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Desenvolvimento de um sensor de salinidade utilizando redes de Bragg corroídas em fibra óptica

The measurement of salt concentration in brine tanks is done manually and with limited accuracy. Generally, the Baumé areometer is used, 1 ºBe in its scale can lead to an error of approximately 1% in the salt concentration, due to the associated parallax error in the reading of the meniscus of the s...

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Autor principal:	Zanella, Fellipe Meneghim
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2022
Assuntos:	Redes de Bragg Fibras óticas Salinidade Bragg gratings Fiber optics Salinity CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28670
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id	riut-1-28670
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spelling	riut-1-286702022-05-26T06:08:27Z Desenvolvimento de um sensor de salinidade utilizando redes de Bragg corroídas em fibra óptica Development of a salinity sensor using etched fiber Bragg gratings Zanella, Fellipe Meneghim Sousa, Kleiton de Morais Beux, Simone Sousa, Kleiton de Morais Beux, Simone Lourenço Junior, Ivo de Vargas, Diogo Ribeiro Redes de Bragg Fibras óticas Salinidade Bragg gratings Fiber optics Salinity CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA The measurement of salt concentration in brine tanks is done manually and with limited accuracy. Generally, the Baumé areometer is used, 1 ºBe in its scale can lead to an error of approximately 1% in the salt concentration, due to the associated parallax error in the reading of the meniscus of the sample taken from the brine. One solution to be exploited for these disadvantages would be the use of optical sensors such as FBGs, which can be used to improve accuracy and provide real-time monitoring of variations in salt concentration. The salt concentration is one of the most important physicochemical parameters in the quality control of cheeses that use the brine salting process, which is measured in dairy tanks used in cheese production. In this work, two EFBGs (etched fiber Bragg gratings) with the same characteristics that were recorded in single mode fibers, both sensitive to variation of refractive index, were used to measure the levels of salt concentration in a solution of brine, relating the salt concentration and temperature with the Bragg wavelength shift. For the tests, the sensor was immersed in a beaker with an already homogeneous brine solution (NaCl + H2O), which was placed inside a thermal circulator in an adiabatically isolated compartment with fixed temperature, the concentration measurements were performed with the aid of a Baumé areometer. Two tests were carried out, one with a temperature of 10 ºC and at 20 ºC, the variation of the Bragg wavelength generated by the variation in the concentration of salt for the tests performed, showed that the relationship between them is not linear. With increasing temperature from 10 ºC to 20 ºC the sensitivity was from 0.0169 nm/% to 0.0207 nm/% showing greater sensitivity with increasing temperature. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A medição da concentração de sal em tanques de salmoura é feita manualmente e com precisão limitada. Geralmente, é utilizado o areômetro de Baumé, que 1ºBe em sua escala pode levar a um erro de aproximadamente 1% na concentração de sal, devido ao erro de paralaxe associado na leitura do menisco da amostra retirada de salmoura. Uma solução a ser explorada para essas desvantagens seria com o uso de sensores ópticos como as FBGs, que podem ser usadas para melhorar a precisão e fornecer monitoramento em tempo real das variações na concentração de sal. A concentração de sal é um dos parâmetros físico-químicos mais importantes no controle de qualidade dos queijos que utilizam o processo de salga em salmoura que é medida em tanques de laticínios utilizados na produção de queijos. Neste trabalho, foi usado duas EFBGs (redes de Bragg corroídas) com as mesmas características que foram gravadas em fibras do tipo monomodo, ambas sensíveis a variação do índice de refração, que foram utilizadas para medir os níveis de concentração de sal em uma solução de salmoura, relacionando a concentração de sal e a temperatura com o deslocamento da onda de Bragg. Para os ensaios, o sensor ficou imerso em um béquer com uma solução de salmoura (NaCl + H2O) já homogênea, que foi colocado dentro de um circulador térmico em um compartimento isolado adiabaticamente com temperatura fixa, as medidas de concentração foram realizadas com o auxílio de um areômetro Baumé. Foram realizados dois testes, um com temperatura de 10 ºC e a 20 ºC, a variação do com primento de onda de Bragg gerado pela variação da concentração de sal para os testes realizados, mostrou que a relação entre eles não é linear. Com o aumento da temperatura de 10 ºC para 20 ºC a sensibilidade foi de 0,0169 nm/% a 0,0207 nm/% mostrando maior sensibilidade com o aumento da temperatura. 2022-05-25T14:45:35Z 5000 2022-05-25T14:45:35Z 2021-11-30 bachelorThesis ZANELLA, Fellipe Meneghim. Desenvolvimento de um sensor de salinidade utilizando redes de Bragg corroídas em fibra óptica. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28670 por embargoedAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Departamento Acadêmico de Elétrica Engenharia Elétrica UTFPR
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description	The measurement of salt concentration in brine tanks is done manually and with limited accuracy. Generally, the Baumé areometer is used, 1 ºBe in its scale can lead to an error of approximately 1% in the salt concentration, due to the associated parallax error in the reading of the meniscus of the sample taken from the brine. One solution to be exploited for these disadvantages would be the use of optical sensors such as FBGs, which can be used to improve accuracy and provide real-time monitoring of variations in salt concentration. The salt concentration is one of the most important physicochemical parameters in the quality control of cheeses that use the brine salting process, which is measured in dairy tanks used in cheese production. In this work, two EFBGs (etched fiber Bragg gratings) with the same characteristics that were recorded in single mode fibers, both sensitive to variation of refractive index, were used to measure the levels of salt concentration in a solution of brine, relating the salt concentration and temperature with the Bragg wavelength shift. For the tests, the sensor was immersed in a beaker with an already homogeneous brine solution (NaCl + H2O), which was placed inside a thermal circulator in an adiabatically isolated compartment with fixed temperature, the concentration measurements were performed with the aid of a Baumé areometer. Two tests were carried out, one with a temperature of 10 ºC and at 20 ºC, the variation of the Bragg wavelength generated by the variation in the concentration of salt for the tests performed, showed that the relationship between them is not linear. With increasing temperature from 10 ºC to 20 ºC the sensitivity was from 0.0169 nm/% to 0.0207 nm/% showing greater sensitivity with increasing temperature.
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Desenvolvimento de um sensor de salinidade utilizando redes de Bragg corroídas em fibra óptica

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