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[en] ANALYSIS OF THE DEMODULATION TECHNIQUE BASED ON FIXED FILTERS IN THE INTERROGATION OF FIBER BRAGG GRATING SENSORS / [pt] ANÁLISE DA TÉCNICA DE DEMODULAÇÃO BASEADA EM FILTROS FIXOS NA INTERROGAÇÃO DE SENSORES A REDE DE BRAGG EM FIBRAS ÓPTICASLUIZ CARLOS DA SILVA NUNES 31 August 2004 (has links)
[pt] A análise da técnica de demodulação usada para interrogar
sensores a rede de Bragg em fibras ópticas baseadas em
filtros fixos foi realizada teoricamente e
experimentalmente. Diferentes configurações de sistemas
foram analisadas modificando a posição espectral dos
filtros, assim como os níveis de potência óptica obtidos
nos fotodetectores. Foram realizadas medidas com o tempo
de
integração que variavam de 0.01 a 1s e estimado o limite
de
baixa freqüência. Comparação entre os resultados
experimentais e simulados mostram boa concordância, e
extrapolações indicam que seria possível chegar a uma
faixa
de medida da ordem de 7 nanômetros, com incertezas
equivalentes menores que 2 picometros, na medida da
posição
de pico do sensor. Foi feita uma análise da possibilidade
de utilização desta técnica para medida simultânea de
pressão e temperatura com uma única rede sensora. Na
realização experimental foi usado um transdutor de
pressão
que transferia uma força transversal à fibra,
proporcional
à pressão atuante, gerando birrefringência na região da
rede de Bragg. Foi possível obter valores de pressão com
a
faixa dinâmica de 400 psi com incerteza máxima de 4 psi e
simultaneamente temperaturas com variação de 28 a 50 graus Celsius
com
incerteza máxima de 0.1 graus Celsius. Adicionalmente, foram
estudados
os efeitos gerados em uma multiplexação temporal (TDM) de
sensores a rede de Bragg quando os sensores se encontram
superpostos na mesma posição espectral. Nesta análise é
confrontada a técnica de demodulação utilizando dois
filtros fixos com a técnica baseada na posição espectral.
Os resultados indicam que a técnica baseada em filtros
fixos apresenta vantagem, permitindo um número
significativamente maior de sensores. E também, foi
analisado o distúrbio provocado no espectro da rede
sensora
quando a fonte de luz usada para interrogar a rede tem
uma
modulação espectral que varia com a temperatura.
Finalmente, foi apresentado um sistema de multiplexação
(TDM/WDM), completamente polarizado, capaz de interrogar
dezenas de sensores a rede de Bragg escrito em fibras de
alta birrefringência. O sistema de multiplexação
consistiu
em uma chave óptica integrada, baseada em um
interferômetro
de Mach-Zehnder com configuração X-Y, e em um
espectrômetro
com um CCD linear como elemento de detecção. / [en] The analysis of a demodulation system for fiber Bragg
grating sensors based on two fixed spectral filters has
been carried out both theoretically and experimentally.
Different system configurations were analyzed by modifying
the spectral position of the filters as well as the optical
power-level of the signal reaching the two photo-detectors.
Measurements with integration times that varied from 0.01
to 1 second have been compared with the low frequency limit
predicted for long-term operation. Comparisons between
simulated and experimental results show good agreement, and
extrapolations indicate that it should be possible to
achieve a dynamic range of the order of 7 nanometers, with
uncertainties equivalent to less than 2 picometers, in
measurements of the sensor peak position. Applications
based on this system were carried out. An analysis of
simultaneous measurement of temperature and pressure with
only one FBG sensor using transducer of pressure to
transfer a lateral force to the fiber, proportional to the
applied pressure, generating birefringence at grating Bragg
region has been realized. The proposed system allowed to
measure pressure range of 400 psi with uncertain of 4 psi
and simultaneously temperature range of 22 Celsius Degree with uncertain
of 0.1 Celsius Degree. In addiction, generated effects in the temporal
multiplexing (TDM) of fiber Bragg grating sensors when the
sensor spectra are fully overlapped have been analyzed. In
this study, it is compared the demodulation technique based
on two fixed filters with the conventional technique based
on the peak position. The results show that the technique
based on fixed filters presents advantage to conventional,
allowing a greatest sensor number. It was also analyzed the
generated disturbance in the Bragg grating sensor spectrum
when the source used to interrogate the sensor has a
residual modulation which changes with the temperature. And
finally, a polarized multiplexing system (TDM/WDM) able to
interrogate a large number of Bragg grating sensors written
in high-birefringent polarization-maintaining fibers has
been realized. It is based on integrated-optic switch Mach-
Zehnder interferometer in X-Y configuration and a CCD line
array spectrometer.
