Optimization of an FBG interrogation system for strain and temperature measurement

This work is part of a three-year project that aims to develop a composite foot prosthesis made with continuous deposition technology and sensorized using Bragg grating sensors. The research aims to develop software that enables the use of the MOFISTM fiber optic interrogator provided by Redondo Optic Inc. Second, it was necessary to develop a technique to handle the presence of thermal drift affecting the acquired signal. The first objective was achieved by developing software in the Matlab environment. The software provides the main screen through which it is possible to access three secondary screens: the "Acquisition panel," "Visualization Panel," and "Calibration Panel." The acquisition interface allows performing data acquisition second parameters set by the user according to the necessity. The acquired data are saved to a .txt or .mat file. Moreover, the software allows a real-time display of the acquired data. Through the visualization interface, it is possible to view previously acquired datasets. In the end, the "Calibration panel" allows the device calibration, which is a crucial point to ensure proper operation. To achieve the second objective, a model was identified to ensure compensation for thermal drift due to overheating internal components. The goal was achieved by using two optical fibers, each with a single integrated FBG, of which one fiber was used as a reference and left in a stowed condition for the duration of the experiments. On the other hand, the second fiber was used to make strain or temperature measurements depending on the test performed.

Questo lavoro si inserisce all’interno di un progetto triennale il cui obiettivo è quello di sviluppare una protesi di piede, realizzata con la tecnologia di deposizione continua e sensorizzata utilizzando sensori a reticolo di Bragg. La ricerca mira a sviluppare un software che permetta l’uso dell’interrogatore di fibra ottica MOFISTM fornito da Redondo Optic Inc. In secondo luogo si è reso necessario sviluppare una tecnica per gestire la presenza di una deriva termica che interessa il segnale acquisito. Il primo obiettivo è stato raggiunto sviluppando un software in ambiente Matlab. Il software prevede una schermata principale attraverso cui e possibile accedere a tre schermate secondarie: “Acquisition panel”, “Visualization Panel”, “Calibration Panel”. L’interfaccia di acquisizione consente di eseguire acquisizione dati secodno parametri impostati dall’utente in base alla propria necessità, i dati acquisiti vengono salvati su un file .txt o .mat, inoltre il software consente una visualizzazione real-time dei dati acquisiti. Attraverso l’interfaccia di visualizzazione è possibile visualizzare dataset precedentemente registrati. In fine, il "Calibration panel" premette la calibrazione del dispositivo che rappresenta un punto cruciale per garantire un corretto funzionamento. Per raggiungere il secondo obiettivo è stato identificato un modello che garantisse la compensazione della deriva termica dovuta ad un surriscaldamento dei componenti interni. Ciò è stato possibile utilizzando due fibre ottiche ciascuna con un solo FBG integrato, di queste una fibra è stata utilizzata come riferimento, e lasciata in condizioni di riposto per tutta la durata degli esperimenti. La seconda fibra invece è stata utilizzata per effettuare la misura di deformazione o temperatura a seconda del test svolto.