Contribuciones al desarrollo de sensores distribuidos basados en la dispersión estimulada de Brillouin

Abstract

RESUMEN: El objetivo principal de esta tesis es contribuir al desarrollo y la mejora del rendimiento de los sensores distribuidos basados en la dispersión Brillouin. Durante el desarrollo de este trabajo se han considerado diferentes áreas de mejora. En primer lugar, se han propuesto diversas configuraciones experimentales para superar algunas de las limitaciones típicas que tienen estos sensores, como son los efectos no locales en los sensores BOTDA o la aparición de sub-picos en el espectro de ganancia de Brillouin en sistemas basados en el dominio de frecuencia. Otro objetivo principal de este trabajo es aplicar diferentes enfoques de procesado para resolver problemáticas aún no resueltas, como la discriminación entre las medidas de temperatura y las de deformación obtenidas con los sensores Brillouin. Además, también se han estudiado algunos métodos alternativos al método tradicional basado en la aplicación de ajustes Lorentzianos para estimar el cambio de la frecuencia Brillouin. Finalmente, este trabajo también ha tratado de contribuir a la validación de los conocimientos adquiridos mediante la validación en escenarios reales, como aplicaciones de alta temperatura o detección de fugas en tuberías.

ABSTRACT: The main objective of this thesis dissertation is to contribute to the development and improvement in the performance of distributed sensors based on Brillouin scattering. Different areas of improvement have been considered during the development of this work. First of all, various different experimental configurations have been proposed to overcome some traditional limitations of these sensors, such as non-local effects on Brillouin optical time domain analysis (BOTDA) sensors or appearance of sub-peaks on the Brillouin gain measured with systems based on the frequency domain. Another main objective of this work is applying different processing approaches in an attempt to solve open problems such as the discrimination between temperature and strain measurements obtained with Brillouin sensors. Additionally, it would be interesting to provide some faster and alternative methods to estimate the Brillouin shift in comparison to traditional method based on applying Lorentzian fittings. Finally, this work has also tried to contribute to the validation of the acquired knowledge by performing validations in real scenarios, such as high-temperature applications or leakage detection in pipelines.