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Desenvolvimento de um elemento combustível instrumentado para o reator de pesquisa IEA-R1 / Development of an instrumented fuel assembly for the IEA-R1 research reactorUmbehaun, Pedro Ernesto 20 May 2016 (has links)
Após o aumento de potência do reator IEA-R1 de 2 MW para 5 MW observou-se um aumento da taxa de corrosão nas placas laterais de alguns elementos combustíveis e algumas dúvidas surgiram com relação ao valor de vazão utilizada nas análises termo-hidráulicas. A fim de esclarecer e medir a distribuição de vazão real pelos elementos combustíveis que compõe o núcleo do reator IEA-R1, um elemento combustível protótipo, sem material nuclear, chamado DMPV-01 (Dispositivo para Medida de Pressão e Vazão), em escala real, foi projetado e construído em alumínio. A vazão no canal entre dois elementos combustíveis é muito difícil de estimar ou ser medida. Esta vazão é muito importante no processo de resfriamento das placas laterais. Este trabalho apresenta a concepção e construção de um elemento combustível instrumentado para medir a temperatura real nestas placas laterais para melhor avaliar as condições de resfriamento do combustível. Quatorze termopares foram instalados neste elemento combustível instrumentado. Quatro termopares em cada canal lateral e quatro no canal central, além de um termopar no bocal de entrada e outro no bocal de saída do elemento. Existem três termopares para medida de temperatura do revestimento e um para a temperatura do fluido em cada canal. Três séries de experimentos, para três configurações distintas, foram realizadas com o elemento combustível instrumentado. Em dois experimentos uma caixa de alumínio foi instalada ao redor do núcleo para reduzir o escoamento transverso entre os elementos combustíveis e medir o impacto na temperatura das placas externas. Dada a tamanha quantidade de informações obtidas e sua utilidade no projeto, melhoria e capacitação na construção, montagem e fabricação de elementos combustíveis instrumentados, este projeto constitui um importante marco no estudo de núcleos de reatores de pesquisa. As soluções propostas podem ser amplamente utilizadas para outros reatores de pesquisa. / After the IEA-R1 upgrade from 2 MW to 5 MW it was observed that the corrosion rate increased in a lateral plate of one fuel element and some issues appeared concerning the flow values used in the thermal-hydraulic analysis. In order to clear it up and measure the actual flow distribution among the fuel elements composing the IEA-R1 active core, a dummy element without nuclear fuel material, called DMPV-01 (Pressure and Flow Measurement Device), full scale, was designed and manufactured in aluminum. The flow rate in the channel between two fuel assemblies is very difficult to estimate or measure. This flow rate is very important to the cooling process of the external plates. This work presents the design and construction of an instrumented fuel assembly in order to measure the actual temperature in these lateral plates. Fourteen thermocouples were installed in this instrumented fuel assembly. Four in each lateral channel, one in the inlet nozzle and one in the outlet nozzle. There are three thermocouples in each channel to measure the clad temperature and one thermocouple to measure the fluid temperature. Three series of experiments, for three different core configuration were carried out with the instrumented fuel assembly. In two experiments a box was installed around the core to reduce the cross flow between the fuel assembly and measure the impact in the temperatures of external plates. Given the amount of information generated and its utility in the design, improvement and qualification in construction, assembly and manufacturing of instrumented fuel, this project turned out to be an important landmark on the thermal-hydraulic study of research reactor cores. The proposed solutions could be useful for other research reactors.
