Sensor distribuído de temperatura à fibra óptica baseado em espalhamento Raman

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: SILVA, Marianne Stely Peixoto e
Orientador(a): MARTINS FILHO, Joaquim Ferreira
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Engenharia Eletrica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Engenharia Elétrica
Sensor óptico
Fibra óptica
Temperatura
Espalhamento Raman
OTDR
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/31114
Resumo: A presente dissertação relata o desenvolvimento de um sensor distribuído à fibra óptica para o monitoramento de temperatura baseado em espalhamento Raman espontâneo. O sensor foi implementado a partir de um esquema simples e econômico, utilizando OTDR (reflectômetro óptico no domínio do tempo) comercial e amplificador à fibra dopada com Érbio (EDFA) padrão. Para obtenção da distribuição espacial de temperatura, utiliza-se o sinal restroepalhado Raman anti-Stokes modulado por variações de temperatura do ambiente externo à fibra. Em algumas situações, a razão entre as intensidades dos sinais retroespalhados anti-Stokes e Stokes é utilizada. O sistema proposto foi avaliado em 27 Km de fibra monomodo padrão e testado para pulsos-OTDR com larguras diferentes. O funcionamento do sensor foi demonstrado na faixa de temperatura entre 30 ºC e 100 ºC. Os resultados experimentais mostram que a sensibilidade do sensor em diferentes regiões de detecção pode depender da largura temporal do pulso emitido na entrada do enlace. Usando o esquema proposto, com pulsos de 100 ns e um EDFA com 18 dBm de potência de saída, foi obtido um alcance de 15 Km, com resolução de temperatura de 5 ºC na medida de temperatura, medindo variações de temperatura na posição de 3,4 Km do link. Para pulsos de 4000 ns, o sensor de temperatura possui faixa de operação de pelo menos 27 Km, resolução de temperatura 10 ºC, medindo variações de temperatura na posição 25,4 Km.
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spelling SILVA, Marianne Stely Peixoto ehttp://lattes.cnpq.br/6475594156270094http://lattes.cnpq.br/1322699438617278MARTINS FILHO, Joaquim Ferreira2019-06-18T19:37:18Z2019-06-18T19:37:18Z2018-03-05https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/31114A presente dissertação relata o desenvolvimento de um sensor distribuído à fibra óptica para o monitoramento de temperatura baseado em espalhamento Raman espontâneo. O sensor foi implementado a partir de um esquema simples e econômico, utilizando OTDR (reflectômetro óptico no domínio do tempo) comercial e amplificador à fibra dopada com Érbio (EDFA) padrão. Para obtenção da distribuição espacial de temperatura, utiliza-se o sinal restroepalhado Raman anti-Stokes modulado por variações de temperatura do ambiente externo à fibra. Em algumas situações, a razão entre as intensidades dos sinais retroespalhados anti-Stokes e Stokes é utilizada. O sistema proposto foi avaliado em 27 Km de fibra monomodo padrão e testado para pulsos-OTDR com larguras diferentes. O funcionamento do sensor foi demonstrado na faixa de temperatura entre 30 ºC e 100 ºC. Os resultados experimentais mostram que a sensibilidade do sensor em diferentes regiões de detecção pode depender da largura temporal do pulso emitido na entrada do enlace. Usando o esquema proposto, com pulsos de 100 ns e um EDFA com 18 dBm de potência de saída, foi obtido um alcance de 15 Km, com resolução de temperatura de 5 ºC na medida de temperatura, medindo variações de temperatura na posição de 3,4 Km do link. Para pulsos de 4000 ns, o sensor de temperatura possui faixa de operação de pelo menos 27 Km, resolução de temperatura 10 ºC, medindo variações de temperatura na posição 25,4 Km.CAPESThe hereby dissertation reports the development of a distributed fiber-optic sensor for monitoring temperature based on spontaneous Raman Scattering. The sensor was implemented from a simple and economic scheme by making use of a commercial Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) and a standard Erbium-doped fiber amplifier (EDFA). Backscattered anti-Stokes Raman signal modulated by temperature variations of the external environment of the fiber was used in order to assess the spatial distribution of temperature. In some scenarios, the ratio between the intensity of the backscattered Stokes and anti-Stokes signals was used. The hereby proposed system was evaluated in 27 Km of standard single-mode optical fiber and tested for OTDR pulses of varying pulsewidths. The sensor was tested and demonstrated in a temperature range between 30 ºC and 100 ºC. Experimental results evidence that the sensitivity of the sensor throughout different detection regions can be improved (or worsened) as a consequence of the temporal pulse width emitted in the entrance of the link. By employing the proposed scheme, with pulses of 100 ns and a EDFA with 18 dBm of output power, we obtained a reach of 15 Km, with temperature resolution of 5 ºC in the measurement of temperature, with temperature measurements at the 2,4 Km mark in the link. As for pulses of 4000 ns, the sensor features an average operating range of at least 27 Km, 10 K temperature resolution, with measurements at the 25,4 Km mark.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 ElétricaSensor ópticoFibra ópticaTemperaturaEspalhamento RamanOTDRSensor distribuído de temperatura à fibra óptica baseado em espalhamento Ramaninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO Marianne Stely Peixoto e Silva.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Marianne Stely Peixoto e Silva.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1178https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/31114/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Marianne%20Stely%20Peixoto%20e%20Silva.pdf.jpgff700dbd5fcf4c1f14ec8356b8dee5f7MD55ORIGINALDISSERTAÇÃO Marianne Stely Peixoto e Silva.pdfDISSERTAÇÃO Marianne Stely Peixoto e Silva.pdfapplication/pdf4390056https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/31114/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Marianne%20Stely%20Peixoto%20e%20Silva.pdfbd48c35a7166971b1587762af89b9220MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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