The authors thank Tyler Gorney and Aida Rahim at Luna Innovations for their invaluable technical insight and assistance with our application.
The submitted manuscript has been created by UChicago Argonne, LLC, Operator of Argonne National Laboratory ("Argonne"). Argonne, a U.S. Department of Energy Office of Science laboratory, is operated under Contract No. DE-AC02-06CH11357. This work was supported by the U.S. Department of Energy, Office of Nuclear Energy.

Tipo 1. Seleccione el sensor óptimo para la Aplicación <ol><li> Elegir la longitud de sensor basado en solución de compromiso entre la velocidad de muestreo y el número de puntos de datos. NOTA: Uno muestras de interrogador sensores de hasta 50 m de longitud en 2,5 Hz y resolución de &lt;10 mm, mientras que los otros sensores muestras de hasta 10 m de longitud con una resolución de 5 mm y 100 Hz. </li><li> Seleccionar un tipo de fibra óptica de modo único, basado en los requisitos sobre límites de temperatura de servicio, tiempo de respuesta, sensibilidad a la humedad, y la configuración de la instalación (desnudo o en el capilar). NOTA: 155 m de diámetro de un solo modo de poliimida recubierta de telecomunicaciones de fibra óptica comercial Aquí hemos utilizado. NOTA: Ver Tablas 1 y 2 como ejemplos de fibras y configuraciones que hemos utilizado en nuestro laboratorio. </li></ol> 2. Instalación de fibra óptica en la Sección de Prueba <ol><li> sección de ensayo abierta mediante la eliminación de una de las placas laterales de vidrio larga. </li><li> pozos de perforación 1 mm de diámetroen las paredes laterales 3 mm por debajo de la tapa para los anclajes de alambre (Fig. 3). NOTA: Los anclajes mantengan alambre de acero que soporta el sensor. El paso de anclaje se puede variar de acuerdo con el tamaño de la sección de prueba y la carga dinámica esperada de flujo. El paso de 20 mm se utiliza aquí resultó estable con vibración mínima en el flujo de cerca de 1 m / seg. Vibración corrompe DTS señales y es más problemática con sensores largos 15,16. </li><li> Cadena de un segmento de alambre de acero 127 m de diámetro a través de la sección de prueba atándolo a un anclaje de latón en cada extremo del tanque. Repita hasta que hay un total de 47 segmentos de alambre colgados en el tanque. </li><li> Cortar 50 m de fibra óptica utilizando comunicaciones / electricistas con las tijeras de reserva para ser consumidos en el conector de empalme y terminación de fibra (probablemente &lt;0,5 m, pero depende de la habilidad en el empalme). Recoger esta fibra en un carrete pequeño, ~ 50 mm de diámetro. </li><li> Coloque el primer segmento del sensor en un borde de la zona elegida para medir la temperatura del ingenioh la matriz de sensores. NOTA: Después de que el primer segmento se fija en posición, la fibra se puede enlazar a un segmento adyacente, en una posición fija, y más fibra dispensa para el siguiente segmento en un proceso repetitivo que construye la matriz hasta que se utiliza toda la fibra. </li><li> Tejer la fibra de encima y debajo de los alambres adyacentes, trabajando desde un lado del tanque para la otra fibra, la dispensación de la bobina según sea necesario. NOTA: La fibra es perpendicular al cable, como se muestra en la Fig. 3 con el tejido de soporte contra la fuerza de la gravedad en una dirección y el flujo en la otra. </li><li> Fije cada extremo de la primera segmento de fibra a la tapa con cinta adhesiva transparente convencional o cinta de la película de poliimida. El primer segmento de la matriz ya está en marcha. NOTA: No fijar el sensor tensa como una cuerda de guitarra, sino más bien lo suficientemente tensa para ser recta y recoja la holgura visible. Si el sensor se tensa, pequeñas deformaciones en el soporte, por ejemplo, expan térmicasión de la tapa, cambiará esta tensión y generar anómala offsets de señal y los errores de medición. </li><li> Loop la fibra 180 grados para volver de nuevo para el siguiente segmento, como se muestra en la Fig. 4 y la cinta a la tapa a una distancia de 10 mm del primer segmento. NOTA: Reducir al mínimo el diámetro del bucle ya que es &quot;fibra desperdiciado&quot; (no forma parte de la matriz), pero debería ser más o menos 30 mm o más de las tensiones tolerables. La fibra usada aquí ha tolerado bucles de 30 mm de diámetro durante varios meses sin pérdida de señal perceptible, pero límites variará con el tipo de fibra. Para la fibra que se utiliza aquí, el fabricante especifica el &quot;corto plazo&quot; límite del radio de curvatura como ≥ 10 mm y &quot;a largo plazo&quot; como límite ≥ 17 mm. </li><li> De nuevo tejer la fibra entre los cables hacia el lado opuesto del tanque y la cinta en su posición. Repita el proceso de bucle, cinta adhesiva, y tejiendo hasta que se utilice toda la fibra. </li></ol> 3. Conector de empalme y de Terminación de la fibra <ol><li> Empalme de un conector de modo único de tipo LC a un extremo de la fibra utilizando un empalmador de fusión siguiendo las instrucciones del fabricante 17. </li><li> Cortar ~ 0,25 m de fibra de terminación con las tijeras / comunicación electricista y empalmar al otro extremo de la fibra, de nuevo con un empalmador de fusión siguiendo las instrucciones del fabricante. NOTA: Este montaje (fibra, conector, y la terminación) A continuación se hace referencia como un &quot;sensor&quot;. La fibra de terminación dispersa la señal residual de la pulso de láser para evitar que vuelva al interrogador. </li></ol> 4. Configuración del sensor <ol><li> Enchufe el extremo del conector de tipo LC del sensor en el puerto interrogador e inicie el software de configuración. </li><li> Generar datos de amplitud del sensor mediante la selección de &quot;adquisición&quot; (distinto de los datos de temperatura), que se muestra de forma automática cuando haya finalizado la exploración. NOTA: El rastreo de un sensor con buenos empalmes tendrá el gencaracterísticas RAL mostrados en la Fig. 5. Un pobre de empalme puede estar indicada por un ruido de fondo indistinto o reflexión dominante donde se espera que el conector. Si se sospecha de un empalme pobres, vuelva al paso 3 y repita el procedimiento de empalme. </li><li> Seleccione la parte activa del sensor arrastrando el cursor amarilla se muestra en la pantalla para el comienzo del sensor y el cursor rojo hasta el final. </li><li> Dar el sensor de un nombre y seleccionar &quot;guardar archivos de sensores&quot;. NOTA: El sensor está configurado y listo para su uso. </li><li> Cierre el software de configuración y cambiar al software de medición. </li></ol> 5. Mapa del sensor de posición dentro de la Sección de Prueba <ol><li> Iniciar el software de medición interrogador y cargar el sensor acaba de configurar. </li><li> Conectar un soldador para un transformador variable ajustado a ~ 40%, precalentamiento durante 5-10 minutos. NOTA: El soldador genera picos de temperatura locales para el mapeo. Un soldador lata melt el recubrimiento de fibra y arruinar el sensor a fin de comenzar con una configuración de baja del transformador, utilizando la energía suficiente para obtener picos claros. A C pico de 10 a 20 ° es suficiente para este proceso. </li><li> Seleccione &quot;medida&quot; en el software del interrogador para trazar datos en tiempo real en la pantalla. </li><li> Alejar el zoom para visualizar todo el sensor en la pantalla. </li><li> Mantenga el soldador cerca del sensor y tocarlo brevemente en el primer punto de mapeo, aquí lo más lejos segmento de la rejilla de ventilación donde se encuentra con la tapa (Fig. 4). </li><li> posición del registro del pico de temperatura como se indica por el software junto con la ubicación física correspondiente dentro de la sección de pruebas. </li><li> Repita 5.5 a 5.6 para mapear los puntos finales de los 49 segmentos. </li></ol> 6. Sensor de línea de base: El Enlace a la temperatura absoluta <ol><li> Normas de posición de uno o más de temperatura, por ejemplo, TC o detector de temperatura de resistencia (RTD), cerca de los DTS para servir como el estándar que une DTS lecturas a Te absolutamperatura. </li><li> Cierre el depósito mediante la sustitución de la placa lateral de vidrio larga que se eliminó en el paso 2.1. </li><li> Aislar el tanque envolviéndolo en mantas o paneles de aislamiento convencionales y deje reposar durante la noche para establecer una atmósfera isotérmica. </li><li> Iniciar el software del interrogador, seleccione &quot;línea de base&quot; (o &quot;tara&quot;), y al mismo tiempo tomar nota / grabar el TC (o IDT) de lectura. Cuando el software se acaba con la línea de base, seleccione &quot;medida&quot; para trazar datos en tiempo real para examinar la calidad de la línea de base. NOTA: Este paso crítico establece la línea de base y la señal DTS Ahora debe indicar cero, es decir,? T (x) = 0 ± una fracción de un grado. A partir de ahora, la señal variará a medida que la temperatura del tanque se desvía de la temperatura de referencia:? T (x) = T (x) abs - base T, donde T (x) abs es la temperatura absoluta a lo largo de la fibra y la base T es la línea de base temperatura de 6,18. Si la prueba de sección es isotérmico, T base será una función de la posición, es decir, la base de T (x), y la precisión se verá comprometida a no ser que la base T (x) se hace corresponder con más de un TC o RTD (véase la sección de discusión). No se mueva o tocar el sensor hasta que se haya completado el paso 7. Capachos y de ninguna manera se puede introducir compensaciones que pueden degradar la precisión de medición. </li><li> Examinar la señal en vivo, que no debe desviarse lejos de cero. Si la deriva es excesiva para la aplicación (nuestro límite es de aproximadamente 0,5 ° C después de ~ 5 min), permite más tiempo para la sección de prueba para alcanzar el equilibrio térmico y / o mejorar el aislamiento (ver nota más abajo) y luego repita el paso 6.4. NOTA: la calidad de la señal es siempre mejor inmediatamente después de la línea de base y a la deriva con el tiempo en función de la distribución de la temperatura dentro de la sección de pruebas. períodos buen aislamiento y largos tiempos de espera antes de revestimiento de base reducirán la deriva y el error de medición. Considerable, derivas rápidos indican la sección de prueba no esisotérmica, que en última instancia conducir a mediciones inexactas. </li><li> Seleccione la función de registro en el software del interrogador y registrar 10-100 exploraciones de datos DTS para las mismas condiciones estancada, isotérmicos simplemente utilizados para generar la línea de base. Record también la lectura TC / RTD. NOTA: Se trata de datos de reserva para los controles posteriores a la prueba de las compensaciones que pueden ser generados por la tensión de flujo o deformación inesperada de la sección o soportes de prueba. </li></ol> 7. Ejecución de prueba <ol><li> Encienda el compresor para generar el flujo de aire y ajustar controladores de flujo para igualar las tasas de flujo de 1,25 kg / seg a cada canal. NOTA: La velocidad media de admisión es de 1,1 m / s, y el número de Reynolds es de 10.000. </li><li> Ajuste de potencia del calentador de 600 W para calentar el chorro al este de 20 ° C por encima del chorro oeste, que está a temperatura ambiente. </li><li> Deje que el sistema funcione durante la noche para alcanzar el equilibrio. </li><li> Al día siguiente examinar señal DTS vivo para evaluar los niveles de ruido. Seleccione el sensor &quot;medidor de length &quot;en el software para alcanzar niveles aceptables de ruido (30 mm de calibre se utiliza aquí). NOTA: longitud de referencia corresponde al sensor resolución espacial. En general, la señal de ruido aumenta a medida que disminuye y longitud de referencia a medida que aumenta la vibración inducidas por el flujo (véase la guía del usuario y de referencia 13 y 14). </li><li> Entrar DTS 2.000 exploraciones a 4 Hz. </li><li> Apague la potencia del calentador y el flujo de aire. Deje que el tanque de reposar toda la noche para alcanzar el equilibrio y registrar 10-100 DTS exploraciones para complementar el conjunto de datos pre-test post-test ahorrado para compensar cheques. </li></ol> Análisis de datos 8. <ol><li> Seleccione la función de procesamiento de mensaje en la ventana principal del software interrogador e importar los datos de prueba, que está en un formato binario de propietario. </li><li> Exportar los datos como un archivo de texto sin formato que puede ser leído por los programas de hojas de cálculo convencionales. NOTA: Estos datos representan? T medido a lo largo de la fibra, donde? T (x) = T (x) abs - T base. No contiene ninguna referencia aposición en la sección de prueba (ver Fig. 6). Los detalles adicionales están disponibles en la guía del usuario interrogador y referencias 6 y 16 de este paso y el siguiente. </li><li> Los datos de texto importación en una hoja de cálculo convencional y convertir a la temperatura absoluta mediante la adición de la línea de base T, medida por TC o RTD en el paso 6.4, a todos los datos. NOTA: La conversión a la temperatura absoluta es simplemente una corrección de un solo valor de desplazamiento: T (x) = abs Delta T (x) + T línea base ya que hemos estipulado que la sección de prueba fue isotérmica durante la línea base. </li><li> Utilizar el software de hoja de cálculo o programa de manipulación de datos similares a los datos se descomponen T (x) y asignarla a las posiciones físicas dentro de la sección de prueba como la que se muestra en las figuras 7 y 8. NOTA: El programa utilizará los datos recogidos con el soldador en el paso 5. </li></ol>

