Carbon Dioxide Optical Sensing using Tapered and Coated LPGs and Neural Networks
Publicado em Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications, 2024
O Problema
A medição precisa da concentração de dióxido de carbono (CO2) em ambientes industriais e clínicos é crucial para garantir a segurança e a eficiência dos processos. Os métodos tradicionais de detecção de CO2 podem ser caros, complexos e exigir manutenção frequente.
Abordagem utilizada
Para superar essas limitações, propomos um sensor óptico de CO2 inovador que utiliza redes de período longo em fibra (LPG) afuniladas e revestidas, combinadas com redes neurais artificiais (RNA). A conicidade da fibra aumenta a sensibilidade do sensor ao índice de refração, enquanto o revestimento atua como elemento de detecção seletivo ao CO2. As RNAs são empregadas para processar os dados espectrais e estimar a concentração de CO2, considerando a influência da temperatura.
Resultados
O sensor foi simulado em software Optigrating e Optisystem, demonstrando alta sensibilidade à concentração de CO2, com um coeficiente de sensibilidade de 0,54 pm/%CO2. A utilização de RNAs permitiu compensar a sensibilidade cruzada com a temperatura, resultando em um erro quadrático médio de 4,287 na estimativa da concentração de CO2.
Perspectivas
Este trabalho representa um avanço promissor no desenvolvimento de sensores ópticos de CO2. A combinação de LPGf afuniladas e revestidas com RNAs oferece uma solução robusta e precisa para monitorar a concentração de CO2 em tempo real, com potencial aplicação em diversos setores, como o industrial, ambiental e médico.
Citação recomendada: Manuella Oliveira, Felipe Barino, Nelson Cevidanes, Thales Curty, Ulysses Vitor, Jose Souto, Pablo Acedo, Diogo Coelho, Alexandre Santos, "Carbon Dioxide Optical Sensing using Tapered and Coated LPGs and Neural Networks." Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications, 2024.