UNIVERSIDADE DE SO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE SO CARLOS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS

SET 5816 Anlise Experimental de EstruturasPAGE 18

SENSORES PTICOS BASEADOS EM FIBRAS COM GRADES DE BRAGG :

ACELERMETRO BIAXIAL PTICOMargot Fabiana Pereira

Artigo consultado:

ANTUNES, P. F. C. et al. (2012). Biaxial optical accelerometer and high-angle inclinometer with temperature and cross-axis insensitivity. IEEE Sensor Journal. v. 12, n. 7, p. 2399-2406, Jul. 2012. RESUMO

O monitoramento da resposta dinmica de estruturas uma ferramenta importante para avaliao do comportamento dinmico e determinao do estado de conservao global e local das estruturas. O acelermetro uma pea fundamental neste processo. Neste contexto, este trabalho apresenta o acelermetro biaxial ptico desenvolvido por Antunes et al. (2012) como alternativa de baixo custo, capaz de medir as mudanas na acelerao e rotao angular em duas direes ortogonais. Este possui sensibilidade de 87.848 e 92,351 pm.g- para cada direo sensivel com frequencias de naturais de 846,01 e 845,33 Hz. Como inclinometro as sensibilidades obtidas so 1,43 0,03 pm/ e 1,38 0,03 pm/.

Palavras-chave: Fibras pticas. Grades de Bragg. Acelermetro.1 Introduo

Os acelermetros so ferramentas importantes na monitorizao da integridade de vrios tipos de estruturas, como edifcios, pontes, reservatrios ou barragens. Estes so utilizados para a avaliao de alteraes do comportamento estrutural causadas por cargas devido ao vento, sismos, incndios ou outros.

Monitorizar a resposta dinmica das estruturas uma excelente opo para a avaliao das caractersticas do seu comportamento dinmico, permitindo a determinao do seu estado de conservao global, a identificao de problemas ou avaliao dos parmetros de conforto.

Neste sentido os acelermetros so sensores que vem sendo amplamente utilizados. Vrias pesquisas vm sendo desenvolvidas na rea, a fim de reduzir custos e otimizar o sistema. Neste contexto, esta o trabalho de Antunes et. al (2012) que desenvolveram um acelermetro ptico biaxial e inclinometro. 1.1 Fibras pticasFibras pticas so filamentos flexveis formados por uma estrutura cilndrica de material dieltrico, geralmente slica. A estrutura cilndrica composta por uma regio central, ncleo, e por uma camada externa, casca, tambm de material dieltrico. Ao redor da casca, h uma capa, feita de material plstico, utilizada para proteger o interior contra danos mecnicos e intempries (Figura 1). Nesta estrutura o ndice de refrao do material da casca um pouco menor que o ndice de refrao do ncleo de modo que a propagao de energia luminosa ocorra atravs do ncleo da fibra, num processo de reflexo interna total.

Figura 1 - Fibra ptica

Observa-se que no fim dos anos 90, o uso das fibras pticas teve grande aumento em aplicaes em equipamentos de imagens, mas especialmente em sistema de telecomunicao, pois sua estrutura possibilita grande nmero de usurios simultneos em um mesmo canal. Nos ltimos anos, houve o desenvolvimento da tecnologia de sensores utilizando fibras pticas para sistemas de medidas das mais diversas grandezas fsicas, qumicas e biolgicas.

Segundo Mendez (2007), inicialmente os sensores utilizando fibras pticas eram apenas experincias de laboratrio, mas aos poucos os sensores vm ganhando espao na indstria, como em dispositivos bio-mdico, giroscpio militar, iluminao automotiva e ainda o sensores de presso intra-artico para cateteres.

As fibras pticas podem ser classificadas em monomodo e multimodo (Figura 2). O ncleo das fibras pticas tipo monomodo possuem dimenses inferiores ao ncleo das fibras multimodo. Desta forma, permitem a propagao de apenas um sinal de luz, sendo necessria a utilizao de laser como fonte geradora de sinal. Este tipo de fibra ptica utilizado em longas distncias, pois possui baixas perdas, isto , baixa atenuao do sinal.

