I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 01 9 ,   pp .   1282 ~ 1289   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 3 . pp 128 2 - 1289             1282       Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   D e si g n   o f   m e t a l   p l a t e   t e m p e r a t u r e   s e n so r   b a s e d   o n   f i b e r   b r a g g   g r a t i n g   ( F B G)       N an i   F ad z l i n a  N ai m ,   N u r   S h ah i r a   A n u ar ,   S u z i   S e r o ja  S a r n i n ,   N o r s u z i l a  Y aa’ c o b   F a ku l t i   K e j ur u t e r a a n  E l e kt r i k ,   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A   ( U i T M ) ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d  J a n  25 ,   2 019   R e v i s e d  M a r  29,   20 19   A c c e pt e d  A p r   19 ,   201 9       T hi s   p a pe r   pr e s e n t s   t he   de s i g n  a nd  c ha r a c t e r i z a t i o n  f o r   m e t a l   pl a t e   t e m pe r a t u r e   s e ns o r   b a s e d  o n  F i be r   B r a g g   G r a t i ng   ( F B G ) .   F i v e   t y pe s   o f   F B G s   w e r e   u s e d  s uc h  a s   A c r y l a t e   F B G ,   B a r e   F B G ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e   F B G ,   B i m e t a l l i c   B a r e   F B G   a nd  C e r a m i c   F B G   t o   de t e r m i n e   t h e   s e ns i t i v i t y   o n  f o ur   di f f e r e n t   pl a t e s   a t   23℃  t o   70℃ ,   e x pe r i m e n t a l l y .   T he   f o ur   di f f e r e nt   pl a t e s   a r e   A l um i ni um ,   A l um i ni um   C o a t i ng ,   Z i nc   a nd  Z i nc   C o a t i ng   ha s   be e n  u s e d   be c a us e   o f   t he i r   e xc e l l e n t   t he r m a l   c o nduc t i v i t y .   T w o   m e t a l s   w hi c h  a r e   C o ppe r   a n d  Z i nc   ha v e   be e n  c ho s e n  t o   de s i g n  t h e   B i m e t a l l i c   S t r i ps   F B G   due   t o   t he   C o e f f i c i e nt   T h e r m a l   E xp a ns i o n  ( C T E )   t o   i m pr o v e   t he i r   s e ns i t i v i t y .     T he   r e s u l t s   s ho w   t h a t   C e r a m i c   F B G   ha s   b e e n  c ho s e n  a s   t he   be s t   t e m pe r a t u r e   s e ns o r   be c a us e   i t   h a s   t he   hi g he s t   s e n s i t i v i t y   c o m pa r e d  t o   o t he r   F B G s   w i t h  s e ns i t i v i t y   v a l ue   o f   50 . 4  a nd   59 . 7  pm ( ℃ ) − 1   w he n  i n  c o nt a c t   w i t h  A l um i ni um   a nd  Z i nc   pl a t e s ,   r e s p e c t i v e l y .   I n  a ddi t i o n,   A l um i n i um   a nd  Z i nc   pl a t e s   ha s   be e n  c ho s e n  a s   t he   m o s t   r e l i a bl e   m e t a l   pl a t e s   w he r e   i t   c a n  t r a ns f e r   h e a t   e f f i c i e nt l y   due   t o   hi g h  t he r m a l   c o nduc t i v e   w hi c h  i s   23 7  W / m K   a nd  11 6  W / m K   t hus   i t   g i v e s   t he   hi g he s t   s e ns i t i v i t y   w he n  m e a s ur e d  us i ng   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e ,   B i m e t a l l i c   B a r e   a nd   C e r a m i c   F B G .   Ke y w or ds :   F i b e r   b r a gg  g r a t i n g   M e t a l   pl a t e   S e n s i t i v i t y   T e m pe ra t u r e   s e n s o r   T h e rm a l   c o n d uc t i v i t y     C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   N a n i   F a d z l i na   N a i m ,     F a kul t i   K e j ur ut e r a a n  E l e kt r i k ,     U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M A R A   (U i T M ) ,     40450  S ha h  A l a m ,   S e l a n go r,   M a l a y s i a .     E m a i l :   n a ni f a dz l i na @ s a l a m . ui t m . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N     F i b e r   B r a gg  G ra t i n g  (F B G )  i s   a   u ni que   f i b e r - o pt i c a l   p a s s i v e   t o o l   t h a t   g r o w s   m o s t   r a pi d l y .   D ue   t o   t h e   pr e s e n c e   o f   F B G   i n   f i be r   f i e l d  a n d  c o unt l e s s   o t h e r  r e l a t e d  f i e l ds ,   t h e r e   w i l l   b e   a   n e w   pr a c t i c a l   r e v o l ut i o n   [1] .   S i m pl e   m a n uf a c t u r e ,   l o w   a t t e n u a t i o n ,   t e m pe r a t u r e   m e a s u r e m e nt s ,   s t ra i n s   a n d  s t r o n g  r e f l e c t e d  s i gn a l   a r e   t h e   m a i n   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   F BG   [2].   F B G   a r e   f o r m e d  by   a   pe r i o di c   m o dul a t i o n   o f   t h e   r e f r a c t i o n   i n de x  f i b e r   c o r e   a l o n g   t h e   l o n gi t udi na l   di r e c t i o n .   D ue   t o   F r e s n e l   r e f l e c t i o n ,   l i g ht   t ha t   t ra v e l s   a l o n g  t h e   f i b e r   c o r e   w i l l   be   w e a kl y   r e f l e c t e d  by   e a c h   gra t i n g  pl a n e .   A l l   t h e   r e f l e c t e d   l i g h t   w i l l   c o m b i n e   i n   b a c kw a r d  di r e c t i o n   [3] .   M e a n w hi l e ,   t h e   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   F B G   t e m pe r a t u r e   s e n s o r  a r e   t hi n ,   s t r o ng,   h e a t   r e s i s t a n c e ,   l o w   a t t e n u a t i o n   s i g n a l s ,   l i g ht   a nd  t ra n s m i t t i ng  t o ge t h e r  [4 - 5] .   T h e   w o r ki n g  p ri n c i pl e   o f   F BG   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1 .   T h e   b r o a d  s pe c t r um   o f   l i ght   i s   t r a n s m i t t e d  t o   t h e   F B G   a n d   t h e   F B G   s e gm e n t s   w i l l   r e f l e c t   c o n s t r uc t i v e   i n t e r f e r e n c e   a t   B r a gg  w a v e l e n gt h  [6] .   It   a l s o   c a n   b e   r e c o gn i z e d  a s   a   po t e n t i a l   a ppl i c a t i o n   i n   s pa c e   v e h i c l e   f o r   t h e   f ue l   l e ve l   m e a s u r e m e nt   a nd  t o   m o ni t o r   t h e   o pe r a t i o na l   s t r e n g t h   o f   t h e   v e h i c l e .   S pa c e   v e h i c l e   f un c t i o n s   a r e   m e a s u ri n g   t h e   f u e l   l e ve l   t h a t   i s   ke pt   a t   a   v e r y   l ow   t e m pe r a t u r e   a n d  t h e   s e n s i t i v i t y   t e m pe r a t u r e   of   F B G   i s   a r o und  13pm / ℃   a t   t h e   w a v e l e n gt h  o f   1550nm   [7] .   B a s i c a l l y ,   o pt i c a l   t e m pe r a t u r e   s e n s o r s   a r e   us e d  t o   m e a s u r e   p h y s i c a l   pa ra m e t e r s   s uc h  a s   s t r a i n ,   t e m pe ra t u r e   a n d  s e n s o r   [8] .   T h e s e   c a n   b e   a c h i e v e d  w h e n   t h e s e   pa r a m e t e r s   m o dul a t e   t h e   p r o pa ga t i o n  pr o pe rt i e s   s uc h   a s   i nt e n s i t y ,   pha s e ,   w a v e l e n gt h ,   a n d  po l a ri z a t i o n   [9] .   