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K., Chen, K., Zehnder, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moisture+diffusion+properties+of+HFPE-II-52+polyimide.">Moisture diffusion properties of HFPE-II-52 polyimide.</a> J Appl Polymer Sci. 102 (4), 3471-3479 (2006).</li><li>Lomperski, S., Gerardi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+distributed+fiber+optic+sensors+for+flow+field+temperature+mapping.">Assessment of distributed fiber optic sensors for flow field temperature mapping.</a> Proc. 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The authors have nothing to disclose.

Hemos demostrado el uso de un DTS en un experimento de dinámica de fluidos. La principal ventaja de estos sensores es el gran número de puntos de medición que se pueden obtener a partir de un único sensor. Los DTS se utilizan aquí los datos generados en 4.067 puntos a través de un plano de 0,5 x 0,8 m, mucho más allá de los límites posibles de sensores de punto convencionales, tales como termopares. Aunque tal densidad de datos se puede superar mediante técnicas ópticas tales como fluorescencia inducida por láser (LIF), un DTS funcionará en fluidos opacos y aplicaciones que carecen de acceso óptico. La alta densidad de datos de un DTS es adecuado para experimentos que participan en la validación del código de dinámica de fluidos computacional. Línea de base es el paso crítico en el protocolo y central en la determinación precisión de la medición. Una sección de prueba isotérmica es esencial para asegurar todo el DTS es a una cierta temperatura cuando baseline. Si esto no es posible, la base se convierte en la base T T (x), que debe ser MAPPcado por múltiples comunidades terapéuticas colocados en las proximidades de los DTS. Aunque la calidad de la línea de base se puede mejorar de esta manera, que complica el proceso de asignar la línea de base DTS a las normas para la conversión a la temperatura absoluta. Siempre estar en la búsqueda de fuentes de tensión después de la línea de base, lo que puede introducir cambios de señal impredecibles. Estas fuentes son, por ejemplo, la sección de ensayo de expansión térmica que se extiende el sensor, el movimiento de los soportes, la carga dinámica de altas velocidades de flujo, o la vibración inducida por el flujo. Las mediciones pre y post-test en condiciones isotérmicas ayudarán a identificar este tipo de problemas. la sensibilidad de la cepa es el principal defecto de esta Rayleigh DTS a base de dispersión. A diferencia de los sensores convencionales como termopares, es sensible a la manipulación, la humedad y la vibración. Estos problemas son más relevantes para la configuración del sensor al descubierto ha demostrado aquí, pero mucho menos importante que los sensores alojados en los capilares. A diferencia de los sensores convencionales, un DTS no pueden ser adquiridos con el papeleo de rastreo a un estándar de calibración reconocido como el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología). En situ calibraciones son necesarias, preferiblemente con una sección de prueba isotérmica, que puede ser difícil en algunos aplicaciones. La vibración es de especial preocupación para fibra desnuda suspendidos encima de una sección de ensayo grande. Hemos tenido éxito mezclado con una matriz orientada verticalmente que se extiende por el eje longitudinal del depósito en longitudes de segmento de 1,7 m. Una configuración con 28 m de fibra y 16 segmentos tuvo un buen desempeño durante un estudio de 18 años, pero los intentos de extenderlo a 53 m con 29 segmentos tuvo éxito 16. En general, la señal de ruido para cualquier longitud del sensor y la configuración se puede disminuir aumentando la longitud de referencia sobre el cual el software interrogador calcula el desplazamiento de la señal Rayleigh, pero esto reduce la resolución espacial eficaz. cada aplición debe encontrar su propio equilibrio entre el ruido de la señal y resolución espacial. De nuevo, tales dificultades pueden evitarse en gran medida que aloja el sensor en un capilar a expensas del tiempo de respuesta térmica prolongada. Esta tecnología relativamente nueva medición de la temperatura requiere el desarrollo para reducir la susceptibilidad a las vibraciones. Gran parte de este trabajo implicará necesariamente el hardware y el software del interrogador. Los sensores mismos también pueden ser mejorados para reducir la sensibilidad a la manipulación y humedad, los cambios que se ven afectados por los revestimientos de fibra. Los trabajos podrían centrarse en el desarrollo de recubrimientos superiores a la poliamida y fibras recubiertas de acrilato actualmente disponible en el mercado.

