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Sensores em fibra óptica para monitorização ambiental
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| 2.84 MB | Adobe PDF |
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Abstract(s)
Fruto da crescente preocupação face à bioacumulação e bioconcentração de poluentes e conscientização dos efeitos do aquecimento global, nos últimos anos têm sido adoptadas
inúmeras acções e medidas que visam o controlo de parâmetros indicadores da qualidade do meio, a detecção de substâncias potencialmente perigosas e a promoção/utilização de energias
alternativas não poluentes. Neste âmbito, a monitorização em tempo real revela-se fundamental para a análise contínua do equilíbrio dos ecossistemas.
Neste contexto, os sensores de fibra óptica, mais concretamente os sensores químicos em fibra óptica possuem um conjunto de características, como por exemplo a miniaturização, baixo custo, versatilidade, biocompatibilidade, capacidade de monitorização remota, que representam uma
alternativa tecnológica e economicamente viável. Por outro lado, a utilização de redes de difracção em sensores de fibra óptica, é em adição uma mais-valia para este tipo de sistemas, as redes de período longo pela sua sensibilidade intrínseca ao índice de refracção, e as redes de Bragg pela sua facilidade de interrogação e facilidade de multiplexagem.
A presente dissertação tem por objectivo o estudo, desenvolvimento e análise de sensores em fibra óptica para monitorização de espaços ambientais.
O presente documento encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 faz um
enquadramento dos sensores de fibra óptica para monitorização ambiental dando relevo aos
sensores químicos em fibra óptica.
No capítulo 2 expõe-se o conjunto de conceitos necessários para a compreensão do trabalho. A começar pelas redes de difracção em fibra óptica e a suas potencialidades como elementos sensores. Algumas configurações foram detalhadas assim como alguns princípios para interrogação das mesmas. A medição multi-parâmetro e o fabrico de membranas de sensibilidade
selectiva são também abordados.
O Capitulo 3 refere a primeira configuração desenvolvida, trata-se de um sensor interferométrico baseado numa cavidade Fabry-Pérot, constituído por uma rede de Bragg e a reflectividade da ponta da fibra. O objectivo do sensor é a monitorização do ácido acético e outras espécies
carboxílicas em bioreactores. Para tornar a configuração sensível ao ácido foi aplicado um revestimento de Silane-PVP à extremidade da fibra. A configuração sensora demonstrada aufere de características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, não utilização de indicadores, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações.
O Capítulo 4 apresenta a segunda configuração desenvolvida que tem por objectivo a medição simultânea de salinidade e temperatura. A medição de salinidade é baseada no índice de refracção.
Trata-se de um sensor de intensidade auto-referenciado, baseado em três redes de difracção. Uma rede de período longo sensível ao índice de refracção e temperatura e duas redes de Bragg, para
interrogação da da rede de período longo e compensação de temperatura. Para discriminação dos parâmetros de interesse foi utilizado o método matricial. A configuração exposta exibe características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, discriminação de índice de
refracção e temperatura, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das
telecomunicações.
O Capitulo 5 contém as conclusões e comentários finais ao trabalho. No final da tese seguem-se os anexos, onde se encontram as publicações e comunicações resultantes do trabalho realizado.
Description
Keywords
Sensores de fibra óptica Refractometro Redes de difracção Cavidades Fabry-Perot Interferometria Monitorização ambiental Biosensores . Centro de Ciências Exatas e da Engenharia