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All-fiber multimode interference micro-displacement sensor

José Javier Sánchez Mondragón (2013)

We report an all-fiber micro-displacement sensor based on multimode interference (MMI) effects. The micro-displacement sensor consists of a segment of No-Core multimode fiber (MMF) with one end spliced to a segment of single mode fiber (SMF) which acts as the input. The other end of the MMF and another SMF are inserted into a capillary ferrule filled with index matching liquid. Since the refractive index of the liquid is higher than that of the ferrule, a liquid MMF with a diameter of 125 μm is formed between the fibers inside the ferrule. When the fibers are separated this effectively increases the length of the MMF. Since the peak wavelength response of MMI devices is very sensitive to changes in the MMF’s length, this can be used to detect micro-displacements. By measuring spectral changes we have obtained a sensing range of 3 mm with a sensitivity of 25 nm mm−1 and a resolution of 20 μm. The sensor can also be used to monitor small displacements by using a single wavelength to interrogate the transmission of the MMI device close to the resonance peak. Under this latter regime we were able to obtain a sensitivity of 7000 mV mm−1 and a sensing range of 100 μm, with a resolution up to 1 μm. The simplicity and versatility of the sensor make it very suitable for many diverse applications.

Article

Sensors MMI Multimode interference Multimode fiber Fiber sensor Micro-displacement CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Reconfiguración incremental de sensores en la instrumentación de un calorímetro no-convencional

MARTHA CECILIA ARELLANO ALAMILLA (2020)

En la era de la tecnología, estamos observando cambios revolucionarios en nuestra manera de vivir, debido a la automatización de cualquier proceso, lo que nos vuelve cada vez más dependientes de la tecnología. Sin embargo, en la medida que incrementamos el uso de los dispositivos tecnológicos, mayoritariamente electrónicos, el problema de transferencia de calor crece de igual manera, además de ser este último un tema bastante desatendido. En este tenor, las necesidades mundiales de sistemas digitales complejos son cada día mayores, lo que da lugar a una excesiva generación de potencia térmica por efecto Joule. En últimas, contaminación. Por esta razón, es importante el desarrollo de sistemas contables con el objeto de cuantificar el impacto de este efecto térmico en nuestros dispositivos electrónicos y en el ambiente. En este trabajo de tesis se aborda el problema de instrumentación de un calorímetro no-convencional con el objetivo de mejorar su sensibilidad y, a su vez, la precisión en la medición de sus sensores. Las modificaciones propuestas permiten tener una mejor medición en la determinación experimental del flujo de calor generado por circuitos electrónicos. Las estrategias más importantes desarrolladas comprenden el ajuste de posición e incremento de sensores de manera experimental. Simultáneamente, se revisa y mejora el modelo matemático, con base en herramientas del cálculo fraccionario, utilizando resultados experimentales.

In the era of technology, we are observing revolutionary changes in daily life due to the automatization of any process, and we are becoming dependent on technology. However, as we increase the use of technology, the problem of heat transfer in electronic devices also grows besides being a subject very neglected. In such a tier, the world requirements of complex digital systems have been increased each day, generating heat substantially by the Joule effect. Namely, pollution. Therefore, it is crucial to develop reliable systems

to quantify the impact of the thermal effect on electronic devices. In this thesis, the instrumentation problem of a non-conventional calorimeter is addressed to increase the sensitivity and, simultaneously, the sensors’ precision. The proposed modification allows enhancing measurements in the experimental determination of heat dissipated by electronic circuits. Essential strategies are considered for rearranging and increasing heat sensors in the experimental setup. Simultaneously, a mathematical model is developed by using foundations from fractional calculus to improve the forecast of experimental results.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN Calorímetro no-convencional – Instrumentación Sensores – Reconfiguración incremental Sistemas digitales Circuitos electrónicos – Generación de calor Non-conventional calorimeter – Instrumentation Sensors - Incremental reconfiguration Digital systems Electronic circuits - Heat generation