Sensor de temperatura à fibra óptica de perfil D
Ano de defesa: | 2016 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
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Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Pernambuco
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Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pos Graduacao em Engenharia Eletrica
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Não Informado pela instituição
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País: |
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Link de acesso: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/28359 |
Resumo: | O presente trabalho apresenta, através de estudo computacional, duas configurações de sensores de temperatura à fibra óptica monomodo de perfil D utilizando o efeito de Ressonância de Plásmon de Superfície. Uma das configurações opera próxima à região de ressonância, resultando numa estreita faixa de operação com alta sensibilidade, enquanto a outra opera longe da região de ressonância, implicando numa larga faixa de operação e baixa sensibilidade. O elemento sensor é composto de uma fibra óptica monomodo de perfil D, metal depositado sobre a região do perfil D e meio externo, podendo ser líquido ou gás, que envolve a fibra óptica de perfil D metalizado. A faixa de operação do sensor é dinâmica e depende principalmente do meio externo que envolve a região do perfil D. O método utilizado para análise do sensor foi o ATR - (Attenuated Total Reflectance), verificando a variação da intensidade do sinal transmitido em função da temperatura. Para representar os sensores propostos, foram utilizados o modelo analítico proposto por Wang em 2005 e o modelo numérico usado por Al-Qazwini em 2011, com auxílio do software COMSOL Multiphysics, que usa o Método dos Elementos Finitos. Os resultados obtidos mostram que, operando em um comprimento de onda λ = 1550 nm em uma fibra monomodo de perfil D, utilizando o efeito de Ressonância de Plásmons de Superfície, é possível obter sensores de estreita faixa de operação (~ 20ºC) que chegam a ser até 100 vezes mais sensíveis (~ 0,03ºC⁻¹) que os sensores de larga faixa de operação (~ 200ºC). A configuração de faixa estreita, quando comparada à outros sensores de temperatura encontrados no mercado e na literatura, sem o uso do efeito de Ressonância de Plásmon de Superfície, possui a melhor resolução dentre os sensores avaliados. A partir dos resultados obtidos na dissertação, tem-se uma boa proposta para construção de sensores de temperatura utilizando fibra óptica monomodo de perfil D para o comprimento de onda de menor atenuação em fibras ópticas. |
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SILVA JÚNIOR, Valdemir Manoel dahttp://lattes.cnpq.br/7382015795953707http://lattes.cnpq.br/1322699438617278MARTINS FILHO, Joaquim Ferreira2018-12-28T20:02:32Z2018-12-28T20:02:32Z2016-10-26https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/28359O presente trabalho apresenta, através de estudo computacional, duas configurações de sensores de temperatura à fibra óptica monomodo de perfil D utilizando o efeito de Ressonância de Plásmon de Superfície. Uma das configurações opera próxima à região de ressonância, resultando numa estreita faixa de operação com alta sensibilidade, enquanto a outra opera longe da região de ressonância, implicando numa larga faixa de operação e baixa sensibilidade. O elemento sensor é composto de uma fibra óptica monomodo de perfil D, metal depositado sobre a região do perfil D e meio externo, podendo ser líquido ou gás, que envolve a fibra óptica de perfil D metalizado. A faixa de operação do sensor é dinâmica e depende principalmente do meio externo que envolve a região do perfil D. O método utilizado para análise do sensor foi o ATR - (Attenuated Total Reflectance), verificando a variação da intensidade do sinal transmitido em função da temperatura. Para representar os sensores propostos, foram utilizados o modelo analítico proposto por Wang em 2005 e o modelo numérico usado por Al-Qazwini em 2011, com auxílio do software COMSOL Multiphysics, que usa o Método dos Elementos Finitos. Os resultados obtidos mostram que, operando em um comprimento de onda λ = 1550 nm em uma fibra monomodo de perfil D, utilizando o efeito de Ressonância de Plásmons de Superfície, é possível obter sensores de estreita faixa de operação (~ 20ºC) que chegam a ser até 100 vezes mais sensíveis (~ 0,03ºC⁻¹) que os sensores de larga faixa de operação (~ 200ºC). A configuração de faixa estreita, quando comparada à outros sensores de temperatura encontrados no mercado e na literatura, sem o uso do efeito de Ressonância de Plásmon de Superfície, possui a melhor resolução dentre os sensores avaliados. A partir dos resultados obtidos na dissertação, tem-se uma boa proposta para construção de sensores de temperatura utilizando fibra óptica monomodo de perfil D para o comprimento de onda de menor atenuação em fibras ópticas.CAPESThe present work presents, through a computational study, two configurations of temperature sensors to the D-shaped single-mode optical fiber using the Surface Plasmon Resonance effect. One arrangement operates near resonance region, resulting in a narrow range of operation with high sensitivity, while the other operates far from the resonance region, implying a wide range of operation and low sensitivity. The sensor element is composed of a D-shaped single-mode optical fiber, metal deposited on the D-shaped region and external medium, being liquid or gas, which surrounds the D-shaped optical fiber metallized. The operating range of the sensor is dynamic and depends mainly on the external environment surrounding the D-shaped region. The method used to analyze the sensor was the ATR - (Attenuated Total Reflectance), checking the variation of the intensity of the transmitted signal as a function of temperature. To represent the proposed sensors, we used the analytical model proposed by Wang in 2005 and the numerical model used by Al-Qazwini in 2011, using COMSOL Multiphysics software, which uses the Finite Element Method. The results show that, operating in a wavelength λ = 1550 in a D-shaped single-mode optical fiber, using the effect of Surface Plasmon Resonance, it is possible to narrow operating range sensors (~ 20ºC) that are up to 100 times more sensitive (~ 0,03ºC⁻¹) than the wide operating range sensors (~ 200ºC). The narrow band configuration, when compared to other temperature sensors found in the market and literature, without the use of Surface Resonance Resonance, has the best resolution among the evaluated sensors. From the results obtained in the dissertation, there is a good proposal for the construction of temperature sensors using D-shaped single-mode optical fiber for the wavelength of less attenuation in optical fibers.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia ElétricaRessonância de Plásmon de SuperfícieSensores à Fibra ÓpticaTemperaturaFibra de Perfil DSensor de temperatura à fibra óptica de perfil Dinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO Valdemir Manoel da Silva Júnior.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Valdemir Manoel da Silva Júnior.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1168https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/28359/8/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Valdemir%20Manoel%20da%20Silva%20J%c3%banior.pdf.jpg6c1cf84ca36a7d8502044a5305edff75MD58ORIGINALDISSERTAÇÃO Valdemir Manoel da Silva Júnior.pdfDISSERTAÇÃO Valdemir Manoel da Silva Júnior.pdfapplication/pdf4457133https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/28359/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Valdemir%20Manoel%20da%20Silva%20J%c3%banior.pdf41849781574c0d04791336f0d78d2bd7MD54CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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