Optisenkuidun testaussovittimen kehittämistutkimus

Abstract

Teollisuudessa monesti joudutaan käyttämään optisia mittalaitteita, sillä perinteiset sähkötoimiset mittalaitteet eivät kestä erikoisrankoissa olosuhteissa, kuten kuumuudessa ja kosteudessa. Tämänkaltaisissa ympäristöissä voidaan turvautua mittalaitteisiin, jotka tunnistavat esimerkiksi pinnan tai rajatiedon valon avustuksella. Ja samoin, kuin perinteiset sähköiset mittalaitteet, niin myös optisen mittalaitteen komponentit, kuten valokuitu täytyy todentaa laadukkaaksi, jotta mittatietoon voidaan luottaa. Toimeksiantaja testaa sekä toimittaa optisenmittalaitteen valokuitukimppuja, ja heillä oli tarve kehittää kuitumittausta laadukkaammaksi mittaamiseksi. Tavoitteena oli kehittää mittausjärjestelmän kuitusovitin osaa, niin että mittaus täyttäisi laadukkaan mittauksen kriteerit, kuten toistettavuus sekä uusittavuus. Työssä tietoperustaa rakennettiin niin, että työn käsitteistä sekä työssä käytetyöstä toimintatavoista syntyisi selvä kuva. Tietoperustan rakentamiseen käytettiin ammattikirjallisuutta sekä alan ammattilaisosaamista. Tutkimus toteutettiin kehittämistutkimus muotoisena, sillä kyseisessä tutkimusmuodossa on syklinen kehittämistyyli, joka sopii mainiosti työhän, jossa syntyy tuote. Tehtävänä oli aluksi selvittää alkuperäisen kuitujen mittausmenetelmän tuloksia. Tähän kuului mittausjärjestelmän selvittäminen, mittausprosessin selvittäminen sekä mittauksessa syntyvien mittauspoikkeamien selvittäminen, jotta uutta sovitinta analysoidessa olisi vertailukohde. Tämän jälkeen alettiin suunnittelemaan, millaista mittaus tyyliä uudessa sovittimessa käytetään, jotta mittausvirheiden määrä pienenisi mahdollisimman paljon. Kun tyyli oli selvitetty, alettiin suunnittelemaan uuden mittasovittimen rakennetta, joka sitten tulostetaan 3D-tulostimen avulla. Työn tuloksena syntyi uusi mittasovitin, jota käytettäessä syntyy huomattavasti vähemmän mittausvirheitä. Tutkimuksen ohella onnistuttiin myös parantamaan koko mittajärjestelmän luotettavuutta, etenkin mittauksessa käytettävän valokuituvahvistimen luotettavuutta. Sillä todettiin tämän vahvistimen olevan todella epästabiili, ympäristön lämpötilan vaihdellessa. Työn tuloksena syntyneellä prototyypillä onnistuttiin parantamaan mittausjärjestelmän luotettavuutta. Järjestelmän käyttöönottaminen vaatii kuitenkin vielä jatkokehittämistä, jotta järjestelmä täyttäisi kaikki laadukkaan mittauksen kriteerit.