BR102019002887A2 - Sistema configurado para monitorar a temperatura em uma pluralidade de zonas de uma aeronave, método de sincronização espacial de uma série de sensores dispostos em uma fibra óptica em um sistema, e, sistema de detecção de superaquecimento. - Google Patents

Sistema configurado para monitorar a temperatura em uma pluralidade de zonas de uma aeronave, método de sincronização espacial de uma série de sensores dispostos em uma fibra óptica em um sistema, e, sistema de detecção de superaquecimento. Download PDF

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Abstract

um sistema configurado para uma pluralidade de zonas de uma aeronave inclui primeiro e segundo conectores em comunicação óptica, uma fibra óptica, um primeiro interrogador e um controlador. a fibra óptica estende-se entre o primeiro e o segundo conectores e inclui uma primeira grade de bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica em um local de referência da fibra óptica. o primeiro interrogador é conectado à fibra óptica e é configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de temporização da fibra óptica. a primeira grade de bragg em fibra de temporização é configurada para fornecer o primeiro sinal de temporização que inclui informações relacionadas a primeira grade de bragg em fibra de temporização do primeiro interrogador. o controlador é operativamente conectado ao primeiro interrogador e é configurado para determinar o local de referência da fibra óptica.

Description

SISTEMA CONFIGURADO PARA MONITORAR A TEMPERATURA EM UMA PLURALIDADE DE ZONAS DE UMA AERONAVE, MÉTODO DE SINCRONIZAÇÃO ESPACIAL DE UMA SÉRIE DE SENSORES DISPOSTOS EM UMA FIBRA ÓPTICA EM UM SISTEMA, E, SISTEMA DE DETECÇÃO DE SUPERAQUECIMENTO
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [001] Esta divulgação refere-se, em geral, ao monitoramento da integridade do sistema de aeronave para sistemas de superaquecimento e detecção de incêndio. Mais particularmente, esta divulgação refere-se ao monitoramento da integridade do sistema de aeronave utilizando sinais ópticos.
[002] Os sistemas de detecção de superaquecimento da técnica anterior utilizam tipicamente a tecnologia de sal eutético para detectar um evento de superaquecimento. O sal eutético envolve um condutor central e o sal eutético é rodeado por uma bainha externa. Um sinal de monitoramento é transmitido ao longo do condutor central e, em condições normais de operação, o sal eutético funciona como um isolador, de modo que não ocorra nenhuma condução entre o condutor central e a bainha externa. Quando ocorre um evento de superaquecimento, uma porção do sal eutético derrete e um percurso de baixa impedância é formado entre o condutor central e a bainha externa. O trajeto de baixa impedância é detectado por um controlador eletrônico, que gera um sinal de alarme de superaquecimento. Quando o evento de superaquecimento diminuiu, o sal eutético se ressolidifica e mais uma vez isola o condutor central. Através do uso de vários sais para criar uma mistura eutética, um ponto de fusão específico para o sal pode ser alcançado. Assim, diferentes sais eutéticos podem ser usados em diferentes áreas da aeronave para fornecer monitoramento de superaquecimento em uma variedade de temperaturas. Embora a tecnologia de sal eutético permita a detecção de eventos de superaquecimento, a tecnologia de sal eutético apenas
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 83/162 / 63 fornece uma indicação binária da ocorrência ou não de um evento de superaquecimento.
SUMÁRIO [003] Um sistema configurado para monitorar uma pluralidade de zonas de uma aeronave inclui um primeiro conector, um segundo conector, uma fibra óptica, um primeiro interrogador e um controlador. O primeiro e o segundo conectores estão em comunicação óptica. A fibra óptica pode estender-se entre o primeiro e segundo conectores, a fibra óptica com primeira e segunda extremidade, em que a primeira extremidade da fibra óptica é conectada ao primeiro conector, em que a fibra óptica compreende: uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica em um local de referência da fibra óptica. O primeiro interrogador está conectado à primeira extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de temporização da fibra óptica. A primeira grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para fornecer o primeiro sinal de temporização com informações relacionadas à primeira grade de Bragg em fibra de temporização. O controlador está operativamente conectado ao primeiro interrogador e configurado para determinar o local de referência da fibra óptica com base no primeiro sinal de temporização recebido pelo primeiro interrogador.
[004] Um método de sincronização espacial de uma série de sensores dispostos em uma fibra óptica em um sistema inclui a emissão, por um primeiro transmissor óptico disposto em um primeiro interrogador conectado a fibra óptica, um primeiro sinal óptico na fibra óptica. A fibra óptica inclui uma pluralidade de grades de Bragg em fibra dispostas na fibra óptica e uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica a uma distância do primeiro interrogador. O primeiro sinal óptico é refletido com a primeira grade de Bragg em fibra de temporização para criar um sinal
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 84/162 / 63 de resposta. O sinal de resposta é recebido por um primeiro receptor óptico no primeiro interrogador a partir da fibra óptica baseada no primeiro sinal óptico refletido, em que o sinal de resposta é recebido pelo primeiro receptor óptico após um primeiro período de tempo definindo um primeiro passo de tempo e uma primeira taxa do sinal de resposta. O sinal de resposta é amostrado em uma taxa de amostragem maior que a primeira taxa do sinal de resposta. A amostragem do sinal de resposta inclui a medição da quantidade do sinal de resposta com um detector no primeiro interrogador para criar valores de taxa de resposta da amostra. Os valores da taxa de resposta da amostra são comparados com o sinal de resposta para identificar quais dos valores da taxa de resposta da amostra correspondem a um máximo local do sinal de resposta. [005] Um sistema de detecção de superaquecimento inclui o primeiro e segundo conectores em comunicação óptica, uma fibra óptica, primeiro e segundo interrogadores e um controlador. A fibra óptica se estende entre o primeiro e o segundo conectores e inclui primeira e segunda extremidade, com a primeira extremidade da fibra óptica conectada ao primeiro conector. A fibra óptica inclui uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura, uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização e uma segunda grade de Bragg em fibra de temporização. A primeira grade de Bragg em fibra de temporização é disposta na fibra óptica em um local de referência da fibra óptica. A segunda grade de Bragg em fibra de temporização é disposta na fibra óptica e é configurada para indicar um segundo local de referência da fibra óptica. O primeiro interrogador está conectado à primeira extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de temporização da fibra óptica. A primeira grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para fornecer o primeiro sinal de temporização que inclui informações relacionadas a primeira grade de Bragg em fibra de temporização do primeiro interrogador. O primeiro interrogador está
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 85/162 / 63 conectado à segunda extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um segundo sinal óptico à fibra óptica e para receber um segundo sinal de temporização da fibra óptica. O controlador é operativamente conectado ao primeiro interrogador e é configurado para determinar o local de referência da fibra óptica com base no primeiro sinal de temporização recebido pelo primeiro interrogador.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [006] A FIG. 1 é uma visão esquemática de uma arquitetura do sistema de detecção de superaquecimento para monitoramento de várias zonas.
[007] A FIG. 2 é um diagrama de fluxo que ilustra exemplos de operações para fornecer detecção de superaquecimento em uma aeronave utilizando sinais ópticos.
[008] A FIG. 3 é um diagrama de fluxo ilustrando exemplos de operações usando sinais ópticos para fornecer monitoramento de integridade para uma aeronave.
[009] A FIG. 4A é um diagrama de blocos simplificado de um sistema de detecção de evento de fibra óptica com uma unidade substituível de linha única incluindo grades de Bragg em fibra de superaquecimento e grades de Bragg em fibra de temperatura.
[0010] A FIG. 4B é um diagrama de blocos simplificado de um sistema de detecção de evento de fibra óptica com duas unidades substituíveis de linha incluindo grades de Bragg em fibra de superaquecimento e grades de Bragg em fibra de temperatura.
[0011] A FIG. 5A é um diagrama de blocos de um interrogador de múltiplos canais com interruptores ópticos posicionados a jusante dos acopladores.
[0012] A FIG. 5B é um diagrama de blocos de um interrogador de múltiplos canais com interruptores ópticos posicionados a montante dos
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 86/162 / 63 acopladores.
[0013] A FIG. 6 é um diagrama de blocos de um interrogador de múltiplos canais com um interruptor óptico de 1xN.
[0014] A FIG. 7 é um diagrama de blocos simplificado de um sistema de detecção de evento de fibra óptica com uma unidade substituível de linha única incluindo grades de Bragg em fibra de superaquecimento, grades de Bragg em fibra de temperatura e grades de Bragg em fibra de marcador de temporização.
[0015] A FIG. 8 é um gráfico representando um sinal de resposta do sistema de detecção de superaquecimento e uma série de pontos de amostra.
[0016] A FIG. 9A é um diagrama de blocos simplificado de um sistema de detecção de evento de fibra óptica com uma unidade substituível de linha única incluindo grades Bragg em fibra de superaquecimento, grades Bragg em fibra de temperatura, grades de Bragg em fibra de marcador de temporização e grades de Bragg em fibra de calibração dispostas em um primeiro padrão.
[0017] A FIG. 9B é um diagrama de blocos simplificado de um sistema de detecção de evento de fibra óptica com uma unidade substituível de linha única incluindo grades de Bragg em fibra de superaquecimento, grades de Bragg em fibra de temperatura e grades de Bragg em fibra de marcador de temporização e grades de Bragg em fibra de calibração em um segundo padrão.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0018] A FIG. 1 é um diagrama esquemático do sistema de detecção de superaquecimento 10 para a aeronave 12. A aeronave 12 inclui zonas ZaZj e controlador de aviônicas 14. O sistema 10 de detecção de superaquecimento inclui interrogadores 16a-16b e fibras ópticas 18a-18c. O interrogador 16a inclui o transmissor óptico 20a, o detector 22a e a memória legível por computador 24a. O interrogador 16b inclui o transmissor óptico
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20b, o detector 22b e a memória legível por computador 24b. As fibras ópticas 18a-18c incluem as primeiras extremidades 28a-28c e as segundas extremidades 30a-30c.
[0019] O sistema de detecção de superaquecimento 10 é um sistema para detecção de eventos de superaquecimento e/ou valores de temperatura específicos ao longo de várias áreas da aeronave 12. A aeronave 12 é um avião, helicóptero ou outra máquina capaz de voar. As zonas Za - Zj podem incluir qualquer um ou mais locais na aeronave 12 onde a detecção de superaquecimento é desejada. Por exemplo, as zonas Za-Zj podem incluir dutos de sangria de ar, dutos de ar de transmissão cruzada, poços de roda, caixas de asa, pacotes de ar condicionado (A/C), sistemas anticongelamento, sistemas de geração de nitrogênio ou qualquer outra área onde detecção de temperatura é desejável. Enquanto a aeronave 12 é descrita como incluindo dez zonas, deve ser compreendido que a aeronave 12 pode ser dividida em tantas zonas quanto for desejado. A aeronave 12 pode ser dividida em zonas de qualquer maneira desejada; por exemplo, a aeronave 12 pode ser dividida em zonas com base na temperatura de superaquecimento para os componentes localizados nessa zona ou com base no tipo de sistema. Cada zona Za-Zj da aeronave 12 pode ter um ponto de ajuste de alarme diferente. Por exemplo, quando a temperatura na zona Za é a mesma que a temperatura na zona Zb, um alarme de superaquecimento pode ser acionado para a zona Zb, mas não para a zona Za.
