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Type: Dissertação
Title: Sensores em fibra óptica plástica com geometria em W: avaliação de desempenho em ensaios de compressão
Author: Coelli, Pedro Henrique Souza
First Advisor: Santos, Alexandre Bessa dos
Referee Member: Barbero, Andrés Pablo López
Referee Member: Marcato, André Luis Marques
Referee Member: Souza, Marcus Vinicius Pereira de
Resumo: O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a caracterização de sensores ópticos baseados em fibras ópticas plásticas (POF) para a detecção de esforços mecânicos e variações de meio externo por meio da modulação da intensidade luminosa. A pesquisa fundamenta-se no estudo do confinamento óptico e das perdas por curvatura controlada, explorando diferentes geometrias de fibra e técnicas de fabricação de sensores de baixo custo. O método empregado consistiu no projeto, fabricação e calibração de dispositivos em POF, com geometrias otimizadas e encapsuladas em materiais elastoméricos, permitindo a aplicação de cargas padronizadas e compressões incrementais. Foram realizados ensaios experimentais de calibração e deformação controlada, nos quais se analisaram linearidade, repetibilidade, sensibilidade e correlação estatística entre a intensidade óptica e a força aplicada. Os resultados demonstraram que os sensores propostos apresentam resposta linear estável, com boa repetibilidade e resolução adequada para aplicações práticas. Além disso, verificou-se que a integração de técnicas de encapsulamento e análise estatística contribui para maior robustez, confiabilidade e durabilidade dos dispositivos. Conclui-se que sensores em POF representam uma alternativa promissora para instrumentação de baixo custo, com potencial de aplicação em monitoramento estrutural, sistemas biomédicos, automação e controle de processos.
Abstract: This work aims to develop and characterize optical sensors based on plastic optical fibers (POF) for the detection of mechanical forces and external medium variations through light intensity modulation. The research focuses on optical confinement and bending-induced losses, exploring different fiber geometries and fabrication techniques to obtain low-cost sensors. The methodology involved the design, fabrication, and calibration of POF-based devices with optimized geometries and elastomeric encapsulation, enabling the application of standardized loads and incremental compressions. Experimental tests of calibration and controlled deformation were carried out, in which linearity, repeatability, sensitivity, and statistical correlation between optical intensity and applied force were analyzed. The results demonstrated that the proposed sensors present a stable linear response, with good repeatability and suitable resolution for practical applications. Furthermore, it was verified that the integration of encapsulation techniques and statistical analysis enhances robustness, reliability, and durability of the devices. It is concluded that POF sensors are a promising alternative for low-cost instrumentation, with potential applications in structural monitoring, biomedical systems, automation, and process control.
Keywords: Sensores ópticos
Fibra óptica plástica
Instrumentação
Optical sensors
Plastic optical fiber
Instrumentation
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19853
Issue Date: 25-Nov-2025
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