J as fibras pticas tipo multimodo permitem que mais de um modo se propague e apresenta altas taxas de atenuao. a)

b)

Figura 2 - Fibras pticas a) Monomodo b) Multimodo

1.2 Fibras pticas com grades de BraggSegundo Cunha (2007), uma grade de Bragg, tambm designado FBG, (acrnimo em Ingls de fibre Bragg grating) um dispositivo ptico com uma perturbao peridica do ndice de refrao, de modo que pode ocorrer uma alta reflexibilidade no comprimento de onda de ressonncia, denominado comprimento de onda de Bragg, . Devido ao fenmeno fotosensitividade, fibras de slica dopadas com germnio, ou outro dopante, expostas radiao ultravioleta tem sua estrutura modificada. A fotosensitividade da fibra ptica devido a um defeito, a deficincia oxignio-germnio, que causa uma perda de absoro aps a exposio da fibra a radiao ultravioleta. Altas potncias de radiao ultravioleta causam um aumento na atenuao e aumento da intensidade de luz refletido.

Segundo Cunha (2007), a formao de grades de Bragg em fibras de slica dopadas com germnio exposta a radiao ultravioleta pode ser explicada pelo pequeno aumento no ndice de refrao causado pelas variaes dos centros de cor da slica e da interao da radiao UV com as ligaes qumicas de germnio e slica. Uma quantidade de germnio ao ser exposto a radiao UV produz centros deficientes de oxignio e consequentemente aumenta o ndice de refrao local. Neste mesmo ponto h a alterao da densidade local tambm contribuindo para o aumento do ndice de refrao. Vale salientar que isto possvel devido presena de elementos dopantes como o germnio, boro, fsforo, estanho ou hidrognio que tornam a slica que compe o ncleo mais sensvel radiao ultravioleta e reduz o tempo de exposio e acelera o processo. Para gravar as grades de Bragg em fibras pode-se utilizar o mtodo de interferncia hologrfica. Este mtodo permite controlar o ngulo entre os dois feixes coerentes de radiao ultravioleta, possibilitando criar um padro de interferncia ao longo do eixo da fibra. Outro mtodo para conseguir uma fibra ptica com grades de Bragg utiliza apenas um feixe de UV e um padro gerado por uma mscara colocada prxima a fibra.

O uso destas fibras como sensores se deve, a sensibilidade dos parmetros da grade a estmulos externos como deformao e temperatura.

2 Sensores baseados em FBGPara suprir a necessidade de medir uma grandeza fsica so utilizados sensores. Existem diversos sensores como: os de presena, de proximidade, de deslocamento e velocidade, de acelerao, temperatura, fora entre outros. Os sensores so equipamentos pelos quais o controlador faz o monitoramento ou controle do processo.

Neste contexto, existem os sensores de fibra ptica que podem ser utilizados para medir diretamente a presso, deformao e temperatura. Estes tiveram seu uso incrementado com a utilizao de grades de Bragg como elementos sensores.

Os sensores que utilizam fibras com grades de Bragg so baseados no princpio de reflexo de Bragg. A modulao peridica do ndice de refrao ao longo do ncleo da fibra comporta-se como um conjunto de planos de reflexo, perpendiculares ao eixo longitudinal da fibra. Quando iluminado por uma fonte de luz de banda larga, a fibra ptica com FBG reflete uma parte do sinal incidente, sendo o restante transmitido (Figura 3).

Figura 3 - Esquema de uma FBG e resposta tpica. (Antunes et. al. 2012 ) A pequena faixa espectral refletida centrada no comprimento de onda de Bragg, , dado pela equao (1), primeira condio de Bragg.

(1)

Onde,

- ndice de refrao efetivo do ncleo;

- perodo da grade.

A condio de Bragg impe uma dependncia entre o comprimento de onda de Bragg e a temperatura e deformao. De modo que, quando a fibra tracionada/comprimida ou exposta a uma mudana de temperatura, h um deslocamento, desvio, proporcional atuao externa sobre a reflexo.

