Orientadores: Fabiano Fruett, Claudio FloridiaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Sensores à fibra óptica distribuídos têm sido empregados para monitorar vários parâmetros, tais como temperatura, vibração, tensão mecânica, campo magnético e corrente elétrica. Quando comparados a outras técnicas convencionais, tais sensores são vantajosos devido a suas pequenas dimensões, imunidade a interferências eletromagnéticas, alta adaptabilidade, robustez a ambientes nocivos, dentre outros. Sensores acústicos distribuídos em particular são interessantes devido a sua capacidade em serem usados em aplicações tais como monitoração de saúde de estruturas e vigilância de perímetros. Através da análise em frequência da estrutura, por exemplo uma aeronave, uma ponte, um edifício ou mesmo máquinas em uma fábrica, é possível avaliar sua condição e detectar danos e falhas em um estágio primário. Tais soluções podem cobrir ambas as aplicações de detecção de intrusão e monitoração estrutural com mínimas adaptações no sistema sensor. Desta forma, vibrações e distúrbios pequenas estruturas com resolução de dezenas de centímetros e em grandes estruturas ou perímetros com alguns metros de resolução espacial e centenas de quilômetros de alcance podem ser detectadas. Outra característica útil desta solução baseada em fibra óptica é a possibilidade de ser combinada com técnicas de processamento digital de sinais, permitindo a detecção e localização de perturbações rápidas, reconhecimento de padrões de intrusão em tempo real e multiplexação de dados de superfícies estruturais para aplicações SHM. O principal objetivo desta tese é fazer uso desses recursos para empregar técnicas de DAS como soluções de tecnologias- chave para várias aplicações. Neste trabalho, as técnicas de phase-OTDR foram estudadas e as principais contribuições da tese focaram em trazer soluções inovadoras e validações para aplicações de vigilância e vigilância. Este doutorado teve um período sanduíche nas instalações da RISE Acreo AB, Estocolmo, Suécia, onde experimentos foram realizados e foi parte da 42ª Chamada CISB/Saab/CNPqAbstract: Distributed optical fiber sensors have been increasingly employed for monitoring several parameters, such as temperature, vibration, strain, magnetic field and current. When compared to other conventional techniques, these sensors are advantageous due to their small dimensions, lightweight, immunity to electromagnetic interference, high adaptability, robustness to hazardous environments, less complex data multiplexing, the feasibility to be embedded into structures with minimum invasion, the capability to extract data with high resolution from long perimeters using a single optical fiber and detect multiple events along the fiber. In particular, distributed acoustic sensors (DAS) based on optical time domain reflectometry (OTDR), are of high interest, due to their capability to be used in applications such as structural health monitoring (SHM) and perimeter surveillance. Through the frequency analysis of a structure, for instance an aircraft, a bridge, a building or even machines in a workshop, it is possible to evaluate its condition and detect damages and failures at an early stage. Also, OTDR based solutions for vibration monitoring can be easily adapted with minimum setup modifications to detect intrusion in a perimeter, a useful tool for surveillance of military facilities, laboratories, power plants and homeland security. The same OTDR technique can be used as a non-destructive diagnostic tool to evaluate vibrations and disturbances on both small structures with some dozens of centimeters¿ resolution and in big structures or perimeters with some meters of spatial resolution and hundreds of kilometers of reach. Another useful feature of this optical fiber based solution is the possibility to be combined with high-performance digital signal processing techniques, enabling fast disturbance detection and location, real-time intrusion pattern recognition and fast data multiplexing of structure surfaces for SHM applications. The main goal of this thesis is to make use of these features to employ DAS techniques as key enabling technologies solutions for several applications. In this work, OTDR based techniques were studied and the thesis main contributions were focused on bringing innovative solutions and validations for SHM and surveillance applications. This PhD had a sandwich period at Acreo AB, Stockholm, Sweden, where experimental tests were performed and it was part of the 42ª CISB/Saab/CNPq CalDoutoradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaDoutora em Engenharia Elétrica202816/2015-0CAPESCNP
