Orientadores: Fabiano Fruett, João Batista RosolemDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Nesse trabalho apresentamos o estudo do uso de amplificadores do tipo EDFA (Erbium Dopped Fiber Amplifier) em aplicações de sensores distribuídos de temperatura (DTS) baseados no efeito Raman operando com codificação. Pretende-se com o uso dessa técnica aumentar o de-sempenho do sistema de medição de temperatura distribuída, através da melhoria do alcance e da resolução de temperatura do sistema. Primeiramente mostramos uma visão geral de sensores a fibra optica, apresentando as principais características, aplicações, vantagens e limitações além das técnicas de medição mais utilizadas para esse tipo de sensor. Em seguida, apresentamos uma bre-ve revisão do espalhamento Raman em fibras ópticas como base para o entendimento dos sensores distribuídos de temperatura que utilizam esse efeito como mecanismo de funcionamento. Discu-timos a necessidade do uso de técnicas de processamento digital de sinais para diminuição de ruído na implementação de um sensor distribuído de temperatura baseado no efeito Raman, atra-vés da exploração da baixa potência do sinal retroespalhado anti-Stokes. Também mostramos, através de simulações, dois métodos usados para diminuir o ruído desses sinais, sendo eles o mé-todo das médias e o método Scode. Mostramos, em seguida, o uso de EDFAs em conjunto com a técnica de codificação Simplex code, com foco na distorção dos sinais devido ao transiente do EDFA. Estudamos a mitigação desse efeito de forma experimental. Realizamos a comparação entre sensores distribuídos de temperatura operando de modo tradicional (pulso único) e codifi-cado (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 temperatura de 100°C@5 km. Por fim, comparamos o sensor de temperatura distribuído operando com codificação (Simplex code) com e sem 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 kmAbstract: In this work we present the study of the use of EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) in a coded distributed temperature sensor (DTS) based on the Raman effect. The aim of this technique is to increase the performance of the distributed temperature measurement system by improving the range and temperature resolution. First, we show an overview of fiber optic sensors, presenting the main characteristics, applications, advantages and limitations besides the measurement tech-niques most used for this type of sensor. Next, we present a brief review of Raman scattering in optical fibers as a basis for the understanding of distributed temperature sensors that use this effect as a mechanism of operation. We discuss the need to use digital signal processing techniques to reduce noise in the implementation of a distributed Raman effect temperature sensor by exploiting the low power of the anti-Stokes backscatter signal. We also show, through simulations, two meth-ods used to reduce the noise of these signals, being the method of the means and the method Scode. We show the use of EDFAs with the Simplex code technique, focusing on signal distortion due to EDFA transient effect. We studied the mitigation of this effect experimentally. We performed the comparison between distributed temperature sensors operating in traditional (single pulse) and coded (Simplex code) mode without the use of EDFA, in this case, we reached an extension in the range about 7.5 dB (12.2 km) and an improvement in the temperature resolution of 100°C@10km. Finally, we compared the distributed temperature sensor operating with Simplex code with and without EDFA, using the amplifier we obtained an extension in the range of 4 dB (6.5 km) and an improvement in the temperature resolution of 30°C@10kmMestradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaMestre em Engenharia Elétric
