Title

Sensor de fibra óptica distribuido para detección de fugas de hidrocarburo

Distributed fiber optic sensor for hydrocarbon leak measurement

Author

Rosa Martha López Gutiérrez

Contributor

Vassili Spirine (Thesis Adviser)

Access level

Open Access

Summary or description

Se realizó una investigación tanto teórica como experimental de los principios para el diseño de un sensor de fibra óptica distribuido para detección de fugas de hidrocarburo. Este trabajo se presenta en dos principales secciones: la primera, describe detalladamente los transductores de sensado que transfieren la influencia de hidrocarburo en un cambio de los parámetros de la luz que se propaga dentro de la fibra de prueba y, la segunda, los métodos de interrogación para sensado distribuido. En la primera parte del trabajo se investigaron y desarrollaron los mecanismos de sensado basados en rejillas de Bragg en fibra (FBG) y pérdidas por curvaturas. Todos estos mecanismos utilizan como elemento sensor, un polímero que se hincha ante la presencia de hidrocarburo. Las rejillas de Bragg se atan al polímero, el cual tiene un proceso de expansión reversible en presencia de hidrocarburo y tensa la sección de la fibra con la rejilla dentro. Una fuga de hidrocarburo es indicada con un corrimiento en la longitud de onda de la rejilla de Bragg. La fibra de prueba y el polímero se alinearon y acoplaron mecánicamente enrollando un alambre delgado alrededor de éstos, con el fin de inducir pérdidas por curvaturas. En esta sección también se presenta un análisis del comportamiento del hinchamiento del polímero sensible bajo la influencia de diferentes hidrocarburos. En la segunda parte del trabajo, se presentan diferentes técnicas de interrogación para sensores de hidrocarburos. La reflectometría óptica coherente en el dominio de la frecuencia (COFDR) utiliza reflectores concentrados, llamados FBG, colocadas entre los elementos sensibles distribuidos. El sensor COFDR propuesto utiliza el principio de detección distribuida con secciones de localización (DDSL) de perturbaciones con pérdidas inducidas. La propiedad señal a ruido de la técnica propuesta se simuló numéricamente. Se desarrolló un nuevo método para la localización de región de pérdidas con fugas de hidrocarburo basado en la medición de la potencia transmitida y de retrodispersión de Rayleigh. La estructura del sensor incluye un polímero sensible la cual se expande en presencia de hidrocarburo e induce las pérdidas por curvaturas en la fibra. La localización de la región de pérdidas se determina a partir de la única relación entre la potencia transmitida y de retrodispersión de Rayleigh normalizada para diferentes posiciones de la perturbación a lo largo de la fibra. Se presenta una descripción del arreglo experimental para prueba en el laboratorio de los sensores de fibra óptica distribuido para detección de fugas de hidrocarburo, así como conclusiones y recomendaciones de este trabajo Palabras clave: Sensor de fibra óptica, curvatura, rejillas de Bragg, interrogación de sensores, COFDR, dispersión de Rayleigh.

Publisher

CICESE

Publish date

2003

Publication type

Doctoral thesis

Format

application/pdf

Language

Spanish

Citation suggestion

López Gutiérrez, R.M.2003.Sensor de fibra óptica distribuido para detección de fugas de hidrocarburo.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.139 pp.

Source repository

Repositorio Institucional CICESE

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