https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/13184
File | Description | Size | Format | |
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felipeoliveirabarino.pdf | PDF/A | 20.24 MB | Adobe PDF | View/Open |
Type: | Dissertação |
Title: | Sensores ópticos baseados em LPFGs para identificação de condições de carregamento em estruturas |
Author: | Barino, Felipe Oliveira |
First Advisor: | Santos, Alexandre Bessa dos |
Referee Member: | Barbero, Andrés Pablo López |
Referee Member: | Marcato, André Luís Marques |
Resumo: | Para garantir a segurança e durabilidade de estruturas em serviço, o monitoramento constante da saúde estrutural destas vem sendo utilizado por engenheiros para melhor gerenciamento, tomada de decisões e planejamento de manutenção. Neste cenário, sistemas de sensoriamento são extremamente importantes. Este trabalho apresenta o uso de sensores ópticos a fibra baseados em grades de período longo (LPFGs, do inglês long period fiber gratings) na identificação de forças em estruturas. Sensores ópticos a fibra são interessantes para monitorar estruturas em tempo real devido à capacidade de lidar com ambientes hostis, imunidade eletromagnética e baixa atenuação do sinal. Nesta dissertação são analisados dois cenários: identificação de um carregamento concentrado em uma viga biapoiada e identificação de forças bidimensionais por meio da compressão da LPFG. No primeiro caso, desenvolveu-se um modelo matemático para identificação da intensidade e posição de uma força aplicada a tal viga, obtendo um erro absoluto relativo de, em média, 1,22% na estimativa da intensidade e 2,51% na estimativa da posição. Já no segundo caso, um modelo de regressão baseado em aprendizado de máquinas foi utilizado para identificar a intensidade e direção de uma força com erro absoluto relativo de, em média, 2,19% e 3,93%, respectivamente. |
Abstract: | To ensure the safety and durability of in service structures, constant monitoring of their structural health has been used by engineers to aid management, decision-making, and maintenance scheduling. In this context, sensing systems are extremely important. This work presents the use of long-period fiber grating (LPFGs) based optical fiber sensors on loading condition estimation. Optical fiber sensors are great candidates to real-time monitoring of structures because they are capable of handling harsh environments, have electromagnetic immunity, and low attenuation. This work shows two force identification scenarios: loading condition estimation at a simply-supported beam and two-dimensional compression force at an optical fiber. The first was accomplished by a mathematical model of the beam and was capable of estimating the force intensity with a relative mean absolute error of 1.22% and 2.51% for its position. Whereas the latter was accomplished by a machine learning data-driven model that estimated the force intensity with relative mean absolute error of 2.19% and 3.93% concerning its direction. |
Keywords: | Sensores Grades de período longo em fibra Identificação de força Carregamento Viga biapoiada Sensor multidimensional Sensors Long period fiber grating Force identification Loading Simplysupported beam Multidimensional sensor |
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-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
DOI: | https://doi.org/10.34019/ufjf/di/2021/00161 |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/13184 |
Issue Date: | 30-Jul-2021 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações) |
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