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[en] APPLICATIONS OF FIBER BRAGG GRATING SENSORS IN THE MEASUREMENT OF PH AND OF STRAIN IN HARD THIN FILMS / [pt] APLICAÇÕES DE SENSORES A REDE DE BRAGG EM FIBRAS ÓPTICAS NA MEDIÇÃO DE PH E DEFORMAÇÃO DE FILMES FINOS DE ALTA DUREZASULLY MILENA MEJIA QUINTERO 07 November 2006 (has links)
[pt] Este trabalho versa sobre duas diferentes aplicações de
sensores a redes de
Bragg em fibra óptica. A primeira consiste no
desenvolvimento de uma técnica
de sensoriamento do pH empregando fibra óptica, que visa a
monitoração
contínua e permanente deste parâmetro em poços de petróleo
depletados e de
injeção. Nesta aplicação, as redes de Bragg são acopladas,
através de um
mecanismo transdutor, a sistemas poliméricos que respondem
a alterações do pH
apresentando uma variação expressiva de seu volume. O
tempo de resposta e o
fator de inchamento do sistema polimérico foram
caracterizados para valores de
pH 3, 4, 5, e 6, em soluções aquosas contendo sais
dissolvidos em concentrações
típicas das encontradas em águas de formação. As medições
foram realizadas a
temperaturas e pressões ambientes, assim como na presença
de óleo, e após a
pressurização do sistema polimérico até 5000 psi.
Diferentes mecanismos
transdutores foram projetados e construídos, e suas
respostas, avaliadas em
soluções aquosas com composição similar à das águas de
formação. Foram
estimadas a sensibilidade da técnica e as principais
fontes de incerteza na
medição do pH. Procurou-se também avaliar a funcionalidade
dos mecanismos
transdutores visando uma futura instalação em poço. Na
segunda aplicação, é
proposta uma técnica para a medição in situ da tensão
residual induzida em
filmes finos de alta dureza durante sua deposição em
câmaras de sputtering
assitido por rádio-frequência e campo magnético. A técnica
é constituída por
uma viga em aço engastada, tendo uma de suas faces
instrumentada com um
conjunto de redes de Bragg a fibra óptica, enquanto a face
oposta é exposta ao
fluxo de íons do material a ser depositado. O sistema
sensor é instalado em uma
câmara que opera sob alto vácuo, enquanto os aparelhos de
leitura permanecem
no exterior. A resposta do protótipo em função de
variações do campo
magnético e da temperatura no interior da câmara foi
levantada. Em seguinda,
foram realizadas medições da deformação da viga durante a
deposição de filmes
de sílica, de óxido de titânio-índio, e de carbeto de
silício. A tensão residual dos filmes foi calculada e
comparada com resultados de medições de curvatura do
substrato realizadas empregando um perfilômetro. Tensões
residuais de 6 MPa
até 0,2 Gpa foram obtidas durante as diferentes deposições. / [en] This work treats of two different applications of optical
fiber Bragg grating
sensors. The first application consists of a pH sensing
technique that employs
optical fiber to permanent and continuously monitor the pH
in depleted and
injection oil wells. In this application, the Bragg
gratings are coupled by a
transduction mechanism to a polymeric system which
responds to pH variations
with a large volume change. The response time as well as
the swelling factor of
the polymeric system at pH 3, 4, 5, and 6 have been
characterized in aqueous
solutions with dissolved salts in concentrations typical
of those found in
formation waters. Experiments have been carried out at
room temperature and
pressures, in the presence of oil, and after
pressurization up to 5000 psi. Several
mechanisms of transduction have been designed,
constructed, and tested in
solutions similar to the formation waters. The sensitivity
of the technique and the
main sources of uncertainties related to the pH
measurement have been
investigated. Also, the functionality of the mechanisms
has been evaluated
aiming at a future installation in the petroleum wells.
