minima perturbazione rivelabile diventa virtualmente, dell&#39;ordine del DSS0, ovvero il rumore di fondo dell&#39;oceano.<br><br>Per migliorare ulteriormente le prestazioni dell&#39;idrofono, e in particolare l&#39;omogeneità della risposta su tutto il range di frequenze di interesse, il laser è ricoperto da un cilindro di materiale scelto accuratamente, la cui risposta in frequenza è stata studiata attraverso l&#39;analisi dei modelli matematici di interazione acustica-strutturale. Le equazioni sono state risolte grazie all&#39;utilizzo di un programma di simulazioni ad elementi finiti, il COMSOL Multiphysics, che ha permesso di calcolare teoricamente la deformazione dei materiali utilizzati come coating per il nostro idrofono.<br><br>Infine, grazie alla possibilità offerta dal wavelenght-multiplexing, è stato sviluppato e testato in mare, quindi in ambiente non controllato, un array formato da 2 idrofoni, costruiti sulla medesima fibra ottica, e monitorati da remoto. Attualmente questa è la prima calibrazione in ambiente “reale” presente in letteratura di un array di idrofoni in fibra ottica.
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