Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T16:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_AlecioPontes_M.pdf: 6269465 bytes, checksum: 0d2b04f6049ffb1685b947932894c75d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Giroscópios são dispositivos usados para medir rotação angular, sendo extensivamente empregados em sistemas de guiamento, navegação e estabilização. Entre os diversos tipos de giroscópios, o IFOG (Giroscópio Interferométrico a Fibra Óptica) baseado no efeito de Sagnac é uma das soluções mais interessante, dada sua alta sensibilidade, resolução, ausência de partes móveis, confiabilidade, tamanho compacto e imunidade a interferências eletromagnéticas. Este trabalho descreve a implementação de um circuito digital de demodulação para IFOGs operando em malha aberta utilizando a técnica de zero-crossing (cruzamento em zero). A técnica implementada no circuito eletrônico descrito neste trabalho emprega um clock quase-síncrono para processamento, o que leva a um esquema de demodulação digital preciso, simples e de baixo custo. O circuito de demodulação proposto foi testado em laboratório, utilizando um sinal de giroscópio emulado. Os resultados experimentais medidos no protótipo mostraram que a resolução final do circuito de detecção é 1000 vezes melhor que a resolução possível de se alcançar em um demodulador zero-crossing digital convencional com clock síncrono / Abstract: Gyroscopes are devices used to measure angular orientation, being extensively employed for guidance, navigation and stabilization. Among the many types of gyroscopes, IFOG (Interferometer Fiber Optic Gyroscope), based on Sagnac effect, is the most interesting solution due to its high sensitivity, resolution, reliability, small size and EMI immunity. The present work describes a digital electronic circuit implementation for open-loop IFOGs using zero-crossing demodulation techniques. The technique used in the electronic circuit described in this work employs a quasi-synchronous clock for signal processing which leads to an accurate, simple and low cost digital demodulation scheme. The experimental results of the prototype showed that the final detection resolution is 1000 times better than one achieved by the conventional synchronous clock zero-crossing digital demodulator / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: José Antonio Siqueira Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T18:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BiazonFilho_AlcinoJose_D.pdf: 3212736 bytes, checksum: 5eb7bde925a233493806c588f3c39cfe (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Sensores de fibra óptica são imunes à interferência eletromagnética (EMI), e são uma excelente escolha para ser usado em ambientes eletricamente ruidosos aplicações em sensoriamento remoto, incluindo aeroespacial, ferroviário equipamentos de segurança militar e em linhas de alta tensão. Outras vantagens incluem o fato de que eles são compactos, leves e os sinais de medição podem ser transmitidos a distâncias muito grandes (da ordem de km). Os interrogadores convencionais para redes de Bragg (FBG) do sensor são equipamentos de custo elevado e não pode ser utilizado em aplicações de baixo custo. Neste trabalho é apresentada uma nova técnica de interrogação robusta e de baixo custo que apresenta uma boa precisão. A técnica, que utiliza um circuito de retroalimentação eletrônico para estabilizar o ponto de operação DC das grades de Bragg, permite a medição simultânea de ambos sinais AC e DC. Um protótipo do interrogador proposto foi projetado e implementado. A técnica exige apenas três componentes ópticos: um laser distribuído, um acoplador óptico e um fotodiodo. O interrogador foi testado com sucesso em uma aplicação de DC (medição de temperatura) e uma aplicação AC (medição de corrente elétrica). Os resultados experimentais mostraram que o controle eletrônico em malha fechada pode controlar o ponto de operação da FBG com uma precisão de ± 2 ppm / Abstract: Fiber optic sensors are immune to electromagnetic interference (EMI), and are an excellent choice for being used in electrically noisy environments sensing applications, including aerospace, rail, military security equipment and in high voltage power lines. Other advantages include the fact that they are compact, lightweight and the measured signals can be transmitted at very large distances (of the order of kilometers). The conventional interrogators for Fiber Bragg Gratings (FBG) sensor are high cost equipment and cannot be used in low cost applications. In this work it is presented a novel robust and low cost interrogation technique that presents good accuracy. The technique, which uses an electronic feedback loop to stabilize the DC operating point of the Bragg gratings, allows the simultaneous measurement of both AC and DC signals. A prototype of the proposed interrogator was designed and implemented. The technique requires only three optical components: a Distributed Feedback Laser, an optical coupler and one photodiode. The interrogator has been successfully tested in a DC application (temperature measurement) and an AC application (electrical current measurement). Experimental results showed that the electronic feedback loop can control the operation point of the FBG with a precision of ±2 ppm / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Antonio Siqueira Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T11:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_RogerioLara_D.pdf: 18262113 bytes, checksum: 8c49a719bdf98e92810c4c7275e7da78 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os sensores a fibra óptica são especialmente indicados para operarem em ambientes eletricamente ruidosos, uma vez que são imunes aos efeitos da interferência eletromagnética (EMI) encontrados nestes ambientes. Tal característica faz com que os sensores ópticos sejam altamente vantajosos para as aplicações nos sistemas de sensoreamento utilizados pelas empresas de energia elétrica. