Abstract

A spatial/wavelength-division multiplexing topology with combination of a tunable-wavelength filter and an interferometric wavelength scanner is used to interrogate a range of fiber Bragg grating (FBG) strain sensors embedded in modern composite materials. A nine-element FBG sensor system based on this topology is demonstrated for quasi-static strain sensing of a carbon fiber reinforced plastic plate for aerospace applications. Preliminary experimental results show that a strain resolution of ~1.8μ∈ rms with an ~30-Hz bandwidth ( ~0.32μ/Hz) for quasi-static strain measurement has been achieved.

© 1996 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. D. Foote, Proc. SPIE 2361, 290 (1994).
    [CrossRef]
  2. D. A. Jackson, A. B. Lobo Ribeiro, L. Reekie, J. L. Archambault, Opt. Lett. 18, 1192 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Opt. Lett. 18, 1370 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. R. S. Weis, A. D. Kersey, T. A. Berkoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1469 (1994).
    [CrossRef]
  5. Y. J. Rao, K. Kalli, G. P. Brady, D. J. Webb, D. A. Jackson, Electron. Lett. 31, 1009 (1995).
    [CrossRef]
  6. M. A. Davis, A. D. Kersey, Electron. Lett. 30, 75 (1994).
    [CrossRef]
  7. A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Electron. Lett. 28, 236 (1992).
    [CrossRef]
  8. D. A. Jackson, A. D. Kersey, M. Corke, Electron. Lett. 18, 1081 (1982).
    [CrossRef]
  9. A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Opt. Lett. 18, 72 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. Y. J. Rao, A. B. Lobo Ribeiro, D. A. Jackson, L. Zhang, I. Bennion, Opt. Lett. 20, 2149 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
    [CrossRef]
  12. K. Kalli, G. Brady, D. J. Webb, L. Reekie, J. L. Archambault, D. A. Jackson, in Proceedings of the 10th International Conference on Optical Fibre Sensors, B. Culshaw, J. D. C. Jones, eds., Proc. SPIE2360 (1994).
  13. M. G. Xu, L. Dong, L. Reekie, J. A. Tucknott, J. L. Cruz, Electron. Lett. 31, 823 (1995).
    [CrossRef]

1995 (3)

Y. J. Rao, K. Kalli, G. P. Brady, D. J. Webb, D. A. Jackson, Electron. Lett. 31, 1009 (1995).
[CrossRef]

M. G. Xu, L. Dong, L. Reekie, J. A. Tucknott, J. L. Cruz, Electron. Lett. 31, 823 (1995).
[CrossRef]

Y. J. Rao, A. B. Lobo Ribeiro, D. A. Jackson, L. Zhang, I. Bennion, Opt. Lett. 20, 2149 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1994 (4)

R. S. Weis, A. D. Kersey, T. A. Berkoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1469 (1994).
[CrossRef]

P. D. Foote, Proc. SPIE 2361, 290 (1994).
[CrossRef]

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

M. A. Davis, A. D. Kersey, Electron. Lett. 30, 75 (1994).
[CrossRef]

1993 (3)

1992 (1)

A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Electron. Lett. 28, 236 (1992).
[CrossRef]

1982 (1)

D. A. Jackson, A. D. Kersey, M. Corke, Electron. Lett. 18, 1081 (1982).
[CrossRef]

Archambault, J. L.

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

D. A. Jackson, A. B. Lobo Ribeiro, L. Reekie, J. L. Archambault, Opt. Lett. 18, 1192 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

K. Kalli, G. Brady, D. J. Webb, L. Reekie, J. L. Archambault, D. A. Jackson, in Proceedings of the 10th International Conference on Optical Fibre Sensors, B. Culshaw, J. D. C. Jones, eds., Proc. SPIE2360 (1994).

Bennion, I.

Berkoff, T. A.

R. S. Weis, A. D. Kersey, T. A. Berkoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1469 (1994).
[CrossRef]

A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Opt. Lett. 18, 72 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Opt. Lett. 18, 1370 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Electron. Lett. 28, 236 (1992).
[CrossRef]

Brady, G.

K. Kalli, G. Brady, D. J. Webb, L. Reekie, J. L. Archambault, D. A. Jackson, in Proceedings of the 10th International Conference on Optical Fibre Sensors, B. Culshaw, J. D. C. Jones, eds., Proc. SPIE2360 (1994).

Brady, G. P.

Y. J. Rao, K. Kalli, G. P. Brady, D. J. Webb, D. A. Jackson, Electron. Lett. 31, 1009 (1995).
[CrossRef]

Corke, M.

D. A. Jackson, A. D. Kersey, M. Corke, Electron. Lett. 18, 1081 (1982).
[CrossRef]

Cruz, J. L.

M. G. Xu, L. Dong, L. Reekie, J. A. Tucknott, J. L. Cruz, Electron. Lett. 31, 823 (1995).
[CrossRef]

Dakin, J. P.

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

Davis, M. A.

M. A. Davis, A. D. Kersey, Electron. Lett. 30, 75 (1994).
[CrossRef]

Dong, L.

M. G. Xu, L. Dong, L. Reekie, J. A. Tucknott, J. L. Cruz, Electron. Lett. 31, 823 (1995).
[CrossRef]

Foote, P. D.

P. D. Foote, Proc. SPIE 2361, 290 (1994).
[CrossRef]

Jackson, D. A.