dinámica de fluidos computacional (CFD) códigos se utilizan para simular una amplia variedad de sistemas de fluidos, desde el flujo de aire alrededor de aviones y automóviles hacia abajo para el flujo de sangre arterial. El alcance y la fidelidad de tales simulaciones han crecido con la disponibilidad de potencia de cálculo. Sin embargo, a pesar de la sofisticación de las simulaciones avanzadas, su precisión y fiabilidad a menudo son difíciles de cuantificar. En la práctica, la precisión de los códigos CFD se evalúa mediante la comparación de las simulaciones con los datos experimentales en una validación de código de proceso de llamada. Un conjunto típico de datos experimentales se compone fundamentalmente de las mediciones de velocidad y temperatura, tanto de alta resolución espacial y temporal idealmente para facilitar la validación del código riguroso. Campos de velocidad pueden ser mapeadas en alta resolución usando velocimetría de imágenes de partículas (PIV), un 1,2 técnica óptica bien establecida. Por el contrario, es difícil asignar campos de temperatura con una resolución comparable a la de PIV. Opticatécnicas l tales como fluorescencia inducida por láser están disponibles 3,4, pero requieren cámaras y relativamente láseres de alta potencia, y no son adecuados para líquidos opacos. Una alternativa está disponible en la técnica relativamente nueva de detección de temperatura distribuida basada en la dispersión de Rayleigh y la longitud de onda de barrido interferometría (SWI) 5-7. Miles de mediciones de temperatura se pueden adquirir a lo largo de una única fibra óptica. Un sensor de temperatura distribuida (DTS) puede abarcar grandes campos de flujo y función en entornos que no son adecuados para las técnicas basadas en la imagen 8. También hay DTSs basado en Raman y Brillouin dispersión 9,10, pero sensores basados en la dispersión de Rayleigh y SWI proporcionan una resolución espacial y temporal más adecuado para experimentos típicos de dinámica de fluidos. Aunque DTSs densidad oferta de datos mucho más allá de la de los sensores tradicionales tales como termopares (CT), sensores basados ​​en Rayleigh Scatteresponden anillo para tensar así como la temperatura 11. Si el recubrimiento de la fibra es higroscópico, los sensores también responden a la humedad cambia 12,13. La absorción de vapor de agua se hincha mientras que el revestimiento de desorción encoge 14, que las cepas de la fibra de vidrio subyacente y altera la señal. Como resultado, la precisión se ve afectada por la manipulación, la vibración, y los cambios en la humedad relativa. Esto es muy diferente a los sensores tradicionales y métodos de instalación y medición de manera no convencional debe ser observado para obtener datos precisos. En este trabajo se demuestra el uso de un DTS en un experimento de mezcla térmica, la presentación de un protocolo y directrices para asegurar la exactitud. Los DTS utilizados aquí se basan en la detección y el análisis de la dispersión de Rayleigh dentro de una guía de ondas de fibra óptica. Una distribución aleatoria de las impurezas y variaciones estructurales a lo largo del núcleo de la fibra da lugar a un patrón de dispersión de retorno que es único para la fibra y por lo general estable. El espectro y la amplitudde este patrón puede ser leído para servir como una firma fibra. Los cambios físicos tales como cambios de temperatura o tensión alteran la firma de una manera repetible, y la detección de variaciones de firma es la base para el uso de la fibra como un sensor. La Figura 1 ilustra los componentes principales del dispositivo de detección optoelectrónico, llamados un interrogador sensor distribuido óptico, y denotados aquí simplemente como &quot;interrogador&quot;. En una técnica conocida como interferometría de longitud de onda de barrido, un láser de baja potencia sintonizable lanza una señal de banda estrecha en la fibra con el fin de registrarse resultante retrodispersión 5-7. El láser es barrido a través de un intervalo de varios nanómetros y la señal de partida entre las piernas de referencia y medición. La luz dispersada desde el sensor se combina con la señal de referencia para generar señales de interferencia en los detectores. salida del detector es digitalizada y analizada para recuperar la señal de dispersión de Rayleigh. el RayleIGH firma de los cambios en la longitud de onda del sensor de temperatura del sensor donde (deformación o cambios de humedad). La magnitud de este cambio de longitud de onda está relacionada con la sensibilidad del sensor, que es una constante física asociada con el tipo de fibra, que tiene un factor de calibración análoga al coeficiente de Seebeck de un TC. Figura 2 muestra el depósito de vidrio que sirve como la sección de ensayo utilizado en este estudio. La cámara detrás del tanque da un sentido de escala. El aire entra a través de dos conductos hexagonales y se mezcla antes de salir a través de un orificio de ventilación. Para poner de relieve los chorros, una corriente de flujo se sembró con neblina de aceite, mientras que el otro permaneció aire puro. La tapa del depósito tiene una ventana cubierta con una pantalla de polímero negro. Aunque no es visible en la foto, el DTS se suspende por debajo de la pantalla en negro. A 50 m de largo DTS se montó debajo de la tapa del tanque como se muestra en la Fig. 3. Se formó a partir de 155 m de diámetro de fibra óptica revestida de poliimiday colgado en el alambre de acero 127 micras de diámetro colgada entre paneles de los extremos del tanque. El sensor se tejió a través del cable en un patrón alternativo y un bucle de ida y vuelta a través del tanque 49 veces. Se extiende por un plano de 0,5 x 0,8 m, y genera 1.355 puntos de datos independientes a 4 Hz y una resolución espacial de 30 mm, 4.067 puntos de datos cuando sobremuestreo con 10 mm de separación. Tales datos de temperatura de alta densidad complementa los datos de velocidad y aumenta el valor de los conjuntos de datos para la validación de CFD. El protocolo se describe el proceso de selección del sensor, la fabricación, y la configuración mientras se centra en las preocupaciones particulares en el uso de los DTS en un experimento de dinámica de fluidos.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="611">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="190">
			<td height="190" style="height:190px;width:139px;">Sensor interrogator</td>
			<td style="width:155px;">Luna Inc.</td>
			<td style="width:147px;">ODiSI-A and -B</td>
			<td style="width:172px;">The two systems differ primarily in speed and spatial resolution</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:139px;">Fusion splicer</td>
			<td style="width:155px;">Fujikura</td>
			<td style="width:147px;">70S</td>
			<td style="width:172px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:139px;">Cleaver</td>
			<td style="width:155px;">Fujikura</td>
			<td style="width:147px;">CT-3A</td>
			<td style="width:172px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">3-hole jacket stripper</td>
			<td rowspan="2" style="width:155px;">Fiber Instrument Sales</td>
			<td rowspan="2" style="width:147px;">F11301T</td>
			<td rowspan="2" style="width:172px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:139px;">jacket stripper</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:139px;">Optical fibers</td>
			<td style="width:155px;">OFS, Specialty Photonics Division</td>
			<td style="width:147px;">BF06160-02</td>
			<td style="width:172px;">Polyimide coating</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:139px;">Optical fibers</td>
			<td style="width:155px;">Newport Corp.</td>
			<td style="width:147px;">F-SM1500-4.2/50</td>
			<td style="width:172px;">Acrylate coating</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:139px;">Connector</td>
			<td style="width:155px;">AFL Global</td>
			<td style="width:147px;">FUSE-LC-9U-SMA-6</td>
			<td style="width:172px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:139px;">Termination fiber</td>
			<td style="width:155px;">OFS, Specialty Photonics Division</td>
			<td style="width:147px;">552 HPWR 040</td>
			<td style="width:172px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fiber optic distributed sensors for high-resolution temperature field mapping