O mensurando, ao introduzir uma interferncia no sensor, altera o perodo da grade e o ndice de refrao efetivo, e consequentemente origina uma variao no comprimento de onda que esta relacionada com a grandeza fsica que se deseja medir.

essa variao no comprimento de onda de Bragg, que permite o uso de FBG em sensores para deformaes ou temperatura pela simples leitura, no domnio ptico da frequncia (comprimento de onda) de pico da banda de reflexo. Para detectar os desvios nos comprimentos de onda refletidos pode-se utilizar um monocromador ou analisador de espectro ptico. Diversas grandezas fsicas podem ser mensuradas utilizando sensores com fibras pticas como deformaes, temperatura, acelerao e vibraes entre outras. Sensores baseados nas FBG tm sido desenvolvidos para uma vasta variedade de aplicaes como o monitoramento de estruturas (pontes, edifcios, rodovias), ensaios no destrutivos, sensoriamento remoto e os tradicionais sensores de deformao, presso e temperatura. A Tabela 1 apresenta as principais vantagens e desvantagens do uso de sensores com FBG. Tabela 1 Vantagens e desvantagens dos sensores com FBGVantagensDesvantagens

Mensurando codificado no comprimento de onda; Independncia das flutuaes de potencia da fonte ptica;

Indiferente a interferncias eletromagnticas;

Pequenas dimenses e peso;

Resistente a altas temperaturas;

Capacidade de multiplexao de vrios sensores;

Possibilidade de ser utilizado como sensor remoto - baixa perda de sinal. Sensibilidade trmica;

Sensibilidade a deformaes transversais;

Nmero limitado de fornecedores.

Este texto limita-se a descrio de um acelermetros com FBG utilizandos geralmente para monitoramento dinmico de estruturas.

3 Acelermetro ptico biaxial e inclinmetro O acelermetro um dispositivo capaz de medir acelerao, e frequentemente utilizado em medies de vibrao e choque mecnico.

Existem diversos modelos que se baseiam na medio do deslocamento de uma massa dentro do acelermetro como forma de medir a acelerao. Entre os acelermetros mecnicos os mais comuns so: os piezeltrico, piezoresistivos e de capacitncia varivel. Recentemente, com a relevncia do monitoramento dinmico de estruturas houve uma preocupao com o aprimoramento da instrumentao e aquisio de dados. Neste contexto, Antunes et. al. (2012) implementaram e testaram um acelermetro biaxial de fibra ptica e inclinometro baseado nas fibras com grades de Bragg. Este sensor proposto tem baixo custo e uma soluo simples para medir a acelerao e rotao relativa em duas direes ortogonais. 3.1 Descrio do Acelermetro e Inclinometro ptico Os acelermetros proposto por Antunes et. al. (2012) baseado em quadro FBGs posicionadas em posies opostas como indicado na Figura 4. O sistema consiste em dois blocos de alumnio, a massa inercial (Figura 5) e o suporte, ligados inferiormente por uma base rgida por meio de parafusos e na parte superior por quatro fibras pticas com grades de Bragg.

Figura 4 - Ilustrao do acelermetro (Fonte: Antunes, 2012)

O bloco central de alumnio apresenta uma forma cilndrica como indicado na (Figura 5), massa inercial do sensor. Esta pode mover-se lateralmente na presena de uma acelerao externa, tem um dimetro de 50 mm. Em sua parte inferior possui dimetro de 4 mm.

Figura 5 - Esquema da parte central de alumnio. (Fonte: Antunes, 2012)