R e c e n t l y ,   n um e r o us   F B G   s e n s o r s   h a v e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   m e t al   pl at e   t e m p e r at ur e   s e ns or   bas e d  o n  f i b e r   br a gg  gr at i ng   ( F B G )   ( Nani   F adz l i na   Na i m )   1283   c o n t i n uo us l y   b e e n   i n dus t r i a l i z e d  t hus   t h e i r   f u n c t i o n s   ha v e   e xt e n de d  s w i f t l y   i n t o   t h e   r e l a t e d  a r e a s   a s   t h e   m e a s u r e m e nt   o f   ga s   t ra c e s ,   s t ra i n,   a ngl e   o f   t o r s i o n,   e l e c t ri c   c urr e n t ,   di s p l a c e m e nt ,   a n d  t o r que   [10] .   F B G   a l s o  a l l o w s   m a n y   gr a t i n gs   t o   be   pr i n t e d  i n   o n e   s t r i p  o f  f i be r ,   a nd   a t   t h e   s a m e   t i m e s ,   t h e i r   a dd r e s s e s   a r e   s t r uc t u r e d  us i n g  m u l t i - c ha n n e l   t e c hn o l o g y   [11].   F r o m   a l l   t h e   c a pa b i l i t i e s   of   F B G   t h a t   h a s   b e e n   e xpl a i n e d ,   i t   a pp r o v e s   t h a t   F B G   c a n   b e   a   s e n s i n g  s y s t e m   t h a t   a r e   c a pa b l e   i n   a   di s t r i b ut e d  de t e c t i o n ,   a n d  a   m ul t i - c h a nn e l   d i s t r i b ut e d  s e n s o r   s y s t e m   [12].   T h e   a pp l i c a t i o n s   o f   F B G   h a v e   b e c om e   e xt r e m e   i nt e r e s t   t o   r e s e a r c h e r s   due   t o   hi g h  e l e c t r o m a g n e t i c   t ha t   a r e   ge n e r a t e d  by   na t u ra l   s o ur c e s   [13] .     D i f fe r e n t   p h y s i c a l   qua nt i t i e s   s uc h   a s   m o t i o n,   t e m pe r a t u r e ,   s t ra i n,   b e n di ng  a n d  p r e s s u r e   ha s   b e c o m e   a n   e xt e n s i o n   r e s e a r c h   o f   F B G   s e n s o r s   i n   t h e   a r e a   o f   O pt i c a l   F i b e r   S e n s o r s   [14].   T h e   m o s t   c o m m o n   pa r a m e t e r s   i n   i ndus t r i e s   f o r   m o n i t o ri n g  di f f e r e n t   p r o c e dur e s   a r e   t e m pe ra t u r e .   S e v e r a l   t e c hni que s   c a n   b e   us e d   t o   ra i s e   t h e   t e m pe ra t u r e   s e n s i t i v i t y   of   F B G .   F o r   e xa m p l e ,   di s s i m i l a r   ki n d   o f   m e t a l   m a t e ri a l s   a r e   us e d  a s   dri v i ng  e l e m e nt   a n d  t o   c o a t   t h e   F B G   w h o s e   c oe ff i c i e n t   of   t h e rm a l   e xpa n s i o n   i s   e xpe c t e d  t o  b e   l a r ge r   c o m pa r e d  t o   s i l i c a   [15].   F u r t h e rm o r e ,   a   l o t   o f  m e t h o ds   fo r   i m p r o v i n g  t h e r m a l   s e n s i t i v i t y   of   F B G s   h a v e   b e e n   i n t r o duc e d  by   t h e   r e s e a r c h e r s   s uc h  a s   pa c ka g i n g ,   c o a t i ng,   c a s c a di n g   a n d   b i m e t a l l i c   s t ri ps   [ 16 - 18] .           F i gu r e   1 .   W o r k i n g   p r i n c i pl e   o f   F B G   [3]       In   t h i s   p a pe r,   d i f fe r e nt   t y pe s   of   F B G   s uc h   a s   A c r y l a t e   F B G ,   B a r e   F B G ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e   F B G ,   B i m e t a l l i c   B a r e   F B G   a n d  Ce r a m i c   F B G   w e r e   c h o s e   t o   d e t e rm i n e   t h e   s e n s i t i v i t y   fo r   e ve r y   t y pe   of   F B G   o n   t h e   fo ur   di f f e r e n t   pl a t e s   a t   d i f fe r e nt   t e m pe r a t u r e s .   T h e   f o u r   di f fe r e n t   p l a t e s   a r e   A l u m i ni um ,   A l u m i ni u m   Co a t i ng,   Z i n c   a n d  Z i n c   Co a t i ng.   T h o s e   pl a t e s   h a v e   b e e n   us e d  b e c a us e   of   t h e i r  e xc e l l e n t   t h e r m a l   c o n duc t i v i t y   a t   t h e   ra n ge   o f   t e m pe r a t u r e   23 ℃  t o   70℃.   T h e r m a l   c o n d uc t i v i t y   de f i n e d  a s   a b i l i t y   of   a   m e t a l   t o   c o n duc t   h e a t .     T h e   t h e rm a l   c o n duc t i v i t y   of   A l um i n i u m ,   Z i n c   a n d  Co ppe r   a r e   237  W / m K ,   11 6  W / m K   a n d  38 5  W / m K   r e s pe c t i v e l y .   T w o   m e t a l s   w h i c h   a r e   Co ppe r   a nd  Z i n c   ha v e   be e n   c h o s e n   t o   de s i g n   t h e   B i m e t a l l i c   S t ri ps   F B G   due   t o   t h e   Co e ff i c i e n t   T h e rm a l   E xp a n s i o n   (CT E ) .   CT E   i s   d e f i n e d  a s   f r a c t i o n a l   i n c r e a s e   i n   l e n gt h   pe r   u ni t   ri s e   i n   t e m pe r a t u r e .   C T E   f o r   Co ppe r   ( Cu)   a nd  Z i n c   (Z n )   a r e   16 - 16. 7 ℃ − 1 a n d   30 - 35 ℃ − 1   r e s pe c t i v e l y   w h e r e   t h e y   ha v e   l a r ge r   CT E   c o m pa r e d   t o   s i l i c a .   T h e   e nha n c e m e nt   F B G   t e m pe ra t u r e   s e n s i t i v i t y   s e n s o r   w i t h  di s s i m i l a r   f o r m s   o f   m a t e ri a l s   w h i c h   a r e   c ove r e d  o n   t h e   F B G s   w i t h  t h e rm a l   e xpa n s i o n   c o e ff i c i e n t   h i gh e r   a s   c o m pa r e d  t o   s i l i c a   i s   p r e s e n t e d  i n   [ 19].   T h e   f i r s t   t hi n g  t ha t   n e e d  t o   c o n s i de r   i n   c o a t i n g  o f   F B G   a r e   t h e   t h e rm a l   e xpa n s i o n   c o e f f i c i e n t   m a t e ri a l s   m us t   hi g h e r   t h a n   s i l i c a .   S o ,   t h e   c h o s e n   of  f i v e   m a t e ri a l s   t o   b e   c ove r e d  o n   F B G   w i t h   a   t hi c kn e s s   of   20 µ m   a r e   L e a d,   In d i u m ,   A l um i n i u m ,   Co ppe r   a nd  P o l y m e t h y l   M e t h a c r y l a t e   ( P M M A ).   B a s e d  o n   r e s ul t   a na l y s i s ,   t h e   t o t a l   s h i f t   B r a gg   W a v e l e n gt h  s h o w s   P M M A   F B G   i s   fo un d  t o   b e   23. 5nm   a n d   t h e   b a s i c   F B G   i s   0 . 4 nm   w hi l e   c o ppe r ,   A l um i n i u m ,   l e a d  a nd  i ndi u m   a r e   6 . 4 n m ,   8 . 9 nm ,   1 0. 8 nm ,   a nd  12. 7 nm   r e s pe c t i v e l y .   O t h e r   t h a n   t ha t ,   P M M A   s h o w e d   t h e   h i g h e s t   s e n s i t i v i t y   o f  94. 0  pm / K   w h i l e   t h e   o t h e r   m a t e ri a l s   of   c o ppe r ,   A l um i n i um ,   l e a d  a n d  i ndi u m   ha v e   2 5. 6  pm / K ,   35 . 6  pm / K ,   4 3. 2  p m / K   a n d  50 . 