La fiabilidad de los códigos de dinámica de fluidos computacional (CFD) se comprueba mediante la comparación de las simulaciones con los datos experimentales. Un conjunto de datos típico se compone fundamentalmente de lecturas de velocidad y temperatura, tanto idealmente tener una resolución espacial y temporal alta para facilitar la validación del código riguroso. Si bien los datos de velocidad alta resolución se obtiene fácilmente a través de técnicas de medición ópticos tales como la velocimetría de imágenes de partículas, se ha demostrado que es difícil obtener datos de temperatura con una resolución similar. Los sensores tradicionales, tales como termopares no pueden desempeñar este papel, pero el reciente desarrollo de la detección distribuida basado en la dispersión de Rayleigh y la interferometría de onda barrido ofrece una resolución adecuada para el trabajo de validación de código CFD. Miles de mediciones de temperatura se pueden generar a lo largo de una única fibra óptica delgada en cientos de Hertz. Los sensores funcionan en grandes rangos de temperatura y dentro de los fluidos opacos donde las técnicas ópticas no son adecuados. Pero este tipo de sensores sensible a la tensión y la humedad así como la temperatura y lo que la precisión se ve afectada por la manipulación, la vibración, y los cambios en la humedad relativa. Tal comportamiento es muy diferente a los sensores tradicionales y los procedimientos de instalación y funcionamiento de manera no convencional son necesarias para garantizar mediciones precisas. En este trabajo se demuestra la ejecución de un sensor de temperatura distribuida de Rayleigh de tipo dispersión en un experimento de mezcla térmicos, que comprenden dos chorros de aire a 25 y 45 ° C. Presentamos criterios para orientar la selección de fibra óptica para el sensor y describir configuración de la instalación para un experimento de mezcla de reacción. Nos ilustran línea de base del sensor, que une las lecturas a un nivel de temperatura absoluta, y se discuten cuestiones prácticas tales como errores debido al flujo inducido por la vibración. Este material puede ayudar a las personas interesadas en las mediciones de temperatura que tienen una alta densidad de datos y el ancho de banda para la dinámica de fluidos experimentos y aplicaciones similares. Destacamos trampas específicas para estos sensores para consideración en el diseño y operación experimento.

