[pt] Nesse trabalho, descreve-se o desenvolvimento de uma calibração do sistema de interrogação dos espectros das redes de Bragg baseando-se em uma simulação numérica adotada de testes experimentais. O objetivo é calibrar a técnica de demodulação óptica utilizando dois filtros de transmissão fixos, procurando-se principalmente a posição verdadeira dos sensores. O espectro refletido de uma rede tem uma forte dependência com o espectro da luz incidente que resultará em uma deformação no espectro refletido da rede, gerando um desvio no sensor detectado. A metodologia é gerar uma perturbação na fonte de luz e analisar a leitura do espectro da rede. Esse desvio gerado na leitura espectral é associado à potência óptica lida nos fotodetectores com a posição do comprimento de onda do sensor; as leituras indicadas são proporcionais ao grau de superposição entre os espectros do sensor e dos filtros. A calibração é enfatizada em simulações comparando-se com resultados experimentais e será recuperado principalmente o espectro deformado da rede por um espectro indicado que fornecerá a informação correta da posição do sensor. A simulação conclui em uma recuperação do espectro deformado, diminuindo incertezas de medição e da posição do sensor comparando-se com medidas experimentais proporcionando bons resultados. / [en] The development of a calibration system for Fiber Bragg Grating sensors based on two fixed spectral filters has been described basing in adopted numeric simulation of experimental tests. The objective is to gage the technique of optical demodulação using two fixed transmission filters, being sought mainly the true position spectral of sensors. The reflected spectrum of a Bragg Grating has a strong dependence with the spectrum of the incident light that will result in a deformation to the reflected spectrum, generating a deviation in the sensor detected. The methodology will be to generate a disturbance in the light source and to analyze the reading of the spectrum Bragg Grating. That deviation in the position is associated to the potency optical work in the photodetectors with the position of wavelength sensor; the suitable readings in the photodetectors are proportional to the overlap degree among the spectra of the sensor and filters. The calibration will be emphasized in simulations being compared with experimental results, and to recover mainly the deformed spectrum of Bragg Grating sensor for a suitable spectrum that will give the correct information at the position of sensor. The simulation ends in a recovery of the deformed spectrum, reducing measurement uncertainties and of the position of sensor, being compared with experimental results.

[pt] Um sistema de interrogação de sensores a rede de Bragg utilizando multiplexação no tempo e multiplexação no comprimento de onda é proposto e demonstrado. O sistema apresenta uma solução para a medição de grandezas associadas ao espectro de reflexão de redes de Bragg, possibilitando o aumento do número de sensores a rede de Bragg monitorados através de grandes distâncias em uma mesma fibra óptica, sem um aumento significativo dos custos. O aspecto inovador deste sistema reside na particular associação das seguintes características: o uso de fonte pulsada de banda larga, a disposição, em série, de um grande número de sensores a rede de Bragg de baixa refletividade, a técnica de reutilização dos mesmos comprimentos de onda nominais em grupos contendo vários sensores com comprimentos de onda nominais distintos e um processo de filtragem espectral e análise de sinais pulsados utilizando o filtro DWDM comercial. Aspectos teóricos e experimentais considerando os princípios de trabalho desta técnica são discutidos. Comparações entre resultados simulados e experimentais do sistema implantado mostram boa concordância. Resultados experimentais apontam uma faixa dinâmica de 1,7 nm, podendo encontrar aplicações em medição de temperatura com uma faixa de 150°C. Incertezas com valores médios abaixo de 20 picometros foram obtidas. Simulações experimentais apontam a possibilidade de utilização de um número de aproximadamente 70 sensores com 0,4% de refletividade, por comprimento de onda. Considerando a largura de banda do dispositivo DWDM (1539- 1565 nm) utilizado neste sistema, e um espaçamento de 7 nm por comprimento de onda nominal de sensor, extrapolações mostram que este número pode chegar a 210 sensores em três diferentes comprimentos de onda nominais de sensor. Considerando as bandas C e L este número pode chegar a aproximadamente 1000 sensores em 14 diferentes comprimentos de onda nominais de sensor. / [en] An interrogation system of fiber Bragg grating sensors using time division multiplexing and wavelength division multiplexing is proposed and demonstrated. The system presents a solution to measure the magnitudes associated to the reflection spectrum of the fiber Bragg gratings, making possible to increase the number of the Bragg gratings sensors monitored through large distances at the same fiber optic, without a great increase in the costs. The innovative aspect of this system is the particular association of the following characteristics: the use of a pulsed broad band source, the disposition, in series, of a large number of low reflectivity Bragg gratings sensors, the reusing technique of the same nominal wavelengths in groups containing several numbers of sensors with distinct nominal wavelengths, and a spectral analyzing and filtering process of pulsed signals using a commercial DWDM filter. Theoretical and experimental aspects regarding the working principles of this technique are discussed. Comparisons between experimental and simulated results show a good agreement. Experimental results indicate that a dynamic range of 1,7 nm was obtained. It can be used in temperature measurement systems, with a 150°C range. Uncertainties equivalent to approximately 20 picometers was obtained. Experimental simulations indicate that it would be possible to use a number of approximately 70 sensors with 0,4% reflectivity at each nominal sensor wavelength. Considering the DWDM filter bandwidth (1539-1565 nm) used in this system, and a spectral separation of 7 nm by nominal sensor wavelength, extrapolations indicate that a number of 210 sensors can be obtained, in three different nominal sensor wavelength. Using the C-band and the L-band, a number of 1000 sensors can be obtained, in fourteen different nominal sensor wavelength.

