[en] ANALYSIS OF THE DEMODULATION TECHNIQUE BASED ON FIXED FILTERS IN THE INTERROGATION OF FIBER BRAGG GRATING SENSORS

LUIZ CARLOS DA SILVA NUNES

[pt] ANÁLISE DA TÉCNICA DE DEMODULAÇÃO BASEADA EM FILTROS FIXOS NA INTERROGAÇÃO DE SENSORES A REDE DE BRAGG EM FIBRAS ÓPTICAS

dc.contributor	ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA
dc.contributor	ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA
dc.creator	LUIZ CARLOS DA SILVA NUNES
dc.date	2004-08-31
dc.date.accessioned	2022-09-21T21:44:03Z
dc.date.available	2022-09-21T21:44:03Z
dc.identifier	https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=5385@1
dc.identifier	https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=5385@2
dc.identifier	http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.5385
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/20.500.12032/42854
dc.description	[pt] A análise da técnica de demodulação usada para interrogar sensores a rede de Bragg em fibras ópticas baseadas em filtros fixos foi realizada teoricamente e experimentalmente. Diferentes configurações de sistemas foram analisadas modificando a posição espectral dos filtros, assim como os níveis de potência óptica obtidos nos fotodetectores. Foram realizadas medidas com o tempo de integração que variavam de 0.01 a 1s e estimado o limite de baixa freqüência. Comparação entre os resultados experimentais e simulados mostram boa concordância, e extrapolações indicam que seria possível chegar a uma faixa de medida da ordem de 7 nanômetros, com incertezas equivalentes menores que 2 picometros, na medida da posição de pico do sensor. Foi feita uma análise da possibilidade de utilização desta técnica para medida simultânea de pressão e temperatura com uma única rede sensora. Na realização experimental foi usado um transdutor de pressão que transferia uma força transversal à fibra, proporcional à pressão atuante, gerando birrefringência na região da rede de Bragg. Foi possível obter valores de pressão com a faixa dinâmica de 400 psi com incerteza máxima de 4 psi e simultaneamente temperaturas com variação de 28 a 50 graus Celsius com incerteza máxima de 0.1 graus Celsius. Adicionalmente, foram estudados os efeitos gerados em uma multiplexação temporal (TDM) de sensores a rede de Bragg quando os sensores se encontram superpostos na mesma posição espectral. Nesta análise é confrontada a técnica de demodulação utilizando dois filtros fixos com a técnica baseada na posição espectral. Os resultados indicam que a técnica baseada em filtros fixos apresenta vantagem, permitindo um número significativamente maior de sensores. E também, foi analisado o distúrbio provocado no espectro da rede sensora quando a fonte de luz usada para interrogar a rede tem uma modulação espectral que varia com a temperatura. Finalmente, foi apresentado um sistema de multiplexação (TDM/WDM), completamente polarizado, capaz de interrogar dezenas de sensores a rede de Bragg escrito em fibras de alta birrefringência. O sistema de multiplexação consistiu em uma chave óptica integrada, baseada em um interferômetro de Mach-Zehnder com configuração X-Y, e em um espectrômetro com um CCD linear como elemento de detecção.
dc.description	[en] The analysis of a demodulation system for fiber Bragg grating sensors based on two fixed spectral filters has been carried out both theoretically and experimentally. Different system configurations were analyzed by modifying the spectral position of the filters as well as the optical power-level of the signal reaching the two photo-detectors. Measurements with integration times that varied from 0.01 to 1 second have been compared with the low frequency limit predicted for long-term operation. Comparisons between simulated and experimental results show good agreement, and extrapolations indicate that it should be possible to achieve a dynamic range of the order of 7 nanometers, with uncertainties equivalent to less than 2 picometers, in measurements of the sensor peak position. Applications based on this system were carried out. An analysis of simultaneous measurement of temperature and pressure with only one FBG sensor using transducer of pressure to transfer a lateral force to the fiber, proportional to the applied pressure, generating birefringence at grating Bragg region has been realized. The proposed system allowed to measure pressure range of 400 psi with uncertain of 4 psi and simultaneously temperature range of 22 Celsius Degree with uncertain of 0.1 Celsius Degree. In addiction, generated effects in the temporal multiplexing (TDM) of fiber Bragg grating sensors when the sensor spectra are fully overlapped have been analyzed. In this study, it is compared the demodulation technique based on two fixed filters with the conventional technique based on the peak position. The results show that the technique based on fixed filters presents advantage to conventional, allowing a greatest sensor number. It was also analyzed the generated disturbance in the Bragg grating sensor spectrum when the source used to interrogate the sensor has a residual modulation which changes with the temperature. And finally, a polarized multiplexing system (TDM/WDM) able to interrogate a large number of Bragg grating sensors written in high-birefringent polarization-maintaining fibers has been realized. It is based on integrated-optic switch Mach- Zehnder interferometer in X-Y configuration and a CCD line array spectrometer.
dc.language	pt
dc.publisher	MAXWELL
dc.subject	[pt] SENSORES OPTICOS
dc.subject	[pt] DEFORMACAO
dc.subject	[pt] PRESSAO
dc.subject	[pt] MEDIDA DE TEMPERATURA
dc.subject	[pt] MULTIPLEXACAO
dc.subject	[pt] TECNICA DE DEMODULACAO
dc.subject	[en] OPTICAL SENSORS
dc.subject	[en] DEFORMATION
dc.subject	[en] PRESSURE
dc.subject	[en] MEASUREMENT OF TEMPERATURE
dc.subject	[en] MULTIPLEXING
dc.subject	[en] DEMODULATION TECHNIQUE
dc.title	[en] ANALYSIS OF THE DEMODULATION TECHNIQUE BASED ON FIXED FILTERS IN THE INTERROGATION OF FIBER BRAGG GRATING SENSORS
dc.title	[pt] ANÁLISE DA TÉCNICA DE DEMODULAÇÃO BASEADA EM FILTROS FIXOS NA INTERROGAÇÃO DE SENSORES A REDE DE BRAGG EM FIBRAS ÓPTICAS
dc.type	TEXTO

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