[0020] O controlador de aviônica 14 é um computador digital e pode incluir um ou mais dispositivos de controle eletrônico. Em uma modalidade não limitativa, o controlador de aviônica 14 pode fazer parte do primeiro ou segundo interrogador 16a ou 16b. Em outra modalidade não limitativa, o controlador de aviônica 14 pode ser omitido do sistema de detecção de superaquecimento 10 e de modo que o primeiro e/ou segundo interrogadores 16a e 16b irão determinar toda informação, incluindo a configuração da zona,
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 88/162 / 63 o número de zonas, limite de temperatura, detecção de superaquecimento e outras funcionalidades de um controlador de aviônica. Em tal modalidade não limitativa, o primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b estão conectados a um canal de comunicação de modo a se comunicarem uns com os outros. Cada um dos interrogadores 16a e 16b pode ser um microprocessador, um microcontrolador, circuitos integrados de aplicação específica (ASIC), um processador de sinal digital (DSP), um arranjo de portas programável de campo (FPGA) ou outro circuito lógico discreto ou integrado equivalente. Nesta e em outras modalidades não limitativas discutidas neste documento, os interrogadores 16a e 16b são interrogadores de grades de Bragg em fibra (fiber Bragg grating, FBG) (ver, por exemplo, as FIGURAS 2-9B). Os interrogadores 16a e 16b são substancialmente semelhantes e, para facilidade de discussão, o interrogador 16a com o transmissor óptico 20a, o detector 22a e a memória legível por computador 24a serão discutidos em maior detalhe. [0021] As fibras ópticas 18a, 18b e 18c são cabos de fibra óptica configurados para comunicar um sinal óptico. As fibras ópticas 18a, 18b e 18c são substancialmente semelhantes e, para facilidade de discussão, as fibras ópticas 18a com a primeira extremidade 28a e a segunda extremidade 30a serão discutidas em mais detalhe. A fibra óptica 18a é ilustrada como incluindo a primeira extremidade 28a e a segunda extremidade 30a. Deve ser compreendido que enquanto a fibra óptica 18a é ilustrada como incluindo um único cabo de fibra óptica, cada uma das fibras ópticas 18a-18c pode incluir um ou mais cabos de fibra óptica. Em outras modalidades não limitativas, as fibras ópticas 18a-18c podem incluir uma ou mais unidades substituíveis em linha (LRUs) que dividem as fibras ópticas 18a-18c em segmentos de fibra óptica separados, mas passíveis de conexão. Ao longo desta divulgação, o termo “canal” é sinônimo da fibra óptica e, como tal, os dois termos podem ser utilizados indistintamente para referir o mesmo elemento respectivo.
[0022] O transmissor óptico 20a pode ser qualquer fonte óptica
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 89/162 / 63 adequada para fornecer um sinal óptico. Em uma modalidade não limitativa, o transmissor óptico 20a pode ser um diodo emissor de luz ou um laser. Deverá ainda ser compreendido que o transmissor óptico 20a pode ser configurado para fornecer o sinal óptico de qualquer maneira adequada, tal como através de um único pulso em um comprimento de onda fixo, um comprimento de onda sintonizável, um sinal de banda larga e/ou um pulso sintonizável. O detector 22a é um receptor configurado para receber um sinal óptico. Por exemplo, o detector 22a pode ser um fotodiodo, um conjunto de fotodiodos, um fototransistor, um circulador ou qualquer outro dispositivo de recepção óptico adequado. Embora o interrogador 16a seja descrito como incluindo um único detector 22a, deve ser compreendido que o interrogador 16a pode incluir múltiplos receptores ópticos para receber o sinal óptico de diferentes fibras ópticas, diferentes cabos de fibra óptica e/ou diferentes extremidades dos cabos de fibra óptica.
[0023] A memória legível por computador 24a pode ser configurada para armazenar informações de componentes eletrônicos durante e após a operação da aeronave 12. Em uma modalidade não limitativa, a memória legível por computador 24a pode ser descrita como um meio de armazenamento legível por computador. Em uma modalidade não limitativa, um meio de armazenamento legível por computador pode incluir um meio não transitório. O termo “não transitório” pode indicar que o meio de armazenamento não está incorporado em uma onda transportadora ou um sinal propagado. Em uma modalidade não limitante, um meio de armazenamento não transitório pode armazenar dados que podem, ao longo do tempo, mudar (por exemplo, na RAM ou cache). Em uma modalidade não limitante, a memória legível por computador 24a pode incluir uma memória temporária, o que significa que uma finalidade primária da memória legível por computador não é armazenamento de longo prazo. Em uma modalidade não limitativa, a memória legível por computador 24a pode ser descrita como
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 90/162 / 63 uma memória volátil, significando que a memória legível por computador 24a não mantém o conteúdo armazenado quando a energia elétrica é removida. Em uma modalidade não limitante, os exemplos de memórias voláteis podem incluir memórias de acesso aleatório (RAM), memórias de acesso aleatório dinâmico (DRAM), memórias de acesso aleatório estático (SRAM) e outras formas de memórias voláteis. Os acopladores 26a e 26b são dispositivos ópticos com uma ou mais entradas ópticas e uma ou mais saídas ópticas e que são capazes de dividir um sinal óptico em múltiplos canais. A primeira extremidade 28a e a segunda extremidade 30a são extremidades opostas da fibra óptica 18 a.
[0024] O sistema de detecção de superaquecimento 10 está disposto dentro e ao longo de várias zonas Za-Zj da aeronave 12. Nesta modalidade não limitativa, a fibra óptica 18a passa pelas zonas Zb-Zd, a fibra óptica 18ab passa pelas zonas Za e Ze-Zg e a fibra óptica 18ac passa pelas zonas Zh-Zj. Como tal, cada fibra óptica 18a-18c atravessa e reúne informações relativas a múltiplas zonas de aeronaves 12. O controlador de aviônica 14 é montado no interior da aeronave 12 e é conectado eletricamente aos interrogadores 16a e 16b. O interrogador 16a está conectado ao controlador de aviônica 14 para comunicar informação ao controlador de aviônica 14. O interrogador 16a está conectado ao transmissor óptico 20a para controlar a transmissão de um sinal óptico do transmissor óptico 20a para o cabo de fibra óptica 18a. O interrogador 16a também está conectado ao detector 22a para analisar os sinais recebidos pelo detector 22a.
[0025] As fibras ópticas 18a-18c são substancialmente semelhantes e, para fins de clareza e facilidade de discussão, a fibra óptica 18a será discutida em mais detalhe. A fibra óptica 18a passa através de cada uma das zonas ZbZd e está conectada ao interrogador 16a e ao interrogador 16b. A fibra óptica 18a está em comunicação óptica com o detector 22a do interrogador 16a e com o detector 22b do interrogador 16b. A fibra óptica 18a está conectada ao
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 91/162 / 63 interrogador 16a na primeira extremidade 28a e ao interrogador 16b na segunda extremidade 30a. A fibra óptica 18b está conectada ao interrogador 16a na primeira extremidade 28b e ao interrogador 16b na segunda extremidade 30b. A fibra óptica 18c está conectada ao interrogador 16a na primeira extremidade 28c e ao interrogador 16b na segunda extremidade 30c. Os interrogadores 16a e 16b estão conectados ao controlador de aviônica 14 para se comunicar com outros sistemas dentro da aeronave 12.
[0026] O transmissor óptico 20a é montado dentro do interrogador
16a e está em comunicação óptica com a fibra óptica 18a via acoplador 26a. O detector 22a é montado dentro do interrogador 16a e está em comunicação óptica com a fibra óptica 18a através do acoplador 26a. A memória legível por computador 24a é montada dentro do interrogador 16a e está em comunicação com o transmissor óptico 20a e o detector 22a. O acoplador 26a é montado dentro do interrogador 16a e está em comunicação óptica com o transmissor óptico 20a, detector 22a e fibra óptica 18a. A primeira extremidade 28a da fibra óptica 18a está conectada ao interrogador 16a e está em comunicação óptica com o acoplador 26a e com a segunda extremidade 30a da fibra óptica 18a. A segunda extremidade 30a da fibra óptica 18a está conectada ao interrogador 16b e está em comunicação óptica com o acoplador 26b e com a primeira extremidade 28a da fibra óptica 18a.
[0027] O sistema de detecção de superaquecimento 10 pode detectar uma temperatura ou tensão em qualquer localização ou em múltiplos locais ao longo da fibra óptica 18a. Como a temperatura pode ser detectada em qualquer local ou em múltiplos locais ao longo da fibra óptica 18a, um perfil de temperatura pode ser desenvolvido para os comprimentos das fibras ópticas 18a, 18b e 18c e, como tal, um perfil de temperatura pode ser desenvolvido para cada zona Za-Zj. O sistema de detecção de superaquecimento 10 pode ainda fornecer informação de localização relativa a um determinado local dentro de cada zona Za-Zj na qual ocorre um evento.
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O perfil de temperatura para cada zona Za-Zj pode então ser comparado com um perfil de temperatura máximo permitido, que pode incluir uma única temperatura para toda a zona Za-Zj ou múltiplas temperaturas em locais variáveis em cada zona Za-Zj. Deve ser compreendido que as comunicações para o sistema 10 de detecção de superaquecimento podem ser feitas utilizando qualquer combinação de comunicações com fios, sem fios ou ópticas.
[0028] A aeronave 12 também pode incluir um computador central do sistema de detecção de superaquecimento que se comunica com vários sistemas de detecção de superaquecimento na aeronave 12 e o computador central do sistema de detecção de superaquecimento pode comunicar qualquer estado de superaquecimento de qualquer sistema de detecção de superaquecimento à cabine. O controlador de aviônica 14 comunica a informação dos interrogadores 16a e 16b a outros sistemas dentro da aeronave
12.
[0029] Os interrogadores 16a-16b podem se comunicar com o controlador de aviônica 14 e o controlador de aviônica 14 pode consolidar a informação recebida dos interrogadores 16a-16b e fornecem a informação a cabine do piloto, fornecem informação ao pessoal de manutenção e/ou armazenam a informação para gerar os dados de tendência. Enquanto os interrogadores 16a-16b são descritos como se comunicando com o controlador de aviônica 14, deve ser compreendido que os interrogadores 16a16b podem se comunicar diretamente com o pessoal da cabine de piloto ou que estejam em terra, podem armazenar a informação para gerar dados de tendência e/ou podem se comunicar com um computador de superaquecimento central. Deve ser compreendido que todas as comunicações para o sistema de detecção de superaquecimento 10 podem ser feitas usando comunicações com fio, sem fio ou ópticas ou alguma combinação desses métodos.
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 93/162 / 63 [0030] Enquanto o interrogador 16a é descrito como se comunicando com o controlador de aviônica 14, o interrogador 16a pode se comunicar com a aeronave 12 e com o pessoal de manutenção de qualquer maneira adequada. Os interrogadores 16a também podem se comunicar diretamente com a cabine da aeronave 12 para fornecer alertas de superaquecimento ou detecção de incêndio ou para indicar que a manutenção é necessária. O interrogador 16a pode ainda comunicar dados de temperatura a outros computadores do sistema, os quais podem comunicar um estado de superaquecimento a cabine do piloto. Os interrogadores 16a podem comunicar-se ainda com o controlador de aviônica 14 para comunicar dados de temperatura ao controlador de aviônica 14 usando uma conexão com ou sem fio.
[0031] O interrogador 16a pode ser configurado para controlar o transmissor óptico 20a para controlar a transmissão de um sinal óptico através da fibra óptica 18a. O interrogador 16a também pode ser configurado para receber um sinal óptico do detector 22a e para analisar o sinal óptico recebido no detector 22a. O interrogador 16a recebe informação relativa ao sinal óptico do detector 22a. Variações nos sinais ópticos analisados pelo interrogador 16a permitem que o interrogador 16a determine a temperatura dentro das zonas Za-Zj e determine uma localização da variação de temperatura dentro das zonas Za-Zj. As variações nos sinais ópticos também permitem ao interrogador 16a determinar a tensão experimentada em vários locais ao longo da fibra óptica 18a. O interrogador 16a é configurado para determinar a ocorrência de um evento de superaquecimento, a zona na qual o evento de superaquecimento ocorreu e se o evento de superaquecimento está no ou acima do ponto de ajuste de alarme para essa zona. O interrogador 16a, portanto, identifica o comprimento e o ponto de ajuste de alarme da fibra óptica 18a em cada zona Za-Zj e a ordem na qual a fibra óptica 18a passa através de cada zona Za-Zj.
[0032] O interrogador 16a também pode gerar dados de tendência
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 94/162 / 63 para facilitar o monitoramento da integridade das aeronaves 12. Os dados de tendência podem incluir dados sobre tendências de temperatura, tendências de deformação ou ambos. Os dados de tendência podem ser armazenados na memória dos interrogadores 24a de um interrogador 16a ou em qualquer outro meio de armazenamento adequado em qualquer outro local adequado, tal como a memória do controlador de aviônica 14. Deve ser compreendido que os dados podem ser monitorados em tempo real. Em uma modalidade não limitativa, o interrogador 16a pode se comunicar com um sistema de monitoramento de integridade dedicado para monitorar os dados de temperatura em tempo real. Os dados de tendência armazenados fornecem dados estatísticos e históricos para a temperatura, tensão (ou ambas) experimentadas em todas as zonas Za-Zj. Os dados de tendência de temperatura podem ser armazenados e monitorados pela equipe de manutenção. Como tal, os dados de tendência de temperatura permitem que a equipe de manutenção determine o local da temperatura progressiva ao longo do tempo.
