Redes de Bragg padrão e regenerada em fibra ótica: produção e análise do envelhecimento térmico para aplicações em baixas e em altas temperaturas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Sato, Karoline Akemi lattes
Orientador(a): Oliveira, Valmir de lattes
Banca de defesa: Kalinowski, Hypolito Jose lattes, Abe, Ilda lattes, Karam, Leandro Zen lattes, Dreyer, Uilian José lattes, Oliveira, Valmir de lattes
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30314
Resumo: É importante que a intensidade do sinal refletido por sensores óticos possua uma boa estabilidade a longo prazo, porém são escassas as pesquisas nessa área. Assim, o objetivo principal deste trabalho é analisar, exaustivamente, o envelhecimento térmico de sensores FBG (rede de Bragg em fibra ótica) e RFBG (rede de Bragg regenerada em fibra ótica) operados em baixas e em altas temperaturas por longos períodos de tempo. Para a análise em baixas temperaturas foram produzidos dois sensores óticos, um do tipo FBG padrão e outro do tipo RFBG, para medição de temperatura ambiente entre 0 °C e 40 °C. Semanalmente, foram obtidos os espectros em reflexão dos dois sensores utilizando um interrogador ótico por um período de 151 semanas. Com o auxílio de um multímetro, conectado a um termopar de tipo K, foram obtidas as medidas das temperaturas como padrão de referência. Ao avaliar a confiabilidade (precisão e exatidão) das medidas obtidas, não foi observada discrepância superior a 2 °C entre a leitura do termopar e dos sensores FBG e RFBG, eventualmente estando dentro da faixa de erro do multímetro, que possui resolução de 1 °C associado à resolução do interrogador ótico, com exceção de apenas quatro medições pontuais. Além disso, constatou-se que a expectativa de vida útil do sensor regenerado (RFBG) é 20% maior do que a do sensor que não foi regenerado (FBG). Para a análise em altas temperaturas foram produzidos cinco sensores óticos do tipo RFBG para medição de temperaturas entre 600 °C e 900 °C. Os sensores foram expostos a essas temperaturas elevadas de maneira crescente e decrescente com passos de 50 °C ou 100 °C, permanecendo 10 dias em cada patamar, para caracterização das redes em diferentes patamares. Diariamente, foram obtidos os espectros em reflexão dos sensores óticos RFBGs, durante os ciclos de 10 dias em cada patamar de temperatura ou até o apagamento total da RFBG sob ensaio, com o auxílio de um termopar tipo K, acoplado ao sistema de controle do forno, como padrão de referência. Ao avaliar a influência da temperatura na durabilidade dos sensores durante o envelhecimento térmico, os sensores produzidos mantiveram-se em operação entre 1 e 11 dias em temperaturas de 50 °C até 150 °C acima de sua temperatura de regeneração. Dentre eles, três sensores mantiveram-se estáveis 50 °C acima de suas temperaturas de regeneração por 4 dias, 6 dias e 10 dias nos patamares de 900 °C. Com este trabalho, foi possível aumentar a compreensão para os limites de operação de FBGs e RFBGs encapsuladas, produzidas em fibra padrão de telecomunicações (G-652), operando em baixas temperaturas e em altas temperaturas, contribuindo no embasamento para novas aplicações relacionadas a sensores termo-óticos com tecnologia FBG e RFBG.