The second application
investigated is a technique for in situ measurement of the
residual stress induced
in hard thin films during deposition by RF magnetron
sputtering. The sensing
technique consists of a cantilever steel beam. One of the
surfaces of the beam is
instrumented using optical fiber Bragg gratings; the
opposite face is exposed to
the ion flux that originates the thin film. The sensing
system is installed in a
vacuum chamber while the interrogating apparatus remains
outside. The
prototype has been characterized with respect to
variations of the magnetic field
and the temperature inside the chamber. Measurements of
the beam strain have
been carried out during deposition of silica, indium-
titanium oxide, and silicon
carbide thin films. The residual stresses have been
calculated and the results
compared with data obtained using perfilometry. Residual
stress values varying
from 6 MPa up to 200 MPa have been obtained during the
different deposition processes.
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[en] GLASS AND OPTICAL FIBER ELECTROTHERMAL POLING / [pt] POLARIZAÇÃO ELETROTÉRMICA DE VIDROS E FIBRAS ÓPTICASGLADYS ADRIANA QUINTERO ROJAS 07 March 2006 (has links)
[pt] Componentes ópticos para sistemas de telecomunicações
estão em crescente
demanda. Para aumentar a eficiência destes componentes,
reduzir os custos e
permitir a integração aos sistemas atuais, tem-se
incentivado a pesquisa de novos
materiais, como, por exemplo, a sílica fundida.
Geralmente, a sílica fundida, por
ser um meio isotrópico, não exibe efeitos não lineares de
segunda ordem como o
efeito eletro-óptico, que pode ser utilizado na fabricação
de chaves e moduladores
ópticos. No entanto, pode-se induzir na sílica uma não
linearidade de segunda
ordem (c(2)) da ordem de 1 pm/V através da técnica de
polarização eletrotérmica.
Observa-se a formação de uma camada depletada de íons e um
campo elétrico
muito intenso permanentemente gravado em sílica
polarizada. A caracterização
experimental desta camada de depleção, ou seja, espessura,
perfil e magnitude do
c(2) induzido, é importante para a compreensão do processo
físico que ocorre
durante a polarização. Podem ser encontrados na literatura
resultados muito
divergentes obtidos com diferentes técnicas de
caracterização. Não se sabe se esta
divergência é devida aos diferentes métodos usados, ou a
diferentes condições de
polarização e tipos de amostras. Nesta tese, fez-se uma
comparação entre quatro
técnicas de caracterização da espessura da camada de
depleção em sílica
polarizada: ataque químico interferométrico com ácido
fluorídrico, Maker Fringe,
microscopia óptica e de força atômica, e ataque
interferométrico com medida de
segundo harmônico em tempo real. A estabilidade da não
linearidade induzida é
importante para garantir a estabilidade de chaves e
moduladores ópticos
construídos com sílica polarizada, portanto, fez-se também
um estudo de
apagamento por temperatura da não linearidade induzida em
amostras de sílica
polarizada. Foi também estudado nesta tese a influência da
superfície da amostra
antes da polarização, fator importante para a otimização
da reprodutibilidade do
processo. Para investigar a potencialidade do
desenvolvimento de um Atenuador
Óptico Variável (VOA) a fibra óptica, também foi feito um
estudo de polarização eletrotérmica em fibras ópticas.
Estudos complementares foram realizados
envolvendo a influência do campo elétrico na taxa de
ataque de ácido fluorídrico
em fibras ópticas. Fez-se também um estudo sobre redes de
Bragg gravadas em
fibras especiais. Parte desta tese foi financiada pelo
CNPq (bolsa doutorado), pelo
Convênio Ericsson/PUC-Rio - Termo Aditivo 04 e 14, ref:
PUC.04, Polarização
de fibras ópticas, e pelo Projeto GIGA - Finep - Funttel -
CPqD, Subprojeto
Atenuador Óptico Variável a Fibra Óptica. / [en] Over the past few years, there has been a growing demand
for optical
components for telecommunication systems. In order to
increase the efficiency of
these components, reduce costs and allow integration to
current systems, efforts
have been made in researching new materials, for example,
silica. Due to its
isotropic nature, silica, ordinarily, does not present
second order effects, for
example, the electro-optic effect, which can be used for
optical switching and
modulation. However, eletrothermal poling can be used to
induce in silica a
second order nonlinearity (c(2)) of the order of 1 pm/V.
It can be observed that
poled silica has an ion-depleted layer and a permanently
recorded electric field.