[0033] Deve ainda ser compreendido que o interrogador 16a pode gerar a localização de uma variação de temperatura única, variação de tensão ou ambas. A geração das localizações de aumento de temperatura progressivo permite a manutenção preventiva e direta antes que ocorra uma falha. Por exemplo, a tendência de temperatura no poço da roda direita pode ser monitorada para gerar dados de tendência. Os dados de tendência podem mostrar que um pneu dentro do poço da roda direita excede as temperaturas normais de operação sem atingir o ponto de ajuste do alarme. Nesse caso, um evento de superaquecimento não ocorre; no entanto, os dados de tendência de temperatura informam ao pessoal de manutenção de que o pneu pode estar perto de falhar ou que o pneu pode ter baixa pressão de ar e que é necessária uma ação de manutenção. Semelhante ao monitoramento da temperatura, os dados da tendência da tensão podem ser armazenados e as áreas de tensão
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 95/162 / 63 aumentada podem ser localizadas. Em uma modalidade não limitativa, a pressão do ar de sangria que passa através de um duto de sangria pode transmitir uma tensão na parede do duto de sangria. O nível da tensão e a localização da tensão podem ser detectados pelos interrogadores 16a que analisam a informação recebida dos sinais ópticos. As informações sobre a tensão podem então ser comunicadas à equipe em terra e usadas para investigar a localização da tensão aumentada para determinar qualquer ação de manutenção que deve ser realizada.
[0034] As fibras ópticas 18a, 18b e 18c são configuradas para transmitir e/ou comunicar um sinal óptico. Como será discutido com referência a outras figuras, os sensores FBG dispostos ao longo das fibras ópticas 18a, 18b e 18c são utilizados para determinar a expansão linear das fibras ópticas 18a, 18b e 18c durante a operação da aeronave 12. Como tal, as fibras ópticas 18a, 18b e 18c podem fornecer detecção de temperatura e/ou de tensão em todas as zonas Za-Zj. O transmissor óptico 20a fornece um sinal óptico às fibras ópticas 18a, 18b e 18c. O transmissor óptico 20a é configurado para fornecer um sinal óptico à primeira extremidade 28a da fibra óptica 18a. Deve ser compreendido que um único transmissor óptico 20a pode fornecer o mesmo sinal óptico para cada uma das fibras ópticas 18 a, 18b e 18c.
[0035] O detector 22a é configurado para receber sinais de reflexão óptica excitados pelo transmissor óptico 20a ou sinais de transmissão óptica excitados pelo transmissor óptico 20b. Onde o transmissor óptico 20a fornece o sinal óptico através da primeira extremidade 28a, o sinal óptico se desloca através da fibra óptica 18a e é refletido de volta para a primeira extremidade 28a e recebido pelo detector 22a. O detector 22a comunica informação relativa à primeira porção do sinal óptico, a segunda porção do sinal óptico, ou ambos, ao interrogador 16a. Em alguns exemplos não limitantes, a memória legível por computador 24a pode ser utilizada para armazenar
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 96/162 / 63 instruções de programa para execução por um ou mais processadores do interrogador 16. Por exemplo, a memória legível por computador 24a pode ser usada por software ou aplicativos executados para armazenar temporariamente informações durante a execução do programa.
[0036] O acoplador 26a divide um sinal óptico recebido do transmissor óptico 20a em sinais ópticos para cada uma das fibras ópticas 18a, 18b e 18c. Nesta modalidade não limitativa, o acoplador 26a inclui uma configuração 2x3 (por exemplo, 2 entradas e 3 saídas). Em outras modalidades não limitativas, o acoplador 26a pode incluir um ou mais acopladores incluindo configurações NxM, em que N e M podem ser qualquer número de entradas e saídas. A primeira extremidade 28a está configurada para comunicar um sinal óptico do interrogador 16a para a fibra óptica 18a e para comunicar um sinal óptico da fibra óptica 18a para o interrogador 16a. A segunda extremidade 30a está configurada para comunicar um sinal óptico da fibra óptica 18a ao interrogador 16b e para comunicar um sinal óptico do interrogador 16b para a fibra óptica 18a.
[0037] Diferentes sistemas dentro de aeronaves 12 requerem monitoramento de detecção de superaquecimento e cada sistema pode ser dividido em múltiplas zonas. Por exemplo, um duto de ar de sangria na aeronave 12 pode incluir múltiplas zonas com uma única fibra óptica que se estende através de todas as zonas do duto de ar de sangria. Cada sistema pode assim ser dividido em múltiplas zonas e pode incluir um interrogador dedicado e fibra óptica. Deve ser compreendido, no entanto, que a aeronave 12 pode ser dividida em zonas de qualquer maneira desejada.
[0038] A primeira extremidade 28a da fibra óptica 18a recebe um sinal óptico do transmissor óptico 20a localizado no interior do interrogador 16a, a fibra óptica 18a transmite o sinal óptico através da fibra óptica 18a para a segunda extremidade 30a e a segunda extremidade 30a transmite o sinal óptico ao detector 22b localizado dentro do interrogador 16b. O interrogador
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16b analisa o sinal recebido pelo detector 22a para determinar a temperatura nas zonas Zb-Zd. Cada zona Zb-Zd pode ter um ponto de ajuste de alarme diferente, pois a resistência de temperatura de cada zona pode ser diferente. Como tal, o interrogador 16b analisa a informação recebida para determinar a temperatura em cada zona. Além de determinar a temperatura nas zonas ZbZd, o interrogador 16b pode analisar a informação recebida da fibra óptica 18a para determinar a tensão experimentada em cada zona Zb-Zd. O interrogador 16b pode, assim, monitorar a temperatura, a tensão ou ambas, dentro das zonas Zb-Zd. Enquanto a fibra óptica 18a é descrita como estando conectada aos interrogadores 16a e 16b, deve ser compreendido que a fibra óptica 18a pode ser disposta em uma configuração de terminação única de modo que apenas uma dentre a primeira extremidade 28a e segunda extremidade 30a é conectada ao interrogador 16a. Por exemplo, na configuração de extremidade única, onde a primeira extremidade 28a está conectada ao interrogador 16a, o interrogador 16a pode fornecer um sinal óptico à primeira extremidade 28a da fibra óptica 18a e pode interpretar o sinal que é refletido de volta através da primeira extremidade 28a.
[0039] Exemplos adicionais de sistemas de detecção de superaquecimento de fibra óptica podem ser encontrados no Pedido de Patente dos Estados Unidos co-pendente com o número de série 15/600.100 depositado em 19 de maio de 2017, que é incorporado neste documento por referência na sua totalidade. Com referência continuada à FIG. 1, as FIGS. 23 são diagramas de fluxo que ilustram exemplos de operações para determinar a ocorrência e o local de um evento de superaquecimento. Para fins de clareza e facilidade de discussão, as operações de exemplo são descritas abaixo dentro do contexto do sistema de detecção de superaquecimento 10. As modalidades não limitativas discutidas neste documento podem ser para qualquer sistema de detecção de FBG, independentemente do que está sendo medido (isto é, temperatura ou outros).
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 98/162 / 63 [0040] A FIG. 2 é um diagrama de fluxo que ilustra exemplos de operações para fornecer detecção de superaquecimento em uma aeronave utilizando sinais ópticos. Na etapa 32, um sinal óptico é fornecido a um ou mais cabos de fibra óptica, tais como fibras ópticas 18a-18c. Por exemplo, o transmissor óptico 20a pode fornecer um sinal óptico à fibra óptica 18a através da primeira extremidade 28. Na etapa 34, um sinal de resposta óptica é recebido pelo detector 22a da fibra óptica 18a. Por exemplo, o detector 22a pode receber o sinal de resposta óptica da fibra óptica 18a e o detector 22a pode fornecer o sinal de resposta óptica ao interrogador 16a. Na etapa 36, o sinal de resposta óptica é analisado para determinar a temperatura, tensão ou ambos ao longo da fibra óptica 18a. Por exemplo, o interrogador 16a pode analisar o sinal de resposta óptica recebido do detector 22a para determinar a temperatura e/ou deformação reais em vários locais ao longo da fibra óptica 18a. O interrogador 16a pode usar qualquer método adequado para analisar a resposta óptica, como os métodos discutidos abaixo. Deve ser compreendido que a fibra óptica 18a pode detectar uma temperatura em qualquer local ao longo da fibra óptica 18a e o sinal óptico pode ser interrogado para determinar a localização precisa na qual a mudança de temperatura ocorre. Como tal, os dados de temperatura analisados pelo interrogador 16a podem incluir informação para determinar uma temperatura em um único local dentro de uma zona, uma temperatura em múltiplos locais ao longo de uma zona, um perfil de temperatura para uma zona ou qualquer outra informação de temperatura para a zona. Na etapa 38, os dados de temperatura e/ou dados de tensão gerados na etapa 36 são comparados com um limite. Onde os dados de temperatura e/ou dados de tensão indicam que a temperatura e/ou tensão estão abaixo do nível limite, a operação retorna a etapa 32. Onde os dados de temperatura e/ou dados de tensão indicam que a temperatura e/ou tensão estão acima do nível limite, a operação prossegue para a etapa 40 e a existência da condição de superaquecimento é indicada e comunicada ao pessoal da cabine
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 99/162 / 63 de piloto e/ou em terra.
[0041] A FIG. 3 é um diagrama de fluxo ilustrando exemplos de operações usando sinais ópticos para fornecer monitoramento de integridade para uma aeronave. Na etapa 42, um sinal óptico é fornecido a um ou mais cabos de fibra óptica, tais como fibras ópticas 18a-18c. Na etapa 44, um sinal de resposta óptica é recebido pela fibra óptica 18a. Na etapa 46, o sinal de resposta óptica é analisado para determinar a temperatura, tensão ou ambos experimentados ao longo da fibra óptica 18a. Na etapa 48, os dados de temperatura, dados de deformação ou ambos são armazenados em uma memória. Por exemplo, os dados de temperatura podem ser armazenados na memória 24a do interrogador 16a. Na etapa 50, as tendências são desenvolvidas para os dados de temperatura e/ou dados de tensão armazenados e as tendências são monitoradas para quaisquer padrões que indiquem que uma ação de manutenção é necessária.
[0042] Pela utilização da fibra óptica 18a para determinar a existência de um evento de superaquecimento, os sensores de sal eutéticos da técnica anterior e, consequentemente, as conexões elétricas associadas aos sensores de sal eutéticos podem ser eliminados da aeronave 12. Os sensores de sal eutéticos da técnica anterior detectam se um evento de superaquecimento está ou não ocorrendo e, como tal, fornece uma resposta binária. Ao contrário dos sensores eutéticos da técnica anterior, a fibra óptica 18a detecta quaisquer alterações na temperatura e na localização da alteração da temperatura, e não apenas no caso de um ponto de regulação da temperatura ter sido excedido. Como tal, o interrogador 16a pode coletar dados de tendência para cada zona que a fibra óptica 18a se estende, conforme os dados são continuamente coletados pelo interrogador 16a. Os dados de tendências de temperatura fornecem informações ao pessoal de manutenção sobre a integridade geral de cada zona Za - Zj. O fornecimento dos dados de tendência permite que a manutenção seja realizada em locais específicos e relevantes e somente
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12. Além de fornecer dados de tendências de temperatura, a fibra óptica 18a é capaz de detectar a tensão dentro de cada zona Za-Zj, ao contrário dos sensores de sal eutético da técnica anterior, que são sensíveis apenas à temperatura. A utilização de fibra óptica 18a fornece, assim, informações estruturais adicionais para o pessoal de manutenção.