As quatro grades de Bragg utilizados por Antunes et al. (2012) foram escritas em uma fibra comercial monomodo fotossensvel (FiberCore PS1250/1500) usando um laser de 248 nm KrF. Utilizou-se a mscara de fase tcnica com uma energia de pulso de 3 mJ, um ritmo de repetio 500 Hz e um tempo de exposio de 10 segundos. A fibra ptica tem ndice de refrao efetivo de 1,447 e a variao do ndice de refrao estimado de 1 10-4. Cada grade apresenta um comprimento final fsico de 3 mm, sendo inscritos na fibra com um separao de 14 cm. Na caracterizao das FBGs obteve-se rendimento a um valor mdio de 1,180,02 pm.-1 e 8,720,06 pm. C-1 para a deformao e sensibilidade trmica, respectivamente.As fibras so pretensionas e coladas aos blocos de alumnio com cola a base de cianoacrilato. So feitos entalhes de 1 milmetro de largura para colagem, alinhados na massa inercial e no suporte. Em seguida, a fibra posicionada ao longo dos entalhes e colada utilizando a cola base de cianoacrilico. Uma vez que as ranhuras so estreitas, a cola preenche completamente o espao entre as fibras e a alumnio, assegurando uma grande rea de ligao e, assim, reduzindo qualquer efeito local nestes pontos. Aps um perodo de cura de 24 horas, a ligao relativamente rgida e no influncia a resposta do sensor.Para a proteo, o acelermetro colocado dentro de uma caixa de aocom as dimenses de 15,0 15,0 8,5 cm (Figura 6).

Figura 6 - Acelermetro e caixa de proteo. (Fonte: Antunes, 2012)

As dimenses do sensor e da caixa de proteo metlica so suficientemente pequenas para este ser incorporado numa estrutura de monitoramento. No entanto, o sensor pode ter estas dimenses diminuidas, desde que a massa inercial tenha dimenses suficientes para provocar um movimento inercial relativo no suporte, quando for excitado de forma dinmica.

Este movimento depende do dimetro da parte mais fina do o bloco de alumnio, no caso 4 mm. Se este dimetro for reduzido, as dimenses da massa de inrcia podem ser reduzidas, bem como a distncia entre a massa de inrcia e o suporte, embora o suporte seja dependente do comprimento da FBG. Isto pode trazer alguns problemas para o sistema se dimenses proporcionais no forem asseguradas, de modo que a resposta de sensibilidade e de frequncia pode ser afetada.3.1.1 Principio de Funcionamento

No acelermetro com grades de Bragg proposto por Antunes et al (2012) o movimento da massa inercial pode ser descrito em duas direes independentes (x e y). Este movimento far com que ocorra um alongamento ou uma compresso sobre as fibras pticas, o que resulta em uma mudana mensurvel, o desvio comprimento de onda Bragg, que est relacionada com a acelerao externa imposta a base de acelermetro. Neste caso, a acelerao externa obtida a partir da diferena entre o desvio do comprimento de onda Bragg dos sinais refletidos pelas duas grades em cada direo.

O acelermetro insensvel ao efeito de temperatura externa, pois como todas as fibras tem as mesmas grades de Bragg uma mudana da temperatura resultar em um desvio similar para todas as FBG e a acelerao esta associada a esse desvio dos comprimentos de onda dos sinais refletidos pelas duas grades. O mesmo tambm insensvel aos efeitos da acelerao no transversal eixo, pois para uma acelerao na direo perpendicular direo da FBG, ambas sofrerem um alongamento similar, e a diferena entre o desvio do comprimento de onda do sinal refletido ser nulo.

Alm disso, o sensor proposto por Antunes et al. (2012) pode ser utilizado como uma inclinmetro, permitindo a medida de rotao angular do eixo perpendicular base. 3.2 Caracterizao experimental e simulao numricaAntunes et. al (2012) realizaram uma simulao numrica e experimental para caracterizar o acelermetro por meio das suas frequncias naturais. Os autores comparam as frequncias naturais obtidas experimentalmente com as obtidas pelas simulaes numricas para validar o modelo. Alm disso, foi realizada a caracterizao do sensor como um inclinometro. Finalmente o sensor foi submetido a um teste com aceleraes aleatrias nas duas direes para obter a sensibilidade do sensor nas duas direes ortogonais. Antes da implementao do acelermetro, foram realizadas anlises numricas para otimizao da geometria e permitir a previso das frequncias naturais e formas modais dos prottipos de modo a reduzir os custos e tempo de produo.

