Aplicações de técnicas computacionais à interrogação de sensores ópticos baseados em grades de período longo
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFJF |
Texto Completo: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15528 |
Resumo: | A aplicação de técnicas computacionais, processamento de sinais e extração de características à interrogação de sensores ópticos baseados em grades de período longo é objeto de intenso desenvolvimento de pesquisa recente e ainda demanda aprofundamento. Considerando a aplicação cada vez mais ampla de sensores a fibra óptica, este trabalho visa apresentar formas alternativas de interrogação que não dependam da análise espectral ou de equipamentos de alto custo. Duas propostas são apresentadas. A primeira é baseada na separação do sinal do sensor em sub-bandas espectrais e posterior análise da potência óptica de cada sub-banda por uma rede neural artificial. A segunda proposta é baseada na extração de características aplicada a traços de reflectometria medidos em fibras contendo grades de período longo e na utilização de descritores de características como variáveis explicativas em um algoritmo de regressão linear múltipla. Ambas as propostas se valem de métodos computacionais para atingir o objetivo de recuperar a informação coletada pelo sensor e fornecê-la em um formato adequado. Os resultados obtidos indicam que os métodos propostos, com configurações experimentais simples, apresentam desempenhos melhores que os de métodos similares, ou apresentam desempenho comparável adicionando as vantagens inerentes ao sensoriamento a fibra. |
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Considerando a aplicação cada vez mais ampla de sensores a fibra óptica, este trabalho visa apresentar formas alternativas de interrogação que não dependam da análise espectral ou de equipamentos de alto custo. Duas propostas são apresentadas. A primeira é baseada na separação do sinal do sensor em sub-bandas espectrais e posterior análise da potência óptica de cada sub-banda por uma rede neural artificial. A segunda proposta é baseada na extração de características aplicada a traços de reflectometria medidos em fibras contendo grades de período longo e na utilização de descritores de características como variáveis explicativas em um algoritmo de regressão linear múltipla. Ambas as propostas se valem de métodos computacionais para atingir o objetivo de recuperar a informação coletada pelo sensor e fornecê-la em um formato adequado. Os resultados obtidos indicam que os métodos propostos, com configurações experimentais simples, apresentam desempenhos melhores que os de métodos similares, ou apresentam desempenho comparável adicionando as vantagens inerentes ao sensoriamento a fibra.The application of computational techniques, signal processing and feature extraction to the interrogation of optical sensors based on long-period gratings is the object of intensive development of recent research and still requires advancement. Considering the increasingly wide application of optical fiber sensors, this work aims to present alternative forms of interrogation which do not rely on spectral analysis or high-cost devices. Two proposals are presented. The first one is based on the separation of the sensor signal in spectral sub-bands and the ensuing analysis of the optical power in each sub-band by an artificial neural network. The second proposal is based on feature extraction applied on reflectometry traces measured from fibers containing long-period gratings and on the use of feature descriptors as explanatory variables in a multiple linear regression algorithm. Both proposals rely on computational methods in order to achieve the goal of recovering the information collected by the sensor and making it available in a suitable format. The obtained results indicate that the proposed methods, with simple experimental setups, present better performance than similar methods, or present comparable performance while adding the inherent advantages of in-fiber sensing.porUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Programa de Pós-graduação em Engenharia ElétricaUFJFBrasilFaculdade de EngenhariaAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAGrades de período longoInstrumentação ópticaInterrogaçãoMétodos computacionaisSensores a fibras ópticasComputational methodsInterrogationLong period gratingsOptical instrumentationOptical fiber sensorsAplicações de técnicas computacionais à interrogação de sensores ópticos baseados em grades de período longoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFJFinstname:Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)instacron:UFJFORIGINALmarcoaureliojucadasilvajunior.pdfmarcoaureliojucadasilvajunior.pdfapplication/pdf6489075https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15528/1/marcoaureliojucadasilvajunior.pdfd51ae4e4d92f07b127a030f045659f8dMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15528/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15528/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53TEXTmarcoaureliojucadasilvajunior.pdf.txtmarcoaureliojucadasilvajunior.pdf.txtExtracted texttext/plain290920https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15528/4/marcoaureliojucadasilvajunior.pdf.txt0f94678fc01e7d881e22f18d828fdce8MD54THUMBNAILmarcoaureliojucadasilvajunior.pdf.jpgmarcoaureliojucadasilvajunior.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1180https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15528/5/marcoaureliojucadasilvajunior.pdf.jpg4ce825820d8a90094fa035da83e60f67MD55ufjf/155282023-07-04 03:16:40.015oai:hermes.cpd.ufjf.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufjf.br/oai/requestopendoar:2023-07-04T06:16:40Repositório Institucional da UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)false |
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