[0043] O monitoramento da tendência de temperatura, da tendência de tensão ou ambas dentro das zonas Za - Zj fornece informações sobre a integridade geral da zona que está sendo monitorada e do sistema no qual a zona está localizada. Os dados de tendência podem ser usados para facilitar a manutenção preventiva. Além disso, o monitoramento dos dados de tendência permite que as ações de manutenção sejam agendadas em horários e locais convenientes, em vez de esperar até que ocorra uma falha real, o que pode levar a atrasos de embarque, voos cancelados ou ação da tripulação em voo. Além disso, o monitoramento da temperatura real nas zonas Za - Zj permite que o sistema de detecção de superaquecimento 10 forneça monitoramento de incêndio, além da detecção de superaquecimento. Um aumento repentino na temperatura pode indicar a existência de um incêndio em vez de um evento de superaquecimento. Por exemplo, um incêndio em um poço da roda causaria um aumento súbito e dramático na temperatura do poço da roda e esse aumento súbito e dramático seria percebido pela porção do cabo de fibra óptica que passa pela zona que inclui o poço da roda. O interrogador 16a pode analisar os dados fornecidos a partir da zona que inclui o poço da roda para determinar a existência do evento de incêndio e para comunicar a existência do evento de incêndio a cabine de piloto, a um sistema de supressão de incêndio ou a qualquer outro sistema apropriado ou pessoal.
[0044] Uma variedade de cabos de fibra óptica e princípios operacionais podem ser usados para determinar a existência de um evento de superaquecimento. Por exemplo, o sistema de detecção de superaquecimento
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 101/162 / 63 pode utilizar um único cabo de fibra óptica, cabos de fibra óptica duplos e cabos de fibra óptica, incluindo FBGs. Além disso, os cabos de fibra óptica podem ser dispostos em uma configuração de circuito único, uma configuração de circuito duplo ou qualquer outra configuração adequada. Um sinal óptico é inicialmente fornecido à fibra óptica 18a e como o sinal óptico se desloca através da fibra óptica 18a, a maioria do sinal óptico se desloca da primeira extremidade 28a para a segunda extremidade 30a, mas uma fração do sinal óptico é retroespalhada na direção da primeira extremidade 28a. Os interrogadores 16a e 16b podem analisar a porção do sinal óptico recebida através da segunda extremidade 30, a porção do sinal óptico sendo retroespalhada através da primeira extremidade 28a ou uma combinação de ambos para determinar a informação de temperatura e/ou tensão. Como tal, deve ser ainda compreendido que a fibra óptica 18a pode ser disposta em uma configuração de extremidade única, em que uma das primeira 28a ou segunda 30a extremidades está conectada a uma do interrogador 16a ou do interrogador 16b. Em uma configuração de extremidade única, o interrogador 16a pode fornecer o sinal óptico através de uma extremidade da fibra óptica 18a e pode interpretar a parte do sinal óptico retroespalhado através da extremidade da fibra óptica 18a conectada ao interrogador 16b.
[0045] Onde a fibra óptica 18a inclui FBGs, o interrogador 16a pode analisar o sinal óptico usando uma variedade de princípios, incluindo Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda (WDM), Multiplexação por Divisão de Tempo (TDM) e/ou uma combinação de WDM e TDM (WDM/TDM), entre outros. Um FBG é um refletor distribuído dentro do cabo de fibra óptica que é configurado para refletir um determinado comprimento de onda da luz e permite que todos os outros comprimentos de onda passem. Como tal, as FBGs funcionam como refletores específicos do comprimento de onda. O comprimento de onda específico refletido por um FBG específico é o comprimento de onda de Bragg. No sistema de detecção de superaquecimento
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10, a fibra óptica 18a inclui vários FBG dentro da fibra óptica 18a. Diferentes FBGs podem ser dispostos dentro de diferentes zonas da aeronave. Como tal, o comprimento de onda de Bragg associado a cada zona difere do comprimento de onda de Bragg associado às outras zonas. Como o interrogador 16a pode identificar qual comprimento de onda de Bragg é associado a qual zona, o interrogador 16a pode determinar a distância de cada FBG com base no tempo levado para que o comprimento de onda de Bragg se desloque da primeira extremidade 28a para o FBG e de volta para a primeira extremidade 28a. O comprimento de onda de Bragg é sensível a tensão e temperatura. Alterações na tensão e temperatura resultam em um desvio no comprimento de onda de Bragg, que pode ser detectado pelo interrogador 16a e usado para determinar a alteração na tensão e/ou temperatura.
[0046] Em WDM, o interrogador 16a fornece um sinal óptico para a primeira extremidade 28a da fibra óptica 18a com o transmissor óptico 20a. O transmissor óptico 20a pode ser um laser sintonizável de comprimento de onda varrido. O comprimento de onda do transmissor óptico 20a é varrido através de uma faixa predefinida. O comprimento de onda do sinal óptico a ser transmitido em qualquer momento no tempo é conhecido. Os comprimentos de onda de Bragg são recebidos na primeira extremidade 28a da fibra óptica 18a pelo detector 22a e o interrogador 16a correlaciona ou mapeia as alterações nos comprimentos de onda de Bragg em intensidade como uma função do tempo. Uma mudança no comprimento de onda de Bragg indica uma mudança na temperatura e/ou tensão e o rastreamento das mudanças no comprimento de onda de Bragg permite que o interrogador 16a determine a temperatura em cada FBG dentro de cada zona Z1-Zn.
[0047] Em TDM, o transmissor óptico 20a é uma fonte de luz de laser de banda larga, de modo que múltiplos comprimentos de onda são transmitidos através de fibra óptica 18a. Cada FBG é configurado para refletir um determinado comprimento de onda de Bragg. O interrogador 16a monitora
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 103/162 / 63 o tempo necessário para que cada comprimento de onda de Bragg retorne à primeira extremidade 28a. O tempo necessário para que cada comprimento de onda de Bragg retorne à primeira extremidade 28a indica a localização de cada FBG em fibra óptica 18a. Tendo estabelecido a localização de cada FBG na fibra óptica 18a, o transmissor óptico 20a fornece pulsos através da fibra óptica 18a. O comprimento de onda de cada pulso pode ser determinado quando o pulso refletido chega ao interrogador 16a. Alterações no comprimento de onda são detectadas e convertidas a intensidade versus tempo, permitindo assim que o interrogador 16a determine a temperatura na localização de cada FBG na fibra óptica 18a.
[0048] Em WDM/TDM, o interrogador 16a fornece sinais ópticos através da fibra óptica 18a utilizando um laser ajustável de comprimento de onda varrido e uma fonte de luz de laser de banda larga. Semelhante a WDM e ao TDM, em WDM/TDM, os comprimentos de onda de Bragg refletidos são monitorados quanto a quaisquer alterações nos comprimentos de onda. As alterações nos comprimentos de onda são convertidas em intensidade versus tempo, permitindo assim que o interrogador 16a determine a temperatura na localização de cada FBG. O WDM/TDM reduz a perda de qualquer sinal no FBG e o comprimento de onda total que deve ser varrido para interrogar o comprimento de onda de Bragg é similarmente reduzido. As mudanças de temperatura fazem com que o comprimento de onda de Bragg mude e o deslocamento no comprimento de onda de Bragg é analisado pelo interrogador 16a para determinar uma mudança de temperatura e, desse modo, se ocorreu um evento de superaquecimento. Além disso, a localização do evento de superaquecimento é detectada pelo interrogador 16a com base no deslocamento em um determinado comprimento de onda de Bragg, como o local de um FBG associado a um comprimento de onda de Bragg é conhecido. [0049] Em algumas modalidades não limitativas, o interrogador 16a pode analisar o sinal óptico utilizando qualquer método adequado, incluindo
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Reflectometria de Domínio de Tempo Óptico (OTDR), COFDR, Análise de Domínio de Frequência Óptica Brillouin (BOFDA), Análise de Domínio de Tempo Óptico Brillouin (BOTDA), Reflectometria de Domínio de Frequência Óptica Incoerente (IOFDR) utilizando uma Metodologia de Frequência de Varredura e IOFDR utilizando uma Metodologia de Frequência de Passos. Exemplos de tais métodos podem ser encontrados no Pedido de Patente dos Estados Unidos co-pendente com o número de série 15/600.100 depositado em 19 de maio de 2017, que é incorporado neste documento por referência na sua totalidade.
[0050] Os sensores e sistemas de detecção de superaquecimento existentes são baseados em uma tecnologia que utiliza sais eutéticos como um interruptor de temperatura para indicar quando ocorre um vazamento no sistema, por exemplo, um sistema de ar de sangria. A tecnologia de sensor de sal eutético, no entanto, está atingindo as limitações de sua capacidade em relação à capacidade de fabricação, precisão de detecção de superaquecimento, localização de superaquecimento e localização de falhas. Além disso, mudanças rápidas foram observadas nos requisitos da indústria de sistemas de detecção de superaquecimento, por exemplo, indústria aeronáutica, que, devido à tolerância reduzida de compostos a temperatura ambiente aumentada, exigem detecção rápida de eventos de superaquecimento relativamente pequenos. O resultado é a necessidade de procurar uma solução técnica alternativa para atender a essa necessidade.
[0051] Um candidato para o sistema de detecção de superaquecimento de próxima geração é baseado na detecção de temperatura distribuída mencionada acima usando FBGs. Um FBG é um sensor óptico que consiste em um índice periódico de alterações de refração dentro do núcleo de uma fibra óptica de modo único. O FBG atua como um espelho seletivo de comprimento de onda, refletindo apenas em uma banda de comprimento de onda estreita, que varia conforme a tensão e/ou temperatura experimentada
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 105/162 / 63 pela fibra óptica. As medições são feitas pela determinação da quantidade de deslocamento do comprimento de onda central do sinal refletido.
[0052] Como discutido acima, um interrogador conectado à fibra óptica com FBGs usará um laser de comprimento de onda varrido ou uma fonte de banda larga com um analisador de espectro para gerar um sinal representando um espectro retornado da matriz de detecção de FBGs. Para um único FBG, o espectro de retorno é um retorno estreito de formato gaussiano, cujo comprimento de onda central é dependente da temperatura e da tensão da localização na fibra óptica onde o único FBG está localizado. Uma vantagem significativa de um sistema envolvendo FBGs é que há duas opções para multiplexar grandes matrizes de sensores em um único interrogador: multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM); e multiplexação por divisão de tempo (TDM).
[0053] Para um sistema de WDM, os FBGs podem ser fabricados em zonas de comprimento de onda bem definidas, onde cada zona é independente. O espectro de retorno para um sistema tipo WDM possui retornos Gaussianos característicos espaçados em todo o espectro, cada retorno representando um único FBG. Um limite ou restrição de tal sistema é a quantidade de espectro que pode ser interrogada e a quantidade de movimento espectral esperado durante a medição para cada FBG. Em algumas modalidades limitativas, os sistemas podem varrer um laser ao longo de 40nm com 16 zonas definidas, cada uma das quais pode monitorar um sensor em uma faixa de temperatura de 200°C. O movimento relativo do centro do comprimento de onda para um FBG em relação à temperatura é tipicamente em torno de 10pm/°C.
[0054] Para um sistema de TDM, a fonte do sinal é pulsada com pulsos muito curtos. O conceito é diferenciar FBGs únicos em uma única fibra óptica no momento em que o sinal óptico refletido leva para retornar de cada FBG. Os valores de tempo representativos são de cerca de 1
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 106/162 / 63 nanossegundo para 10 centímetros de comprimento de fibra óptica. Assim, para medir sensores FBG espaçados de 0,5 metros em uma fibra óptica, o pulso do sinal óptico não deve ser maior que 5 nanossegundos de largura. Para garantir que o sinal de retorno óptico refletido represente apenas um sensor FBG em um determinado momento, um pulso em torno de metade da largura de 5 nanossegundos seria benéfico, como por exemplo, uma relação de 0,5 nanossegundos por 10 centímetros de comprimento de fibra. Para uma aplicação de superaquecimento, a interrogação frente e verso pode ser usada para monitorar múltiplos canais independentes, cada um com um número de zonas separadas em comprimento de onda e incluindo uma zona de comprimento de onda específica que usará TDM para fornecer medições de temperatura quase distribuídas. A representação deste conceito é representada nas FIGS. 4A e 4B.
