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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Uma contribuição ao estudo e desenvolvimento de sensores de alta tensão baseados em fibras opticas
Title Alternative: A contribution to the study and development of high voltage fiber optics sensors
Author: Leite, Rogerio Lara
Advisor: Dias, José Antonio Siqueira, 1954-
Abstract: Resumo: Os sensores a fibra óptica são especialmente indicados para operarem em ambientes eletricamente ruidosos, uma vez que são imunes aos efeitos da interferência eletromagnética (EMI) encontrados nestes ambientes. Tal característica faz com que os sensores ópticos sejam altamente vantajosos para as aplicações nos sistemas de sensoreamento utilizados pelas empresas de energia elétrica. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um protótipo de baixo custo de um sensor óptico de alta tensão com alta confiabilidade, que pode ser usado para monitorar o estado ou limiares de tensão em uma rede elétrica. Uma técnica de detecção do sinal através do sensoreamento com grades de Bragg é apresentada, fabricada e avaliada. Os resultados mostram que a técnica de detecção empregada, onde a amplitude ac do sinal da luz refletido é medida em um fotodiodo, mostra-se adequada para a aplicação em sensores de alta tensão. As medidas realizadas em um protótipo de sensor de alta tensão com fibra óptica com grade de Bragg indicam que o esquema de detecção desenvolvido é promissor, e pode ser usado para medir outros sinais dinâmicos que respondam a um esforço de pequena amplitude aplicado à fibra óptica. O protótipo desenvolvido permitiu a detecção de tensões variando na faixa de 143 V -60kY. É também apresentada uma nova técnica para estabilizar termicamente grades de Bragg com a temperatura, utilizando o sinal uma fibra extra, casada com a fibra do sensor, que através de um circuito de realimentação atua no elemento aquecedor/resfriador do laser semicondutor(thenno electrical cooler), para fazer com que o comprimento de onda do laser siga as variações da sintonia da grade de Bragg sensora, causadas por variações da temperatura. Esta técnica inovadora poderá ser utilizada para a compensação térmica de outros tipos de sensores com grade de Bragg, permitindo a fabricação de sensores de baixo custo e grande simplicidade de implementação

Abstract: Fiber optics sensors are specially indicated to operate in noisy electrical environments because they are immune to the effects of electromagnetic interference (EM!) found in these environrnents. Such characteristic makes these sensors highly advantageous to the applications in the measurement systems used by electrical energy companies. This work presents the development of a prototype of a high-voltage and a low cost optical sensor which is used to monitor the state or voltage threshold with a high reliability. A technique for the detection of fiber Bragg grating sensors signals was developed, presented and tested. The experimental results showed that the developed detection technique, where the ac amplitude of the signal result from the light reflection is measured with a photodiode is adequate for high voltage sensing applications. The prototype of the high voltage fiber Bragg sensor was tested and the measured results indicate that the technique can be used to detect any other dynarnic measurand which induces a small strain amplitude when applied to the fiber Bragg grating. The developed prototype detected voltages in the range from 143 V to 60 kV. It is also presented a new technique for obtaining temperature independent fiber Bragg gratings, using a feedback circuit which uses the signal detected from a matched fiber and generates a signal which actuates on the thermo electrical cooler of the semiconductor laser, modifying the laser' s output wavelength, in orer to accurate track the Bragg wavelength shifts caused by temperature variations. This novel technique can be used for the fabrication of simple and low-cost temperature compensated fiber Bragg grating sensors
Subject: Ótica de fibras
Fibras óticas
Detectores óticos
Sensoriamento remoto
Eletronica - Instrumentos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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