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Título: Modelagem do efeito Raman espontâneo para sensoriamento distribuído de temperatura
Autor(es): Silva, Luís Cicero Bezerra da
Orientador: Pontes, Maria José
Coorientador: Segatto, Marcelo Eduardo Vieira
Data do documento: 24-Fev-2017
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: O espalhamento Raman espontâneo é um efeito decorrente da interação de um campo eletromagnético com as moléculas do meio no qual o mesmo se propaga. Tal efeito possui forte dependência com a temperatura, encontrando portanto, aplicações em sensoriamento. Neste trabalho a modelagem deste efeito em fibras ópticas para aplicação em sensoriamento distribuído de temperatura é abordada. A princípio foi realizada uma revisão da literatura para levantar os parâmetros fundamentais e posteriormente as equações para gerar o efeito Raman espontâneo foram implementadas em software Matlab. Uma vez definido o modelo sensor proposto, simulações considerando diversos parâmetros e configurações foram analisadas com a finalidade de estudar como tais parâmetros afetam o desempenho do sensor aqui modelado. A partir do perfil de temperatura obtido, o desempenho do sensor foi verificado através do seu alcance, resolução espacial e de temperatura. Dessa forma, este estudo fornece princípios fundamentais de como dimensionar sensores distribuídos de temperatura em fibras ópticas baseados no espalhamento Raman espontâneo. Apresenta-se uma visão otimizada no desenvolvimento de sensores que atendam as necessidades da indústria, principalmente no monitoramento de grandes estruturas, onde o conhecimento de mudanças bruscas de temperatura é fundamental na preservação tanto das áreas monitoradas como principalmente da segurança de pessoas que trabalhem em tais locais.
The spontaneous Raman scattering is an effect caused by the interaction of an electromagnetic field with the molecules of the medium of propagation. This effect is strongly temperature dependent, finding therefore, applications in sensing. In this work, this effect observed in optical fibers is modeled for using in distributed temperature sensing. At first, a review over already studied and reported DTS was carried out, which provided the basic parameters to our analysis. After obtaining such parameters, the equations to reproduce the spontaneous Raman effect were implemented using the software Matlab. Once defined the proposed sensor model, simulations were performed. Various parameters and settings have been extensively analyzed with the purpose of studying how these parameters affect the sensor performance. Special attention was given to the processing of the backscattered signal since it carries the information of temperature along the fiber. The sensor performance was verified through its operation range, spatial resolution and temperature. This study provides fundamental principles of how to design distributed temperature sensors in optical fibers based on spontaneous Raman scattering. Also, it presents an optimized approach to developing sensors that meet the industry’s need, especially in the monitoring of large structures, where knowledge of abrupt changes of temperature is critical in preserving the structures and mainly the security of persons working in such places
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9559
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