Método para Isolar Canais Individuais em um Sistema de Detecção de Evento de Fibra Óptica de Múltiplos Canais (Figuras 4A - 6) [0055] As porções seguintes da divulgação referem-se a e discutem um método para isolar canais individuais em um sistema de detecção de eventos de fibra óptica de múltiplos canais.
[0056] A FIG. 4A é um diagrama de blocos simplificado da primeira
LRU 52a (unidade substituível em linha), segunda LRU 52b e terceira LRU 52c e mostra o primeiro interrogador 16a, o segundo interrogador 16b e a primeira, segunda e terceira LRUs 52a, 52b e 52c, respectivamente, incluindo: fibras ópticas 18a118a2e 18a3; primeiros conectores 54a, 54b e 54c; segundos conectores 56a, 56b e 56c; sensores FBG de superaquecimento 58a, 58b e 58c; sensores FBG de temperatura 60a, 60b e 60c; e rupturas 62a, 62b e 62c nas fibras ópticas 18a, 18b e 18c). A primeira, segunda e terceira LRUs 52a, 52b e 52c e seus componentes são substancialmente semelhantes e, para fins de clareza e facilidade de discussão, a primeira LRU 52a será discutida em mais detalhes. Na modalidade não limitativa mostrada na FIG. 4A, as rupturas
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62a, 62b e 62c são mostradas como estando presentes na primeira LRU 52a, na segunda LRU 52b e na terceira LRU 52c. No entanto, as rupturas 62a, 62b e 62c são tipicamente não incluídas na primeira LRU 52a, na segunda LRU 52b e na terceira LRU 52c, mas deve ser compreendido que as rupturas 62a, 62b e 62c representam condições físicas potenciais da primeira LRU 52a, segunda LRU 52b e terceira LRU 52c que podem formar e/ou estarem presentes.
[0057] A primeira LRU 52a é uma unidade substituível de linha discreta que faz parte do sistema 10 de detecção de superaquecimento (mostrada na FIG.1). A primeira LRU 52a inclui o primeiro conector 54a, o segundo conector 56a e a fibra óptica 18a1. O primeiro conector 54a e o segundo conector 56a são dispositivos de ligação. Os sensores de superaquecimento FBG 58a são sensores ópticos de grade de Bragg (“FBG”) de fibra configurados para detectar uma condição de superaquecimento da fibra óptica 18a1. Nesta modalidade não limitativa, três sensores FBG de superaquecimento 58a são mostrados posicionados entre sensores FBG de temperatura consecutivos 60a. Em outras modalidades, podem existir mais ou menos do que três sensores FBG de superaquecimento consecutivos 58a posicionados entre sensores FBG de temperatura consecutivos 60a, tal como, por exemplo, vinte sensores FBG de superaquecimento 58a.
[0058] Os sensores FBG de temperatura 60a são sensores ópticos
FBG configurados para detectar uma temperatura da fibra óptica 18a1. Em outras modalidades não limitativas, as quantidades de sensores FBG de superaquecimento 58a e sensores FBG de temperatura 60a incluídos na primeira LRU 52a podem ser maiores ou menores que as quantidades mostradas na FIG. 4A e 4B. Nesta modalidade não limitativa, distâncias aproximadamente uniformes são mostradas entre FBGs adjacentes do mesmo tipo ao longo da fibra óptica 18a1. No entanto, distâncias não uniformes também podem ser incorporadas. A ruptura 62a é uma quebra ou porção
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 108/162 / 63 danificada na fibra óptica 18ai. Nesta modalidade não limitativa, a ruptura 62a representa um estado físico potencial de uma porção de fibra óptica 18a.1. Por exemplo, o estado operacional típico da fibra óptica 18a1 não inclui a ruptura 62a (e também para fibras ópticas 18a2 e 18a3).
[0059] A primeira LRU 52a está fixada e conectada aos primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b através dos primeiro e segundo conectores 54a e 56a. O primeiro conector 54a é montado em uma extremidade de fibra óptica 18a1 e está conectado ao primeiro interrogador 16a. O segundo conector 56a é montado na extremidade oposta da fibra óptica 18a1 do primeiro conector 54a e está conectado ao segundo interrogador 16b. Os sensores FBG de superaquecimento 58a e os sensores FBG de temperatura 60a estão dispostos em e ao longo de porções da fibra óptica 18a1. A ruptura 62a pode ser disposta em uma porção de fibra óptica 18a1.
[0060] Nesta modalidade não limitativa, o primeiro interrogador 16a funciona como o interrogador primário ou principal, com o segundo interrogador 16b funcionando como o interrogador secundário. Por exemplo, o segundo interrogador 16b tipicamente ocupará um estado pronto, mas não irá interrogar ativamente a fibra óptica 18a1, a menos que seja necessário fazê-lo para testes do sistema ou no caso de um dos FBGs se romper e toda a extensão da fibra óptica 18a1 não poder mais ser interrogada a partir de uma extremidade. Em um evento de ruptura (por exemplo, formação de ruptura 62a), o segundo interrogador 16b é ativado para inspecionar a fibra óptica rompida 18a1 do lado oposto da ruptura 62a a partir do primeiro interrogador 16a.
[0061] A primeira LRU 52a fornece um segmento substituível de fibra óptica para ser usado no sistema de detecção de superaquecimento 10. O primeiro conector 54a fixa e conecta a fibra óptica 18a1 ao primeiro interrogador 16a. O segundo conector 56a fixa e conecta fibra óptica 18a1 ao segundo interrogador 16b. Os sensores FBG de superaquecimento 58b
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 109/162 / 63 refletem uma faixa específica do comprimento de onda da luz, a fim de detectar se uma condição de superaquecimento está presente nos locais de cada um dos sensores FBG de superaquecimento 58a ao longo da fibra óptica 18a1. Os sensores FBG de temperatura 60a refletem uma faixa específica do comprimento de onda da luz, a fim de detectar uma temperatura atual das localizações de cada um dos sensores FBG de superaquecimento 58a ao longo da fibra óptica 18a1. A ruptura 62a é o resultado de, por exemplo, trauma físico, fadiga ou outro dano sofrido por fibra óptica 18a1 e tem o efeito de corromper ou bloquear um sinal óptico enviado através de fibra óptica 18a1.
[0062] A incorporação de várias e diferentes LRUs no sistema de detecção de superaquecimento 10 permite a detecção em várias regiões da aeronave 12. Separar a fibra óptica em LRUs separadas também facilita a substituição de LRUs individuais em comparação com a possível necessidade de remover a totalidade de uma fibra óptica em um sistema de detecção de superaquecimento que utiliza uma única fibra óptica para todas as zonas da aeronave 12. Adicionalmente, a configuração de interrogador duplo representada na FIG. 4A permite que a fibra óptica 18a1 seja sondada opticamente a partir de ambas as extremidades da fibra óptica 18a1. Esta capacidade e funcionalidade é benéfica porque se a fibra óptica 18a1 é danificada e sustenta, por exemplo, a ruptura 62a, sinais ópticos podem ser enviados de ambos os lados da ruptura 62a. Consequentemente, as técnicas desta divulgação podem permitir que o sistema de detecção de superaquecimento 10 reúna dados dos FBGs localizados em ambos os lados da ruptura 62a, em vez de um único lado, como em uma configuração que incorpora apenas um único interrogador em uma extremidade da fibra óptica.
[0063] A FIG. 4B é um diagrama de blocos simplificado da LRU 52L esquerda e da LRU 52R direita e mostra o primeiro interrogador 16a, o segundo interrogador 16b, a LRU 52L esquerda (incluindo a fibra óptica 18L, o primeiro conector 54L, o segundo conector 56L, os sensores FBG de
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 110/162 / 63 superaquecimento 58L e os sensores FBG de temperatura 60L) e a LRU 52R direita (incluindo a fibra óptica 18R, o primeiro conector 54R, o segundo conector 56R, os sensores FBG de superaquecimento 58R e sensores FBG de temperatura 60R e ruptura 62 na fibra óptica 18R). A LRU esquerda 52L e a LRU direita 52R são substancialmente similares a primeira LRU 52a da FIG. 4A. Na FIG. 4B, a LRU esquerda 52L e a LRU direita 52R são conectadas umas às outras em um arranjo de extremidade a extremidade. O segundo conector esquerdo 56L da LRU esquerda 52L está conectado ao primeiro conector direito 54R da LRU direita 52R. Nesta modalidade não limitativa, duas LRUs consecutivas são mostradas como conectadas em série. Em outras modalidades não limitativas, mais de duas LRUs podem ser conectadas consecutivamente e em série para formar uma cadeia de múltiplas LRUs que podem se estender por várias ou todas as zonas de aeronaves 12.
[0064] A FIG. 5A é um diagrama de blocos do interrogador 16a e mostra o interrogador 16a (com o transmissor óptico 20a, o detector 22a, os acopladores 26, incluindo o acoplador de primeiro nível 64, os acopladores de segundo nível 66a e 66b e os acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68c, detectores 70a, 70b e 70c e interruptores ópticos 72a, 72b e 72c) e as primeira, segunda e terceira fibras ópticas 18a, 18b e 18c (com os respectivos primeiros conectores 54a, 54b e 54c).
[0065] Os interrogadores 16a e 16b (mostrados nas FIGs. 4A e 4B) são substancialmente semelhantes e, para facilidade de discussão, o interrogador 16a com o transmissor óptico 20a, detector 22a e memória legível por computador 24a será discutido em mais detalhe com referência à FIG. 5A. O acoplador de primeiro nível 64, os acopladores de segundo nível 66a e 66b e acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68c são dispositivos ópticos com uma ou mais entradas ópticas e uma ou mais saídas ópticas e que são capazes de dividir um sinal óptico em múltiplos canais. Os detectores 70a, 70b e 70c são receptores configurados para receber um sinal óptico. Os
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 111/162 / 63 interruptores ópticos 72a, 72b e 72c são dispositivos em linha que estão configurados para bloquear seletivamente os sinais ópticos.
[0066] O controlador 14 (mostrado na FIG. 1) é operativamente conectado ao interrogador 16a, de modo que o transmissor óptico 22a e os interrogadores 72a, 72b e 72c recebem sinais do controlador 14 e os detectores 22a, 70a, 70b e 70c enviam sinais para o controlador 14. O acoplador de primeiro nível 64 está disposto no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao transmissor óptico 20a, ao detector 22a e aos acopladores de segundo nível 66a e 66b. O acoplador de segundo nível 66a está disposto no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao acoplador de primeiro nível 64 e aos acopladores de terceiro nível 68a e 68b. O acoplador de segundo nível 66b está disposto no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao acoplador de primeiro nível 64 e ao acoplador de terceiro nível 68c. O acoplador de terceiro nível 68a está disposto no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao acoplador de segundo nível 66a, ao detector 70a e ao interruptor óptico 72a. O acoplador de terceiro nível 68b está disposto no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao acoplador de segundo nível 66a, ao detector 70b e ao interruptor óptico 72b. O acoplador de terceiro nível 68c está disposto no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao acoplador de segundo nível 66b, ao detector 70c e ao interruptor óptico 72c.
[0067] O detector 70a é colocado no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao acoplador de terceiro nível 68a. O detector 70b está disposto no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao acoplador de terceiro nível 68b. O detector 70c é colocado no primeiro interrogador 16a e está conectado opticamente ao acoplador de terceiro nível 68c. O interruptor óptico 72a é disposto no primeiro interrogador 16a e é opticamente conectado ao acoplador de terceiro nível 68a e ao primeiro conector 54a. O interruptor óptico 72b é disposto no primeiro interrogador
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16a e é conectado opticamente ao acoplador de terceiro nível 68b e ao primeiro conector 54b. O interruptor óptico 72c é disposto no primeiro interrogador 16a e é conectado opticamente ao acoplador de terceiro nível 68c e ao primeiro conector 54c. Nesta modalidade não limitativa, os interruptores 72a, 72b e 72c são dispostos a jusante dos acopladores 26 (com um sentido a jusante que flui do transmissor óptico 20a em um sentido da esquerda para a direita, como mostrado na FIG.5A). Nesta modalidade não limitativa, os interruptores ópticos 72a, 72b e/ou 72c para isolamento de canal são necessários para uma configuração específica de interrogação de extremidade dupla.
