Um Novo Conceito de Interrogação Por Padrões Speckles para Sensores de Pressão Aplicados na Indústria de Petróleo e em Áreas Classificadas
Nome: VINICIUS MARTINELLI SPERANDIO
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 20/07/2015
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| ANSELMO FRIZERA NETO | Co-orientador |
| MARIA JOSE PONTES | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ANSELMO FRIZERA NETO | Examinador Interno |
| EVANDRO OTTONI TEATINI SALLES | Examinador Interno |
| MARIA JOSE PONTES | Orientador |
| PAULO SERGIO DE BRITO ANDRÉ | Examinador Externo |
Resumo: Equipamentos elétricos instalados em áreas classificadas necessitam ser protegidos de alguma forma, para que eles não iniciem uma explosão devido a curto-circuito ou mesmo por provocar alta temperatura, devendo atender normas nacionais e internacionais. Um dos sensores mais utilizados em processos na indústria é o de pressão, que também pode ser utilizado para inferir nível, vazão e temperatura. Nesse contexto, a utilização da fibra óptica com uso de laser de baixa potência se torna bastante atrativa para leitura
de pressão. A fibra óptica associada a utilização de laser de baixa potência, pode reduzir os riscos de explosão em áreas classificadas sem necessidade de proteção requerida em norma. Para realizar a medida de pressão com fibra óptica nesse trabalho, um laser de baixa potência (da ordem de mW) foi acoplado através de uma fibra óptica polimérica (POF) em substituição ao ponteiro de um manômetro de Bourdon convencional. A luz é propagada através da fibra e refletida na área rugosa, que gera padrões speckles que
contém as informações do ângulo de giro. O speckle é uma imagem de aspecto granular que se forma quando um feixe de luz coerente atravessa um meio (nesse caso, a fibra multimodo) que possui algumas centenas de modos de propagação e apresenta variações no índice de refração. A imagem de saída da fibra multimodo acoplada ao manômetro é capturada a fim de medir o
deslocamento angular da área observada, que deve ser substituída pelo ponteiro. O estudo e interpretação dos padrões speckles gerados experimentalmente foram feitos por software, correlacionando as imagens com os valores do manômetro de referência. Uma rotina de filtro morfológico eliminou previamente os ruídos da imagem, devido a vibrações produzidas pelo próprio meio onde o protótipo foi instalado. Com isto, a imagem sofreu menor variação do meio para então ser processada de duas formas: primeiro foi aplicada a técnica de Wiener-Khintchine, adquirindo os picos da correlação
cruzada entre as imagens do vídeo produzido. Após a aplicação dessa técnica, também foi desenvolvida uma rede neural com valores de erro quadrático médio tais que viabilizaram a sua aplicação prática. Os resultados obtidos através da técnica de Wiener-Khintchine com a aplicação da transformada rápida de fourier foram suficientes para mostrar a dependência com a
variação de pressão, mas as leituras realizadas ainda foram inviáveis para a aplicação do modelo em campo. Os valores lidos não tinham produzido resolução suficiente, pois foram de 18 graus com variação de 3; 2%. Após o desenvolvimento da rede neural, utilizando algoritmo feed-forward backpropagation (AFFWBP) multicamada, foi possível atingir resolução para aplicação em campo, com erros menores que 3 graus.