Los datos en bruto DTS se representa en la Fig. 6 que muestra Delta T medido desde la temperatura de la línea de base (aproximadamente 20 ° C) frente a la distancia a lo largo del sensor. Los datos son &quot;prima&quot; en el sentido de que no ha sido ni convertida a la temperatura absoluta ni asignada a las posiciones físicas dentro de la sección de prueba. Los datos se basa en una longitud de calibre 30 mm, que proporciona 1.666 mediciones independientes más de la longitud del sensor completo de 50 m. El 30 mm de calibre se aplicó a intervalos de 10 mm en un modo de sobremuestreo que aumenta el número de puntos de datos para 5.000. Tal densidad de datos no es posible con los sensores convencionales, tales como las comunidades terapéuticas. En x = 0 en la Fig. 6 el sensor está en el extremo este de la cisterna, y cuando x aumenta se realiza un bucle de ida y vuelta hacia el extremo oeste. Los picos se producen cuando el sensor pasa por encima del chorro de este caliente y luego se desvanecen en el que se encuentra sobre el oeste je fríat. La trama ilustra cómo incluso la señal sin procesar de una sola DTS puede proporcionar una representación básica de la temperatura en un lugar en toda la región. Tenga en cuenta el ruido de la señal hacia el extremo oeste de la fibra, lo cual es debido a la vibración inducida por el flujo. Aunque la vibración no era visible a simple vista, era suficiente para degradar la señal y vemos este problema con más frecuencia con sensores largos (&gt; 10 m). Los datos en bruto se proyecta sobre la sección de prueba en la Fig. 7, que muestra la temperatura a través del plano de medición 0.5 x 0.8 m formado por la matriz DTS. El punto de vista es desde arriba del tanque mirando hacia abajo en la tapa. Contornos de los canales hexagonales se incluyen como ayuda de orientación. El contorno se basa en 4.067 puntos de datos ya que se excluyen los bucles de cinta adhesiva debajo de la tapa. Se utilizó interpolación lineal entre los segmentos de sensores adyacentes para crear el contorno 2D. The contorno proporciona un claro sentido del patrón térmico debajo de la tapa con una región caliente sobre el chorro de este, pero no está centrado alrededor de él. También es evidente una simetría aproximada alrededor del plano medio tanque, que es y = 0 en la parcela. Este tipo de datos de la temperatura es un complemento útil para los datos de velocidad en los estudios de dinámica de fluidos que implican mezcla térmica y transferencia de calor. validación de código rigurosa requiere este tipo de datos de alta resolución, tanto para los campos de temperatura y velocidad. Los mismos datos de los sensores se pueden procesar para revelar la magnitud de las fluctuaciones de temperatura. El RMS (media cuadrática) del conjunto de datos de exploración 2000 se representan en la Figura 8. Magenta marca la región en la que las fluctuaciones de temperatura son relativamente altos. Esta es también una región de alta turbulencia, donde los dos chorros aumento interactúan como incidan sobre la tapa. datos RMS es útil para el modelado de la turbulencia en el contexto de mezcla térmica. Figura 1. esquemática del interrogador. Principales componentes de interrogador de sensor óptico distribuido para las mediciones de temperatura. El sistema está basado en la interferometría de longitud de onda de barrido, lo que caracteriza a la firma de Rayleigh retrodispersión del sensor. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54076/54076fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54076/54076fig2.jpg" /> Figura 2. Prueba de la sección de mezcla experimento chorro de aire:. El aire entra en el tanque a través de la base a través de dos conductos hexagonales y mezclas antes de salir por la parte superior de ventilación. La pantalla en negro que cubre la ventana de la tapa es de 3 mm por encima de las ETD (no visible). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54076/54076fig2large.jpg" target="_blank">Pl</a>aliviar clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/54076/54076fig3.jpg" /> Figura 3. DTS configuración de montaje. Vista superior del tanque que muestra DTS tejidas entre los cables de soporte de acero colgados en el eje largo del tanque. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54076/54076fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54076/54076fig4.jpg" /> Figura 4. DTS primer plano. Close-up foto de DTS con la visión desde el interior del tanque hacia arriba en la tapa para poner de relieve los bucles de sensores, el apego y la ubicación del primer punto de prueba para ser mapeada con soldador. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54076/54076fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta fi</a>gura. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54076/54076fig5.jpg" /> Figura 5. señal de dispersión de Rayleigh. Señal típica dispersión de Rayleigh registrada con la utilidad de configuración del sensor (sensor corta que se muestra aquí para mayor claridad). La terminación adecuada generará caída de la señal nítida de ruido de fondo. El ligero paso de la señal y la reflexión modesta en el conector es característica de un conector adecuadamente empalmados. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54076/54076fig5large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54076/54076fig6.jpg" /> Figura 6. Los datos en bruto DTS. Una sola exploración de datos DTS primas con el chorro al este caliente a 45 ° C y al oeste de chorro frío a 25 ° C. Los picos se producen cuando el sensor es directamente<html> por encima de chorro caliente. Recordemos que el sensor es un bucle de ida y vuelta entre las paredes del tanque. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54076/54076fig6large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/54076/54076fig7.jpg" /> Figura 7. La temperatura medida del aire por debajo de la tapa. DTS datos brutos convertidos a la temperatura absoluta y mapeadas a la posición física dentro del tanque. Base de datos de 2.000 exploraciones registrados en 4 Hz. espaciamiento de datos 10 mm para un total de 4.067 puntos de datos trazados. La interpolación lineal se utiliza para llenar las regiones entre los segmentos de sensores. Hexágonos muestran las posiciones de las entradas. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54076/54076fig7large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 54076fig8.jpg &quot;/&gt; Figura 8. Root Mean Square (RMS) de la temperatura medida. RMS de datos representados en la figura. 7. Magenta indica las fluctuaciones de alta temperatura y de mezcla térmica de chorros calientes y fríos. Hexágonos muestran las posiciones de las entradas. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54076/54076fig8large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Tabla 1" src="/files/ftp_upload/54076/54076table1.jpg" /> Tabla 1. Orden de magnitud tiempo de respuesta térmica de los tipos de fibra y configuraciones seleccionadas de vivienda en flujo cruzado a 1 m / seg y 20 ° C. <img alt="Tabla 2" src="/files/ftp_upload/54076/54076table2.jpg" /> Tabla 2. Límites de temperatura de funcionamiento aproximado y sensibilidades de humedad para las configuraciones de recubrimiento seleccionados.

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Fiber Optic Distributed Sensors for High-resolution Temperature Field Mapping

Se demuestra el uso de un sensor distribuido de fibra óptica para mapear el campo de temperatura de la mezcla de chorros de aire. El sensor basado en la dispersión de Rayleigh genera miles de puntos de datos a lo largo de una sola fibra para proporcionar una resolución espacial excepcional que es inalcanzable con sensores tradicionales, tales como termopares.

De fibra óptica para sensores distribuidos de alta resolución de mapeo de temperatura Campo

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists ...

fiber-optic-distributed-sensors-for-high-resolution-temperature-field

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

11.9K vistas.  Argonne National Laboratory.  Se demuestra el uso de un sensor distribuido de fibra óptica para mapear el campo de temperatura de la mezcla de chorros de aire. El sensor basado en la dispersión de Rayleigh genera miles de puntos de datos a lo largo de una sola fibra para proporcionar una resolución espacial excepcional que es inalcanzable con sensores tradicionales, tales como termopares. 

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Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The optical modes are frequently referred to as "whispering gallery modes" (WGM) or "morphology dependent resonances" (MDR) and exhibit high optical quality factors. Some proposed applications of micro-cavity optical resonators are in spectroscopy1, micro-cavity laser technology2, optical communications3-6 as well as sensor technology. The WGM-based sensor applications include those in biology7, trace gas detection8, and impurity detection in liquids9. Mechanical sensors based on microsphere resonators have also been proposed, including those for force10,11, pressure12, acceleration13 and wall shear stress14. In the present, we demonstrate a WGM-based electric field sensor, which builds on our previous studies15,16. A candidate application of this sensor is in the detection of neuronal action potential.
The electric field sensor is based on polymeric multi-layered dielectric microspheres. The external electric field induces surface and body forces on the spheres (electrostriction effect) leading to elastic deformation. This change in the morphology of the spheres, leads to shifts in the WGM. The electric field-induced WGM shifts are interrogated by exciting the optical modes of the spheres by laser light. Light from a distributed feedback (DFB) laser (nominal wavelength of ~ 1.3 &mu;m) is side-coupled into the microspheres using a tapered section of a single mode optical fiber. The base material of the spheres is polydimethylsiloxane (PDMS). Three microsphere geometries are used: (1) PDMS sphere with a 60:1 volumetric ratio of base-to-curing agent mixture, (2) multi layer sphere with 60:1 PDMS core, in order to increase the dielectric constant of the sphere, a middle layer of 60:1 PDMS that is mixed with varying amounts (2% to 10% by volume) of barium titanate and an outer layer of 60:1 PDMS and (3) solid silica sphere coated with a thin layer of uncured PDMS base. In each type of sensor, laser light from the tapered fiber is coupled into the outermost layer that provides high optical quality factor WGM (Q ~ 106). The microspheres are poled for several hours at electric fields of ~ 1 MV/m to increase their sensitivity to electric field.