[pt] A análise da técnica de demodulação usada para interrogar sensores a rede de Bragg em fibras ópticas baseadas em filtros fixos foi realizada teoricamente e experimentalmente. Diferentes configurações de sistemas foram analisadas modificando a posição espectral dos filtros, assim como os níveis de potência óptica obtidos nos fotodetectores. Foram realizadas medidas com o tempo de integração que variavam de 0.01 a 1s e estimado o limite de baixa freqüência. Comparação entre os resultados experimentais e simulados mostram boa concordância, e extrapolações indicam que seria possível chegar a uma faixa de medida da ordem de 7 nanômetros, com incertezas equivalentes menores que 2 picometros, na medida da posição de pico do sensor. Foi feita uma análise da possibilidade de utilização desta técnica para medida simultânea de pressão e temperatura com uma única rede sensora. Na realização experimental foi usado um transdutor de pressão que transferia uma força transversal à fibra, proporcional à pressão atuante, gerando birrefringência na região da rede de Bragg. Foi possível obter valores de pressão com a faixa dinâmica de 400 psi com incerteza máxima de 4 psi e simultaneamente temperaturas com variação de 28 a 50 graus Celsius com incerteza máxima de 0.1 graus Celsius. Adicionalmente, foram estudados os efeitos gerados em uma multiplexação temporal (TDM) de sensores a rede de Bragg quando os sensores se encontram superpostos na mesma posição espectral. Nesta análise é confrontada a técnica de demodulação utilizando dois filtros fixos com a técnica baseada na posição espectral. Os resultados indicam que a técnica baseada em filtros fixos apresenta vantagem, permitindo um número significativamente maior de sensores. E também, foi analisado o distúrbio provocado no espectro da rede sensora quando a fonte de luz usada para interrogar a rede tem uma modulação espectral que varia com a temperatura. Finalmente, foi apresentado um sistema de multiplexação (TDM/WDM), completamente polarizado, capaz de interrogar dezenas de sensores a rede de Bragg escrito em fibras de alta birrefringência. O sistema de multiplexação consistiu em uma chave óptica integrada, baseada em um interferômetro de Mach-Zehnder com configuração X-Y, e em um espectrômetro com um CCD linear como elemento de detecção. / [en] The analysis of a demodulation system for fiber Bragg grating sensors based on two fixed spectral filters has been carried out both theoretically and experimentally. Different system configurations were analyzed by modifying the spectral position of the filters as well as the optical power-level of the signal reaching the two photo-detectors. Measurements with integration times that varied from 0.01 to 1 second have been compared with the low frequency limit predicted for long-term operation. Comparisons between simulated and experimental results show good agreement, and extrapolations indicate that it should be possible to achieve a dynamic range of the order of 7 nanometers, with uncertainties equivalent to less than 2 picometers, in measurements of the sensor peak position. Applications based on this system were carried out. An analysis of simultaneous measurement of temperature and pressure with only one FBG sensor using transducer of pressure to transfer a lateral force to the fiber, proportional to the applied pressure, generating birefringence at grating Bragg region has been realized. The proposed system allowed to measure pressure range of 400 psi with uncertain of 4 psi and simultaneously temperature range of 22 Celsius Degree with uncertain of 0.1 Celsius Degree. In addiction, generated effects in the temporal multiplexing (TDM) of fiber Bragg grating sensors when the sensor spectra are fully overlapped have been analyzed. In this study, it is compared the demodulation technique based on two fixed filters with the conventional technique based on the peak position. The results show that the technique based on fixed filters presents advantage to conventional, allowing a greatest sensor number. It was also analyzed the generated disturbance in the Bragg grating sensor spectrum when the source used to interrogate the sensor has a residual modulation which changes with the temperature. And finally, a polarized multiplexing system (TDM/WDM) able to interrogate a large number of Bragg grating sensors written in high-birefringent polarization-maintaining fibers has been realized. It is based on integrated-optic switch Mach- Zehnder interferometer in X-Y configuration and a CCD line array spectrometer.