18.ago ouro i 14.30_403_eln

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18.ago ouro i 14.30_403_eln

  1. 1. SENSORES ÓPTICOS DE PROXIMIDADE À FIBRA COM GRADE DE BRAGG BASEADO NA ATUAÇÃO DE FORÇA MAGNÉTICA. Apresentação: Norberto Bramatti, Eletronorte
  2. 2. Informações Gerais Coordenador: Danilo Cesar Dini, CPqD Claudio Floridia , CPqD Flávio Borin, CPqD João Batista M. Ayres Neto, CPqD Rogério R. Leite, CPqD Eduardo F. Costa, CPqD Petrus Alcantara Junior, UFPA Angela C. S. Brígida, UFPA Gerente: Norberto Bramatti, Eletrobras Eletronorte Título: Sensores Ópticos de Proximidade à fibra com rede de Bragg baseado na atuação de força magnética Proponente: Eletrobras Eletronorte Executor: CPqD e UFPA P&D Ciclo - ANEEL: 2002/2003 Tempo Previsto: 24 meses Início: 09 / 2005 Custo: R$ 446.178,24
  3. 3. Objetivo Objetivo do projeto: dentro de um programa de desenvolvimento de sensores ópticos, determinar a configuração e desenvolver um sensor de proximidade mais adequado para monitorar continuamente o deslocamento entre o eixo da turbina em relação aos seus mancais , que atendesse às condições especificadas pela Eletronorte.
  4. 4. <ul><li>Para deslocamento radial do eixo </li></ul><ul><ul><li>Faixa dinâmica de 4 mm </li></ul></ul><ul><ul><li>Precisão de 15  m </li></ul></ul><ul><li>Deslocamento axial do eixo: </li></ul><ul><ul><li>Faixa dinâmica de 12 mm </li></ul></ul><ul><ul><li>Precisão de 15  m </li></ul></ul><ul><li>Medir a variação da proximidade </li></ul><ul><li>Não haver contato </li></ul><ul><li>Sem alimentação elétrica </li></ul><ul><li>Possibilitar multiplexagem </li></ul><ul><li>Baixo custo </li></ul>Requisitos
  5. 5. Depende da reflexão na superfície da turbina Necessidade de alimentação elétrica próximo à turbina Proposta “A” – óptico-elétrico-óptico
  6. 6. Desenvolvimento de “probes” com fibras MM Contatos: Komlux, Fotônica, Multimodefo, Experimentos com “probes” CPqD 6x1, LC Proposta “B” – Reflexão com fibra multimodo (62,5 µm de diâmetro)
  7. 7. Proposta “C” - Sensor de proximidade magnético com Fiber Bragg gratting - FGB Variação do comprimento de onda refletido pela FGB
  8. 8. Desenvolvimento e caracterização dos protótipos por atuação transversal do Ímã na FBG <ul><li>Caracterização dos ímãs de NdFeB - Neodimio-Ferro-Boro Nd35 </li></ul><ul><li>Medições da força magnética dos ímãs de NdFeB </li></ul><ul><li>Força magnética do ímã contra material ferromagnético </li></ul>
  9. 9. Desenvolvimento do sensor axial
  10. 10. Apenas uma das FBG sofre a ação de deformação devido à proximidade do eixo do rotor, a segunda deverá estar próxima o suficiente para estar na mesma temperatura ambiente que a primeira. O ideal é que as FBG sejam o mais idênticas possível. Esta configuração elimina dependências da temperatura. A detecção da potência óptica é feita por um fotodiodo cuja resposta é extremamente mais rápida (100 kHz) que a obtida com um FBG Interrogator, além de ser muito mais econômico. SOA - Semiconductor Optical Amplifier Dupla grade de Bragg e Medição da potência Óptica       Intensity Intensity   Circulator Intensity Optical Reception Signal Recorded SOA or LED
  11. 11. Variação do comprimento de onda com a distância
  12. 12. Variação do comprimento de onda com a distância
  13. 13. Variação do comprimento de onda com a distância
  14. 14. Variação do comprimento de onda com a distância
  15. 15. Variação do comprimento de onda com a distância
  16. 16. Compensação da temperatura
  17. 17. Compensação da temperatura
  18. 18. Compensação da temperatura
  19. 19. Compensação da temperatura
  20. 20. Splitter 90/10 – referencia de potencia Circ. 1 – direciona para as grades sensoras de temperatura Circ. 2 e 3 – direciona para as grades sensoras de proximidade. wavelength-division multiplexing ( WDM ) – separa as bandas azul e vermelha A informação da proximidade da turbina está na variação da potência óptica da luz que retorna de cada sensor óptico de proximidade. Um circuito opto eletrônico converte o sinal óptico em elétrico adequando a amplitude a um nível de tensão variando entre 0 a 10V . Esquema de medição para 2 canais
  21. 21. Desenvolvimento e Testes
  22. 22. Desenvolvimento e Testes T = 10 °C T = 40 °C T = 70 °C T = 23 °C D = 4mm - -64,11 -63,76 -64,11 D = 5mm -55,93 -53,30 -51,19 - D = 6mm -46,12 -46,01 -43,96 -44,05 D -> ∞ -42,93 -41,63 -41,06 -39,96
  23. 23. Desenvolvimento e Testes
  24. 24. Desenvolvimento e Testes
  25. 25. Ensaios de Campo – UHE Samuel - RO
  26. 26. Possibilidades de Redes de Sensores
  27. 27. Capacitação – Interação UFPA Modelagem do Sensor de Proximidade Coordenador: Prof. Petrus Agripino de Alcantara Junior Dissertação de Mestrado - Angela Costa Santa Brígida Dissertação de Mestrado - José Renato Ferreira Alves da Cunha Contrato CPqD/FUNPEA/UFPA : no. 2364
  28. 28. <ul><li>Desenvolvimento de sensores ópticos compactos com conectores óticos, de forma que possibilitem a sua rápida conexão em seu local de uso. </li></ul><ul><li>Desenvolvimento de um &quot;cabeça-de-série&quot; de sensores ópticos de proximidade com características industriais (sensores robustos, confiáveis e de resposta linear). </li></ul><ul><li>Levantamento e quantificação da força atrativa de diversos tipos de imãs em relação aos materiais utilizados nos eixos das turbinas de usinas hidrelétricas para determinação da distância de trabalho mais adequada a ser estabelecida para estes sensores. </li></ul><ul><li>Desenvolvimento de um novo sistema de aquisição óptica baseado na detecção da variação do comprimento de onda de reflexão das FBGs, independente de alterações na atenuação óptica que ocorre ao longo das fibras. Mais sensores em rede, numa única fibra. Possivel em função do aumento da velocidade de varredura dos FBG Interrogator a custos menores. </li></ul>Conclusões e Melhorias
  29. 29. Contatos Obrigado! [email_address] (91) 9166-0815

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