A high-sensitivity photonic micro sensor was developed for electric field detection. The sensor exploits the optical modes of a dielectric sphere. Changes in the external electric field perturb the sphere morphology leading to shifts in its optical modes. The electric field strength is measured by monitoring these optical shifts.

Desarrollo de la Whispering Gallery Mode poliméricos micro-ópticos Sensores de campos eléctricos

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The ...

Investigación

Ingeniería

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses triangulation between matching points in two views of the same scene at different angles to compute depth.&#160;However, unlike a stereo-based method, DFP uses a digital video projector to replace one of the cameras1. The projector rapidly projects a known sinusoidal pattern onto the subject, and the surface of the subject distorts these patterns in the camera&#8217;s field of view. Three distorted patterns (fringe images) from the camera can be used to compute the depth using triangulation.
Unlike other 3D measurement methods, DFP techniques lead to systems that tend to be faster, lower in equipment cost, more flexible, and easier to develop.&#160;DFP systems can also achieve the same measurement resolution as the camera.&#160;For this reason, DFP and other digital structured light techniques have recently been the focus of intense research (as summarized in1-5). Taking advantage of DFP, the graphics processing unit, and optimized algorithms, we have developed a system capable of 30&#160;Hz 3D video data acquisition, reconstruction, and display for over 300,000 measurement points per frame6,7.&#160;Binary defocusing DFP methods can achieve even greater speeds8.
Diverse applications can benefit from DFP techniques. Our collaborators have used our systems for facial function analysis9, facial animation10, cardiac mechanics studies11, and fluid surface measurements, but many other potential applications exist.&#160;This video will teach the fundamentals of DFP techniques and illustrate the design and operation of a binary defocusing DFP system.

This video describes the fundamentals of digital fringe projection techniques, which provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;It also demonstrates the design and operation of a high-speed binary defocusing system based on these techniques.

De alta resolución, de alta velocidad, tridimensional de imágenes de vídeo con técnicas de proyección digital de Fringe

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular organelles 2,3, as well as for high spatial and temporal resolution readout of their position relative to the center of the trap. The system described herein has one such "traditional" trap operating at 980 nm. It additionally provides a second optical trapping system that uses a commercially available holographic package to simultaneously create and manipulate complex trapping patterns in the field of view of the microscope 4,5 at a wavelength of 1,064 nm. The combination of the two systems allows for the manipulation of multiple refractive objects at the same time while simultaneously conducting high speed and high resolution measurements of motion and force production at nanometer and piconewton scale.

The system described herein employs a traditional optical trap as well as an independent holographic optical trapping line, capable of creating and manipulating multiple traps. This allows for the creation of complex geometric arrangements of refractive particles while also permitting simultaneous high-speed, high-resolution measurements of the activity of biological enzymes.

Construcción de un microscopio de alta resolución con capacidades de captura óptica convencional y holográfica

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

In-situ Tapering of Chalcogenide Fiber for Mid-infrared Supercontinuum Generation

Supercontinuum generation (SCG) in a tapered chalcogenide fiber is desirable for broadening mid-infrared (or mid-IR, roughly the 2-20 &mu;m wavelength range) frequency combs1, 2 for applications such as molecular fingerprinting, 3 trace gas detection, 4 laser-driven particle acceleration, 5 and x-ray production via high harmonic generation. 6 Achieving efficient SCG in a tapered optical fiber requires precise control of the group velocity dispersion (GVD) and the temporal properties of the optical pulses at the beginning of the fiber, 7 which depend strongly on the geometry of the taper. 8 Due to variations in the tapering setup and procedure for successive SCG experiments-such as fiber length, tapering environment temperature, or power coupled into the fiber, in-situ spectral monitoring of the SCG is necessary to optimize the output spectrum for a single experiment.
	In-situ fiber tapering for SCG consists of coupling the pump source through the fiber to be tapered to a spectral measurement device. The fiber is then tapered while the spectral measurement signal is observed in real-time. When the signal reaches its peak, the tapering is stopped. The in-situ tapering procedure allows for generation of a stable, octave-spanning, mid-IR frequency comb from the sub harmonic of a commercially available near-IR frequency comb. 9 This method lowers cost due to the reduction in time and materials required to fabricate an optimal taper with a waist length of only 2 mm.
	The in-situ tapering technique can be extended to optimizing microstructured optical fiber (MOF) for SCG10 or tuning of the passband of MOFs, 11 optimizing tapered fiber pairs for fused fiber couplers12 and wavelength division multiplexers (WDMs), 13 or modifying dispersion compensation for compression or stretching of optical pulses.14-16

In-situ Tapering of Chalcogenide Fiber for Mid-infrared Supercontinuum Generation

We describe a method for in-situ tapering of As2S3 fibers to achieve efficient mid-infrared supercontinuum generation. By tapering while monitoring the supercontinuum&#x2019;s spectrum, the spectral width can be maximized for a fiber taper. In-situ fiber tapering can be applied to optimize the performance of other fiber-based devices.