[0068] Nesta modalidade não limitativa, o detector 22a é utilizado para uma porção de TDM do sistema de detecção de superaquecimento 10. O acoplador de primeiro nível 64, os acopladores de segundo nível 66a e 66b e acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68c dividem sinais ópticos originados no transmissor óptico 20a e distribuem os sinais ópticos divididos para as fibras ópticas 18a, 18b e 18c. O acoplador de primeiro nível 64, os acopladores de segundo nível 66a e 66b e os acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68c também estão configurados para receber múltiplos sinais de retorno das fibras 18a, 18b e 18c e misturam os sinais de retorno em um único canal conectado ao detector 22a.
[0069] Os detectores 70a, 70b e 70c detectam sinais ópticos recebidos das fibras ópticas individuais 18a, 18b e 18c. Nesta modalidade não limitativa, os detectores 70a, 70b e 70c são utilizados para um modo de WDM para cada uma das fibras ópticas 18a, 18b e 18c. Os interruptores ópticos 72a, 72b e 72c bloqueiam seletivamente os sinais ópticos ao passarem através dos interruptores ópticos 72a, 72b e 72c. Os interruptores ópticos 72a, 72b e 72c são controlados para desligar cada canal independentemente no primeiro interrogador 16a (e igualmente, no segundo interrogador 16b com componentes semelhantes ou idênticos).
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 113/162 / 63 [0070] Em uma configuração de interrogador duplo (como mostrado nas FIGS. 4A e 4B) com ambos os interrogadores realizando varredura ao mesmo tempo, a operação simultânea de ambos os interrogadores pode resultar em dificuldade em medir os sinais refletidos da cadeia de FBG devido aos múltiplos sinais cruzando em cada respectivo canal (ou fibra óptica). Se uma das fibras ópticas 18a, 18b ou 18c sustentar uma ruptura, o segundo interrogador 16b pode ser ativado devido à ruptura na fibra óptica impedindo que o sinal óptico atinja a extremidade mais afastada da fibra óptica. No entanto, os canais ou fibras ópticas, que não estão rompidos terão o problema de observar o sinal óptico do segundo interrogador, pois não há nada que pare a comunicação cruzada do segundo sinal óptico. Como tal, o isolamento adicional dos canais é preferível para permitir a interrogação de terminação dupla para esses tipos de sistemas.
[0071] Os interruptores ópticos 72a, 72b e 72c podem ser controlados para desligar cada canal (por exemplo, fibras ópticas 18a, 18b e 18c) independentemente, e em cada um dos primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b. Tal configuração do primeiro interrogador 16a com interruptores ópticos 72a, 72b e 72c permite a utilização de um único laser (por exemplo, transmissor óptico 20a) ao mesmo tempo em que proporciona independência de canal entre cada uma das fibras ópticas 18a, 18b e 18c. Os interruptores ópticos 72a, 72b e 72c são controlados independentemente para permitir o isolamento do canal conforme necessário. Em uma modalidade não limitativa, se o primeiro interrogador 16a detectar que uma fibra óptica está aberta (por exemplo, danificada ou não transmitindo um sinal), o segundo interrogador 16b despertará de um modo de espera em resposta a uma comunicação do primeiro interrogador 16a. Apenas a fibra óptica aberta será interrogada (isto é, iluminada pelo transmissor óptico 20b no segundo interrogador 16b), enquanto os sinais através das fibras ópticas restantes serão controlados (isto é, bloqueados) pelos interruptores 72a, 72b e/ou 72c.
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 114/162 / 63 [0072] A FIG. 5B é um diagrama de blocos do primeiro interrogador
16a com interruptores ópticos 72a, 72b e 72c posicionados a montante dos acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68c. A FIG. 5B mostra o interrogador 16a (com o transmissor óptico 20a, o detector 22a, os acopladores 26, incluindo o acoplador de primeiro nível 64, os acopladores de segundo nível 66a e 66b e os acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68c, detectores 70a, 70b e 70c e interruptores ópticos 72a, 72b e 72c) e as primeira, segunda e terceira fibras ópticas 18a, 18b e 18c (com os respectivos primeiros conectores 54a, 54b e 54c). Na FIG. 5B, os interruptores ópticos 72a, 72b e 72c estão dispostos entre os acopladores de segundo nível 66a e 66b e os acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68c. Esta configuração é diferente da configuração na FIG. 5A, que inclui acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68c dispostos entre os acopladores de segundo nível 66a e 66b e os interruptores ópticos 72a, 72b e 72c.
[0073] A configuração alternativa mostrada na FIG. 5B, (isto é, tendo interruptores ópticos 72a, 72b e 72c localizados a montante dos acopladores de terceiro nível 68a, 68b e 68), permite que os detectores individuais 70a, 70b e 70c sejam utilizados como monitores para os sinais ópticos transmitidos pelo interrogador oposto, que nesta forma de modalidade não limitativa é o segundo interrogador (por exemplo, como mostrado nas FIGS. 4A e 4B).
[0074] A FIG. 6 é um diagrama de blocos do primeiro interrogador com interruptor óptico 72 configurado como um interruptor óptico 1xN. A FIG. 6 mostra o interrogador 16a (com transmissor óptico 20a, detector 22a, acoplador 26 e interruptores ópticos 72) e primeira, segunda e terceira fibras ópticas 18a, 18b e 18c (com os respectivos primeiros conectores 54a, 54b e 54c). Nesta modalidade não limitativa, o interruptor óptico 72 inclui um interruptor óptico 1x3. Em outras modalidades não limitativas, o interruptor óptico 72 pode incluir um interruptor óptico 1xN, em que N pode ser equivalente a mais ou menos de 3 canais de saída. O interruptor óptico 72,
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 115/162 / 63 como mostrado na FIG. 6, proporciona uma configuração alternativa das mostradas nas FIGS. 5A e 5B que permitem que apenas um canal seja transmitido e recebido em um determinado momento (por exemplo, uma das fibras ópticas 18a, 18b ou 18c para receber um sinal de cada vez).
[0075] O controlador 14 (mostrado na FIG. 1) está operacionalmente conectado ao interrogador 16a de modo que o transmissor óptico 22a e o interruptor 72 recebem sinais do controlador 14 e o detector 22a envia sinais para o controlador 14. Com a comunicação entre o primeiro e o segundo interrogadores 16a e 16b, o primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b (cada um com respectivos interruptores ópticos 1xN) podem percorrer os canais sem transmissão simultânea no mesmo canal, resultando assim em uma taxa de atualização total mais lenta, mas exigindo menos componentes e fornecendo uma eficiência de energia significativamente melhor.
[0076] Em uma modalidade não limitativa, a fim de realizar varredura (isto é, refletir a luz) da temperatura individual dos FBGs 60 (mostrada nas FIG. 4A e 4B), a luz laser pulsada pode ser utilizada. A duração do pulso é curta o suficiente para que o detector 22a veja apenas respostas de sinal de retorno de um FBG de cada vez. Normalmente, isso significa que a duração do pulso é menor que a metade do tempo necessário para percorrer o trajeto de ida e volta (do primeiro interrogador 16a, para um determinado FBG e de volta ao primeiro interrogador 16a) para o próximo FBG em linha versus o sensor atual na linha. Em uma modalidade não limitativa, um tempo de ida e volta a um sensor FBG pode equivaler a 1 nanossegundo por 10 centímetros de comprimento da fibra óptica. Por exemplo, para uma distância de separação de 0,5 metros, o tempo equivale a 5 nanossegundos, indicando que a duração do pulso do sinal óptico deve ser a metade da duração do tempo (por exemplo, 5 nanossegundos) ou menos. Os sinais de resposta de retorno são mais facilmente identificáveis à medida que os sinais de resposta caem para zero entre os retornos do sensor.
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 116/162 / 63 [0077] Se a separação entre sensores e a temporização de pulso for corretamente identificada, uma abordagem típica seria criar uma amostra do sinal de retorno do detector 22a usando um conversor analógico para digital e medir a temporização da taxa de amostragem para corresponder ao tempo de ida e volta entre os sensores FBG. Por exemplo, para uma distância de separação de 0,5 metros equivalente a um tempo de ida e volta de 5 nanossegundos, um exemplo de taxa de amostra seria 200 mega-hertz. Essa taxa de amostragem forneceria um valor de amostra para cada sensor FBG. Uma parte importante da amostragem é que o tempo é tal que o centro da amostragem coincide com o momento em que o pulso é centralizado no sensor. Se a temporização estiver errada, o sinal de resposta pode ser amostrado durante a borda de subida ou descida do pulso, ou pior ainda, no momento em que não há retorno entre os pulsos.
[0078] Para a maioria dos sistemas, este é um problema trivial, pois a temporização pode ser definida pela distância até o início do primeiro sensor FBG e depois repetir com sensores equidistantes. Na maioria dos casos, a temporização para o primeiro sensor FBG também pode ser definida em uma tabela de calibração no software de um interrogador. Para um sistema de superaquecimento de fibra óptica não limitante, tal como o sistema de detecção de superaquecimento 10, um primeiro critério de projeto evita a atualização de quaisquer tabelas de calibração após o sistema de detecção de superaquecimento 10 ser instalado. Nesta modalidade não limitativa, um segundo critério de projeto é que o sistema de detecção de superaquecimento 10 pode requerer entre seis e dez seções de LRU, cada uma conectada em série aos conectores seguintes (por exemplo, primeiro e segundo conectores 54 e 56). Dado que a calibração da temporização entre os sensores pode ser proibida após o sistema de detecção de superaquecimento 10 ser instalado na aeronave 12, algumas opções estão disponíveis.
Marcadores de Temporização para Sistemas de Detecção de Fibra (FIGS.
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7-8) [0079] As próximas partes da divulgação referem-se a e discutem marcadores de tempo para o sistema de detecção de fibra.
[0080] A FIG. 7 é um diagrama de blocos simplificado da LRU 52 e mostra o primeiro interrogador 16a, o segundo interrogador 16b e a primeira LRU 52 (incluindo fibras ópticas 18a, primeiro conector 54, segundo conector 56, sensores FBG de superaquecimento 58, sensores FBG de temperatura 60 e sensores FBG de temporização 74). A LRU 52 mostrada na FIG. 7 é substancialmente semelhante à primeira LRU 52a mostrada na FIG. 4A e assim as discussões dos componentes da primeira LRU 52a da FIG. 4A também se aplicam à LRU 52 mostrada na FIG. 7. A LRU 52 inclui ainda sensores FBG de temporização 74. Os sensores FBG de temporização 74 são sensores ópticos de grade de Bragg em fibra configurados para refletir um sinal óptico.
[0081] Os sensores FBG de temporização 74 estão dispostos em e ao longo de porções de fibra óptica 18a1. Nesta modalidade não limitativa, um sensor FBG de temporização 74 está disposto entre o primeiro conector 54a e um sensor FBG de temperatura 60 que está mais próximo do primeiro conector 54a. Também nesta modalidade não limitativa, outro sensor FBG de temporização 74 está disposto entre o segundo conector 56a e um sensor FBG de temperatura 60 que está mais próximo do segundo conector 56a. Em outras modalidades não limitativas, pode existir mais ou menos do que dois sensores FBG de temperatura 60 dispostos ao longo da LRU 52. Nesta modalidade não limitativa, os sensores FBG de temporização 74 são necessários para sistemas do tipo TDM multiplexados, em alguns casos altamente multiplexados. Em outras modalidades não limitativas, os sensores FBG de temporização 74 podem ser usados com um único tipo de projeto de interrogador ou interrogador duplo (interrogador em ambas as extremidades).
[0082] Os sensores FBG de temporização 74 estão dispostos em e ao
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 118/162 / 63 longo de porções de fibra óptica 18a1 e de locais de referência da fibra óptica 18ai. Durante a operação do sistema de detecção de superaquecimento 10, o transmissor óptico 22a (mostrado nas FIG. 5A-6) emite um primeiro sinal óptico na fibra óptica 18a através do primeiro interrogador 16a. O primeiro sinal óptico é refletido por um dos sensores FBG de temporização 74 para criar um sinal de resposta. O sinal de resposta é recebido pelo detector 22a no primeiro interrogador 16a a partir da fibra óptica 18a com base no primeiro sinal óptico refletido. O sinal de resposta é recebido pelo detector 22a após um primeiro período de tempo que define um primeiro passo de tempo e uma primeira taxa do sinal de resposta. A distância entre o primeiro interrogador e a primeira grade de Bragg em fibra é detectada. O sinal de resposta é amostrado em uma taxa de amostragem maior que a primeira taxa do sinal de resposta. A amostragem do sinal de resposta inclui a medição da quantidade do sinal de resposta com um detector 22a para criar valores de taxa de resposta da amostra.