The experimental characterization of this depletion layer,
i.e. width, profile and
magnitude of the induced c(2), is important for the
comprehension of the physical
process occurring during polarization. Different results
obtained with different
characterization techniques can be found in literature. It
is not known whether
diverging results in literature are due to different
methods of examination or due
to different poling conditions and sample type. This
thesis compares the findings
of four experimental techniques used to monitor the width
of the depletion region
in fused silica samples poled under similar conditions -
hydrofluoric acid (HF)
etching, Maker Fringe, optical and atomic force
microscope, and hydrofluoric acid
(HF) etching with real time monitoring of the SH signal.
The stability of the
induced nonlinearity is important to guarantee the
stability of optical switches and
modulators built with poled silica; therefore, thermal
annealing of the induced
nonlinearity in poled silica is also investigated in this
thesis. The influence of the
sample surface before poling, an important factor in
reproducibility, is also
investigated in this thesis. In order to investigate the
possibility of developing an
optical fiber Variable Optical Attenuator (VOA), optical
fiber electrothermal
poling was also investigated. Additionally, studies of the
influence of the electric
field strength on HF etching rate were made, as well as
recording of Bragg gratings on special fibers. This thesis
has been partially funded by CNPq
(Doctorate scholarship), by Ericsson/PUC-Rio Accord -
Additive term 04 e 14,
ref: PUC.04, Poling of Optical Fiber, and by GIGA - Finep -
Funttel - CPqD
Project, Variable Optical Attenuator Subproject.
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[en] DISTINGUISHING BETWEEN ALCOHOLIC AND NON ALCOHOLIC BEVERAGES IN THE FLOW MEASUREMENT SYSTEM DURING FILLING / [pt] DIFERENCIAÇÃO DE BEBIDAS ALCOÓLICAS E NÃO-ALCOÓLICAS NO SISTEMA DE MEDIÇÃO DE VAZÃO (SMV) DURANTE O ENVASEBIANCA GONCALVES MOREIRA 28 March 2006 (has links)
[pt] De acordo com os cálculos do Sindicato Nacional da
Indústria de Cerveja
(Sindicerv), os estados e o governo federal perdiam
anualmente cerca de R$ 720
milhões em arrecadação, devido à sonegação praticada por
alguns fabricantes de
cerveja. Um elemento facilitador para esse tipo de
sonegação é o método
atualmente utilizado pela Receita Federal para o controle
da quantidade de volume
produzido, que envolve apenas o controle de notas fiscais
de vendas, o que tem
sido uma grande fonte de erros e prejuízo, tanto para as
empresas, quanto para o
governo. Em 2001, com o objetivo de criar mecanismos que
auxiliem no controle
de arrecadação de impostos, o governo federal publicou a
Medida Provisória no
2.158-35, obrigando os fabricantes a instalar um Sistema
de Medição de Vazão
(SMV) em todas as linhas de engarrafamento, na entrada de
cada enchedora. O
SMV seria usado inicialmente apenas no monitoramento. Além
de medir a
quantidade de bebida produzida, o SMV é, por meio de um
sistema de
condutivímetro elétrico, responsável por detectar o tipo
de líquido que está sendo
envasado. Nesta dissertação, são avaliadas possíveis
técnicas de diferenciação de
bebidas alcoólicas e não-alcoólicas, visando atribuir
maior confiança à Receita
Federal e aos consumidores. Além da condutividade, foram
avaliadas a
densimetria e a potenciometria. Devido a problemas
encontrados nestas três (3)
técnicas, resolveu-se testar a eficiência de um sensor à
fibra óptica de índice de
refração para a diferenciação de bebidas. A principal
vantagem deste sensor é
tornar a sonegação mais difícil, pois, ao contrário do
condutivímetro, não sofre
influência eletromagnética externa. As incertezas de
medição dos valores obtidos
para condutividade e índice de refração foram calculadas.
Os resultados da
presente dissertação são suficientemente significativos
para substanciar a
recomendação de uma revisão da Medida Provisória no 2.158-
35. Parte desta dissertação foi financiada, através do
Convênio referência FINEP n°
22.01.0692.00, pelo Programa Tecnologia Industrial Básica
e Serviços
Tecnológicos para a Inovação e Competitividade
MCT/FINEP/FNDCT/Fundo
Verde Amarelo, um programa cooperativo universidade-
empresa. / [en] According to the Brazilian Sindicato Nacional da Indústria
de Cerveja (Sindicerv),
about R$ 720 million a year used to be lost due to federal
and state tax evasion by some
beer manufacturers. Tax evasion used to be eased by the
method used by the Brazilian
federal revenue service (Receita Federal) to monitor the
amount of beer manufactured,
which was solely based on sales receipts, resulting in
large losses for the government and
companies. In 2001, in order to create mechanisms to help
in tax collection, the Federal
government issued the Medida Provisória no 2.158-35,
making it mandatory for the
manufacturers to install a Flow Measurement System in all
bottling lines, at the beginning
of the beverage filler. The system was to be initially
used as a monitoring device. In
addition to measuring the amount of beverage manufactured,
the Flow Measurement
System is also responsible for detecting the type of
beverage being bottled or canned by
means of an electrical conductivity sensor. This and other
possible methods for
distinguishing between alcoholic and non alcoholic
beverages in the Flow Measurement
System are evaluated in this dissertation, in order to
increase reliability for the Receita
Federal and the consumers. In addition to the
conductivity, density and pH measurements
were also evaluated. Due to problems found in these three
(3) techniques, an index of
refraction optical fiber sensor was also tested for
distinguishing between beverages. The
main advantage of this sensor is that it makes tax evasion
more difficult because, as
opposed to the conductivity sensor, it is not affected by
external electromagnetic
interference. The uncertainty in measurement of the
conductivity and index of refraction
results were calculated. This dissertation` results are
sufficiently significant to
substantiate the recommendation that the Medida Provisória
no 2.158-35 be revised. Part
of this dissertation was financed by the Convênio
referência FINEP n° 22.01.0692.00 of
the Programa Tecnologia Industrial Básica e Serviços
Tecnológicos para a Inovação e
Competitividade MCT/FINEP/FNDCT/Fundo Verde Amarelo, a
university-company
cooperative program.
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[en] MONITORING CORROSION DEFECTS IN PLANAR STRUCTURES WITH FIBER BRAGG GRATING SENSORS / [pt] MONITORAÇÃO DE DEFEITOS POR CORROSÃO EM ESTRUTURAS PLANAS UTILIZANDO SENSORES A REDE DE BRAGGDARWIN GRAMER FALCON SORIA 29 March 2012 (has links)
[pt] O foco do presente trabalho é a detecção e o monitoramento de defeitos tais como perda de espessura por corrosão ou dano produzido por impacto em painéis metálicos planos. O sistema proposto emprega sensores de deformação a fibra óptica baseados em redes de Bragg, que possuem alta capacidade de multiplexação. O campo de deformações produzido na superfície da placa por um mesmo carregamento, cuja amplitude pode variar, é continuamente comparado a um mapa de referência, obtido com a estrutura íntegra ou na presença um defeito previamente detectado. Variações nos gradientes de deformações são associadas ao surgimento ou crescimento de um ou mais defeitos. Neste estudo, a metodologia foi preliminarmente avaliada através da análise de campos de deformação produzidos por carregamentos de tração em corpos de alumínio contendo defeitos superficiais. Esses defeitos exemplificam danos causados por corrosão, e são monitorados através de sensores a fibra óptica baseados em redes de Bragg. Os sensores são posicionados ao longo de uma das superfícies da placa, medindo deformações em duas direções ortogonais, que neste estudo corresponderam às direções principais de deformação. A abordagem do problema fundamenta-se na análise de dados experimentais e modelagem numérica por elementos finitos. Os resultados numéricos para as deformações são comparados com os obtidos em experimentos em laboratório. A técnica é utilizada para avaliar qualitativamente os defeitos em estruturas submetidas a carregamento estático. A correlação entre resultados numéricos e experimentais mostraram-se satisfatórias, indicando que o método apresenta potencial para ser estendido para aplicações mais complexas. / [en] The present work is focused on detecting and monitoring damage such as loss of thickness due to corrosion or other planar defects in flat metallic panels. The proposed method employs fiber optic sensors that, due to their high multiplexing capability, are capable of mapping the strain fields in the panel surfaces produced by the same, controlled, loading, which are then continuously compared to a reference map obtained with the structure free of defects or with a previously detected damage. Changes in the strain gradient are attributed to the appearance or growth of structural damage. The proposed approach for structural health monitoring has been preliminarily evaluated in this dissertation by analyzing the strain fields produced on an aluminum plate under in plane tensile loads. Artificial, localized surface defects, simulating a loss of thickness due to corrosion where the investigated defects. A mesh of fiber Bragg grating sensors was installed on one of the panel surfaces measuring its principal strains. The strain fields obtained with the plate containing defects with different depths and sizes were compared to a reference measurement with the panel without defects. Experimental data was compared with numerical simulations based on the Finite Element method. The correlation between numerical and experimental results was satisfactory indicating that the method can be further developed in order to be applied in implementations of structural health monitoring systems.
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[en] METALLIC NANOPARTICLES SYNTHESIS AND FABRY-PEROT CAVITY IN FIBERS FOR OPTICAL SENSING APPLICATIONS / [pt] SÍNTESE DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS E CAVIDADE FABRY-PEROT EM FIBRAS PARA APLICAÇÕES EM SENSORIAMENTO ÓPTICOLEONARDO DE FARIAS ARAUJO 23 December 2016 (has links)
[pt] Nanopartículas metálicas apresentam um pico no espectro de absorção devido ao efeito de LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance – Ressonância de Plasmon de Superfície Localizado). A posição espectral do pico depende da forma, do tamanho, do material das nanopartículas e do índice de refração do meio em que se encontra. Conhecendo como a posição espectral deste pico varia de acordo com o índice de refração externo, pode-se utilizar, em princípio, estas nanopartículas como elemento sensor para medir a refração de líquidos e gases. Um sensor de índice de refração foi desenvolvido fabricando-se nanopartículas metálicas na extremidade de uma fibra óptica. Estas nanopartículas foram fabricadas a partir de um filme de ouro evaporado na extremidade de uma fibra óptica que depois foi aquecida. As nanopartículas assim formadas possuem uma distribuição não homogênea de forma e tamanho. De forma a se obter um maior controle do tamanho e da forma das nanopartículas metálicas fabricadas para o desenvolvimento de um sensor óptico com maior controle dos parâmetros, foi investigada nesta dissertação a formação de nanopartículas de prata por síntese química. Diferentes processos para a síntese foram investigados. As nanopartículas de prata localizadas na extremidade da fibra óptica foram caracterizadas quanto à resposta do sinal de LSPR quando as nanopartículas estavam em contato com meios com diferentes índices de refração. Visando ainda a investigação de sistemas de fibras ópticas com aplicação em sensoriamento, foi realizada uma simulação da deformação de cavidades elípticas formadas no interior de fibras ópticas quando estas estão sujeitas à aplicação de uma tensão longitudinal da fibra. Este tipo de cavidade pode ser usada como sensor de deformação devido à interferência das múltiplas reflexões no interior da cavidade. / [en] Metallic nanoparticles show a peak in the absorption spectrum due to the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) effect. The position of this peak depends on the shape, size and the type of the nanoparticles as well as on the refractive index of the surrounding media. From the dependence of the position of the peak with the external refractive index, it is possible to use these nanoparticles as a sensor element to measure the refractive index of liquids and gas. A refractive index sensor was developed with nanoparticles deposited at the end face of an optical fiber. These nanoparticles, fabricated from a heated gold film deposited at the end face of the fiber, have a non homogenous distribution of size and form. In order to obtain a better control of the size and form of the fabricated metallic nanoparticles, aiming the development of an optical sensor with control of the involved parameters, it was investigated in this work the formation of silver nanoparticles by chemical synthesis. Furthermore, extending the investigation of fiber optics systems with applications on sensing, it was performed a simulation of the deformation of elliptical air cavities, formed in the interior of optical fibers, under the effect of longitudinal stress along the fiber. This type of system can be used as a deformation sensor due to the multiple interference reflections in the interior of the cavity.