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um protótipo de baixo custo de um sensor óptico de alta tensão com alta confiabilidade, que pode ser usado para monitorar o estado ou limiares de tensão em uma rede elétrica. Uma técnica de detecção do sinal através do sensoreamento com grades de Bragg é apresentada, fabricada e avaliada. Os resultados mostram que a técnica de detecção empregada, onde a amplitude ac do sinal da luz refletido é medida em um fotodiodo, mostra-se adequada para a aplicação em sensores de alta tensão. As medidas realizadas em um protótipo de sensor de alta tensão com fibra óptica com grade de Bragg indicam que o esquema de detecção desenvolvido é promissor, e pode ser usado para medir outros sinais dinâmicos que respondam a um esforço de pequena amplitude aplicado à fibra óptica. O protótipo desenvolvido permitiu a detecção de tensões variando na faixa de 143 V -60kY. É também apresentada uma nova técnica para estabilizar termicamente grades de Bragg com a temperatura, utilizando o sinal uma fibra extra, casada com a fibra do sensor, que através de um circuito de realimentação atua no elemento aquecedor/resfriador do laser semicondutor(thenno electrical cooler), para fazer com que o comprimento de onda do laser siga as variações da sintonia da grade de Bragg sensora, causadas por variações da temperatura. Esta técnica inovadora poderá ser utilizada para a compensação térmica de outros tipos de sensores com grade de Bragg, permitindo a fabricação de sensores de baixo custo e grande simplicidade de implementação / Abstract: Fiber optics sensors are specially indicated to operate in noisy electrical environments because they are immune to the effects of electromagnetic interference (EM!) found in these environrnents. Such characteristic makes these sensors highly advantageous to the applications in the measurement systems used by electrical energy companies. This work presents the development of a prototype of a high-voltage and a low cost optical sensor which is used to monitor the state or voltage threshold with a high reliability. A technique for the detection of fiber Bragg grating sensors signals was developed, presented and tested. The experimental results showed that the developed detection technique, where the ac amplitude of the signal result from the light reflection is measured with a photodiode is adequate for high voltage sensing applications. The prototype of the high voltage fiber Bragg sensor was tested and the measured results indicate that the technique can be used to detect any other dynarnic measurand which induces a small strain amplitude when applied to the fiber Bragg grating. The developed prototype detected voltages in the range from 143 V to 60 kV. It is also presented a new technique for obtaining temperature independent fiber Bragg gratings, using a feedback circuit which uses the signal detected from a matched fiber and generates a signal which actuates on the thermo electrical cooler of the semiconductor laser, modifying the laser' s output wavelength, in orer to accurate track the Bragg wavelength shifts caused by temperature variations. This novel technique can be used for the fabrication of simple and low-cost temperature compensated fiber Bragg grating sensors / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Antonio Siqueira Dias / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T01:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_EduardoFerreirada_M.pdf: 6728170 bytes, checksum: 22e2ac4dad3b06f3f61e0ece70fa2f5d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Por serem eletricamente passivos e imunes à interferência eletromagnética, os sensores a fibra óptica estão se tornando uma excelente escolha para o sensoreamento em várias aplicações, como aeroespacial, distribuição e geração de energia elétrica, transportes ferroviários, e equipamentos de segurança militares. Entre outras vantagens está o fato de que os sinais medidos podem ser transmitidos em distâncias muito grandes (da ordem de quilômetros), são compactos e leves. A técnica de medida convencional com sensor à FBG necessita de equipamentos de custo muito elevado, tornando-se inviável para aplicações de baixo custo. Neste trabalho apresenta-se uma nova técnica para medir temperatura com sensores a fibra óptica com grades de Bragg. Resultados experimentais de medidas feitas com a técnica desenvolvida mostram que é possível obter uma resolução de 0,5 mºC em medidas realizadas numa faixa de 30ºC. / Abstract: Due to the characteristic of being electrically passive and immune to electromagnetic interference, optical fiber sensors are becoming an excellent choice for several applications, as aerospace, distribution and generation of electrical energy, railway transports, and military equipment. Among other advantages, these sensors are compact, light and the measured signals can be transmitted for very long distances (in the order of kilometers). The existing techniques for temperature measurement using FBG sensors need expensive equipments, and therefore are not suitable for low cost applications. In this work a new technique to measure temperature with a extremely high resolution using FBG sensors is presented. Experimental results of measurements carried out with the proposed technique show that a resolution of 0.5 m°C was obtained for measurements performed over a 30 ºC temperature range. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica