Nesta seção serão mostradas as comparações dos resultados experimentais obtidos usando somente simplex code e utilizando EDFA em conjunto com a codificação. Os resulta- dos mostrados serão em relação ao alcance e resolução de temperatura. A Figura 5-22mostra a montagem usada nesse estudo.
Figura 5-22: Diagrama de blocos da montagem experimental usado na comparação do uso ou não do EDFA no sistema.
Nesse estudo foram usados pulsos com 100 ns de largura, comprimentos de código usados de 7, 15, 31, 63, 127 e 255 bits, o controle de ganho foi mantido constante em todos os comprimentos de código e o ganho do EDFA foi de 4 dB.
A Figura 5-23 e a Figura 5-24 mostram, respectivamente, o alcance do sistema e a temperatura ao longo da distância na abordagem com código de 63 bits usando e não usando EDFA.
Figura 5-23: Alcance do sistema com e sem o uso do EDFA
Na Figura 5-23, vemos a melhora na relação sinal ruído do perfil obtido usando EDFA em relação ao traço adquirido sem o uso do amplificador. A melhora na relação sinal ruído proporciona um aumento no alcance de medição do DTS. Esse aumento de alcance é mostra-
do na diferença em dB do ruído de fundo do sistema (medido a partir do fim do enlace ópti- co). Conforme esperado o aumento do alcance de medição foi em torno de 4 dB, cerca de 16 km.
A Figura 5-25 mostra dois perfis de temperatura em função da distância, de forma qua- litativa é mostrado o aumento na resolução da temperatura. Entendesse por essa melhora um valor de pico a pico menor ao longo do traço obtido usando o EDFA quando comparado com o traço obtido sem o uso do EDFA.
A Figura 5-25 mostra a evolução do aumento da resolução de temperatura função do comprimento do código para as situações de simplex code com e sem EDFA.
Figura 5-25: Comparação entre o aumento do alcance em função do comprimento do código com e sem EDFA. Conforme esperado, o alcance do sistema mostrou-se maior quando o EDFA foi usa- do. A diferença de alcance entre traços obtidos com e sem EDFA, porém com o mesmo com- primento de código manteve-se em cerca de 4 dB, conforme esperado uma vez que esse é o ganho do amplificador
A Figura 5-26 mostra a resolução de temperatura em função da distância para a condi- ção de 63 bits de comprimento de código.
Conforme esperado a resolução de temperatura foi melhor quando o EDFA foi imple- mentado no sistema. Na Figura 5-26 pode-se verificar que o uso do simplex code em conjunto com o EDFA aumenta o desempenho do DTS em relação à resolução de temperatura. Ainda na considerando a distância de 10 km, por exemplo, temos que a resolução de temperatura na condição sem EDFA foi que cerca de 75°C e usando o EDFA a resolução foi de 45°C, ou seja, uma melhora na resolução de temperatura próxima a de 30°C. Portanto, considerando o uso do EDFA em um sistema DTS codificado temos um melhor desempenho em alcance e resolução de temperatura quando comparado a um sistema sem amplificador.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 5 10 15 20 25 30 35 Re so lu çã o d e T em p era tu ra [ C] Distancia [km] sem EDFA com EDFA
Exponencial (sem EDFA) Exponencial (com EDFA)
6 CONCLUSÕES
Este trabalho apresentou uma forma de mitigar os efeitos do EDFA quando sinais do tipo rajada são amplificados, tornando assim seu uso viável em sensores distribuídos de tem- peratura que operam com sinais codificados.
Foi apresentada uma visão geral de sensores a fibra óptica, apresentando as principais características, aplicações, vantagens e limitações, além das técnicas de medição mais utiliza- das para esse tipo de sensor. Também foi mostrada uma breve revisão do espalhamento Ra- man em fibras ópticas como base para o entendimento dos sensores distribuídos de temperatu- ra que utilizam esse efeito como mecanismo de funcionamento.
Foi explorado o uso de técnicas de processamento digital de sinais para diminuição de ruído na implementação de um sensor distribuído de temperatura. Esse estudo foi focado nas técnicas Simplex Code e Média foi realizado através de simulações e de forma experimental. Realizamos a comparação entre sensores distribuídos de temperatura operando de modo tradi- cional (pulso único) e codificado (Simplex code) sem o uso de EDFA, nesse caso alcançamos uma extensão no alcance de cerca de 7.5 dB (12,2 km) e uma melhoria na resolução de tempe- ratura de 100°C@5km.
Amplificadores ópticos do tipo EDFA foram abordados e seus efeitos na amplificação de sinais do tipo rajada (Simplex code) foram avaliados. Uma forma para a mitigação desse efeito foi proposta e verificada de forma experimental. O uso de EDFA em sensores distribuí- dos de temperatura mostrou-se viável quando este é implementado com controle de ganho, tal controle impede que o sinal de retro espalhamento fique distorcido, além de incrementar ga- nho a esse sinal, aumentando o alcance e a resolução de temperatura do sistema DTS.
Comparamos o sensor de temperatura distribuído operando com codificação (Simplex code) com e sem o use do EDFA, usando o amplificador obtivemos uma extensão no alcance de 4 dB (6,5 km) e uma melhoria na resolução de temperatura de 30°C@10 km.
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APÊNDICE A – MELHORIAS EM SISTEMAS DTS USANDO TRANSMISSÃO DE CÓDIGOS CÍCLICOS E EDFAS COM CONTROLE DE GANHO
APÊNDICE B – RAMAN-BASED DISTRIBUTED TEMPERATURE SENSOR US- ING SIMPLEX CODE AND GAIN CONTROLLED EDFA