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[en] DEVELOPMENT OF FIBER OPTIC ACOUSTIC SENSOR FOR ULTRASONIC FLOWMETER / [pt] DESENVOLVIMENTO DE SENSOR ACÚSTICO A FIBRA ÓPTICA PARA MEDIDOR DE VAZÃO SÔNICOWAGNER MUNDY VALVERDE FILHO 26 March 2012 (has links)
[pt] Nesta dissertação são relatadas as etapas que resultam na construção do protótipo de um receptor acústico a Fibra Óptica (RAFO). O trabalho faz parte de um projeto mais amplo visando o desenvolvimento de um medidor de vazão sônico baseado em fibras ópticas. Nesta fase inicial, os esforços foram voltados para a concepção, construção e testes do protótipo do transdutor, responsável pela deteção dos sinais sônicos emitidos por uma fonte, baseado em tecnologia de fibras ópticas. O uso de um sensor extrínseco foi a solução aqui empregada, que adota uma proposta de medição diferente da utilizada em medidores de vazão sônicos convencionais. O sistema de medição de vazão proposto na linha de pesquisa na qual este trabalho está inserido, baseia-se em medidas de tempo de transito para daí inferir a vazão volumétrica do fluido que escoa pelo duto. O sistema foi concebido para operar apenas numa banda estreita de frequências, casada com o sinal senoidal emitido pela fonte sonora. Neste trabalho um receptor acústico a fibra óptica foi projetado, montado e testado, tendo seu funcionamento sido demonstrado para freqüências de operação em torno de 3,2 kHz. A escolha desta faixa de frequências deveu-se basicamente a limitações do sistema de leitura optoeletronico utilizado nos testes de medição. Entretanto, uma vez que o princípio de funcionamento foi demonstrado com sucesso, não existem limitações para o re-dimensionamento do sensor de forma que este possa vir a operar em bandas de freqüência mais elevadas. / [en] This thesis reports the steps that have led to the assemblage and testing of na optical fiber microphone. This is part of a greater effort directed towards the development a sonic flowmeter based on optical fiber technology. In this first phase of the project, focus has been placed on the conception, construction, and testing, of the acoustic receiver first prototype. This transducer will be responsible for capturing the acouustical signails sent by an emitter, also based on optical fiber technology, and which is yet to be developed. In constrast with conventional sonic flowmeters, in which time of flight of acoustical pulses is the measured quantity related to flow rate, we are proposing a system based on measurement of phase difference between emitted and received sinusoidal signals.Hence, the acoustic receiver has been conceived to operate in a narrow frequency band. In particular, the developed prototype has been designed to operate in a frequency band centered at 3.2 kHz. This choice has been dictated by the response of the optoeletronic circuit employed in tests performed with the receiver operating in air and water. Nevertheless, since the principle of operation has been measurement of acoustical signails in higher frequency bands.
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[pt] ANÁLISE METROLÓGICA DE REDES DE BRAGG DE ALTA TEMPERATURA VOLTADAS PARA APLICAÇÕES EM SENSORIAMENTO / [en] METROLOGICAL ANALYSIS OF HIGH TEMPERATURE FIBER BRAGG GRATINGS FOR SENSING APPLICATIONS16 December 2011 (has links)
[pt] A presente tese tem por objetivo estabelecer uma metodologia de
caracterização metrológica de redes de Bragg do tipo I, tipo II e tipo regenerada
estimando e validando estatisticamente o resultado de medição para medições de
altas temperaturas voltadas para aplicações em sensoriamento. Além das
telecomunicações, as fibras óticas estão sendo empregadas em aplicações de
sensoriamento, visto que, a sílica que as compõem apresenta grande eficiência
como meio de transmissão de dados. A crescente demanda por medição em alta
temperatura nos processos industriais possibilitou o desenvolvimento de novas
tecnologias de medição além das tecnologias tradicionais já utilizadas atualmente.
Desta forma, criaram-se as condições necessárias para se introduzir uma nova
tecnologia de medição de temperatura com redes de Bragg que apresenta algumas
vantagens se comparadas com as tecnologias tradicionais de medição. Apesar de
já existirem várias pesquisas a respeito de medição de temperatura com redes de
Bragg, nenhuma delas aprofundou as questões metrológicas com as respectivas
estimativas das incertezas de medição que envolve todo o processo de medição e
caracterização de redes de Bragg em alta temperatura. A adaptação de um sistema
tradicional de calibração de instrumentos de medição de temperatura foi projetado
e desenvolvido, de tal forma que possibilitou a caracterização dos diferentes tipos
de redes. Observou-se que os resultados de medição e as estimativas das
incertezas de medição obtidos para todas as redes, se aproximaram
satisfatoriamente dos modelos teóricos utilizados, confirmando a adequação dos
sistemas de medição de temperatura e sensoriamento ótico. / [en] This thesis aims to establish a methodology for the metrological
characterization of Bragg gratings type I, type II and type regenerated statistically
thereby estimating and validating the measurement results for high temperature
sensing applications. Beyond telecommunications applications, optical fibers are
still used for optical sensing, since the silica fiber has great optical efficiency for
data transmission. The growing demand for high-temperature measurements in
industrial processes has enabled the development of new measurement
technologies beyond the traditional technologies already in use today. Thus were
created the conditions necessary to introduce a new technology of temperature
measurement with Bragg gratings which presents some advantages compared with
traditional technologies of measurement. Although there are several prior studies
none of those examined the by others about temperature measurement with Bragg
gratings, metrological issues, and is particular, the estimate of the measurement
uncertainties surrounding the whole process of measurement and characterization
of Bragg gratings at high temperature. The adaptation of a traditional system of
calibration instruments for temperature measurement was developed and designed
in such a way that allowed the characterization of different types of gratings. It
was observed that the measurement results and the estimated uncertainties of the
measurements obtained for all gratings, successfully approached the theoretical
models used, confirming the adequacy of the measurement of temperature and
optical sensing.
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[en] OPTICAL FIBER SENSOR DISCRIMINATOR FOR JACKETED TANKS LEAKAGE DETECTION / [pt] SENSOR DISCRIMINATIVO A FIBRA ÓPTICA PARA DETECÇÃO DE VAZAMENTO EM TANQUES JAQUETADOSBRUNO PEREIRA ROSAS 09 December 2003 (has links)
[pt] A contaminação do solo nos postos de serviço é um risco
ambiental associado à atividade de distribuição de
derivados de petróleo que precisa ser controlado. O aumento
deste risco está diretamente ligado à idade dos tanques e
tubulações e à baixa qualidade na operação dos postos. Tais
problemas vêm sendo minimizados ao longo das duas ultimas
décadas graças à utilização de equipamentos mais modernos e
das crescentes exigências ambientais. Nesta tese foi
desenvolvido e testado em laboratório um equipamento de
controle ambiental, baseado em tecnologia de sensores a
fibra óptica, para a detecção de vazamentos em tanques
jaquetados (dupla parede). A detecção de vazamentos neste
tipo de tanque tornou-se uma exigência dos órgãos de
proteção ambiental. O uso de tanques jaquetados com sistema
de detecção permite que seja evitado o contato dos fluidos
combustíveis com o solo, pois, uma vez rompida a parede
interna de aço carbono do tanque, o sistema acusa a
presença de hidrocarbonetos no interstício do tanque.
Outrossim, a discriminação do fluido quando ocorrido o
vazamento é importante para que se possa detectar mais
facilmente se o rompimento se deu na parede interna ou
externa do tanque, possibilitando um rápido diagnóstico e a
conseqüente tomada de medidas corretivas do problema. Com a
evolução legislativa no campo ambiental e o foco do Poder
Público na garantia de uma maior qualidade de vida, o País
está passando por um momento de transição onde, em um curto
espaço de tempo, quase que 70 por cento dos tanques em operação
deverão ser substituídos. Dessa feita, o equipamento para
monitoramento ambiental desenvolvido nesta tese visa também
tornar economicamente possível a substituição do atual
parque de tanques por novos, já com sensores ópticos
incorporados. / [en] Soil contamination due to leakage of hydrocarbon fuels from
tanks in service stations is an environmental risk
associated with the distribution segment of the petroleum
industry. Such risk is closely related to ageing tanks and
piping systems, as well as to the lack of quality assurance
practices in service stations. This problem is being
reduced during the last two decades, mainly due to use of
modern equipment that must adhere to more rigid
environmental legislation. In this thesis, an optical fiber
sensor, able to discriminate different liquids, has been
developed as a part of a leakage detection system employed
to monitor jacketed tanks used to store alcohol or
hydrocarbon or fuels. Leakage detection in this type of
storage tanks plays an important role to minimize problems
due to soil contamination and is now required according to
new environmental legislation. If fuel leaks through the
carbon steel wall of jacketed tanks it will be contained,
within an interstitial space, by the outer, fiber
reinforced, polymeric wall of the tank. Presence of fluid
in the interstitial space is monitored by the optical fiber
sensor, which sends a warning to the service station
operator, which immediately has to start maintenance
procedures. The capability of discriminating different
fuels will allow the operator to quickly identify from
which tank compartment the leakage has originated, or, if
water coming from the soil has been detected, that the
outer wall of the tank has been damaged and needs to be
repaired.
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