Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:35:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RafaelGuilhermeRochae_M.pdf: 2153364 bytes, checksum: 23d758a1686b417eaea8b7c13be8f912 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os recentes avanços em circuitos eletrônicos e em fibras óticas proporcionaram o desenvolvimento de sensores baseados em fibras óticas, com uma grande ênfase em sensores com Grades de Bragg (FGB). Os sensores com grade de Bragg são utilizados para quantificar e medir vários parâmetros como: temperatura, pressão, tensão, corrente elétrica e termodinâmica, com grande precisão e resolução. Neste contexto, foi desenvolvido um nova técnica de baixo custo para interrogar um sensor com grade de Bragg e medir temperatura. O sensor FBG é iluminado com um laser DFB, que contém um peltier (Thermo Electrical Cooler - TEC) e um termistor. Um circuito eletrônico analógico controlado por um microcontrolador de alto desempenho (100 MIPS) varia o TEC com correntes controladas, alterando a temperatura do laser DFB e, consequentemente, modifica o comprimento de onda em sua saída. Esta simples técnica de baixo custo e boa precisão é capaz de detectar a grade de Bragg no espectro da fibra e calcular de forma indireta a temperatura no ponto / Abstract: The recent advances in fiber optics and eletronic circuits has led to the development of many sensors based on fiber optics, with a great emphasis on Fiber Bragg Gratings (FGB) sensors. The FGBs sensors are used to quantify severeal measurands, as temperature, pressure, tension, thermodynamics and electrical current, with good accuracy and resolution. In this projec, a novel low cost technique for interrogating a temperature FBG sensor was developed. The FBG sensor is iluminated with a DFB laser which contains a Thermo Electrical Cooler (TEC) and a thermistor. An eletronic analog circuit controlled by a high-performance 100 MIPS 8051CF120 microcontroller drives the TEC with a controlled current, changing the temperature of the DFB laser and, consequently, changing the wavelength in its output. The FBG temperature measurement is implemented with an algorithm stored in the microcontroller flash memory. When the temperature changes in the FBG, the system has to con-tinuosly track the FBG as it moves around the spectrum due to the temperature variations. This novel simple low-cost and good precision technique for making an all eletronic interrogator for measuring temperature with FBGs sensors was develeped. The unique charecteristic of associating the Bragg shifts with thermistor measured values is the main feature of the proposed interrogation scheme / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yujuan Wang.pdf: 1608760 bytes, checksum: 9cb82304a2c95c2b0e357dc7f8449815 (MD5) Previous issue date: 2012-12-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents the development of an FPGA-based optical interrogation system of multiplexed FBG sensors. The Fabry-Perot filter is used to implement the tunable filter method, as a demodulator for FBG sensors. The tuning signal generation for Fabry-Perot filter and the data aquisition are implemented and syncronized em FPGA. Peak-detection algorithms, based on centroid and FIR filter, are implemented em FPGA. The peak displacement detected of FBG reflected spectrum is used to refer sensed elements, such as variation of temperature and refractive index. Besides, other auxiliary digital circuits are implemented for the system configuration, visulization of the detected peak information and the serial communication to monitor entire spectra in computer. All these digital circuits are working on their own duty at the same time, synchronised by the crystal clock of FPGA. The system was used to monitor the fabrication process of an refractive index sensor. The fabricated sensor was tested by measuring the refractive index of water and sucrose. In another experiment, the system was tested by measuring the temperature of a water sample. In addition, a method to calibrate the tuning signal generator is proposed, which can also be employed in other applications that uses DA converters. Finally, the developed system was packaged to facilitate its transportation. / Este trabalho descreve a implementação de um sistema de interrogação óptico para FBGs multiplexadas, com o controle dos processos implementado em FPGA. A interrogação das FBGs é realizada por meio do método de filtro sintonizável, com o uso de filtro Fabry-Perot. Um FPGA é utilizado para gerar sinal de sintonia para o filtro Fabry-Perot e realizar a leitura do sinal espectral refletido pelas FBGs. Algoritmos de detecção de pico (centroide e filtro FIR) foram implementados no FPGA para processar os sinais refletidos por cada FBG, com o objetivo de inferir as propriedades sensoreadas, como variação de temperatura ou índice de refração. Além destes circuitos digitais, são implementados outros circuitos digitais para a configuração do sistema, para a visualização do pico detectado do sinal espectral e para o monitoramento do espectro inteiro via comunicação serial. Todos circuitos cumprem a própria função paralelamente em virtude do paralelismo do FPGA, sincronizado pelo clock do oscilador cristal do FPGA. O sistema desenvolvido foi utilizado no monitoramento do processo de fabricação de sensor de índice de refração e então na leitura do índice de refração de amostras de sacarose e água. O sistema também foi utilizado para a leitura da temperatura de amostras de água, onde foi estimada a sensibilidade e a resolução do sistema. Também foi proposto um método para a calibração do sistema, que pode ser utilizado também em outros trabalhos. O sistema final foi colocado em uma maleta para facilitar o seu transporte para o local de uso.