8  pm / K   r e s pe c t i v e l y .   F r o m   t h e   a n a l y s i s ,   P M M A   a n d  I n di um   ha s   i m p r o v e d  t h e   s e n s i t i v i t y   of   t e m pe r a t u r e   w h i l e   P M M A   e n ha n c e d  t h e   hi g h e s t   pe r c e n t a ge   i m p r o v e m e n t   a n d   t h e   b e s t   c o a t i n g  m a t e r i a l .   U n f o r t u na t e l y ,   t h i s   p a pe r   do e s   n o t   s h o w   t h e   s o l ut i o n s   gui de d  t o   p r o duc e   P M M A   a n d  n o   s c h e m a t i c   e xpe r i m e n t a l   s e t up  o n   t h e   c o a t i n g   o f   F B G   w i t h  di f f e r e n t   m a t e r i a l s .     T h e   n e xt   r e s e a r c h   t ha t   w i l l   b e   r e v i e w e d  i s   t h e   s t ud y   of  F B G   t e m pe r a t u r e   r e s po n s e   w i t h   t w o  di s s i m i l a r   c o a t i n g  t h i c k n e s s e s   a n d  t o   de t e r m i n e   t h e   B r a gg  w a ve l e n gt h   c ha n ge   b e t w e e n   77K   t o   303K .   U s i n g  t h e   pha s e   m a s k  t e c hni que ,   t w o   de t a c h e d  u n i f o r m   F B G ’s   w e r e   de c o r a t e d  i n   p h o t o s e n s i t i v e   f i b e r   S M 1500  f o r   c o a t i n g   t h e   F B G   [20] .   W i t h  t h e   m a i n   p u r po s e   t o   ge t   di f fe r e nt   c o a t i n g  t hi c k n e s s ,   a   s i m p l e   di p  c o a t i n g   h a s   b e e n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     12 82   -   12 89   1284   c h o s e n   w h e r e   F B G ’s   w e r e   i m m e r s e d  i nt o   t w o   di s s i m i l a r   c o n c e nt r a t i o n   o f   P M M A   s o l ut i o n s   t h us   i t   w i l l   l i f t   f r o m   t w o   s o l ut i o n s   a t   u ni f o r m   s pe e d  w h i c h   r e s ul t e d  10 . 02µ m   a n d   20 . 97   µ m   c o a t e d.   R e s ul t   a na l y s i s   s h ow s   t h e   P M M A   c o a t e d  F B G   of   20. 9 7  µ m   t h i c k n e s s   ha s   t e m pe r a t u re   s e n s i t i v i t y   5. 6  t i m e s   b e t t e r   t ha n   b a r e   F B G   a n d   t h e   t e m pe ra t u r e   r e s po n s e   c ur v e   a r e   n o n l i n e a r .   M e a n w h i l e ,   t he   t o t a l   s hi f t   i n   B ra gg  W a v e l e n g t h   f o r   b a r e   F B G ,   10. 02µ m   a n d  2 0. 9 7  µ m   t hi c k n e s s   c o a t e d  a r e   1 . 62 nm ,   3 . 95 nm   a nd  8 . 97 nm   r e s pe c t i v e l y .   O t h e r   t h a n  t ha t ,   l o s s   of   B r a gg  w a v e l e n gt h   r e f l e c t i o n   pow e r   f o r   b a r e   F B G ,   10. 02µ m   a n d  20. 97  µ m   t h i c k n e s s   c o a t e d  a r e   43. 52 n W ,   122. 69 n W   a n d  146 . 87 n W ,   r e s pe c t i v e l y .   S o ,   i t   ha s   b e e n   c o n c l ude d  t h a t   t h e   gr e a t e r   t h i c k n e s s   of   P M M A   c o a t e d,   h a v i n g  l a r ge   c o e ff i c i e n t   of   t h e rm a l   e xpa n s i o n   f o r   t h e   s e n s o r   o pe r a t e d  f r o m   70K   t o   303K .   U n fo r t u na t e l y ,   t hi s   pa pe r   do e s   n o t   s h ow   t h e   s o l ut i o n s   gui de d  t o   pr o duc e   P M M A .   A   r e s e a r c h   t ha t   us e d  b i m e t a l l i c   s t r i ps   m e t h o d  h a s   b e e n   do n e   by   P .   S .   R e dd y   e t   a l   [21].   T h e   o b j e c t i ve   of   t h i s   r e s e a r c h   i s   t o   de s i g n   hi g h   s e n s i t i v i t y   F B G   s e n s o r .   A n  F B G   s e n s o r   de s i g n   i s   p r o po s e d  w h e r e a s   t h e   b a r e   F B G   i s   i n s e r t e d  b e t w e e n   s ur f a c e s   of   c e r a m i c   b l o c k  a n d   b i m e t a l l i c   s t r i p   (D e s i g n   1)  a nd  a n o t h e r   de s i g n   i s   b a r e   F B G   gl ue d  b e t w e e n   t w o  b i m e t a l l i c   s t ri ps   (D e s i g n   2).   T h e   a n a l y s i s   fo r   t h i s   s t udy   pr e s e n t s   t h e   t e m pe r a t u r e   r e s po n s e   o f   t h e   b a r e   F B G ,   D e s i gn   1  a n d  D e s i g n  2  a r e   ( / dT   =   11  p m / ° C) ,   ( / dT   =   32   pm / ° C ),   a n d   ( / dT   =   64  p m / ° C)  r e s pe c t i v e l y .   T h e   s e n s i t i v i t y   a l s o   e nh a n c e d  by   3  t i m e s   a n d  6  t i m e s   m o r e   t h a n   b a r e   F B G   fo r   D e s i gn   1  a n d  D e s i gn   2.   T h e   c o n c l us i o n   f o r   t hi s   pa pe r   i s   t h e   t e m pe r a t u re   s e n s i t i v i t y   fo r   t h e   pr o po s e d  F B G   t h a t   c a n   b e   hi g h l y   i m pr o v e d  a n d  c o n t r o l l e d  t o ge t h e r   w i t h   go o d  s t a b i l i t y ,   l i n e a r i t y ,   a n d  r e pe a t a b i l i t y   v i a   t h e     b i m e t a l l i c   s t ri ps .     T h i s   p a pe r   p r e s e n t s   t h e   de s i g n   a n d  c h a ra c t e r i z a t i o n   o f   m e t a l   pl a t e   t e m pe ra t u r e   s e n s o r   b a s e d  o n   F i b e r   B r a gg  G ra t i n g  (F B G ).   F i v e   t y p e s   o f   F B G s   w e r e   e m pl oy e d   s uc h   a s   A c r y l a t e   F B G ,   B a r e   F B G ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e   F BG ,   B i m e t a l l i c   B a r e   F B G   a n d  Ce ra m i c   F B G   t o  de t e rm i n e   t h e   s e n s i t i v i t y   o n   fo ur   di f fe r e nt   pl a t e s   a t   23℃  t o   70 ℃,   e xpe ri m e n t a l l y .   T h e   f o ur   d i f f e r e n t   p l a t e s   a r e   a t t a c h e d  t o   t h e   F B G s   fo r   c ha r a c t e r i z a t i o n.     T h e   fo ur   pl a t e s   a r e   A l u m i ni um ,   A l u m i ni u m   Co a t i n g,   Z i n c   a n d  Z i n c   Co a t i n g  a n d  t h e y   a r e   us e d  b e c a us e   of  e xc e l l e n t   t h e r m a l   c o n duc t i v i t y .   T w o   m e t a l s   w h i c h   a r e   Co ppe r   a nd  Z i n c   ha v e   b e e n   c h o s e n   t o   de s i gn   t h e   B i m e t a l l i c   S t ri ps   F B G   due   t o   t h e   Co e ff i c i e n t   T h e r m a l   E xpa ns i o n   (C T E )  t o   i m p r o v e   t h e i r   s e n s i t i v i t y .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D O L O G Y     T h e   B r a gg   w a v e l e n gt h,     o f   F B G   i s   a   f u n c t i o n  o f   t h e   pe r i o di c i t y   of   g r a t i n g ,   Λ   a nd   t h e   e f fe c t i ve   r e f r a c t i v e   i n de x  o f   f i be r , .   