Fotoakustik sinyal algılanması için fabry-perot sensörgeliştirilmesi
Development of fabry-perot sensor for photoacoustic signaldetection
Yazar: ŞEKİP ESAT HAYBER
Danışman: PROF. DR. ÖMER GALİP SARAÇOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Basınç sensörleri = Pressure sensors ; Elektrooptik aletler = Electo-optic devices ; Fiber optik = Fiber optics ; Lazer optik sistem = Laser optic system ; Optik sensörler = Optical sensors

Özet:
Akustik algılama günümüzde yapıların tahribatsız muayenelerinden tıbbi görüntülemeye
kadar uzanan uygulamaları ile modern toplumda önemli bir araştırma alanıdır. Yıllardır
piezoelektrik sensörler başarılı bir şekilde birçok akustik uygulamada kullanılmaktadır.
Fakat piezoelektrik sensörler özellikle nemli, kimyasal ve radyoaktif ortamlara maruz
kaldıkları zaman bazı sınırlar sergilerler. Fiber optik sensörler ise akustik algılamadaki
bu sınırlamaları ortadan kaldırır ve geniş bant aralığı, boyut ve şekillerinin sınırlı
olmaması, sağlam kalıcı çözümler üretmesi gibi birçok avantajı da beraberinde getirir. Bu
alandaki en kullanışlı yapılar diyafram tabanlı Fabry-Perot fiber optik sensörlerdir.
Akustik basınç ve benzer fiziksel etkileri ölçmede kullanılan bu sensör sistemleri, optik
interferometre ve mekanik titreşim analizleri gibi iki ayrı alanı bir arada kullanan
yapılardır.
Bu tez çalışmasında, diyafram tabanlı Fabry-Perot fiber optik sensör sistemleri
sunulmuştur. Diyafram malzemesi olarak önerilen iki boyutlu malzemeler sensörün
görünürlüğünü ve duyarlılığını artırmış olup ortam geçişlerindeki çalışma frekansındaki
değişimi ise azaltmıştır. Önerilen yeni bir geometrik model ile sensörün duyarlılığı ve
çalışma frekansı ölçülecek sinyale göre ayarlanması sağlanmıştır. Polimer diyafram
tabanlı bir sensör basit ve ucuz fabrikasyon süreçleri ile üretilmiştir. Bu sensör yüksek bir
sinyal gürültü oranı ve düşük bir minimum algılanabilecek basınç seviyesine sahiptir. Bu
amaç için sadece yeni ve basit bir diyafram ve üretim tekniği sunulmamış, aynı zamanda
uzun mesafe dinleme ve konuşma tanıma uygulamaları için kalite testleri de ideal
ortamlar yerine pratik kullanım koşulları altında gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Acoustic detection is an important research field in modern society with its applications
ranging from non-destructive inspection of structures to medical imaging. For many
years, piezoelectric sensors have been used in many acoustic applications. But
piezoelectric sensors exhibit some limitations, especially when exposed to corrosive
conditions such as humid, chemical, radioactive environments. In acoustic detection, fiber
optic sensors eliminate these limitations and bring many advantages such as broadband
range, unlimited size and shape, and robust durability solutions. The most useful
structures in this area are diaphragm-based Fabry-Perot fiber optic sensors. These sensors,
which are used to measure acoustic pressure and similar physical signals, are a
combination of two fundamentals, such as optical interferometer and mechanical
vibration analysis.
In this thesis, diaphragm-based Fabry-Perot fiber optic sensor systems were presented.
The two-dimensional materials, which are proposed as diaphragm materials, have
increased the visibility and sensitivity of the sensor and reduced the change in operating
frequency in the ambient transitions. With a new geometric model proposed, the
sensitivity and operating frequency of the sensor are adjusted according to the signal to
be measured. Polymer diaphragm-based Fabry-Perot fiber optic sensor was designed and
manufactured with a simple and low-cost fabrication process. This sensor has a high
signal to noise ratio and a low minimum detectable pressure value. It has not only been
presented a new and simple diaphragm and setup for this purpose, but also performed
quality tests for the applications, which are long-distance listening and recognition.