Contribuição para melhoria de resolução e estabilidade de interrogador de FBG baseado em laser de varredura para aplicações em barragens de fio d'água : Studies of high resolution and stability FBG interrogator based on wavelength sweeping laser for run-off river dams applications

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Argentato, Marcio Colazza, 1987-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638181
Resumo: Orientadores: Elnatan Chagas Ferreira, João Batista Rosolem
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Os sistemas de interrogação destes sensores devem ter a capacidade de efetuar suas leituras sem interferir na qualidade da informação, ou seja, adicionando o mínimo de erro possível. Existem várias técnicas para interrogadores de FBG, porém os baseados em laser de varredura apresentam a vantagem de possibilitar o aumento de resolução da detecção do espectro de múltiplos sensores, que na prática reduz o custo e complexidade de um sistema com múltiplos sensores, além de, dentro de certos limites, a medição ser independente da potência da fonte de luz. Este trabalho descreve o estudo de uma técnica de interrogação de sensores ópticos baseado em FBG de alta resolução com precisão e exatidão. Muitas aplicações demandam alta resolução e exatidão como, por exemplo, medição de nível de água de barragens de fio d¿água, onde é demandado um monitoramento da variação com resolução milimétrica, para variações de até um metro de nível, como é o caso de várias barragens existentes no Brasil e no mundo. Visando manter essa medição estável, no presente estudo, foram utilizadas como referência de comprimento de onda espectral células de gás, que possuem raias de absorção entre 1510 nm a 1540 nm e de 1530 nm a 1565 nm padronizados pelo NIST (National Institute os Standards and Technology). Foi então aplicada detecção das raias de absorção e com elas realizado estudos de métodos matemáticos, como regressão polinomial e splines cúbicas, para a correção espectral, realizada em tempo real a cada aquisição do sistema proposto. Com isso, o erro total apresentado pelo sistema de interrogação na medição de nível de água foi de aproximadamente 1% do fundo de escala de 1000 mm. Dessa forma, ressalta-se a importância em se avaliar e buscar melhorar um sistema de interrogação de nível de água usando sensores FBG que pode por sua vez ser aplicado em barragens de fio d¿água visando o aumento da eficiência e do controle do sistema. Além disso, com este estudo, damos continuidade ao projeto desenvolvido no CPqD para monitoramento de barragensAbstract: Optical fiber sensor based on fiber Bragg gratings technology (Fiber Bragg Grating, FBG) has millimetric level measurement capabilities, as well as other advantages over electronic sensors, for example, immunity to electronic interference, and the long-distance reached by the sensing system. The interrogation systems of these sensors must be able to perform their readings without interfering in the quality of the information that is, adding the least possible errors. There are several techniques for FBG interrogators, but those based on scanning laser have the advantage of enabling increased resolution of multi-sensor spectrum detection, which in practice reduces the cost and complexity of a multi-sensor system. Besides, within certain limits, the measurement is independent of the power of the light source. This work describes the study of a high-resolution FBG based optical sensor interrogation technique with precision and accuracy. Many applications require high resolution and accuracy, such as water level measurement of water of run-off the river dams, where it is required to monitor the variation with millimeter resolution for variations of up to one meter in level, as is the case of many dams in Brazil and in the world. In order to maintain the measurement stable, in the present study, gas cells were used as spectral wavelength reference, which have absorption ranges between 1510 nm to 1540 nm or 1530 nm to 1565 nm standardized by NIST (National Institute of Standards and Technology). It was applied detection of the absorption rays and with them performed studies of mathematical methods, such as polynomial regression and cubic splines, for the spectral correction, performed in real-time with each acquisition of the proposed system. The results of the interrogation system for the water level measurement were 1% of the full scale of 1000 mm. Thus, we emphasize the importance of evaluating and seeking to improve a water level interrogation system for FBG sensors that can be applied in dams to increase efficiency and control of the water system. Besides, with this study, we continue the project developed in the CPqD to monitor damsMestradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaMestre em Engenharia Elétrica[s.n.]Ferreira, Elnatan Chagas, 1955-Rosolem, João Batista, 1963-Dias, Jose Antonio SiqueiraSakamoto, João Marcos SalviUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASArgentato, Marcio Colazza, 1987-20202020-01-27T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (96 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638181ARGENTATO, Marcio Colazza. Contribuição para melhoria de resolução e estabilidade de interrogador de FBG baseado em laser de varredura para aplicações em barragens de fio d'água : Studies of high resolution and stability FBG interrogator based on wavelength sweeping laser for run-off river dams applications . 2020. 1 recurso online (96 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638181. 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