Métodos Experimentais em Sensores à Fibra Óptica / Experimental Methods in Fiber Optics Sensors (EXPFO0001)
Ementa: Interrogação e Multiplexação de FBGs: Técnicas avançadas de leitura dinâmica em alta velocidade (Swept-Wavelength Interferometry), demodulação com filtros sintonizáveis e otimização de arquiteturas híbridas TDM/WDM para grandes redes de sensores. Montagem e Caracterização: Estratégias de packaging para maximizar transferência de strain e isolamento térmico, além de testes de fadiga e histerese sob ciclos de carga. Sensoriamento Distribuído Ruído e Resolução: Mitigação de RIN e ruído de fase, com aprimoramento de resolução espacial e de medição em O-OTDR e O-FDR. DAS (Distributed Acoustic Sensing): Configuração e otimização de sistemas P-OTDR, com processamento para redução de fading de polarização e ruído de fase, incluindo caracterização de faixa dinâmica e resposta em frequência. DTS (Distributed Temperature Sensing): Calibração de sistemas Raman-DTS em laboratório e campo, com filtragem avançada (Wiener, Wavelet) para elevar a relação sinal-ruído da razão Stokes/Anti-Stokes. Integração e Aplicações: Interfaces de aquisição de alta velocidade, sincronização de sistemas distribuídos e algoritmos de detecção e localização de eventos em tempo real para monitoramento sísmico, de oleodutos, pontes, estruturas geotécnicas e hot spots em cabos de energia.
Syllabus: FBG Interrogation and Multiplexing: Advanced high-speed dynamic interrogation (Swept-Wavelength Interferometry), tunable-filter demodulation methods, and optimization of hybrid TDM/WDM architectures for large sensor networks. Packaging and Characterization: Packaging strategies to maximize strain transfer and thermal isolation, along with fatigue and hysteresis testing under cyclic loading conditions. Distributed Sensing Noise and Resolution: Mitigation of laser Relative Intensity Noise (RIN) and phase noise, with enhanced spatial and measurement resolution in O-OTDR and O-FDR systems. DAS (Distributed Acoustic Sensing): Configuration and optimization of P-OTDR systems, employing signal processing techniques to reduce polarization fading and phase noise, with frequency-response and dynamic-range characterization. DTS (Distributed Temperature Sensing): Laboratory and field calibration of Raman-DTS systems, using advanced filtering (Wiener, Wavelet Denoising) to improve the signal-to-noise ratio of the Stokes/Anti-Stokes ratio over long distances. Integration and Applications: High-speed DAQ interfaces and synchronization of distributed sensing systems, plus real-time event detection and localization algorithms for seismic and pipeline monitoring, civil infrastructure (bridges, geotechnical structures), and industrial hot-spot detection in power cables.
Bibliografia/Bibliography:
Hartog, A. H. An Introduction to Distributed Optical Fibre Sensors. 1st ed. CRC Press, 2017.
Udd, E., & Spillman Jr., W. B. Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists. 3rd ed. John Wiley & Sons, 2024.
Othonos, A., & Kalli, K. Fiber Bragg Gratings: Fundamentals and Applications in Telecommunications and Sensing. Artech House, 1999.
