Misura della tensione in una fibra ottica
Creators: name: Rizzi, Melissa
Publisher: name: Scuola Universitaria della Svizzera Italiana (SUPSI)
Year: 2024
Subjects: mechanical tension; optical fiber

description: Con questo progetto si vuole realizzare un sistema in grado di misura la tensione meccanica esercitata sulla fibra ottica durante la sua produzione. Il sistema comprende la realizzazione di un trasduttore in grado di eccitare la fibra ottica e di un software per l’elaborazione dei dati. All’interno dell’impianto è presente anche un apparato di misura fornito dalla ditta Zumbach, committente del progetto. Per raggiungere l’obiettivo si è partiti con la definizione di quali metodi di eccitamento usare. Tramite i test effettuati si è determinato che la soluzione migliore fosse con l’ausilio di due altoparlanti in contro-fase. Questo sistema non solo ha dimensioni ridotte, meno della metà del volume dell’ODAC, ma inoltre, i segnali che produce sono impercettibile all’udito. Definito il trasduttore si è passati all’analisi dei segnali di eccitamento che ha preso in considerazione i rumori Brown, rosa e la sweep. Tutti i segnali sono stati definiti idonei in quanto riportano un errore percentuale inferiore al 4%. A seguito di questa analisi è stato sviluppato il PCB per la generazione di tali segnali. Per poterlo gestire è stata realizzata un’interfaccia grafica e un firmware per la gestione dei comandi da parte del µC. Per validare l’interno sistema sono stati realizzati diversi test con l’ausilio iniziale di un filo di nylon, per poi passare alla fibra ottica. Grazia ad essi si è definito che il sistema funziona bene a varie frequenze mantenendo un errore inferiore al 5% in quasi tutti i casi di studio. Identificando anche una buone ripetibilità delle misure, attraverso delle deviazioni standard minori di 1. Attraverso questi test si sono identificate anche le problematiche del sistema. In particolar modo, la costruzione del setup e l’incertezza generata dal montaggio della fibra ottica su di esso. Il risultato ottenuto rispecchia l’obiettivo iniziale. Infatti, tramite il sistema realizzato è possibile misurare la tensione meccanica a cui è sottoposta la fibra ottica. In futuro sarebbero da svolgere ulteriori test posizionando il sistema verticalmente e magari anche attraverso sistemi di dimensioni maggiori. ______ This project aims to realize a system capable of measuring the mechanical tension exerted on the optical fiber during its production. The system includes the realization of a transducer capable of exciting the optical fiber and software for data processing. There is also a measuring apparatus within the system provided by the Zumbach company, the client of the project. To achieve the goal, we started by defining which excitation methods to use. Through the tests performed, it was determined that the best solution was with the aid of two speakers in counter phase. This system is not only small in size, less than half the volume of the ODAC, but in addition, the signals it produces are imperceptible to hearing. Having defined the transducer, we moved on to the analysis of the excitation signals, which considered Brown noise, pink noise and sweep. All signals were determined to be suitable as they reported a percentage error of less than 4%. As a result of this analysis, the PCB for the generation of these signals was developed. In order to manage it, a graphical user interface and firmware was made to handle the commands from the µC. In order to validate the internal system, several tests were carried out with the initial help of a nylon thread and then switched to optical fiber. Thanks to them, it was defined that the system performs well at various frequencies while maintaining an error of less than 5% in almost all study cases. By also identifying good repeatability of the measurements, through standard deviations less than 1. Through these tests, problems with the system were also identified. Especially, the construction of the setup and the uncertainty generated by mounting the optical fiber on it. The result obtained reflects the initial objective. In fact, through the realized system it is possible to measure the mechanical tension to which the optical fiber is subjected. Further tests would have to be carried out in the future by positioning the system vertically and perhaps through larger systems.