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Desenvolvimento de um elemento combustível instrumentado para o reator de pesquisa IEA-R1 / Development of an instrumented fuel assembly for the IEA-R1 research reactorPedro Ernesto Umbehaun 20 May 2016 (has links)
Após o aumento de potência do reator IEA-R1 de 2 MW para 5 MW observou-se um aumento da taxa de corrosão nas placas laterais de alguns elementos combustíveis e algumas dúvidas surgiram com relação ao valor de vazão utilizada nas análises termo-hidráulicas. A fim de esclarecer e medir a distribuição de vazão real pelos elementos combustíveis que compõe o núcleo do reator IEA-R1, um elemento combustível protótipo, sem material nuclear, chamado DMPV-01 (Dispositivo para Medida de Pressão e Vazão), em escala real, foi projetado e construído em alumínio. A vazão no canal entre dois elementos combustíveis é muito difícil de estimar ou ser medida. Esta vazão é muito importante no processo de resfriamento das placas laterais. Este trabalho apresenta a concepção e construção de um elemento combustível instrumentado para medir a temperatura real nestas placas laterais para melhor avaliar as condições de resfriamento do combustível. Quatorze termopares foram instalados neste elemento combustível instrumentado. Quatro termopares em cada canal lateral e quatro no canal central, além de um termopar no bocal de entrada e outro no bocal de saída do elemento. Existem três termopares para medida de temperatura do revestimento e um para a temperatura do fluido em cada canal. Três séries de experimentos, para três configurações distintas, foram realizadas com o elemento combustível instrumentado. Em dois experimentos uma caixa de alumínio foi instalada ao redor do núcleo para reduzir o escoamento transverso entre os elementos combustíveis e medir o impacto na temperatura das placas externas. Dada a tamanha quantidade de informações obtidas e sua utilidade no projeto, melhoria e capacitação na construção, montagem e fabricação de elementos combustíveis instrumentados, este projeto constitui um importante marco no estudo de núcleos de reatores de pesquisa. As soluções propostas podem ser amplamente utilizadas para outros reatores de pesquisa. / After the IEA-R1 upgrade from 2 MW to 5 MW it was observed that the corrosion rate increased in a lateral plate of one fuel element and some issues appeared concerning the flow values used in the thermal-hydraulic analysis. In order to clear it up and measure the actual flow distribution among the fuel elements composing the IEA-R1 active core, a dummy element without nuclear fuel material, called DMPV-01 (Pressure and Flow Measurement Device), full scale, was designed and manufactured in aluminum. The flow rate in the channel between two fuel assemblies is very difficult to estimate or measure. This flow rate is very important to the cooling process of the external plates. This work presents the design and construction of an instrumented fuel assembly in order to measure the actual temperature in these lateral plates. Fourteen thermocouples were installed in this instrumented fuel assembly. Four in each lateral channel, one in the inlet nozzle and one in the outlet nozzle. There are three thermocouples in each channel to measure the clad temperature and one thermocouple to measure the fluid temperature. Three series of experiments, for three different core configuration were carried out with the instrumented fuel assembly. In two experiments a box was installed around the core to reduce the cross flow between the fuel assembly and measure the impact in the temperatures of external plates. Given the amount of information generated and its utility in the design, improvement and qualification in construction, assembly and manufacturing of instrumented fuel, this project turned out to be an important landmark on the thermal-hydraulic study of research reactor cores. The proposed solutions could be useful for other research reactors.
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Contribución al desarrollo de sensores de temperatura y redes de sensores en tecnología de fibra ópticaMadruga Saavedra, Francisco Javier 06 October 2006 (has links)
Este trabajo de tesis recoge las contribuciones aportadas en el campo de los sensores de fibra óptica en tres ámbitos de trabajo. Un sistema sensor de alta temperatura sin contacto con transductores de fibras ópticas de sílice se ha presentado. Dos topologías de "ojo abierto" y "ojo cerrado" y un algoritmo de decodificación "pirometría de banda dual" propuesto en este trabajo son las novedosas aportaciones presentadas. El sistema ha sido validado en laboratorio y en pruebas de campo de forma exitosa. Para sensores de temperatura con fibras dopadas con Erbio se ha demostrado que su máxima sensibilidad tiene lugar cuando la longitud utilizada es superior a la óptima exigida por el bombeo. Finalmente se ha modelado y validado en laboratorio una red de sensores acústicos basados en interferómetros Fabry-Perot de cavidad larga determinando a partir del modelo obtenido la fase mínima detectable y la visibilidad máxima del sistema. / The thesis collects contributions in the field of optic fibre sensors for three areas. A high temperature sensor system without contact based on silica optic fibre transducers has been submitted. Two topologies "open eye" and "closed eye" and a dual band pyrometer decoding algorithm are the submitted innovative contributions. The system has been validated successful in the laboratory and field tests so. Another contribution has been the demonstration that the maximum sensitivity for temperature sensors based on Er-doped fibres occurs when the used length is more than the optimum required by pumping. Finally a network of acoustic sensors based on Fabry-Perot fibre interferometers has been modelled and validated in the laboratory. The minimum detectable phase and maximum visibility of the system has been obtained from the proposed and validated model
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