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[pt] ACELERÔMETRO TRIAXIAL A REDES DE BRAGG / [en] TRIAXIAL BRAGG GRATING ACCELEROMETER03 September 2004 (has links)
[pt] Desde o final da década de 80 a indústria de fibras
óticas têm passado por avanços consideráveis. Através de
técnicas controladas, as fibras ópticas podem gerar sinais
associados a uma vasta gama de grandezas físicas
funcionando como sensores denominados de Sensores a Fibra
Óptica (SFO s). Diversas técnicas podem ser empregadas
para tal, e entre as existentes a baseada em redes de
Bragg é a que mais tem se destacado. O interesse por
transdutores empregando esta técnica se justifica
pelas vantagens proporcionadas pelo uso da luz, tais como
sua capacidade de multiplexação, boa relação sinal/ruído,
medições a longas distâncias, imunidade a campos
eletromagnéticos, ausência de faísca, entre outras.
Neste trabalho buscou-se desenvolver um transdutor e uma
técnica de medição baseada em sensores a rede de Bragg
para medição de vibrações mecânicas. Um acelerômetro
óptico triaxial é projetado e construído. Diferentes
modelos foram testados em busca das características de
desempenho desejadas. Simulações numéricas empregando o
método dos elementos finitos auxiliaram na decisão por
melhores desenhos para o transdutor. Resultados de testes
experimentais e calibrações empregando um sistema de
aquisição de sinais desenvolvido são mostrados. Medições
de longa duração para avaliação de estabilidade do sistema
e efeitos de temperatura também são apresentados. / [en] Since the end of the 1980s, the fiber optics industry has
experienced considerable advances. Through a number of
controlled techniques, fiber optics can generate signals
associated with a vast array of physical measures, working
as sensors denominated Optical Fiber Sensors (OFS s).
Many different techniques can be employed to achieve this
objective. Among these, the one based on Bragg networks
has received the greatest amount of attention. The
interest in transducers employing this technique is
justified by the advantages of using light, such as its
multiplexing capability, good signal-to-noise ratio,
possibility of long distance measurements, immunity
to electromagnetic fields, and absence of sparks. In the
present work, a transducer and measurement technique based
on Bragg network sensors vibration are developed, in order
to measure mechanical vibrations. A triaxial optical
accelerometer is designed and built. Different models are
tested in the search for the desired performance
characteristics. Numerical simulations employing the
finite element method help the decision making process for
better transducer designs. Results from experimental and
calibration tests using a newly developed signal
acquisition system are presented. Long duration
measurements to evaluate system stability and temperature
effects are also shown.
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[en] AUTOMATIC HIGH-DYNAMIC AND HIGH-RESOLUTION PHOTON COUNTING OTDR FOR OPTICAL FIBER NETWORK MONITORING / [pt] SISTEMA DE MONITORAMENTO AUTOMÁTICO DE FIBRAS ÓPTICAS POR OTDR DE CONTAGEM DE FÓTONS E MODOS DE ALTA- RESOLUÇÃO/ALTO-ALCANCE06 October 2017 (has links)
[pt] Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma estrutura automatizada para o monitoramento de fibras ópticas. Esta estrura consite em dois tipos de reflectômetros ópticos por contagem de fótons no domínio
do tempo e um filtro de tendências que é utilizado para detectar as falhas em uma fibra óptica de forma automatizada. O primeiro OTDR por contagem de fótons apresenta uma faixa dinâmica de 32 dB com resolução espacial de 6 m, já o segundo OTDR apresenta uma faixa dinâmica de 14 dB e uma resolução de 3 cm. Foi demonstrada a sua capacidade de detectar falhas automaticamente em um enlace óptica e de sintonização no monitoramento de redes passivas WDM. / [en] In this work the development of an automated structure for the monitoring of optical fibers is presented. This structure consists of two types of Photon Counting Optical Time Domain Reflectometers and a trend filter
that is used to detect fiber faults in an automated way. The first Photon Counting OTDR has a 32 dB dynamic range with spatial resolution of 6 m, while the second OTDR has a 14 dB dynamic range and a resolution of
3 cm. Its ability to automatically detect faults in an optical fiber link and tunability for monitoring of optical WDM networks has been demonstrated.