Para as simulaes numricas foi utilizado o software Abaqus. Foi utilizada uma malha de elementos finitos composta por 124452 ns e 31989 elementos tetradricos (Figura 7). As regies com singularidades tiveram a malha mais refinada, com um mximo tamanho do elemento de 0,1 mm. A protenso das fibras pticas foi simulada atravs da imposio de uma variao trmica de -2000C e configurando a expanso trmica dos blocos metlicos como nula. O coeficiente de expanso trmica da fibra foi de 5 10-7 C-1. Os valores de mdulo de Young para o alumnio e slica foram considerados 71,00 GPa e 69,05 GPa, respectivamente.

Figura 7 - Malha de elementos finitos. (Fonte: Antunes, 2012)

Para a caracterizao experimental obteve-se as frequncias naturais impondo-se um deslocamento lateral da massa inercial e repentinamente soltando-a, de modo que na ausncia de fora externa, a massa inercial oscilava nas frequncias naturais do acelermetro. Alm disso, este procedimento permite a determinao dos modos rotacionais. O sinal ptico do acelermetro foi medido usando um sistema de aquisio incluindo uma fonte ptica, modelo ALSCL-17-B-FA da Amonics, um circulador ptico e um espectrmetro ptico da marca Ibsen, modelo I-Mon 80DR, com uma taxa de aquisio de 2683 Hz.

A Figura 8 apresenta as os espectros de frequncias, obtidos com a simulao numrica e experimental, resultados da caracterizao do acelermetro ptico.

Figura 8 - Resposta do espectro de frequncia obtida a) e b) pela experimentalmente nas duas direes. c) pela simulao numrica. (Fonte: Antunes, 2012)

Pelo grfico da Figura 8, a primeira frequncia natural do acelermetro prevista pela anlise numrica foi de 759,86 Hz, e tambm foi previsto um segundo modo de vibrao com o valor de 967,35 Hz, correspondente a um modo rotacional.

Na caracterizao experimental, duas frequncias naturais foram obtidos na faixa de Hz 0-1500, correspondendo a diferentes modos de oscilao. No primeiro modo de vibrar a frequncia natural representa o modo de vibrao na direo sensvel do acelermetro e para o segundo corresponde ao modo de rotao. As frequncias de medidas so apresentadas na Tabela 2.

Tabela 2 Frequncias Naturais obtidas experimentalmente e erros relativos a simulo numrica. (Fonte: Antunes, 2012)

Observa-se que no prottipo fabricado as frequncias naturais so um pouco maiores das obtidas pela simulao numrica. Segundo os autores as diferenas entre os valores obtidos experimentalmente e pela simulao numrica podem ser devido a imperfeies geomtricas na fabricao do prottipo e as propriedades dos materiais. Salienta-se apesar das diferenas serem significativas a anlise numrica permite uma econmia de tempo e gastos, pois evita a produo de prottipos com caractersticas muito distintas das desejadas. 3.2.1 Inclinmetro

Como discutido nas anteriormente, o acelermetro implementado por Antunes et al. (2012) pode ser utilizado tambm como um inclinmetro biaxial.

As duas direes sensveis foram caracterizados atravs da colocao do acelermetro em diferentes posies angulares, relativas ao plano da base do sensor. Na Figura 9, o sinal obtido para as direes principais de um sensor ptico representado como funo da rotao angular. a)b)

Figura 9 Desvio do comprimento de onda x rotao angular a) ao longo da direo x b) ao longo da direo y. (Fonte: Antunes, 2012)Os dados na Figura 9 mostram que quando o sensor inclinado numa direo, o sinal medido ao longo da direo ortogonal negligenciado, confirmando a insensibilidade sensor de rotao efeitos.

Quando o inclinmetro sucessivamente colocado em inclinaes com grandes ngulos, relativos ao plano horizontal, o efeito da gravidade deve ser decomposto em duas componentes ortogonais, sendo uma paralela ao eixo da fibra ptica. Esta componente responsvel pelo alongamento ou compresso da fibra ptica, que induz a mudana de comprimento de onda de Bragg observado e medido.

A sensibilidade do sensor de inclinao pode ser obtida a partir de um ajuste senoidal dos dados, considerando a decomposio da acelerao da gravidade ao longo do plano da fibra ptica. Pode-se ainda, para pequenas variaes angulares (inferior a 45 ), obt-la por meio de um ajuste linear dos dados.

