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Título: Aplicação de interferômetro de Sagnac para detecção de perturbações mecânicas e localização
Autor(es): Gaglioti, Sílvio Ferreira
Orientador: Pontes, Maria José
Palavras-chave: Sensor de Sagnac
Interferômetro de Mach-Zehnder
Data do documento: 27-Out-2014
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Fibras ópticas podem ser utilizadas como sensores para medição de grandezas físicas como pressão, rotação, deslocamento mecânico, temperatura, intensidade de corrente elétrica, deformação mecânica, entre outros. Ao mesmo tempo, podem ser o meio de transmissão do sinal detectado até o sistema de aquisição e processamento. Esta solução tecnológica é conhecida como “sensor baseado em fibra óptica” e tem se tornado cada vez mais utilizada na indústria, a ponto de viabilizar aplicações consideradas impossíveis há alguns anos. Entre os segmentos da indústria que se beneficiam destas novas aplicações estão a indústria petroquímica, transmissão de eletricidade, telecomunicações e construção civil. Seguindo uma abordagem mais específica, há aplicações envolvem o uso de sensores interferométricos para detecção de perturbação ou intrusão em sistemas de segurança para proteção de perímetros ou monitoramento de áreas que exigem vigilância permanente. Tais soluções podem ser extrapoladas para sistemas de detecção de vazamento em dutos, que aliás são objeto de vários estudos. Em todos estes casos, apenas a detecção de sinais acústicos ou perturbações mecânicas não são suficientes, uma vez que é necessária sua localização em perímetros envolvendo grandes áreas. As características do interferômetro de Sagnac são as mais indicadas para esta necessidade, uma vez que sua resposta também é sensível à distância do ponto em que ocorre a perturbação. Com base neste cenário, este trabalho explora a aplicação do interferômetro de Sagnac para a detecção de perturbações mecânicas e localização em perímetros envolvendo grandes áreas. O experimento baseia-se em um modelo teórico conhecido que é aplicado em uma simulação e posteriormente comparado com os resultados obtidos em bancada. O interferômetro de Mach-Zehnder também é explorado com foco no uso potencial em um sistema combinado com um interferômetro de Sagnac. Há estudos visando novas aplicações e o refinamento da tecnologia, que a cada avanço, oferece novos desafios. Este é primeiro trabalho experimental no LabTel aplicando este tipo de sensor em fibra e serve como referência para trabalhos futuros e desenvolvimento de novas tecnologias.
Optical fibers can be applied as sensors for pressure, rotation, movement, temperature, electric flow, strength, stress, and so on. It can also be used as a transmission medium for the detected signal up to the acquisition system and data processing module. This technological solution known as “fiber optical sensors” is becoming more attractive even in applications considered impossible few years ago. Among the industry segments that take advantage of such new solutions are petroleum, electricity, telecommunications and the construction area. There are specific applications for intrusion detection in security systems that benefit from interferometry. In this case, Michelson or Sagnac interferometers are extensively explored. Such solutions can be enhanced for leakage detection systems in oil pipes, as already reported. However, when huge areas require the monitoring systems, acoustic signals or mechanical disturbances detection is not sufficient to sense intrusion or localization. The Sagnac interferometer features fits better in such systems, since its response also depends on the distance where the mechanical disturbance is applied. In this scenario, this work explores the application of the Sagnac interferometer for mechanical disturbances detections and localization around well-defined perimeters. The experimental results are compared with simulation results obtained after implementing a reported modeling. Mach-Zehnder interferometer is also set in order to test its potential use on a combined MachZehnder/Sagnac system. New applications and technology enhancement can be explored. This is a first experimental work applying this kind of fiber sensor at LabTel and serves as a reference for future developments.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9630
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