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[en] HIGH RESOLUTION PHOTON COUNTING OPTICAL REFLECTOMETRY / [pt] REFLECTOMETRIA ÓPTICA DE ALTA RESOLUÇÃO POR CONTAGEM DE FÓTONSLUIS ERNESTO YNOQUIO HERRERA 17 October 2016 (has links)
[pt] Neste trabalho são apresentados dois reflectômetros ópticos por contagem
de fótons no domínio do tempo para o monitoramento de fibras ópticas. O
primeiro foi projetado para obter faixas dinâmicas altas. Demonstrou-se a sua
capacidade de sintonização no monitoramento de redes passivas WDM-PON
durante o tráfego de dados. 32 dB de faixa dinâmica com 6 m de resolução foram
atingidos. O segundo reflectômetro foi projetado para atingir resoluções ultra
altas. As aplicações neste caso, além do monitoramento de uma rede TDM-PON
de curto alcance, foram na caracterização de redes de Bragg dispersivas e na
descrição e modelagem de um fenômeno não reportado antes na literatura,
chamado nesta tese de reflexão por curvatura. Foi demonstrada uma resolução
menor que 3 cm com faixa dinâmica maior que 14.0 dB. / [en] This thesis presents the development of two photon counting optical time
domain reflectometers for fiber optic links monitoring. The first one was focused
on high dynamic range. It is demonstrated its tunable capability for a WDM-PON
in-service monitoring. 32 dB on dynamic range and a two-point resolution of 6 m
is achieved. The second reflectometer was design to accomplish an ultra high
resolution. The monitoring of a short TDM-PON is performed. Moreover, due to
its high resolution, a chirped fiber Bragg grating is characterized and a non
previous reported phenomena, the bend reflection, is shaped and described. It is
demonstrated 3 cm two-point resolution and more than 14 dB on dynamic range.
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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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[en] OPTICAL FIBER FABRY-PEROT CAVITIES FOR SENSING TEMPERATURE, STRAIN AND MAGNETIC FIELD / [pt] FIBRAS ÓPTICAS COM CAVIDADES FABRY-PEROT PARA SENSORIAMENTO DE TEMPERATURA, DEFORMAÇÃO LONGITUDINAL E CAMPO MAGNÉTICOLARISSA MARIA BESERRA SOARES 13 June 2016 (has links)
[pt] Nesta dissertação foram discutidos os resultados obtidos com um
interferômetro Fabry-Perot intrínseco (FPI) a fibra óptica, para sensoriamento de
deformação longitudinal, temperatura e campo magnético. O FPI foi construído
através da emenda de uma fibra capilar entre dois pedaços de fibra padrão de
telecomunicação, formando uma cavidade de ar retangular. Esta cavidade, quando
atua como um sensor de deformação longitudinal, possui uma sensibilidade nove
vezes maior que uma típica rede de Bragg (FBG). Porém, quando atua como
sensor de temperatura, a sensibilidade é bem menor que a de uma rede de Bragg,
tornando-se bastante útil para diversas aplicações. O sensor de campo magnético
foi construído através da colagem da cavidade de ar num material
magnetostrictivo, para que este convertesse as mudanças causadas em seu
comprimento, devido à aplicação do campo magnético, em deformação
longitudinal. Este sensor apresentou uma sensibilidade ao campo magnético
quatro vezes maior do que quando o mesmo é construído com uma rede de Bragg. / [en] This thesis discusses the results obtained with an intrinsic Fabry-Perot
interferometer (FPI) fiber, for sensing longitudinal strain, temperature and
magnetic field. The FPI was constructed by splicing a capillary fiber between two
pieces of standard telecommunication fiber, forming a rectangular air cavity. This
cavity, when acting as a longitudinal deformation sensor has a sensitivity nine
times greater than a typical Bragg grating (FBG). However, when it acts as a
temperature sensor, the sensitivity is much smaller than a Bragg grating, making it
useful for various applications. The magnetic field sensor was built placing the air
cavity on a magnetostrictive material, so that it converted the changes brought in
its length due to the application of the magnetic field in longitudinal deformation.
The sensor showed a sensitivity to the magnetic field four times higher than when
it is built with a Bragg grating.
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