[0083] Os valores da taxa de resposta da amostra são comparados com o sinal de resposta para identificar quais dos valores da taxa de resposta da amostra correspondem a um máximo local do sinal de resposta. (Ver, por exemplo, a FIG. 8 e discussão relacionada). A distância do primeiro interrogador à primeira grade de Bragg em fibra de temporização pode ser determinada a partir da comparação dos valores da taxa de resposta da amostra com o sinal de resposta detectado. Por exemplo, o controlador 14 (mostrado na FIG. 1) está operacionalmente conectado ao primeiro interrogador 16a e está configurado para determinar os locais de referência dos sensores FBG de temperatura 60 da fibra óptica 18a. O sistema de detecção de superaquecimento 10 com sensores FBG de temperatura 60 permite que o primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b detectem distâncias a sensores FBG de temporização 74 específicos para cada seção da fibra óptica 18a e ajustem o tempo de amostragem (ou utilize um método de
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 119/162 / 63 superamostragem) para assegurar que a amostragem coincide com os centros dos pulsos de retorno dos sensores FBG de temporização 74 ao longo da fibra óptica 18a. O sistema de detecção de superaquecimento 10 com sensores FBG de temperatura 60 adiciona sensores FBG adicionais em cada comprimento de detecção de fibra óptica 18a que atuam como marcadores de temporização para permitir que o sistema de detecção de superaquecimento 10 autocalibre a temporização necessária para interrogar adequadamente as cadeias de sensores.
[0084] Para alinhar a amostragem do sinal de resposta com a temporização do sinal de resposta, o sinal de retorno é superamostrado (amostra em uma taxa mais alta) e as amostras que se alinham com a temporização dos pulsos de retorno para aquela seção do sinal de retorno são analisados. A FIG. 8 mostra uma representação desta opção.
[0085] A FIG. 8 mostra o gráfico 76, incluindo uma representação do sinal de saída 78 do interrogador 16a e uma série de pontos de amostragem de um sinal de retorno. A FIG. 8 mostra o gráfico 76, o sinal de saída 78, o primeiro canal Ch1, o segundo canal Ch2, o terceiro canal Ch3, o primeiro ciclo 1, o segundo ciclo 2, o terceiro ciclo 3, o quarto ciclo 4, o primeiro canal 80, o segundo canal 82 e os pulsos do terceiro canal 84.
[0086] O gráfico 76 é uma representação gráfica de medidas de fluxo luminoso para sinais correlacionados ao sinal de saída 78, ao primeiro canal Ch1, ao segundo canal Ch2 e ao terceiro canal Ch3 em relação ao primeiro ciclo 1, segundo ciclo 2, terceiro ciclo 3 e quarto ciclo 4. O sinal de saída 78 é um sinal óptico enviado do interrogador 16a (por exemplo, emitido pelo transmissor óptico 20a) e distribuído na fibra óptica 18a. O primeiro canal Ch1, o segundo canal Ch2 e o terceiro canal Ch3 são representativos de fibras ópticas separadas, tais como fibras ópticas 18a, 18b e 18c. O primeiro ciclo 1, segundo ciclo 2, terceiro ciclo 3 e quarto ciclo 4 são etapas de tempo sequencial que se repetem a cada quatro etapas. Os pulsos de primeiro canal
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80, os pulsos de segundo canal 82 e os pulsos de terceiro canal 84 são representativos de quantidades detectadas de luz (isto é, sinais de retorno refletidos das fibras ópticas 18a, 18b e 18c) medidas por um dos detectores 70a, 70b e 70c.
[0087] O sinal de saída 78 está posicionado no lado esquerdo do gráfico 76 para indicar que o início do sinal de saída coincide com o primeiro ciclo 1 (por exemplo, mais à esquerda). Uma amplitude ou altura e forma do sinal de saída correspondem à quantidade de luz e natureza periódica do sinal de saída 78 quando o sinal de saída é criado e distribuído em fibras ópticas 18a, 18b e 18c. O primeiro canal Ch1, segundo canal Ch2 e terceiro canal Ch3 representam sinais de resposta refletidos de sensores FBG dispostos nas fibras ópticas 18a, 18b e 18c. Nesta modalidade não limitativa, o primeiro canal Ch1, o segundo canal Ch2 e o terceiro canal Ch3 correspondem às fibras ópticas 18a, 18b e 18c. Em outras modalidades não limitativas, mais ou menos de três canais podem ser detectados.
[0088] O primeiro ciclo 1, segundo ciclo 2, terceiro ciclo 3 e quarto ciclo 4 são períodos de tempo sequenciais que são de igual duração. Os pulsos do primeiro canal 80, os pulsos do segundo canal 82 e os pulsos do terceiro canal 84 são mostrados como sendo atribuídos aos seus respectivos canais (por exemplo, Ch1, Ch2 e Ch3). Em relação ao sistema de detecção de superaquecimento 10, os pulsos do primeiro canal 80, os pulsos do segundo canal 82 e os pulsos do terceiro canal 84 correspondem aos sinais de retorno detectados de cada uma das fibras ópticas 18a, 18b e 18c. O tamanho, forma e espaçamento dos pulsos do primeiro canal 80, dos pulsos do segundo canal 82 e dos pulsos do terceiro canal 84 são analisados para determinar os valores da taxa de resposta da amostra. Como mostrado na FIG. 8, os pulsos do primeiro canal 80, os pulsos do segundo canal 82 e os pulsos do terceiro canal 84 são mostrados como sendo deslocados 90 a um múltiplo de ciclos discretos (isto é, representando múltiplos de um deslocamento de 90° ou de fase π/2).
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 121/162 / 63 [0089] Um método para sincronizar espacialmente uma série de sensores FBG de temporização 74 dispostos em fibras ópticas 18a, 18b e 18c inclui a emissão, pelo transmissor óptico 20a, de um primeiro sinal óptico (por exemplo, sinal de saída 78) nas fibras ópticas 18a, 18b e 18c. O primeiro sinal óptico é refletido pelos sensores FBG de temporização 74 para criar um sinal de resposta. Os sinais de resposta são recebidos pelo detector 22a a partir de fibras ópticas 18a, 18b e 18c com base no primeiro sinal óptico refletido. Os sinais de resposta são recebidos pelo detector 22a após um primeiro período de tempo que define um primeiro passo de tempo e uma primeira taxa do sinal de resposta. O sinal de resposta é amostrado em uma taxa de amostragem maior que a primeira taxa do sinal de resposta. A amostragem do sinal de resposta compreende medir a quantidade do sinal de resposta com o detector 22a (ou pelos detectores 70a, 70b ou 70c) no primeiro interrogador 16a para criar valores de taxa de resposta da amostra (isto é, medidos a partir dos pulsos do primeiro canal 80, pulsos do segundo canal 82 e pulsos de terceiro canal 84). Os valores da taxa de resposta da amostra são comparados com o sinal de resposta para identificar quais dos valores da taxa de resposta da amostra correspondem ao máximo local dos sinais de resposta. Desta comparação, a distância do primeiro interrogador 16a aos sensores FBG de temporização 74 pode ser detectada, calculada ou determinada.
[0090] Por exemplo, uma taxa de amostragem pode incluir uma taxa maior que a taxa do sinal de resposta por um fator de quatro, portanto, para uma modalidade não limitativa com uma taxa de sinal de resposta de 200 mega-hertz, uma amostragem de 800 mega-hertz poderia ser usada. Essa taxa de amostragem forneceria quatro amostras para cada etapa de tempo requerida. Na FIG. 8, a temporização de quando as quatro amostras são medidas/detectadas é representada pelo primeiro ciclo 1, segundo ciclo 2, terceiro ciclo 3 e quarto ciclo 4. Dependendo de onde o pulso esteve dentro das janelas de temporização, essas amostras não puderam ver nenhuma luz,
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 122/162 / 63 ver a luz da borda ascendente ou descendente do pulso ou ver a luz do pico do pulso. Se o pulso for aproximadamente a metade da largura da etapa de temporização, pelo menos duas das amostras cairão na zona de “pico” do pulso. O marcador de tempo indicaria exatamente qual das amostras estava alinhada para aquela seção de detecção. Cada seção teria seu próprio coeficiente de ‘calibração’ que simplesmente representa qual das amostras (1 a 4) é usada para aquela seção de fibra óptica 18a.
[0091] Os sensores FBG de temporização 74 (por exemplo, como marcadores de temporização) permitem algum relaxamento das exigências de fabricação para os comprimentos de detecção e especialmente o comprimento entre o primeiro conector 54a e o primeiro sensor FBG de temperatura 60. Os sensores FBG de temporização 74 se comunicam eficazmente com o sistema de detecção de superaquecimento 10, onde o início e o fim de cada LRU ocorrem a tempo e de modo que o sistema 10 de detecção de superaquecimento pode ignorar o espaço intermediário. Usar os sensores FBG de sincronismo 74 FBG desta maneira também permite que as LRUs sejam imunes principalmente a qual extremidade é considerada frontal e qual está de volta. O sistema de detecção de superaquecimento 10 é capaz de localizar cada um dos sensores FBG de temporização 74 e ajustar para qualquer direção de instalação. Para a configuração de interrogador duplo (por exemplo, sistema de detecção de superaquecimento 10 incluindo primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b), cada um dos primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b pode conduzir sua própria medição de calibração de fibra óptica 18a e sensores FBG de tempo 74 na ordem oposta e os primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b podem desenvolver seus próprios números de calibração exclusivos.
[0092] Em uma modalidade não limitativa, o primeiro e segundo interrogadores 16a e 16b podem ser colocados no seu próprio canal de comprimento de onda respectivo em um esquema de WDM. Para facilitar a
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 123/162 / 63 calibração, um amplo sensor FBG de retorno espectral poderia ser incorporado a LRU 52 (ou qualquer uma das LRUs 52a, 52b ou 52c) para que um único comprimento de onda pudesse localizar cada um dos sensores FBG de tempo 74, independentemente da temperatura dos sensores FBG 74 (isto é, um comprimento de onda central de um FBG muda com a temperatura).
[0093] Os sensores FBG de temporização 74 também podem atuar como um tipo de bit para garantir que as várias LRUs sejam instaladas nos locais corretos (ou seja, à prova de erros). Uma vez que os comprimentos das LRUs são predefinidos, se o sistema de detecção de superaquecimento 10 encontrar uma separação entre dois sensores FBG de temporização 74 para não coincidir com a distância esperada, uma indicação de que a LRU errada estava instalada em um local específico pode ser enviada.
Dispositivo e Método de Calibração de Sistemas de Superaquecimento em Fibra Óptica Baseada em Grade de Bragg em Fibra (Figuras 9A-9B) [0094] As porções seguintes da divulgação referem-se a e discutem um método de auto calibração e um dispositivo para sistemas de superaquecimento de fibra óptica baseados em grade de Bragg.
[0095] Em uma modalidade não limitativa, um critério de projeto para o sistema de detecção de superaquecimento 10 inclui a capacidade de detectar um evento de superaquecimento dentro de 5° Celsius de um limite definido para cada uma das zonas Za-Zj da aeronave 12. A funcionalidade de detecção de temperatura do sistema de detecção de superaquecimento 10 também inclui um requisito de 5° Celsius para precisão. Um típico sensor FBG tem uma relação nominal de 10 picômetros de deslocamento de comprimento de onda por grau Celsius. Uma precisão de 5° Celsius requer, portanto, a capacidade de permanecer dentro de uma janela de 50 picômetros em comprimento de onda para manter os 5° Celsius. As capacidades de fabricação existentes dos sensores FBG são capazes de escrever grades com uma precisão de comprimento de onda central de 0,1 nanômetros ou 100 picômetros. Em
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 124/162 / 63 outras técnicas existentes, as precisões do comprimento de onda central podem ser melhores que 0,1 nanômetro, em alguns casos, tão baixas quanto 0,01 nanômetros ou 10 picômetros. No entanto, nesta modalidade não limitativa, nenhum destes valores de precisão permitirá que o sistema de detecção de superaquecimento 10 atinja as precisões de temperatura requeridas sem calibrar os sensores de alguma maneira.
