Interferómetros modais em fibra óptica para aplicações sensoras

• Autor(a) principal: Nascimento, Ivo Maciel
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.13/1662
• topic: Interferometria; Instrumentação virtual; Sensores em fibra óptica; LabView; Técnicas de detecção de sinal; Interferometry; Virtual instrumentation; Fiber optic sensors; Signal detection schemes; Engenharia de Telecomunicações e Redes; .; Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática

Os sensores em fibra óptica têm vindo a ganhar uma importância crescente na área dos sensores, devido à sua imunidade a interferências electromagnéticas, elevada sensibilidade, peso reduzido, baixas perdas e grande largura de banda. Estes sensores tornam-se importantes porque permitem a medição de um grande número de mensurandos, como por exemplo: estiramento, temperatura, índice de refracção externo e torção. Neste trabalho implementaram-se dois sensores intermodais em fibra óptica e efectuouse a sua caracterização em termos de resposta à temperatura e a variações de índice de refracção, utilizando um analisador de espectros ópticos (OSA). Desenvolveu-se também um programa de simulação, em LabVIEW, que permite analisar diferentes tipos de interferómetros com cavidades ressonantes simples ou múltiplas. Foram avaliadas três configurações distintas: a primeira utilizando uma rede de Bragg (FBG) e a reflexão de Fresnel na extremidade da fibra; a segunda utilizando duas FBGs com características espectrais idênticas, e a terceira utilizando as duas FBGs idênticas combinadas com a reflexão de Fresnel na extremidade da fibra. O programa permite observar o espectro resultante dos interferómetros com cavidades de diferentes comprimentos e aplicar as técnicas de detecção de sinal pseudo-heteródina e três técnicas heteródinas. Simulando incrementos de estiramento, de temperatura ou de alteração do índice de refracção externo aplicados aos interferómetros é ainda possível observar e prever o comportamento do espectro dos sensores e efectuar uma análise da fase e da amplitude dos diversos harmónicos. Implementou-se um sistema que emprega um laser DFB (Distributed FeedBack) e que recorre à instrumentação virtual, em LabVIEW, para registar a resposta dos sensores interferométricos, empregando as técnicas de detecção de sinal utilizadas na simulação. Por último, estudou-se interferómetros com cavidades formadas por CFBGs (Chirped Fiber Bragg Gratings) com intuito de explorar a sua sensibilidade em termos de temperatura e estiramento, e efectuar uma comparação com as cavidades formadas por FBGs normais.