[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.

[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.

[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.