In-situ Disminución gradual de la fibra calcogenuro para Generación supercontinuum infrarrojo medio

Supercontinuum  generation (SCG) in a tapered chalcogenide fiber is desirable for broadening mid-infrared  (or mid-IR, roughly the 2-20 &mu;m wavelength ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

Avanzados métodos experimentales para baja temperatura magnetotransporte Medición de Nuevos Materiales

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

High Resolution Phonon-assisted Quasi-resonance Fluorescence Spectroscopy

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we demonstrate an optical spectroscopy method that is capable of resolving spectral features beyond that of the spin fine structure and homogeneous linewidth of single quantum dots (QDs) using a standard, easy-to-use spectrometer setup. This method incorporates both laser and photoluminescence spectroscopy, combining the advantage of laser line-width limited resolution with multi-channel photoluminescence detection. Such a scheme allows for considerable improvement of resolution over that of a common single-stage spectrometer. The method uses phonons to assist in the measurement of the photoluminescence of a single quantum dot after resonant excitation of its ground state transition. The phonon&#39;s energy difference allows one to separate and filter out the laser light exciting the quantum dot. An advantageous feature of this method is its straight forward integration into standard spectroscopy setups, which are accessible to most researchers.

The manuscript describes a method of phonon-assisted quasi-resonant fluorescence spectroscopy that incorporates both laser-limited resolution and photoluminescence (PL) spectroscopy. This method utilizes optical phonons to provide linewidth-limited resolution spectra of atom-like semiconductor structures in the energy domain. The method is also easily realized with a single spectrometer optical spectroscopy setup.

De alta resonancia cuasi-asistida Phonon Resolución espectroscopia de fluorescencia

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we ...

High-resolution Thermal Micro-imaging Using Europium Chelate Luminescent Coatings

Micro-electronic devices often undergo significant self-heating when biased to their typical operating conditions. This paper describes a convenient optical micro-imaging technique which can be used to map and quantify such behavior. Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) has a 612 nm luminescence line whose activation efficiency drops strongly with increasing temperature, due to T-dependent interactions between the Eu3+ ion and the organic chelating compound. This material may be readily coated on to a sample surface by thermal sublimation in vacuum. When the coating is excited with ultraviolet light (337 nm) an optical micro-image of the 612 nm luminescent response can be converted directly into a map of the sample surface temperature. This technique offers spatial resolution limited only by the microscope optics (about 1 micron) and time resolution limited by the speed of the camera employed. It offers the additional advantages of only requiring comparatively simple and non-specialized equipment, and giving a quantitative probe of sample temperature.

Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) has an optical luminescence line at 612 nm, whose activation efficiency decreases strongly with temperature. If a sample coated with a thin film of this material is micro-imaged, the 612 nm luminescent response intensity may be converted into a direct map of sample surface temperature.

-Alta resolución de imagen térmica micro-El uso de quelato de europio luminiscente Revestimientos

Micro-electronic devices often undergo significant self-heating when biased to their typical operating conditions. This paper describes a convenient ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

Compuestos nanoestructurados Ag-zeolita como sensores de humedad basados ​​en luminiscencia

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Method for Recording Broadband High Resolution Emission Spectra of Laboratory Lightning Arcs

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional camera film methods and then digital camera technology, from which several important characteristics have been derived. However, such work has always been limited due to the inherently random and non-repeatable nature of natural lightning events in the field. Recent developments in lightning test facilities now allow the reproducible generation of lightning arcs within controlled laboratory environments, providing a test bed for the development of new sensors and diagnostic techniques to understand lightning mechanisms better. One such technique is a spectroscopic system using digital camera technology capable of identifying the chemical elements with which the lightning arc interacts, with these data then being used to derive further characteristics. In this paper, the spectroscopic system is used to obtain the emission spectrum from a 100 kA peak, 100 &#181;s duration lightning arc generated across a pair of hemispherical tungsten electrodes separated by a small air gap. To maintain a spectral resolution of less than 1 nm, several individual spectra were recorded across discrete wavelength ranges, averaged, stitched, and corrected to produce a final composite spectrum in the 450 nm (blue light) to 890 nm (near infrared light) range. Characteristic peaks within the data were then compared to an established publicly available database to identify the chemical element interactions. This method is readily applicable to a variety of other light emitting events, such as fast electrical discharges, partial discharges, and sparking in electrical equipment, apparatus, and systems.

Emission spectroscopy techniques have traditionally been used to analyze inherently random lightning arcs occurring in nature. In this paper, a method developed to obtain the emission spectroscopy from reproducible lightning arcs generated within a laboratory environment is described.

Método para la grabación de espectros de emisiones de alta resolución de banda ancha de arcos relámpagos de laboratorio

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional ...

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they can delay or even prevent debonding failure. However, a major concern faced by designers is the premature failure of the anchors due to stress concentration. Poor installation quality and preparation of the clearance holes can result in stress concentration that provokes this premature failure. This paper deals with an installation method that aims to reduce the impact of the stress concentration and to provide a proper quality control of the preparation of the drill hole. The method involves three parts: the drilling and cleaning of the holes, the smoothing of the hole edges with a customized drill bit, and the installation of the anchor itself, including the impregnation of the anchor dowel and its insertion. Anchor fans (the free length of the spikes) are then bonded to the external FRP reinforcement. For the end anchorage, and in the case of reinforcements with multiple plies, it is recommended that the anchor fan be inserted between two plies to assist the stress-transfer mechanism. 
The proposed procedure is complemented with a design approach for spike anchors, based on an extensive database. It is proposed that the design follow a number of steps, namely: selection of the anchor diameter and subsequent tensile strength of the connector (that is to say, the anchor before fanning out the free end), evaluation of the reduction in the tensile strength due to bending, provision of enough embedment to prevent slippage failure, and consideration of the number and spacing of anchors for a given reinforcement. In this sense, it should be noted that further research is needed in order to obtain a general expression for the contribution of spike anchors to overall bond strength of FRP reinforcements.

This manuscript presents a method for controlling the quality of installation for spike anchors designed to delay delamination of externally bonded fiber reinforced polymers. The protocol includes the preparation of the drill hole and the insertion process. The most influential parameters on the efficiency of the anchors are discussed.

Método de instalación para mejorar el Control de calidad de fibra reforzado con anclajes de espiga de polímero

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

De fibra óptica para sensores distribuidos de alta resolución de mapeo de temperatura Campo

Resumen

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-Alta resolución de imagen térmica micro-El uso de quelato de europio luminiscente Revestimientos

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