T h e   e qua t i o n  o f   B r a gg   r e f l e c t i o n   w a v e l e n gt h  i s   gi v e n   b e l o w   [22]:     λ B =   2 n ef f Λ   (1)     T h e   t e m pe r a t u r e   e ff e c t   of   B r a gg  w a v e l e n gt h   w i t h   c o n s t a nt   s t ra i n   i s   c o n que r e d  a l m o s t   95%  by   t h e rm o - o pt i c   e f fe c t .   T h e   w a v e l e n gt h   m o di f i c a t i o n   due   t o   t e m pe ra t u r e   c h a nge   o n   F B G   i s   s h o w n   b e l ow   w h e r e   α  i s   t h e   C T E   o f   f i be r   m a t e ri a l   f o r   e xa m pl e   s i l i c a   [ 2 3]:     δλ B λ B =   α +   1 n   dn dT     (2)     F B G   i s   a t t a c h e d  t o   a   b i m e t a l   t hus   w h e n   h e a t e d,   t h e   p r o du c t   o f   s t r a i n  e f fe c t ,   ∆ ε   a n d   t e m pe ra t u r e   v a r i a t i o n,   ∆ T   i s   e qua l   t o   w a v e l e n gt h  s h i f t .   T h e   e qua t i o n  i s   s how n   b e l ow   [24]:         ∆ λ B λ B   =  K ε ∆ ε   +   K T ∆ T   (3)     w h e r e     a r e   s t r a i n  s e n s i t i v i t y   a n d   a r e   t e m pe r a t u r e   s e n s i t i v i t y   o f   F B G .   A   b i m e t a l l i c   s t ri p   c o n s i s t s   o f   t w o  m e t a l s   w i t h  di s s i m i l a r  C T E .   T h e r e f o r e ,   t h e r e   a r e   t w o   t e m pe ra t u r e   v a ri a t i o n s ,   ∆   a nd  ∆ b e c a us e   of  t r a n s f e r   l o s s   be t w e e n   b i m e t a l l i c   s h e e t   a n d   F B G .   T h e y   h a v e   di f fe r e nt   i n  v a l ue s   e v e n   t h o ug h   h e a t   i s   p r o duc e d   f r o m   t h e   s i m i l a r  s o ur c e .   T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   w a ve l e n g t h   s hi f t   a nd  t e m pe ra t u r e   i s   l i n e a r.   T h e   F B G   w a ve l e n gt h  s h i f t   i s   b o n de d  t o   b i m e t a l   r e w r i t t e n  a s   b e l ow   [25]:       ∆ λ B λ B   =  K ε ∆ α∆ T bi m et al   +  K T ∆ T F B G   (4)     F o r   t h e   e xpe ri m e nt a l   s e t up,   di f f e r e n t   t y pe s   of   F B G   s u c h   a s   A c r y l a t e   F B G ,   B a r e   F B G ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e   F B G ,   B i m e t a l l i c   B a r e   F B G   a n d  Ce r a m i c   F B G   w e r e   us e d  t o   de t e r m i n e   t h e   s e n s i t i v i t y   fo r   e v e r y   t y p e   of   F B G   o n   f o ur   di ff e r e n t   pl a t e s   a t   di f f e r e n t   t e m pe r a t u r e s .   T w o   m e t a l s   w h i c h   a r e   Co ppe r   a n d  Z i n c   h a d  b e e n   c h o s e n   t o   de s i g n   t h e   B i m e t a l l i c   S t ri ps   F B G   b a s e d  o n   t h e   C o e ff i c i e n t   T h e rm a l   E xpa n s i o n  (C T E ) .   T h e   B a r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   m e t al   pl at e   t e m p e r at ur e   s e ns or   bas e d  o n  f i b e r   br a gg  gr at i ng   ( F B G )   ( Nani   F adz l i na   Na i m )   1285   F B G   w a s   bo n de d  o n t o   Z i n c   s ur f a c e   w h i c h  h a s   hi g h e r   C T E   t h a n  Co ppe r .   T h e n,   i t   f o l l ow s   by   A c r y l a t e   F BG   a l s o   b o n de d  o n t o   Z i n c   s u r f a c e   t o   f o r m   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e   a n d   B a r e   F B G .     T h e   f o ur   di f f e r e n t   pl a t e s   a r e   A l um i n i um ,   A l um i n i um   Co a t i ng,   Z i n c   a n d  Z i n c   Co a t i ng.   T h o s e   pl a t e s   w e r e   c h o s e n   b e c a us e   of   t h e i r   e xc e l l e n t   t h e rm a l   c o n duc t i v i t y   a t   t h e   r a nge   of   t e m pe r a t u r e   b e t w e e n   23℃  t o   70℃  w hi c h  c a n  v a r y   by   us i n g  h o t   p l a t e .   T h e   m e t a l s   w e r e   c o a t e d  w i t h   D P I   A n c h o r   S p ra y   P a i nt .   D i g i t a l   t h e rm o m e t e r   w a s   us e d  t o   m o n i t o r   t h e   m e di um   a n d  i t   h a s   b e e n   us e d  a s   r e f e r e n c e   fo r   c o l l e c t i n g  t h e   da t a   ob s e r ve d  o n   t h e   de s i r e d  t e m pe r a t u r e .   11  r e a di ngs   f o r   e a c h   t y pe   of   F B G s   o n   t h e   pl a t e s   w e r e   t a ke n   w i t h   i n c r e m e n t   o f   5℃  f o r   t e m pe ra t u r e   f r o m   2 3℃   t o   70℃ .     F i r s t l y ,   A c r y l a t e   F BG   w a s   pl a c e d  o n   t h e   Z i n c   pl a t e   a n d  h o t pl a t e .   C - B a n d  A S E   B r o a db a n d  S o ur c e   a n d  O S A   w e r e   c o nn e c t e d  t o   e a c h  e nd  o f   t h e   F B G   r e s pe c t i v e l y .   N e xt ,   t h e   t e m pe ra t u r e   o f   t h e   h o t pl a t e   w a s   i n c r e a s e d  f o r   5℃  g ra du a l l y   f r o m   23℃  t o   70℃  r e s ul t e d  i n   1 1  r e a di ngs   o f   r e f l e c t e d  w a v e l e n gt h  f r o m   t h e   O S A .   T h e   s t e ps   w e r e   r e pe a t e d  w i t h   4  d i f fe r e nt   F B G s   o n   t h e   4  di f f e r e n t   pl a t e s   a t   t h e   s a m e   t e m pe r a t u r e   ra n ge .   T h e   s c h e m a t i c   o f   t h e   s e t up   i s   s h o w n   b e l ow   i n  F i gu r e .   2 .             F i gu r e   2 .   T h e   s c h e m a t i c   e xpe ri m e nt a l   s e t up       F o r   t h e   e xpe ri m e n t ,   f i v e   t y pe s   of   F B G s   o n   f o ur   di f f e r e n t   pl a t e s   a t   t e m pe ra t u r e   ra n ge s   b e t w e e n   23℃   t o   70℃  ha v e   b e e n   c o n duc t e d  us i n g  O p t i c a l   S pe c t r u m   A na l y z e r  (O S A ),   a n d   C - B a n d   A S E   B r o a db a n d  S o u r c e .   C - B a n d   A S E   w a s   f un c t i o n i ng  a s   a   m o ni t o ri n g  s o u r c e .   T hi s   s o u r c e   w i l l   b e   t r a n s m i t t e d  t o   F B G   t h us   t h e   t r a n s m i s s i o n   s pe c t r um   o f   F B G   w i l l   b e   m o n i t o r   by   us i n g  O S A .   L a s t l y ,   t h e   da t a   f r o m   t h e   O S A   w a s   c o l l e c t e d   a n d  a na l y z e d.   T h e   e xpe r i m e n t a l   s e t up  i s   s h o w n   i n  F i g u r e   3 .             F i gu r e   3 .   E xpe r i m e nt a l   s e t up   f o r   t e m pe ra t u r e   s e n s o r       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S     F i gu r e .   4  t o   8  s h o w   t e m pe r a t u r e   r e s po n s e   of   F B G s   w i t h   f o u r   t y pe s   of   m e t a l   pl a t e s   w h i c h   r e s ul t s   i n  t h e   s e n s i t i v i t y   of   t e m pe r a t u r e   s e n s o r.   F i v e   F B G s   a r e   us e d  s uc h   a s   A c r y l a t e ,   B a r e ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e ,   B i m e t a l l i c   B a r e   a nd  Ce r a m i c .   