Sensor distribuído de temperatura à fibra óptica baseado em espalhamento Raman

Abstract

A presente dissertação relata o desenvolvimento de um sensor distribuído à fibra óptica para o monitoramento de temperatura baseado em espalhamento Raman espontâneo. O sensor foi implementado a partir de um esquema simples e econômico, utilizando OTDR (reflectômetro óptico no domínio do tempo) comercial e amplificador à fibra dopada com Érbio (EDFA) padrão. Para obtenção da distribuição espacial de temperatura, utiliza-se o sinal restroepalhado Raman anti-Stokes modulado por variações de temperatura do ambiente externo à fibra. Em algumas situações, a razão entre as intensidades dos sinais retroespalhados anti-Stokes e Stokes é utilizada. O sistema proposto foi avaliado em 27 Km de fibra monomodo padrão e testado para pulsos-OTDR com larguras diferentes. O funcionamento do sensor foi demonstrado na faixa de temperatura entre 30 ºC e 100 ºC. Os resultados experimentais mostram que a sensibilidade do sensor em diferentes regiões de detecção pode depender da largura temporal do pulso emitido na entrada do enlace. Usando o esquema proposto, com pulsos de 100 ns e um EDFA com 18 dBm de potência de saída, foi obtido um alcance de 15 Km, com resolução de temperatura de 5 ºC na medida de temperatura, medindo variações de temperatura na posição de 3,4 Km do link. Para pulsos de 4000 ns, o sensor de temperatura possui faixa de operação de pelo menos 27 Km, resolução de temperatura 10 ºC, medindo variações de temperatura na posição 25,4 Km.