Pelo ajuste linear, as sensibilidades obtidas so 1,430,03 pm/ e 1,380,03 pm /, para os sentidos ao longo o eixo dos x e do eixo y, respectivamente, para as rotaes angulares menor do que 45 .

3.2.2 Caracterizao com vibrao aleatria

Para calibrao e testes do acelermetro, Antunes et. al. (2012) submeteram o acelermetro a aceleraes aleatrias, em ambos os sentidos sensveis. As respostas obtidas foram comparadas com as obtidas por um acelermetro triaxial eletrnico convencional calibrado, da marca Summit, modelo 34201A.

O sinal ptico foi medido utilizando um sistema de aquisio composto por uma fonte ptica, model-bt1300 da Fiberamp Photonetics, um circulador ptico e um espectrmetro ptico de Ibsen, E-seg Modelo I, com uma taxa de aquisio de 900 Hz.

A Figura 10 apresenta os dados de acelerao medidos com o acelermetro ptico proposto e com o acelermetro eletrnico calibrado quando os dois acelermetros so expostos simultaneamente mesma acelerao aleatria aplicada em cada direo sensvel.

a)b)

c)d)

Figura 10 - Evoluo do sinal do acelermetro ptico e eletrnico para aceleraes aleatrias. a) ao longo da direo x b) de 20 a 25 s c) ao londo da direo y d) de 50 a 60s.

(Fonte: Antunes, 2012)

Estes dados representam o desempenho do sensor ptico relativo ao acelermetro eletrnico calibrado, quando ambos esto expostos mesma acelerao externa. Com esta abordagem, Antunes et. al. (2012) puderam comparar diretamente o sinal do acelermetro ptico com o eletrnico e obter a sensibilidade do sensor desenvolvido em ambas as direes sensveis. O sinal medido com o sensor ptico segue a variao medida com o sensor eletrnico calibrado sensor, o que sugere um bom funcionamento do sensor ptico proposto. Foram obtidas sensibilidades de 87,848 pm.g-1 e 92,351 pm.g-1 para as direes do eixo-x e eixo-y, respectivamente.

A acelerao medida com o sensor ptico proporcional resposta de cada FBG em termos de desvio do comprimento de onda Bragg. Para os dois FBGs em cada sentido, utiliza-se a diferena de desvio de comprimento de onda entre os dois para se obter a acelerao, comparando diretamente a resposta final do sensor ptico com a resposta do eletrnico calibrado sensor. A principal inovao desta abordagem a possibilidade para medir simultaneamente a acelerao em duas ortogonais direes, com um mdulo ou sensor. Normalmente, acelermetros pticos biaxiais so dois acelermetros pticos uniaxiais montados em direes ortogonais, o que torna o sistema mais complexo, maior e mais caro. Este sensor, com as dimenses propostas, tem uma sensibilidade de cerca de 100 pm/ G para cada sentido.

4 Comparao entre o acelermetro ptico e o acelermetro eletrnico.

Entre os acelermetros mecnicos, o acelermetro piezoeltrico (Figura 11) o tipo mais utilizado. O princpio de funcionamento baseia-se no fenmeno da piezoeletricidade. Neste sensor a massa inercial sob acelerao causa compresso ou cisalhamento de um cristal piezoeltrico. A diferena de potencial gerada pelo cristal piezoeltrico proporcional acelerao.

Figura 11 - Acelermetro piezoeltricoNo caso do acelermetro piezoeltrico o cristal piezoeltrico que sofre uma solicitao mecnica, compresso ou cisalhamento, devido ao movimento da massa inercial enquanto no acelermetro ptico proposto por Antunes et al. (2012) so as fibras pticas com FBG que tem suas propriedades modificadas pela movimentao da massa inercial.

A Tabela 3 apresenta um quadro comparativo entre os acelermetros piezoeltrico e ptico proposto por Antunes et al. (2012). Tabela 3 Quadro Comparativo entre os acelermetros piezoeltrico e pticoAcelermetro PiezoeltricoAcelermetro ptico

Suprimento de energia no necessrio (Cristais piezoeltricos so auto-geradores)Utilizao de uma fonte ptica

Compacto, pequeno e leveAs dimenses do sensor so suficientemente pequenas para ser incorporado numa estrutura de monitoramento.