T h e   m e t a l   pl a t e s   e m p l oy e d  a r e   A l u m i ni um ,   A l u m i ni um   Co a t i n g,   Z i n c   a n d  Z i n c   Co a t i n g .   A l um i n i um   a nd  Z i n c   Co a t i n g   p l a t e s   w e r e   pa i nt e d  w i t h  a e r o s o l .       Op ti cal S p e ctr u m  A n alyzer  ( O S A )   C - Ba n d  A S E   Bro ad b an d   S o u rce   Ho tplate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     12 82   -   12 89   1286   It   c a n   b e   ob s e r v e d  t ha t   t h e r e   i s   l i n e a r   r e l a t i o n   b e t w e e n   B r a gg   W a v e l e n gt h   S h i f t ,   ∆ λ   a n d  t e m pe ra t u r e .   A s   t e m pe r a t u r e   i n c r e a s e s ,   B r a gg  W a v e l e n gt h   S h i f t ,   ∆ λ   a l s o   i n c r e a s e s .   T hi s   i s   b e c a us e   of   t h e r m a l   e xpa n s i o n  of   gra t i ngs   t ha t   c a us e   c h a n ge s   o f   F B G s   r e f r a c t i v e   i nde x.   I n c o n s i s t e n c y   of   t h e   w a v e l e n gt h   s h i f t   f o r   t h i s   F B G   i s   due   t o   t h e rm a l   c o n duc t i v e   of   m e t a l   pl a t e s .   T hus ,   i t   i s   f o un d   t ha t   Ce ra m i c   F B G   h a s   t h e   hi g h e s t   s e n s i t i v i t y   t o  m e a s u r e   t e m pe ra t u r e   m e t a l   p l a t e   s uc h  a s   A l u m i ni u m ,   a n d   Z i n c   w i t h  s e n s i t i v i t y   of   50. 4  a n d   59. 7  p m ( ℃ ) − 1 .  T h i s   i s   due   t o   t h e   f a s t   r e s po n s e   a n d  h i g h   s t a b i l i t y   of   Ce r a m i c   F B G   w h i l e   A c r y l a t e   F B G   s ui t a b l e   t o   m e a s ur e   t e m pe ra t u r e   o f   A l um i n i u m   Co a t i ng  pl a t e   a n d  B a r e   F B G   i s   t h e   m o s t   s ui t a b l e   t o   m e a s ur e   t h e   t e m pe r a t u r e   of  Z i n c   Co a t i n g   p l a t e   w i t h  s e n s i t i v i t y   of   34. 9  a nd  17. 8   p m ( ℃ ) − 1   r e s pe c t i v e l y .   F i gu r e   6  a n d  7   s h o w   t h e   r e s ul t   f o r   B i m e t a l l i c   F B G .   T w o   m e t a l s   w h i c h   a r e   Co ppe r   a n d  Z i n c   ha v e  b e e n   c h o s e n   t o   de s i gn   t h e   B i m e t a l l i c   S t r i ps   F B G   due   t o   t h e   Co e ff i c i e n t   T h e rm a l   E x pa n s i o n   (C T E ) .   It   i s   de s i gn e d  t o   i n c r e a s e   t h e   s e n s i t i v i t y   of   t h e   t e m pe r a t u r e   s e n s o r .   I t   c a n  b e   pe r c e i v e d  t ha t   B i m e t a l l i c   b a r e   F B G   ha s   h i g h e r   s e n s i t i v i t y   a s   c o m pa r e d  t o   B a r e   F B G   i n   de t e rm i ni n g  t h e   t e m pe ra t u r e   o f   m e t a l   pl a t e s   w i t h o ut   c o a t i n g .   T hi s   i s   due   t o  e x c e l l e n t   t h e rm a l   e xpa n s i o n   of   B i m e t a l l i c   i t s e l f   w h e n   i n   c o n t a c t   w i t h   m e t a l   p l a t e s .   M e a n w hi l e ,   b o t h   B i m e t a l l i c   F B G s   a l s o   h a v e   h i g h e r   s e n s i t i v i t y   a s   c o m pa r e d  t o   Ce r a m i c   F B G   w h e n   i n   c o n t a c t   w i t h   A l u m i ni um   Co a t i n g  a nd  Z i n c   Co a t i n g .   T hi s   i s   b e c a us e   of   s o m e   h e a t   t ra ppe d  i n   t h e   l a y e r   of   c o a t i n g  pl a t e s   w h i c h   w i l l   m a i n t a i n   t h e   c o n duc i v e n e s s   be t w e e n   t h e   m e t a l   c o a t i n g  p l a t e s   a n d  B i m e t a l l i c   F B G s .   It   c a n   a l s o   b e   ob s e r v e d  t h a t   t h i s   t e c hni que   i s   a b l e   t o   m e a s u r e   d i f f e r e n t   t e m pe r a t u r e   o f   v a r i o us   m e t a l   p l a t e s   w i t h  a nd  w i t h o ut   c o a t i ng.             F i gu r e   4 .   B ra gg   w a v e l e n gt h   s hi f t   o f   A c r y l a t e   F B G   v e r s us   t e m pe ra t u r e   r e s po n s e   f o r   v a ri o us   m e t a l   pl a t e s         F i gu r e   5 .   B ra gg   w a v e l e n gt h   s hi f t   o f   B a r e   F B G   v e r s us   t e m pe ra t u r e   r e s po n s e   f o r   v a ri o us   m e t a l   pl a t e s             F i gu r e   6 .   B ra gg   w a v e l e n gt h   s hi f t   o f   b i m e t a l l i c   a c r y l a t e   F B G   v e r s us   t e m pe r a t u r e   r e s po n s e   f o r   v a r i o us   m e t a l   p l a t e s     F i gu r e   7 .   B ra gg   w a v e l e n gt h   s hi f t   o f   b i m e t a l l i c   b a r e   F B G   ve r s us   t e m pe ra t u r e   r e s po n s e   f o r   v a r i o us     m e t a l   p l a t e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   m e t al   pl at e   t e m p e r at ur e   s e ns or   bas e d  o n  f i b e r   br a gg  gr at i ng   ( F B G )   ( Nani   F adz l i na   Na i m )   1287       F i gu r e .   8.   B ra gg   w a v e l e n gt h  s h i f t   o f   c e r a m i c   F B G   v e r s us   t e m pe ra t u r e   r e s po n s e   f o r   v a ri o us   m e t a l   pl a t e s       T a b l e   1  s h o w s   t h e   s e n s i t i v i t y   fo r   f i ve   t y pe s   of   F B G s   w h i c h   a r e   A c r y l a t e   F B G ,   B a r e   F B G ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e   F B G ,   B i m e t a l l i c   B a r e   F B G   a n d  Ce r a m i c   F B G   w i t h  A l um i ni u m ,   A l um i n i u m   Co a t i n g ,   Z i n c   a n d  Z i n c   Co a t i n g   pl a t e s   a t   t e m pe r a t u r e   ra n ge s   20 - 70℃ .         T a b l e   1 .   S e n s i t i v i t y   of   F B G s   w i t h   V a r i o us   M e t a l   P l a t e s   a t   20 o C  t o   70o C   T y p e   o f  P l a t e   F BG   F BG   S e n s i t i v i t y   p m   ( ℃ ) −   A l u m i n i u m   A l u m i n i u m   C o a t i n g   Z i n c   Z i n c   Co a t i n g   A c r y l a t e   3 8 . 3   3 4 . 9   4 0 . 7   1 7 . 3   Ba re   1 9 . 0   2 9 . 5   2 6 . 6   1 7 . 8   Bi m e t a l l i c   A c r y l a t e   3 3 . 5   2 4 . 2   2 8 . 8   1 4 . 8   Bi m e t a l l i c   Ba r e   3 1 . 9   2 4 . 4   2 8 . 0   1 4 . 0   Ce ra m i c   5 0 . 4 0   2 2 . 8 0   5 9 . 7 0   1 2 . 4 0       F r o m   T a b l e   1,   Ce r a m i c   F B G   s h o w s   t h e   h i g h e s t   s e n s i t i v i t y   t h a t   i n   c o n t a c t   w i t h  A l u m i ni um   pl a t e   w h i c h  i s   50 . 40   pm ( ℃ ) − 1   f o l l ow e d  by   A c r y l a t e   F B G   w i t h  3 8. 