Competències de la titulació a les quals contribueix l'assignatura Altres: Junyent Giralt, Gabriel
Gene Bernaus, Juan Manuel Responsable: Junyent Giralt, Gabriel Unitat que imparteix:
Curs:
Crèdits ECTS:
739 - TSC - Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions 2017
MÀSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA DE TELECOMUNICACIÓ (Pla 2013). (Unitat docent Optativa)
5 Idiomes docència: Anglès
Unitat responsable: 230 - ETSETB - Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona
Titulació:
Professorat
Específiques:
Transversals:
CE11. Coneixement dels llenguatges de descripció hardware per a circuits d'alta complexitat.
CE3. Capacitat per implementar sistemes per cable, línia i satèl¿lit en entorns de comunicacions fixes i mòbils.
CE15. Capacitat per a la integració de tecnologies i sistemes propis de la Enginyeria de Telecomunicació, amb caràcter generalista, i en contextos més amplis i multidisciplinaris com per exemple en bio-enginyeria, conversió fotovoltaica, nanotecnologia o telemedicina.
CE6. Capacitat per modelar, dissenyar, implantar, gestionar, operar, administrar i mantenir xarxes, serveis i continguts.
CE13. Capacitat per aplicar coneixements avançats de fotònica i optoelectrònica, així com electrònica d'alta freqüència.
CE14. Capacitat per desenvolupar instrumentació electrònica, així com transductors actuadors i sensors.
CT4. ÚS SOLVENT DELS RECURSOS D'INFORMACIÓ: Gestionar l'adquisició, l'estructuració, l'anàlisi i la visualització de dades i informació de l'àmbit d'especialitat, i valorar de forma crítica els resultats d'aquesta gestió.
Horari: Qualsevol horari és possible mitjançant cita prèvia via e-mail.
Horari d'atenció
L'objectiu d'aquest curs és capacitar els estudiants en els mètodes d'estudi, anàlisi, disseny i avaluació de les tecnologies- aplicacions dels sensors òptics implementats amb fibres òptiques. En primer lloc, es considera l'evolució dels sensors òptics en general, la importància dels sensors de fibra òptica, les seves principals tecnologies, i els dispositius,
components i subsistemes clau que permeten implementar sistemes de sensors de fibra. Un capítol clau és el dedicat a l'anàlisi i disseny del subsistema OTDR que permetrà conèixer la distància exacta al segment de fibra òptica on es realitza la mesura (temperatura, vibració, etc.) en els sensors distribuïts de fibra. Degut a que la fibra òptica es pot comportar com un sensor distribuït, actualment l'aplicació pràctica d'aquests sensors és molt rellevant per aplicacions de "sensat" en desenes de quilòmetres amb un sol equip interrogador en un extrem. Per mesures en punts discrets actualment els sensors de fibra amb Bragg Grating (FBG) són els de major aplicació per la seva senzillesa i prestacions. Finalment s'analitzaran els sensors basats en interferòmetres amb tecnologia fibra òptica, principalment la cavitat Fabry Perot implementada mitjançant fibra òptica. Per últim s'analitzaran les aplicacions industrials d'aquests sensors, comentant les aplicacions dels sensors "low-cost" basats en fibres de plàstic, i les aplicacions dels sensors òptics per a la tecnologia i el desenvolupament de Smart-Cities.
Resultats de l'aprenentatge de l'assignatura:
-Capacidad de analizar, especificar, diseñar sensores (y redes de sensores) ópticos implementados con fibra óptica:
distribuidos, no-distribuidos, quasi-distribuidos y discretos.
-Capacidad de desarrollar soluciones y aplicaciones para los diferentes tipos de sensores de fibra: temperatura, tensión- deformación, vibración, acústicos, etc.
-Capacidad de analizar y diseñar los sistemas de interrogación para los diferentes tipos y aplicaciones de sensores.
-Capacidad de analizar y diseñar un subsistema clave: Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo (OTDR).
-Capacidad de analizar la importancia de los sensores ópticos para el desarrollo de tecnologías relacionadas con ?Smart Cities? y Eficienci Energética.
Objectius d'aprenentatge de l'assignatura
Dedicació total: 125h Hores grup gran:
Hores grup mitjà:
Hores grup petit:
Hores activitats dirigides:
Hores aprenentatge autònom:
39h 0h 0h 0h 86h
31.20%
0.00%
0.00%
0.00%
68.80%
Hores totals de dedicació de l'estudiantat
Continguts
I.Introducció
II.Reflectometria òptica en el domini del temps (OTDR)
Dedicació: 12h
Dedicació: 19h 30m Grup gran: 5h
Aprenentatge autònom: 7h
Grup gran: 8h 30m
Aprenentatge autònom: 11h I.1.- Els sensors òptics: Una perspectiva històrica
I.2.- Sensors de fibra òptica: Fonaments i Aplicacions I.3.- Tecnologia de fibra òptica:
fibra òptica
Components, dispositius i subsistemes I.4.- Tipus de sensors de fibra òptica:
Xarxes de sensors quasi-distribuïts Sensors de fibra òptica distribuïts Sensors de fibra amb Bragg Grating Sensors interferomètrics
II.1.- Principis de la reflectometria òptica en el domini del temps (OTDR) per a la detecció distribuïda.reflectometria òptica en el domini del tempsII-2.2.- II.2,- Tipus de OTDR II.3.- Tipus de làsers per OTDR
II.4.- OTDR amb Codificació II.5.- Subsistemes bàsics
II.6.- Consideracions de Disseny:
SNR
Rang de detecció Resolucions
Sistema d'adquisició i de processament de dades Etcétera.