Y. J. Rao, K. Kalli, G. P. Brady, D. J. Webb, D. A. Jackson, Electron. Lett. 31, 1009 (1995).
[CrossRef]

Y. J. Rao, A. B. Lobo Ribeiro, D. A. Jackson, L. Zhang, I. Bennion, Opt. Lett. 20, 2149 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. A. Jackson, A. B. Lobo Ribeiro, L. Reekie, J. L. Archambault, Opt. Lett. 18, 1192 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

D. A. Jackson, A. D. Kersey, M. Corke, Electron. Lett. 18, 1081 (1982).
[CrossRef]

K. Kalli, G. Brady, D. J. Webb, L. Reekie, J. L. Archambault, D. A. Jackson, in Proceedings of the 10th International Conference on Optical Fibre Sensors, B. Culshaw, J. D. C. Jones, eds., Proc. SPIE2360 (1994).

Kalli, K.

Y. J. Rao, K. Kalli, G. P. Brady, D. J. Webb, D. A. Jackson, Electron. Lett. 31, 1009 (1995).
[CrossRef]

K. Kalli, G. Brady, D. J. Webb, L. Reekie, J. L. Archambault, D. A. Jackson, in Proceedings of the 10th International Conference on Optical Fibre Sensors, B. Culshaw, J. D. C. Jones, eds., Proc. SPIE2360 (1994).

Kersey, A. D.

M. A. Davis, A. D. Kersey, Electron. Lett. 30, 75 (1994).
[CrossRef]

R. S. Weis, A. D. Kersey, T. A. Berkoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1469 (1994).
[CrossRef]

A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Opt. Lett. 18, 72 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Opt. Lett. 18, 1370 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Electron. Lett. 28, 236 (1992).
[CrossRef]

D. A. Jackson, A. D. Kersey, M. Corke, Electron. Lett. 18, 1081 (1982).
[CrossRef]

Lobo Ribeiro, A. B.

Morey, W. W.

Rao, Y. J.

Y. J. Rao, A. B. Lobo Ribeiro, D. A. Jackson, L. Zhang, I. Bennion, Opt. Lett. 20, 2149 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Y. J. Rao, K. Kalli, G. P. Brady, D. J. Webb, D. A. Jackson, Electron. Lett. 31, 1009 (1995).
[CrossRef]

Reekie, L.

M. G. Xu, L. Dong, L. Reekie, J. A. Tucknott, J. L. Cruz, Electron. Lett. 31, 823 (1995).
[CrossRef]

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

D. A. Jackson, A. B. Lobo Ribeiro, L. Reekie, J. L. Archambault, Opt. Lett. 18, 1192 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

K. Kalli, G. Brady, D. J. Webb, L. Reekie, J. L. Archambault, D. A. Jackson, in Proceedings of the 10th International Conference on Optical Fibre Sensors, B. Culshaw, J. D. C. Jones, eds., Proc. SPIE2360 (1994).

Tucknott, J. A.

M. G. Xu, L. Dong, L. Reekie, J. A. Tucknott, J. L. Cruz, Electron. Lett. 31, 823 (1995).
[CrossRef]

Webb, D. J.

Y. J. Rao, K. Kalli, G. P. Brady, D. J. Webb, D. A. Jackson, Electron. Lett. 31, 1009 (1995).
[CrossRef]

K. Kalli, G. Brady, D. J. Webb, L. Reekie, J. L. Archambault, D. A. Jackson, in Proceedings of the 10th International Conference on Optical Fibre Sensors, B. Culshaw, J. D. C. Jones, eds., Proc. SPIE2360 (1994).

Weis, R. S.

R. S. Weis, A. D. Kersey, T. A. Berkoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1469 (1994).
[CrossRef]

Xu, M. G.

M. G. Xu, L. Dong, L. Reekie, J. A. Tucknott, J. L. Cruz, Electron. Lett. 31, 823 (1995).
[CrossRef]

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

Zhang, L.

Electron. Lett. (6)

Y. J. Rao, K. Kalli, G. P. Brady, D. J. Webb, D. A. Jackson, Electron. Lett. 31, 1009 (1995).
[CrossRef]

M. A. Davis, A. D. Kersey, Electron. Lett. 30, 75 (1994).
[CrossRef]

A. D. Kersey, T. A. Berkoff, W. W. Morey, Electron. Lett. 28, 236 (1992).
[CrossRef]

D. A. Jackson, A. D. Kersey, M. Corke, Electron. Lett. 18, 1081 (1982).
[CrossRef]

M. G. Xu, L. Dong, L. Reekie, J. A. Tucknott, J. L. Cruz, Electron. Lett. 31, 823 (1995).
[CrossRef]

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

R. S. Weis, A. D. Kersey, T. A. Berkoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 1469 (1994).
[CrossRef]

Opt. Lett. (4)

Proc. SPIE (1)

P. D. Foote, Proc. SPIE 2361, 290 (1994).
[CrossRef]

Other (1)

K. Kalli, G. Brady, D. J. Webb, L. Reekie, J. L. Archambault, D. A. Jackson, in Proceedings of the 10th International Conference on Optical Fibre Sensors, B. Culshaw, J. D. C. Jones, eds., Proc. SPIE2360 (1994).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

General concept of the proposed multiplexing system with reference and sensing fibers with the same number of FBG’s.

Fig. 2
Fig. 2

Schematic diagram of the experimental system: FC1–FC4, fiber connectors; FPF, tunable Fabry–Perot filter; BP’s, bandpass filters; WS, wavelength scanner, APD, avalanche photodetector.

Fig. 3
Fig. 3

Schematic diagram of the composite specimen with FBG sensors.

Fig. 4
Fig. 4

Detected reflection spectra from nine fiber gratings: A, λ7λ9; B, λ4 and λ6; C, λ3 and λ5; D, λ1 and λ2. Note that the waveform applied to the TWF is triangular, hence the traces repeat twice per scan.

Fig. 5
Fig. 5

(a) Experimental results of the strain measurement obtained from the FBG sensor embedded in the composite specimen. (b) Output signal from the strain gauge under the same strain conditions.

Metrics