3   pm ( ℃ ) − 1 ,  B i m e t a l l i c   A c r y l a t e   F B G ,   B i m e t a l l i c   B a r e   F B G ,   a n d   B a r e   F B G   w i t h  s e n s i t i v i t y   33. 5 ,   3 1. 9   a n d   19 . 00   p m ( ℃ ) − 1   r e s pe c t i v e l y .     A l um i n i u m   c o a t i n g  pl a t e   i s   a n   A l u m i ni u m   pl a t e   pa i nt e d  w i t h   a e r o s o l   pa i n t .   It   i s   f o un d  t h a t   t h i s   w i l l   r e s ul t   i n  di f f e r e n t   s e n s i t i v i t y   a s   c o m pa r e d  t o   A l u m i ni u m   p l a t e .   F o r   A l um i n i u m   Co a t i n g   pl a t e s ,   A c r y l a t e   F B G   s h o w s   t h e   h i g h e s t   s e n s i t i v i t y   w i t h   34. 9   p m ( ℃ ) − 1 .   T hi s   i s   f o l l o w e d  by   B a r e ,   B i m e t a l l i c   B a r e ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e ,   a nd  Ce ra m i c   F B G   i s   29 . 5 ,   2 4. 4 ,   24. 2  a n d   22 . 8  pm ( ℃ ) − 1   re s pe c t i v e l y .     Ce r a m i c   F B G   t ha t   i n  c o n t a c t   w i t h   Z i n c   pl a t e   ha s   t h e   h i g h e s t   s e n s i t i v i t y   w h i c h   i s   59 . 70   pm ( ℃ ) − 1   a s   c o m pa r e d  t o   o t h e r   F B G s .   T h e n ,   i t   i s   fo l l ow e d   by   A c r y l a t e ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e ,   B i m e t a l l i c   B a r e   a n d  B a r e   F B G   w i t h  s e n s i t i v i t y   f o r   e a c h  a r e   40. 7 ,   28 . 8,   28 . 0 ,   2 6. 6   pm ( ℃ ) − 1   re s pe c t i v e l y .     Z i n c   c o a t i n g  p l a t e   i s   a   Z i n c   pl a t e   pa i n t e d  w i t h   a e r o s o l   pa i n t .   It   i s   f o un d  t h a t   t hi s   w i l l   r e s ul t   i n  di f fe r e nt   s e n s i t i v i t y   a s   c o m pa r e d  t o   Z i n c   pl a t e .   F o r   Z i n c   Co a t i n g  pl a t e ,   t h e   hi g h e s t   s e n s i t i v i t y   i s   by   us i n g  B a r e   F B G   w i t h  17 . 8   pm ( ℃ ) − 1 .   T h e n   i t   f o l l ow s   by   A c r y l a t e ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e ,   B i m e t a l l i c   B a r e ,   a n d   Ce ra m i c   F B G   w i t h  s e n s i t i v i t y   17. 3,   14 . 8,   14 . 0   a n d   12 . 4   pm ( ℃ ) − 1   r e s pe c t i v e l y .     B a s e d  o n   T a b l e   1 ,   m o s t   o f   t h e   F B G s   h a v e   t h e   b e s t   c o n t a c t   w i t h  A l u m i ni u m   p l a t e   a n d   Z i n c   pl a t e   b e c a us e   i t   ha s   h i g h   t h e r m a l   c o n duc t i v e   w h i c h  i s   237   W / m K   a n d   116   W / m K   r e s pe c t i v e l y .   S i n c e   m e t a l   pl a t e s   ha v e   h i g h   t h e r m a l   c o n duc t i v i t y ,   B r a gg  W a v e l e n gt h   o f   F BG   s h i f t e d  w h e n   t e m pe ra t u r e   p r o duc e s   t h e rm a l   e xpa n s i o n   o f   f i be r   a n d  c h a nge s   t h e   r e f r a c t i v e   i n de x  o f   f i b e r   c o r e   e ff i c i e n t l y .   O t h e r   t h a n   t ha t ,   i t   c a n   b e   ob s e r ve d  t ha t   m o s t   o f   F B G s   e x c e pt   B a r e   F B G   h a v e   t h e   be s t   c o n t a c t   w i t h   u n c o a t e d  m e t a l   pl a t e s   w h i c h   i s   A l um i n i u m   a nd  Z i n c   pl a t e s .   T hi s   i s   due   t o   h e a t   r e s i s t a n c e   of   t h e   c o a t i n gs   t ha t   c a us e   t h e   m i n o r   t e m pe r a t u r e   dr o p  o f   m e t a l   c o a t i ng  p l a t e s   t h us   i t   w i l l   a f f e c t   t h e   w a v e l e n gt h  s h i f t   o f   f i be r .     In   a d di t i o n,   by   c o m pa ri n g  a l l   t y pe s   of   F B G   w i t h   m e t a l   pl a t e s ,   Ce r a m i c   F B G   i s   t h e   m o s t   s e n s i t i v e   F B G   w h e n   i n   c o n t a c t   w i t h   t w o   m e t a l   p l a t e s   s uc h   a s   A l u m i ni um   a nd  Z i n c   b e c a us e   t h i s   F B G   h a s   do m i na t e   t w o  o ut   o f   fo ur   m e t a l   pl a t e s   w i t h  s e n s i t i v i t y   o f   50. 40  pm ( ℃ ) − 1   a n d   5 9. 70   p m ( ℃ ) − 1 ,   r e s pe c t i v e l y .   T h i s   ha ppe n s   due   t o   Ce r a m i c   Co a t e d  F B G   h a s   h i g h   t h e rm a l   e xpa n s i o n,   f a s t   r e s po n s e   a n d  ha s   h i g h   s t a b i l i t y   c o m pa r e   t o   t h e   o t h e r  f o ur   F B G s   t h us   l e a ds   t o   h i g h  s e n s i t i v i t y   of   F B G   w i t h  t e m pe r a t u r e .   M e a n w h i l e ,   A c r y l a t e   F B G   h a s   t h e   hi g h e s t   s e n s i t i v i t y   w i t h   A l um i n i um   Co a t i ng  p l a t e   w h i c h   i s   34. 9 0  p m ( ℃ ) − 1   a n d  B a r e   F B G   ha s   t h e   h i g h e s t   s e n s i t i v i t y   w h i c h  i s   17 . 8   pm ( ℃ ) − 1   w h e n   i n   c o nt a c t   w i t h   Z i n c   Co a t i n g   p l a t e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     12 82   -   12 89   1288   4.   C O N C LU S I O N     In   c o n c l us i o n,   t h e r e   i s   l i n e a ri t y   r e l a t i o n s h i p  b e t w e e n   B r a gg  W a v e l e n gt h   S hi f t ,   ∆ λ   a n d  t e m pe ra t u r e .   A s   t e m pe ra t u r e   i n c r e a s e s ,   B ra gg  W a v e l e n gt h   S hi f t ,   ∆ λ   a l s o   i n c r e a s e s .   I t   i s   f o un d  t h a t   Ce r a m i c   F B G   i s   t h e   m o s t   s e n s i t i v e   F B G   w i t h  s e n s i t i v i t y   of   5 9. 70   p m ( ℃ ) − 1   w h e n  i n  c o n t a c t   w i t h  Z i n c   m e t a l   pl a t e s .   T h i s   i s   b e c a us e   i t   h a s   h i g h  t h e rm a l   e xpa n s i o n  o f   gr a t i n gs   w hi c h  r e s ul t s   i n  c h a nge s   of   F B G s   r e f r a c t i v e   i nde x.   D i f fe r e n t   w a v e l e n gt h   s h i f t   f o r   t hi s   F B G   i s   a l s o  due   t o   t h e rm a l   c o n duc t i v e   of   m e t a l   pl a t e s .   M o s t   of   t h e   F B G s   s uc h   a s   A c r y l a t e   F B G ,   B i m e t a l l i c   A c r y l a t e   F B G ,   B i m e t a l l i c   B a r e   F B G   a n d  Ce ra m i c   F B G   a r e   c o m pa t i b l e   w i t h   A l u m i ni um   a nd  Z i n c   m e t a l   p l a t e s   c o m pa r e d  t o   A l u m i ni um   Co a t i n g  a n d   Z i n c   Co a t i n g  m e t a l   pl a t e s   b e c a us e   i t   h a s   hi g h   t h e r m a l   c o n d uc t i v e   w h i c h   i s   237   W / m K   116  W / m K .   B e s i de s ,   i t   c a n   b e   o bs e r v e d  t h a t   a l l   t h e   t y p e s   o f   F B G   h a v e   t h e   b e s t   c o n t a c t   w i t h   u n c o a t e d  m e t a l   p l a t e s   due   t o   t h e   h e a t   r e s i s t a n c e   of   m e t a l     c o a t i n g   p l a t e s .       