[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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:5385 |
| Date | 31 August 2004 |
| Creators | LUIZ CARLOS DA SILVA NUNES |
| Contributors | ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA, ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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