Descripció:
Descripció:
III.Tecnología dels sensors distribuïts de fibra óptica
IV.Sensors de Fibra Bragg Grating (FBG)
Dedicació: 24h 30m
Dedicació: 22h
Grup gran: 11h 30m
Aprenentatge autònom: 13h
Grup gran: 9h
Aprenentatge autònom: 13h III.1.- Sensors de temperatura distribuïts (DTS) basats amb Raman
Teoria
Diagrama de blocs Sistema interrogador Prestacions
III.2.- Sensors distribuïts de temperatura i de tensió (deformació) basats amb Brillouin:
Teoria
Diagrama de bloc Sistema interrogador Prestacions
III.3.- Retrodispersió Rayleigh (Rayleigh backscatter) : sensors de vibració i acustics distribuïts Teoria
Diagrama de blocs Sistema d'interrogació Prestacions
III.4 Disseny de sensors distribuïts de fibra utilitzant FPGAs
IV.1.- Xarxes de Bragg en fibres òptiques: Fonaments i Aplicacions IV.2.- Sistema interrogador
IV.3.- Sistema de sensors FBG distribuïts d'alta capacitat utilitzant WDM IV.4.- Prestacions i aplicacions dels sensors FBG
IV.5.- Fabricació de fibres òptiques amb ?arrays? de sensors FBG IV.6.- FBGs en fibres òptiques multinucli per a la detecció de curvatures Descripció:
Descripció:
V.Sensors interferomètrics de fibra òptica
VI.Aplicacions dels sensors de fibra òptica
Dedicació: 12h 40m
Dedicació: 9h
Grup gran: 5h 40m
Aprenentatge autònom: 7h
Grup gran: 4h
Aprenentatge autònom: 5h V.1.- Descripció general dels sensors interferomètrics
V.2.- Tecnologia dels sensors interferomètrics Fiber Fabry-Perot (FFP) V.3.- Prestacions i aplicacions dels sensors FFP
VI.1.-Aplicacions dels sensors distribuïts per mesurar temperatures
VI.2.- Sensors distribuïts per mesurar tensions (deformacions): qüestions pràctiques, solucions i aplicacions VI.3.- Aplicacions dels sensors distribuïts per mesurar vibracions (DVS)
VI.4.- Altres tipus de sensors distribuïts i les seves aplicacions VI.5.- Aplicacions dels sensors Fiber Bragg Grating (FBG) VI.6.- Aplicacions dels sensors interferomètrics de fibra òptica VI.7.- Aplicacions dels sensors de fibra òptica de plàstic
VI .8.- Aplicacions dels sensors a les ciutats intel·ligents (smart cities) Descripció:
Descripció:
Planificació d'activitats
INFORME (Report) TÈCNIC
PRESENTACIONS ORALS
EXAMEN FINAL
Descripció:
Descripció:
Descripció:
Informe Tècnic: Aquesta activitat consisteix en la preparació d'un treball tècnic, en grups de 2 o 3 estudiants, que haura de ser entregat en format Power Point i presentat a la resta de la classe al final del curs.
Presentació oral: Presentació oral de l'Inform Tècnic (30minuts) Examen final (90 minuts)
Presentació del Informe Tècnic d'un grup de treball
Examen Final Material de suport:
Material de suport:
Per a aquest curs ATENEA serà l'eina de suport a l'ensenyament virtual. Des d'allà, els estudiants seran capaços de descarregar tots els documents (diapositives, documents relacionats, etc.) relacionats amb el curs.
Presentació en Power point
Descripció del lliurament esperat i vincles amb l'avaluació:
Infome Tècnic:3 setmanes abans de finalitzar el curs Objectius específics:
Objectius específics:
Avaluar un treball tècnic d'investigació fet en grup sobre una matèria relacionada amb el curs.
Avaluar la capacitat oral de presentar en grup i individualment els resultats de l'informe tècnic Grup gran: 0h
Aprenentatge autònom: 29h
Grup petit: 0h 45m
Grup gran: 1h 30m Dedicació: 29h
Dedicació: 0h 45m
Dedicació: 1h 30m
Bibliografia
Nom recurs Enllaç web
For this course ATENEA will be the virtual teaching support tool. From there the students will be able to download all the documents (slides, related papers, etc.) of the course.
Altres recursos:
Bàsica:
Complementària:
Hartog, Arthur H.. An Introduction to distributed optical fibre sensors [en línia]. CRC Press, 2017 [Consulta: 14/07/2017].
Disponible a: <http://site.ebrary.com/lib/upcatalunya/detail.action?docID=11390035>. ISBN 9781351645300.
Patil, Supriya; Shjaligram, Arvind. Fiber optic sensors : design to prototype. Lap Lambert Academic Publishing, 2016. ISBN 9783659887666.
Rao, Yun-Jiang ; Ran, Zeng-Ling; Gong, Yuan. Fiber-Optic Fabry-Perot Sensors: An Introduction [en línia]. CRC Press, 2017 [Consulta: 14/07/2017]. Disponible a: <http://site.ebrary.com/lib/upcatalunya/detail.action?docID=11379968>. ISBN 9781498736947.
Mulualem, Yelkal. FPGA Architecture design for distributed optical fiber sensors. Lap Lambert Academic Publishing, 2016.
ISBN 9783659892233.