A C K N O WL ED G E M EN TS     T h e   a ut h o r   w i s h e s   t o   t h a nk  U n i v e r s i t i   T e k n o l o gi   M A R A   (U i T M )  u n de r   B e s t a r i   r e s e a r c h   g ra n t     600 - IR M I/ P E R D A N A   5/ 3   B E S T A R I  (082 / 2018 )  f o r   s uppo r t i n g  t h i s   p r o j e c t .         R EF ER EN C ES     [ 1]   C hua n  L i ,   Y i - M o   Z ha ng ,   T i e - G e n  L i u ,   e t   a l .   “ D i s t r i but e d  O p t i c a l   F i be r   B i - d i r e c t i o na l   S t r a i n  S e ns o r   f o r   G a s   T r unk   P i pe l i ne s ” .   O p t i c s   an d  L as e r s   i n  E ng i ne e r i ng ,   ( 20 01) ,   36:   41 - 47.   [ 2]   K e nne t h  O .   H i l l ,   G e r a l d  M e l t z ,   " F i be r   B r a g g   G r a t i ng   T e c hno l o gy   F unda m e nt a l s   a nd  O v e r v i e w " ,   J ou r na l   o f   l i g ht w av e   t e c h nol ogy ,   v o l .   15 . 8 ,   pp .   1263 - 12 76 ,   1 997 .   [ 3]   H i l l ,   K . O . ;   F uj i i ,   Y . ;   J o hns o n,   D .   C . ;   K a w a s a k i ,   B .   S . ,   " P ho t o s e ns i t i v i t y   i n  O pt i c a l   F i b e r   W a v e g ui de s :   A ppl i c a t i o n  t o   R e f l e c t i o n  F i be r   F a b r i c a t i o n ",  A pp l .   P hy s .   L e t t .   32  ( 10 ) :   647 ,   1 97 8.   [ 4]   S .   O t a n i ,   H .   H i r a i s h i ,   M .   M i do r i ka w a ,   e t   a l .   “ D e v e l o pm e n t   o f   S m a r t   S y s t e m s   f o r   B u i l d i n g   S t r uc t ur e s ” .  SP I E ,  ( 200 0) ,   3988:   2 - 9   [ 5]   K .   A .   F i da n boy l u,   H .   S .   E f e ndi o g l u,   " F i be r   O pt i c   S e ns o r s   a nd  T he i r   A ppl i c a t i o ns ",   5 t h  I nt e r na t i ona l   A dv anc e d   T e c hnol o gi e s   Sy m p os i um   ( I A T S' 0 9) ,   v o l .   6 ,   no .   20 09 .   [ 6]   S .   A na ni a ,   A .   U nni kr i s h na n ,   A .   A pa r na ,   G .   R .   P a r v a t hi ,   S .   D .   B a by   S r e e j a   a n d  P .   M o ha n ,   " A na l y t i c a l   S t udy   of   F B G   S pe c t r um   f o r   T e m pe r a t ur e   S e n s i ng   A ppl i c a t i o ns , "   20 18  Se c ond  I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  I nv e nt i v e   C om m uni c at i on   a nd  C om pu t a t i o nal   T e c hn ol ogi e s   ( I C I C C T ) ,   C o i m ba t o r e ,   201 8,   pp .   110 9 - 1113 .   [ 7]   T . M i z una m i ,   H . T a t e ha t a   a nd  H . K a w a s hi m a ,   “ H i g h - S e ns i t i v i t y   C r y og e ni c   F i be r   B r a g g   G r a t i ng   T e m pe r a t ur e   S e ns o r s   u s i ng   T e f l o n  S u bs t r a t e s ” ,  M e as   S c i   T e c hno l   12 ,   914 - 917 ( 20 01)   [ 8]   Z ha ng ,   A .   P i ng   e t   a l . ,   " A dv a nc e s   i n   O p t i c a l   F i be r   B r a g g   G r a t i ng   S e ns o r   T e c hno l o g i e s ",   P hot on i c   Se ns or s ,   v o l .   2 . 1 ,   pp.   1 - 13 ,   2012 .   [ 9]   X u  Y a npi ng   e t   a l . ,   " M ul t i - P a r a m e t e r   F i be r - O pt i c   S e ns o r s   ba s e d  o n  F i be r   R a n do m   G r a t i ng ",   O p t i c al   F i be r   Se ns or s   C onf e r e nc e   ( O F S)   2017  25t h.   I E E E ,   2 017 .   [ 10]   I n o ue   A ki r a ,   " F a br i c a t i o n  a nd  A ppl i c a t i o n  o f   F i be r   B r a g g   G r a t i n g - A   R e v i ew ",   O p t oe l e c t r on .   D e v .   T e c hno l . ,   v o l .   10. 1 ,   pp .   119 - 130 ,   199 5.   [ 11]   Y o ng   Z ha o .   “ S e ns i ng   P r i nc i p l e   a nd  U t i l i t y   T e c hni que   o f   F i b e r   G r a t i ng   S e n s o r s ” .   B e i j i ng ,   T s i ng hua   U n i v e r s i t y   P r e s s ,   2 007 .   [ 12]   L .   X ue ,   J .   L i u ,   Y .   L i u,   L .   J i n,   S .   G a o ,   B .   D o ng ,   Q .   Z ha o ,   a n d  X .   D o ng ,   “ M e t ho d  f o r   E nha nc i ng   T e m pe r a t ur e   S e ns i t i v i t y   of   F i be r   B r a g g   G r a t i ng s   ba s e d  o n  B i m e t a l l i c   S he e t s ” ,  A pp l .   O p t . ,   v o l .   45,   no .   3 1,   p p.   81 32 - 8135 ,     N ov .   200 6.   [ 13]   C. - S .   P a r k,   K . - I l   J o o ,   S . - W ,   K a ng ,   H . - R .   K i m ,   “ A   P D M S - C o a t e d  O p t i c a l   F i be r   B r a g g   G r a t i ng   S e n s o r   f o r   E nha nc i ng   T e m pe r a t ur e   S e n s i t i v i t y ” ,  J .   O p t i k   Soc .   K o r e a   15   ( 4)   ( 2 0 11)   329 - 33 4.   [ 14]   P . s u ni t a ,   V . U g a l e ,   M i s h r a ,   “ F o r m a t i o n  a n d  C ha r a c t e r i z a t i o n  o f   N o n - U ni f o r m   L o ng  a nd  U l t r a   L o ng ,   P e r i o d  R e v e r s i bl e   O p t i c a l   F i be r   G r a t i ng ” ,  O p t i k - I n t .   J .   L i ght   O p t i c   125   ( 1 5 )   ( 201 4 )   38 22 - 3824 .   [ 15]   S .   S a n dl i n ,   T .   K i nn une n ,   J .   R ä m ö ,   S .   M i ka ,   “ A  S i m p l e   M e t ho d  f o r   M e t a l   R e - C o a t i ng   o f   O pt i c a l   F i be r   B r a g g   G r a t i ng s ” ,  Sur f .   C o at .   T e c hno l .   2 01  ( 20 06)   3 061 - 306 5 .   [ 16]   G. - C .   L i n,   L .   W a ng ,   C .   C .   Y a ng ,   M .   C .   S h i h ,   a n d  T .   J .   C h ung ,   “ T he r m a l   P e r f o r m a nc e   o f   M e t a l - C l a d  F i b e r   B r a g g   G r a t i ng   S e ns o r s ” ,   I E E E   P ho t on .   T e c hno l .   L e t t . ,   v o l .   10 ,   no .   3,   pp .   4 06 - 408,   M a r .   19 98.   [ 17]   J . J ung ,   H . N a m ,   B . L e e ,   J . O . B y un  a nd  N . S . K i m ,   “ F i be r   B r a g g   G r a t i ng   T e m pe r a t ur e   S e n s o r   w i t h  C o nt r o l l a bl e   S e ns i t i v i t y ” ,  A ppl .   O pt . ,   v o l .   38 ,   no .   1 3,   p p .   257 2 - 2754 ,   M a y   1999 .   [ 18]   C . L upi ,   F . F e l l i ,   A . B r o t z u,   M . A . C a po ne r o ,   a nd   A . P a o l o z z i ,   “ I m pr o v i ng   F B G   S e ns o r   S e ns i t i v i t y   a t   C r y og e ni c   T e m pe r a t ur e   by   M e t a l   C o a t i ng ”, I E E E   Se ns .   J . ,   v o l .   8 ,   no .   7,   pp .   129 9 - 1304,   J ul .   200 8.   [ 19]   V i v e ka na nd  M i s hr a ,   M uk e s h  L o ha r ,   A ng e l a   A m pha w a n,   “ I m pr ov e m e nt   i n  T e m pe r a t ur e   S e n s i t i v i t y   o f   F B G   b y   C o a t i ng   o f   D i f f e r e nt   M a t e r i a l s ” ,  O pt i k   -   I n t e r na t i ona l   J ou r na l   f or   L i gh t   a nd  E l e c t r on   O pt i c s ,   V o l um e   127 ,   I s s ue   2 ,   J a nu a r y   2016 ,   P a g e s   825 - 828 .   [ 20]   D .   S e ng upt ,   M .   S a i   S ha nka r ,   P .   S a i di   R e ddy ,   R .   L .   N .   S a i   P r a s a d ,   K .   S .   N a r a y a na   a nd  P .   K i s ho r e ,   " A n  I m pr ov e d  L o w   T e m pe r a t ur e   S e ns i ng   us i ng   P M M A   C o a t e d  F B G , "   2011  A s i a   C o m m uni c a t i o ns   a nd  P ho t o ni c s   C o nf e r e nc e   a n d  E xhi b i t i o n  ( A C P ) ,   S ha ng ha i ,   2011 ,   pp .   1 - 5.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   m e t al   pl at e   t e m p e r at ur e   s e ns or   bas e d  o n  f i b e r   br a gg  gr at i ng   ( F B G )   ( Nani   F adz l i na   Na i m )   1289   [ 21]   P .   S .   R e ddy   e t   a l . ,   " M e t ho d  f o r   E nha nc i ng   a nd  C o nt r o l l i ng   T e m pe r a t u r e   S e ns i t i v i t y   of   F i be r   B r a g g   G r a t i ng   S e ns o r   B a s e d   o n  T w o   B i m e t a l l i c   S t r i ps , "   i n  I E E E   P hot on i c s   J ou r na l ,   v o l .   4 ,   no .   3 ,   pp .   1035 - 10 41,   J une   20 12 .   [ 22]   D .   S e ng upt ,   M .   S a i   S ha nka r ,   P .   S a i di   R e ddy ,   R .   L .   N .   S a i   P r a s a d,   K .   S .   N a r a y a na   a nd  P .   K i s ho r e ,   i n :  P r oc e e di ngs   of   t he   Spi e - O s a - I E E E   A s i a  C om m un i c a t i on s   A nd  P ho t on i c s .  “ A n  I m pr ov e d  L o w   T e m pe r a t ur e   S e n s i ng   us i ng   P M M A   C o a t e d  F B G ”,   8 311   ( 2011 )   8311 03 .   [ 23]   H i l l ,   K . O . ;   M e l t z ,   G .   “ F i be r   B r a g g   G r a t i ng   T e c hno l o gy   F unda m e nt a l s   a nd  O v e r v i e w ” .  J .   L i gh t w av e   T e c hnol .   1997 ,   15,   pp .   126 3 - 1276 .   [ 24]   R a o ,   Y . - J .   “ In - F i br e   B r a g g   G r a t i ng   S e ns o r s ” .  M e as .   Sc i .   T e c h nol .   1 997,   8 ,   355 .   [ 25]   C l y ne ,   T . W . ;   G i l l ,   S . C .   “ R e s i dua l   S t r e s s e s   i n   T h e r m a l   S pr a y   C o a t i ng s   a nd   T he i r   E f f e c t   o n  I nt e r f a c i a l   A dhe s i o n:     A  R e v i e w   o f   R e c e nt   W o r k” .   J .   T he r m .   S p r a y   T e c hno l .   1996 ,   5,   p p.   401 - 418 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         N a ni   F a dz l i na   N a i m   r e c e i v e d   t h e   B . E ng .   de g r e e   i n  E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o n i c s   E ng i n e e r i ng   a nd   M . E ng   de g r e e   i n  E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o n  E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a   ( U T M )   i n  2 005   a nd   20 07,   r e s p e c t i v e l y .   S he   r e c e i v e d  he r   P hD   i n   20 15  i n  E l e c t r i c a l ,   E l e c t r o n i c s   a n d  S y s t e m s   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   K e ba ng s a a n  M a l a y s i a   ( U K M ) .   S he   i s   c ur r e n t l y   a   s e ni o r   l e c t ur e r   a t   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A   ( U i T M ) .   H e r   c ur r e n t   r e s e a r c h  i n t e r e s t s   a r e   i n  t he   a r e a   o f   o pt i c a l   ne t w o r ks   d e s i g n,   o pt i c a l   ne t w o r k   m o ni t o r i ng ,   F i b e r   B r a g g   G r a t i ng ,   o pt i c a l   s e n s i ng   t e c hno l o gy   a nd  i t s   a pp l i c a t i o n .         N ur   S ha hi r a   B i nt i   A nua r   r e c e i v e d  he r   B a c he l o r   o f   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A   U i T M   i n  2 016 .   T he n,   s he   r e c e i v e d  h e r   M S c .   i n  T e l e c o m m uni c a t i o n  a n d  I n f o r m a t i o n  E ng i ne e r i ng   i n  2 018 .   C ur r e n t l y ,   s he   i s   a   b r o a dc a s t   e ng i ne e r   a t   R a di o ,   T e l e v i s y e n   M a l a y s i a   ( R T M )   S i bu ,   S a r a w a k .   H e r   r e s e a r c h  i nt e r e s t s   a r e   i n  o pt i c a l   s e n s o r   a n d  F i be r   B r a g g   G r a t i ng .           S uz i   S e r o j a   S a r ni n  r e c e i v e d  he r   B a c he l o r   o f   E l e c t r i c a l   a n d  E l e c t r o ni c s   ( B .   E ng )   i n   C o m m uni c a t i o n  f i e l d  i n  1 999  f r o m   U ni v e r s i t i   T e k no l o g i   M a l a y s i a   ( U T M ) ,   S k uda i ,   J o ho r .   S he   c om pl e t e d  he r   M a s t e r   o f   M i c r o e l e c t r o ni c s   ( M S c . )   f r o m   U ni v e r s i t i   K e ba ng s a a n  M a l a y s i a   i n   2005 .   S he   r e c e i v e d  h e r   P hD   i n   E l e c t r i c a l   e ng i n e e r i ng   i n  2018 .   C ur r e nt l y ,   s he   i s   a   s e n i o r   l e c t u r e r   a t   F a c u l t y   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A   ( U i T M ) .   H e r   r e s e a r c h  i nt e r e s t s   a r e   i n   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n  a nd   I nt e r ne t   o f   T hi ng   ( I o T ) .           N o r s uz i l a   Y a ’a c o b   i s   A s s oc i a t e   P r o f e s s o r   a t   t h e   D e pa r t m e nt   o f   Co m m uni c a t i o n  E n gi n e e r i n g ,   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   E n gi n e e r i n g ,   U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M A R A   (U i T M ).   I n   20 10,   s h e   w a s   a w a r de d  a   P h D   de g r e e   i n   E l e c t ri c a l ,   E l e c t r o ni c   &   S y s t e m s   E n gi n e e r i n g  f r o m   U n i v e r s i t i   K e b a n gs a a n   M a l a y s i a   (U K M ) ,   M a l a y s i a .   S h e   r e c e i v e d   h e r   M S c   de gr e e   f r o m   U n i v e r s i t y   P ut r a   M a l a y s i a   (U P M )  i n   2 000.   S h e   a l s o   ob t a i n e d  h e r  B . E n g  de g r e e   f r o m   U n i v e r s i t y   of   P ut r a   M a l a y s i a   (U P M ),   M a l a y s i a   i n  E l e c t r o n i c s   &   Co m put e r  E n g i n e e ri n g  i n  1999 .   S h e   i s   t h e   D e put y   D i r e c t o r   fo r   U i T M   S a t e l l i t e   Ce n t r e   a t   t h e   F K E .   H e r   r e s e a r c h   i nt e r e s t s   i n c l ude   S a t e l l i t e ,   S p a c e   W e a t h e r,   R e m o t e   S e n s i ng,   M ob i l e   Co m m u ni c a t i o n   a n d   S i g na l   P r o c e s s i n g.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.