Sistema de interrogação com compensação de temperatura para sensores baseados em FBG utilizando um atuador termoelétrico

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-09-05T16:15:56Z No. of bitstreams: 1 882134.pdf: 2317952 bytes, checksum: 0c73f96680024f0dbf2dfae853e11445 (MD5)Made available in DSpace on 2019-09-05T16:15:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 882134.pdf: 2317952 bytes, checksum: 0c73f96680024f0dbf2dfae853e11445 (MD5) Previous issue date: 2018-11Apresenta-se o desenvolvimento de um sistema optoeletrônico de interrogação (SOI) em malha fechada para sensores `a rede de Bragg (FBG) aplicado a medições de sinais AC. Ele é baseado na técnica de redes gêmeas, na qual uma FBG filtro modula uma FBG sensora. Um microcontrolador é empregado para realizar medições de reflexão das FBGs, e um controle de malha fechada é implementado em firmware para manter a FBG filtro rastreando a FBG sensora sob variações de temperatura, com um atuador termoelétrico (TEC). O SOI foi testado com um protótipo de sensor de alta tensão sob variação térmica de 29◦C a 50◦C e resultados experimentais mostraram que o sistema de interrogação é capaz de manter a FBG filtro rastreando a FBG sensora com um desvio máximo de 5×10−3 pm do ponto ótimo de operação, mesmo sob influencia da temperatura. A análise do domínio de frequência dos sinais AC de saída mostrou que o SOI é capaz de realizar medições precisas no ponto de operação de menor distorção disponível. Além do mais, ele também pode ser adaptado para o monitoramento de vibrações, como na manutenção preditiva de motores e turbinas, e nas vibrações sísmicas.It is presented the development of an optoelectronic interrogation system (OIS) in a closed-loop control for Fiber Bragg Grating (FBG) sensors applied to AC signal measurements. It is based on the twin grating technique, in which an FBG is modulating a sensing-FBG. A microcontroller is employed to perform reflection measurements of the FBGs, and a closed-loop control is implemented in firmware to keep the filter-FBG tracking the sensing-FBG under temperature variations, with a thermoelectric actuator (TEC). The OIS was tested with a high-voltage sensor prototype under the thermal variation of 29◦C to 50◦C and the experimental results showed that the interrogation system is capable of keeping the filter-FBG tracking the sensing-FBG with a maximum deviation of 5×10−3 pm from the optimum point even under the influence of temperature. An analysis of the frequency domain of the AC signals showed that the OIS is able to perform accurate measurements at the operating point of least distortion possible. In addition, it can also be adapted for the monitoring of vibrations, such as in the maintenance of engines and turbines, and in the seismic vibrations