SISTEMA DE INTERROGAÇÃO DE SENSORES A REDE DE BRAGG UTILIZANDO MULTIPLEXAÇÃO NO TEMPO E MULTIPLEXAÇÃO NO COMPRIMENTO DE ONDA

Um sistema de interrogação de sensores a rede de Bragg utilizando multiplexação no tempo e multiplexação no comprimento de onda é proposto e demonstrado. O sistema apresenta uma solução para a medição de grandezas associadas ao espectro de reflexão de redes de Bragg, possibilitando o aumento do número de sensores a rede de Bragg monitorados através de grandes distâncias em uma mesma fibra óptica, sem um aumento significativo dos custos. O aspecto inovador deste sistema reside na particular associação das seguintes características: o uso de fonte pulsada de banda larga, a disposição, em série, de um grande número de sensores a rede de Bragg de baixa refletividade, a técnica de reutilização dos mesmos comprimentos de onda nominais em grupos contendo vários sensores com comprimentos de onda nominais distintos e um processo de filtragem espectral e análise de sinais pulsados utilizando o filtro DWDM comercial. Aspectos teóricos e experimentais considerando os princípios de trabalho desta técnica são discutidos. Comparações entre resultados simulados e experimentais do sistema implantado mostram boa concordância. Resultados experimentais apontam uma faixa dinâmica de 1,7 nm, podendo encontrar aplicações em medição de temperatura com uma faixa de 150°C. Incertezas com valores médios abaixo de 20 picometros foram obtidas. Simulações experimentais apontam a possibilidade de utilização de um número de aproximadamente 70 sensores com 0,4% de refletividade, por comprimento de onda. Considerando a largura de banda do dispositivo DWDM (1539- 1565 nm) utilizado neste sistema, e um espaçamento de 7 nm por comprimento de onda nominal de sensor, extrapolações mostram que este número pode chegar a 210 sensores em três diferentes comprimentos de onda nominais de sensor. Considerando as bandas C e L este número pode chegar a aproximadamente 1000 sensores em 14 diferentes comprimentos de onda nominais de sensor.An interrogation system of fiber Bragg grating sensors using time division multiplexing and wavelength division multiplexing is proposed and demonstrated. The system presents a solution to measure the magnitudes associated to the reflection spectrum of the fiber Bragg gratings, making possible to increase the number of the Bragg gratings sensors monitored through large distances at the same fiber optic, without a great increase in the costs. The innovative aspect of this system is the particular association of the following characteristics: the use of a pulsed broad band source, the disposition, in series, of a large number of low reflectivity Bragg gratings sensors, the reusing technique of the same nominal wavelengths in groups containing several numbers of sensors with distinct nominal wavelengths, and a spectral analyzing and filtering process of pulsed signals using a commercial DWDM filter. Theoretical and experimental aspects regarding the working principles of this technique are discussed. Comparisons between experimental and simulated results show a good agreement. Experimental results indicate that a dynamic range of 1,7 nm was obtained. It can be used in temperature measurement systems, with a 150°C range. Uncertainties equivalent to approximately 20 picometers was obtained. Experimental simulations indicate that it would be possible to use a number of approximately 70 sensors with 0,4% reflectivity at each nominal sensor wavelength. Considering the DWDM filter bandwidth (1539-1565 nm) used in this system, and a spectral separation of 7 nm by nominal sensor wavelength, extrapolations indicate that a number of 210 sensors can be obtained, in three different nominal sensor wavelength. Using the C-band and the L-band, a number of 1000 sensors can be obtained, in fourteen different nominal sensor wavelength