Podem operar em altas temperaturasInsensvel a variaes de temperatura

Necessita amplificao do sinal de sadaPossibilidade de transmisso por longas distncias sem necessidade de amplificadores

Diferena de potencial entre sensor/estrutura e o sistema de medio podem criar uma corrente eltrica que percorre o cabo, gerando rudo no sinal de sada.Indiferente a interferncias eletromagnticas - reduo dos rudos no sinal

Possibilidade de multiplexao de sensores no mesmo cabo

Entre os aspectos apontados pela Tabela 3, a principal vantagem da tecnologia ptica esta na possibilidade de multiplexao de sensores em um mesmo cabo, o que resulta uma reduo do nmero de cabos e consequentemente reduo dos custos.

A multiplexao consiste na operao de transmitir vrios sinais diferentes, vriasparmetros associados, ao mesmo tempo por meio de um nico canal fsico. A multiplexao pode ser feita por diviso de frequncia (FDM - Frequency Division Multiplexing) onde o espectro de frequncias dividido em diversas faixas, uma para cada transmisso. 5 Consideraes finaisEste trabalho buscou apresentar a importncia do monitorizamento da resposta dinmica e consequentemente a importncia da instrumentao utilizada para isto. Neste contexto, est os acelermetros, pea fundamental da instrumentao utilizada no monitoramento dinmico. Vrias pesquisas buscam desenvolver sensores com maior sensibilidade, menos sujeito a interferncia e com custos mais acessveis, entre este est Antunes et al. (2012). O sensor de acelerao apresentado pelos autores uma ferramenta de baixo custo, capaz de medir as mudanas na acelerao e rotao angular em duas direes ortogonais. Possui sensibilidade de 87.848 e 92,351 pm.g- para cada direo sensivel com frequencias de ressonancia de 846,01 e 845,33 Hz. Como inclinometro as sensibilidades obtidas so 1,43 0,03 pm/ e 1,38 0,03 pm/. O nico requisito relativo utilizao desta soluo no monitoramento de estruturas assegurar que o suporte metlico dos sensores seja fixado de forma rgida estrutura a ser analisada.

Verificou-se que o sensor de acelerao ptico tem vantagens aos sensores tradicionais relacionadas especialmente a ser indifernete interferncias eletromagnticas, permitir a transmisso de dados por longas distncias sem necessidade de amplificadores e possibilidade de multiplexao de sensores no mesmo cabo.

Finalmente, vale ressaltar que a tecnologia com fibras pticas com grades de Bragg uma tecnologia incipiente que necessita de padronizao e normalizao (Mendez, 2007).

Em geral, os produtos personalizados so sempre mais caro e difcil defabricar do que os padronizados. Assim, sistemas de interrogao de sensores precisam ser padronizados bem.

6 REFERNCIAS BIBLIOGRFICASMndez, A. (2007). Fiber Bragg grating sensors: a market overview. Third European Workshop on Optical Fibre Sensors, Italy, Jul. 2007.

Cunha, J. R. F. A. Modelo terico de sensores pticos baseados em fibras com grade de Bragg. 2007. 73p. Dissertao (Mestrado em Fsica) Universidade Federal do Par, Belm, 2007. ANTUNES, P. F. C. et al. (2012). Biaxial optical accelerometer and high-angle inclinometer with temperature and cross-axis insensitivity. IEEE Sensor Journal. v. 12, n. 7, p. 2399-2406, Jul. 2012. b)

a)

c)

Mestranda, Universidade de So Paulo -USP, Departamento de Engenharia de Estruturas margot.fabiana@gmail.com

Um circulador ptico um componente especial de fibra ptica que pode ser utilizado para separar os sinais pticos, que deslocam em direes opostas de uma fibra ptica, anlogo a operao de um circulador eletrnico.

Capacidade de alguns materiais gerarem uma carga eltrica quando submetidos a alguma solicitao mecnica

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