Sensor de gás para aplicações ambientais

Apresentação em tema: "Sensor de gás para aplicações ambientais"— Transcrição da apresentação:

1 Sensor de gás para aplicações ambientais
29/Ago a 4/Set Sensor de gás para aplicações ambientais SLIDE DE TÍTULO INESC PORTO Regras básicas de utilização 1- Rectãngulo branco: a) Logomarca INESC Porto b) Contactos (para os substituir (tel. geral pelo tel. directo, p.e.), aceder à vista de modelo global de títulos) c) Referência a outras entidades 2- Rectângulo azul escuro: a) Data b) Título da apresentação (para dar o devido destaque relativamente ao resto da informação, aconselha-se, como no exemplo, o uso de capitais) c) Subtítulo Nota: estas três caixas de texto devem estar sempre alinhadas à esquerda, mas podem ser deslocadas mais para a esquerda ou para a direita, dependendo do tamanho do texto, desde que sejam as três igualmente deslocadas (para não perderem o alinhamento). 3- Caracter tipo: Arial Ana Sofia Brandão Esc. Sec. Soares Basto João Oliveira Esc. Sec. Dr. Manuel Laranjeira Maria Leonor Nogueira Esc. Sec. Santa Maria dos Olivais Miguel Martins Esc. Sec. Ancorensis Cooperativa de Ensino Monitor Joel Pedro Carvalho Investigador Aluno de Doutoramento

2 Sensor de gás para aplicações ambientais
Sumário Motivação e objectivo Fibra óptica O que é um Laser? Caracterização de gases Espectroscopia por modulação de comprimento de onda Funcionamento do sistema Resultados Conclusão Sensor de gás para aplicações ambientais

3 Sensor de gás para aplicações ambientais
Motivação Ambiental (Efeito de estufa) Aquecimento global motivado pelos gases de estufa como CO2 e CH4 entre outros CH4 potencia o efeito estufa 20 vezes mais que o CO2 Urge detectar de forma precisa concentrações deste tipo gás nos locais propensos à sua emissão Oportunidade de trabalhar com fibras e fontes ópticas num ambiente laboratorial OBJECTIVO Desenvolvimento de um sistema optoelectrónico que permita determinar a concentração de metano Sensor de gás para aplicações ambientais

4 Sensor de gás para aplicações ambientais
Fibra Óptica Lei de Snell Ângulo crítico É o ângulo mínimo necessário para obter reflexão interna total Sensor de gás para aplicações ambientais

5 Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
O Laser é um dispositivo capaz de produzir um feixe de luz com características muito especiais: Monocromático (comprimento de onda bem definido) Coerente (organizada, com relações de fase bem definidas) Colimada (concentrada, direccional, propaga-se num feixe) Suporte com a respectivas entradas de controlo do Laser Caracteristicas espectrais do Laser obtidas recorrendo a um Analisador de Espectros Óptico

6 Características dos gases
Uma das propriedades dos gases é terem um espectro de absorção característico – a sua ‘impressão digital’. Este pode ser utilizado como método de identificação, visto não existirem dois gases com as mesmas características de absorção. Molécula de Metano CH4 Transmitância do Metano Absorvância do Metano

7 Sensor de gás para aplicações ambientais
Lei de Beer-Lambert A lei de Beer-Lambert, é uma relação empírica que, na óptica, relaciona a absorção de luz com as propriedades do material atravessado por esta. Diagrama da absorção de um feixe de luz atravessando um cubo de tamanho l Pela lei de Beer-Lambert verifica-se que a quantidade de luz absorvida por um meio gasoso é directamente proporcional à concentração de gás num meio. Sensor de gás para aplicações ambientais

8 Espectroscopia por modulação de comprimento de onda
Sensor de gás para aplicações ambientais

9 Espectroscopia por modulação de comprimento de onda
Lock-In É um amplificador síncrono que mede o valor eficaz de um sinal com muito ruído sobreposto Por meio de um amplificador Lock-In a informação da quantidade de luz absorvida pode ser obtida visto este, após detecção síncrona, gerar um sinal de tensão proporcional à concentração de gás. Sensor de gás para aplicações ambientais

10 Funcionamento do sistema
Laser Câmara de Gás Fotodetector Sensor de gás para aplicações ambientais

11 Sensor de gás para aplicações ambientais
Gerador de funções Lock-in Amplificador inversor com ganho 1/100 Sensor de gás para aplicações ambientais

12 Sensor de gás para aplicações ambientais
Acoplador Óptico Célula de Metano output 1 95 % input 100 % output 2 5 % Sensor de gás para aplicações ambientais

13 Montagem Experimental
Sensor de gás para aplicações ambientais

14 Detecção experimental de metano
Dados obtidos experimentalmente! Cálculo da relação sinal-ruído Cálculo do limite de detecção f Limite de detecção do sensor → 7ppm Sensor de gás para aplicações ambientais 14

15 Sensor de gás para aplicações ambientais
Calibração do sistema Análise dos dados obtidos experimentalmente Sensor de gás para aplicações ambientais

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Conclusão A fibra óptica tem um largo leque de aplicações, que vai para além das comunicações, sendo uma delas a detecção de gases A espectroscopia por modulação de comprimento de onda apresenta-se como uma técnica poderosa, capaz de detectar baixíssimas concentrações de metano (no limite 7 ppm) Verificou-se que este sistema tem um elevado grau de fiabilidade Este sistema de detecção é extremamente versátil, podendo sensorizar qualquer outro tipo de gás, bastando para isso utilizar um laser que emita numa das respectivas linhas de absorção Sensor de gás para aplicações ambientais

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Agradecimentos A Faculdade de Ciências da Universidade do Porto Ao Prof. Joel Carvalho Às interrupções construtivas dos Profs. Moby, Carlos Gouveia e da colega Mafalda Ao INESC Porto pelo equipamento optoelectrónico disponibilizado Sensor de gás para aplicações ambientais