[0096] Nesta modalidade limitativa, um método para auto calibrar o sistema de detecção de superaquecimento é fornecido, satisfazendo um critério de projeto que requer que se evite o uso das tabelas de calibração toda vez que um sensor FBG de LRU seja instalado ou substituído.
[0097] Nesta modalidade não limitativa, com o critério para a precisão do sensor (por exemplo, +/- 5° Celsius de precisão (ou seja, 50 picômetros), as escalas existentes da capacidade de fabricação dos sensores FBG (por exemplo, +/- 100 picômetros da capacidade de comprimento de onda central) não estão tão longe dos requisitos de precisão. Dependendo das estatísticas de precisão e variação de fabricação, os recursos existentes diferem por um fator de 2 a um fator de 8 dos recursos necessários. Esse fator de 2 a 8 facilita os requisitos de calibração, com o fator 8 fornecendo o pior cenário possível. Se os sensores FBG pudessem ser testados depois que fossem fabricados e recozidos até o seu comprimento de onda de partida final usando um banho de temperatura fixo e conhecido, um valor de calibração nominal para esses sensores FBG poderia ser obtido. Usando tal valor, haveria apenas a necessidade de colocar cada sensor FBG em um dos oito baldes (ou seja, regiões de identificação ou classificação) para descrever o comprimento de onda do centro inicial para um sensor FBG. Se o valor de calibração nominal fosse transmitido ao interrogador, o interrogador poderia usar o valor de calibração nominal para melhorar a precisão geral até o nível necessário para uma modalidade específica.
[0098] O sistema de detecção de superaquecimento 10 com os
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 125/162 / 63 sensores FBG de calibragem 86 permite que o método com um dos sensores FBG de calibração 86 comunique aos primeiro ou segundo interrogadores 16a ou 16b quais são seus valores de calibração, de modo que o sistema de detecção de superaquecimento 10 possa satisfazer os requisitos de precisão. Em uma modalidade não limitativa, existe uma suposição subjacente de que cada uma das fibras ópticas 18a, 18b e 18c contém FBGs com uma variação do comprimento de onda do centro global mais próxima (ou seja, menor que) do valor de 10 picômetros fornecido pelos fabricantes como possível variação para uma única fibra óptica com uma pluralidade de sensores FBG. O método inclui o transporte de um valor de 1-8 que representa em qual bin o comprimento de onda de partida reside para uma determinada cadeia de FBG (isto é, uma determinada fibra óptica dentre as 18a, 18b ou 18c). Esses valores podem ser representados em uma sequência binária de 3 bits. O primeiro interrogador 16a detecta que a sequência de 3 bits do detector 22a, do sistema de detecção de superaquecimento 10 pode se calibrar com base na sequência de 3 bits.
[0099] A FIG. 9A é um diagrama de blocos simplificado de LRU 52 e mostra o primeiro interrogador 16a, o segundo interrogador 16b e a primeira LRU 52 (incluindo fibras ópticas 18a, primeiro conector 54, segundo conector 56, sensores FBG de superaquecimento 58, sensores FBG de temperatura 60 e sensores FBG de temporização FBG 74 e sensores FBG de calibração 86 dispostos em um primeiro padrão). A LRU 52 mostrada na FIG. 9A é substancialmente semelhante a LRU 52 mostrada na FIG. 7 e assim as discussões dos componentes da LRU 52 da FIG. 7 também se aplicam a LRU 52 aqui mostrada na FIG. 9A. A LRU 52 inclui adicionalmente sensores FBG de calibração 86. A FIG. 9B é um diagrama de blocos simplificado de LRU 52 e mostra o primeiro interrogador 16a, o segundo interrogador 16b e a primeira LRU 52 (incluindo fibras ópticas 18a, primeiro conector 54, segundo conector 56, sensores FBG de superaquecimento 58, sensores FBG de
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 126/162 / 63 temperatura 60 e sensores FBG de temporização FBG 74 e sensores FBG de calibração 86 dispostos em um primeiro padrão). As FIGS. 9A e 9B são substancialmente semelhantes e, para facilitar a discussão, serão discutidos principalmente em uníssona (com uma parte da discussão identificando as diferenças entre as duas).
[00100] Os sensores FBG de calibração 86 são sensores ópticos de grade de Bragg em fibra configurados para refletir um sinal óptico. Os sensores FBG de calibração 86 estão dispostos em e ao longo de porções de fibra óptica 18a1. Na modalidade não limitativa mostrada na FIG. 9A, os sensores FBG de calibração 86 estão localizados nas extremidades da fibra óptica 18a e em uma posição relativa aos outros sensores FBG na fibra óptica 18A que está mais próxima do primeiro conector 54a e do segundo conector 56a. Os sensores FBG de calibração 86 são mostrados como estando dispostos adjacentes aos sensores FBG de temporização 74. Na modalidade não limitativa mostrada na FIG. 9B, os sensores FBG de calibração 86 estão localizados em múltiplas posições da fibra óptica 18a entre os sensores FBG de superaquecimento 58 e os sensores FBG de temperatura 60. Em ambas as modalidades não limitativas, existem vários sensores FBG de calibração 86 dispostos na fibra óptica 18a. Em outras modalidades não limitativas, podem existir dois ou mais sensores FBG de calibração 86 colocados nas fibras ópticas 18a, 18b e/ou 18c.
[00101] Como mostrado nas FIGS. 9A e 9B, o sistema de detecção de superaquecimento 10 com os sensores FBG de calibração 86 usa FBGs adicionais (isto é, sensores FBG de calibração 86) como marcadores de calibração em fibra óptica 18a em distâncias estabelecidas ou em locais de comprimento de onda ajustados ao longo da fibra óptica 18a para atuar como bits em um 3 palavra de bits (por exemplo, constante de calibração) que o primeiro e o segundo interrogadores 16a e 16b podem realizar leitura para obter a constante de calibração. Em uma modalidade não limitativa, são
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 127/162 / 63 utilizadas duas constantes de calibração, uma constante de calibração para sensores FBG de superaquecimento 58 e uma constante de calibração para sensores FBG de temperatura 60. Alternativa ou adicionalmente, se houver espaço no comprimento de onda ou no regime espacial para escrever mais bits, a constante de calibração poderá consistir em 4 ou mais bits. Também é possível que as constantes de calibração de 2 ou até 1 bit sejam suficientes. As FIGS. 9A e 9B mostram como estes conceitos podem ser aplicados a um sistema utilizando posições de comprimentos de onda (um por bit) ou um arranjo espacial em um único bin de comprimentos de onda onde a localização representa cada bit. No sistema que usa disposição espacial, a localização espacial pode ser referenciada aos sensores FBG de temporização 74 que são usados para sincronizar a temporização de pulso para o sistema de detecção distribuído. Nesta modalidade não limitativa, o sistema de detecção de superaquecimento 10 com sensores FBG de calibração 86 pode ser útil para qualquer sistema de FBG (WDM, TDM, etc.) onde existe uma oportunidade para escrever grades adicionais na fibra de detecção que pode ser utilizada para calibração. Em outras modalidades não limitativas, os sensores FBG de calibração 86 podem ser usados com um único tipo de projeto de interrogador ou interrogador duplo (interrogador em ambas as extremidades).
[00102] Em qualquer das abordagens representadas nas configurações mostradas nas FIGS. 9A e 9B, um binário ‘1’ indicaria quando um sensor FBG de calibração 86 está presente em um local de referência e um ‘0’ indicaria quando não há um sensor FBG de calibração 86 no local de referência. Em uma modalidade não limitativa, os sensores FBG de calibração 86 podem ser utilizados como parte de uma configuração de WDM. Uma vantagem de uma abordagem baseada no comprimento de onda (ou seja, WDM) é que a WDM permite a detecção bidirecional da fibra óptica. Por exemplo, não importaria de que lado a fibra óptica 18a é interrogada, não
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 128/162 / 63 haveria ambiguidade nos valores. Como a maioria dos interrogadores tem um limite nos comprimentos de onda que interrogam, o uso de um processo de WDM pode limitar o número de zonas que podem ser usadas no sistema de detecção de superaquecimento 10. Em outra modalidade não limitativa, uma abordagem de processo espacial requer apenas um compartimento de comprimentos de onda, facilitando assim a necessidade de uma quantidade necessária de faixas de comprimentos de onda disponíveis. No entanto, a direção da fibra óptica 18a interrogada torna-se importante. Se a fibra óptica 18a for interrogada a partir de direções diferentes, a palavra binária aparecerá “para trás”. Para superar isto, uma opção é escrever dois sensores FBG de temporização 74 em uma extremidade da fibra óptica 18a e apenas um sensor FBG de temporização 74 na outra extremidade da fibra óptica 18a. Este uso e orientação dos sensores FBG de temporização 74 definirão quais são as direções para frente e para trás.
[00103] Em uma modalidade não limitativa, partes do sistema de detecção de superaquecimento 10 incluem segmentos de detecção de fibra óptica (por exemplo, séries de LRUs consecutivas) de aproximadamente 5 metros. Em um sistema que pode monitorar os sensores FBG a cada 0,5 metro (conforme desejado na porção de detecção de temperatura do sistema), isso permite até onze bits de calibração nesta seção. Se o sistema de detecção de superaquecimento 10 necessitar de comprimentos de detecção significativamente mais curtos, esse requisito poderia afetar a capacidade de criar bits suficientes nessa LRU.É provável que tal instância precisaria ser tratada com a abordagem de WDM. Algumas combinações de comprimento de onda e distribuição espacial também são possíveis (por exemplo, WDM, TDM e/ou uma combinação de WDM e TDM).
[00104] Em outra modalidade não limitativa, um segundo transmissor óptico (por exemplo, laser) pode ser adicionado em um conjunto diferente de comprimentos de onda ao sistema de detecção de superaquecimento 10 (por
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 129/162 / 63 exemplo, como adicionar um laser de banda L a um sistema de banda C, etc.). Os sensores FBG de calibração 86 podem ser escritos na fibra óptica 18a para os novos comprimentos de onda do segundo transmissor óptico, eliminando assim a preocupação de usar comprimentos de onda de detecção para calibração. Isso pode adicionar alguns elementos de WDM e um segundo detector de alta velocidade para o sistema de detecção de superaquecimento 10 também. Em outra modalidade não limitativa, os sensores FBG de calibração 86 poderiam ser escritos na fibra óptica 18a após qualquer um dos FBGs (por exemplo, sensores FBG térmicos, de temperatura e/ou temporização) serem escritos na fibra óptica 18a e recozidos (fixados no comprimento de onda). Como tal, um processo de fabricação pode incluir um processo em duas etapas com ambas as duas etapas concluídas antes de qualquer cabeamento ser aplicado ao cabo óptico 18a.
[00105] Em uma modalidade não limitativa, a informação de calibração determinada pela fibra óptica 16a refere-se a comprimentos de onda centrais de cada um dos FBG (superaquecimento ou temperatura) na fibra óptica 16a. Os FBGs (por exemplo, os sensores FBG de superaquecimento 58a e os sensores FBG de temperatura 60a) são escritos na fibra óptica 16a com um comprimento de onda central esperado projetado em alguma temperatura inicial (por exemplo, 25° Celsius). Durante o funcionamento do sistema de detecção de superaquecimento 10, os comprimentos de onda central dos FBG correspondentes a essa temperatura inicial podem deslocar-se 0,1 a 0,2 nanômetros. Uma vez que 1° Celsius pode causar cerca de 10 picômetros de mudança de comprimento de onda, essa variação de 0,1 a 0,2 nanômetros pode resultar em erros de 10° a 20° Celsius. Como tal, os sensores FBG de calibração 86 podem ser utilizados para calibrar o sistema de detecção de superaquecimento 10, informando ao sistema de detecção de superaquecimento 10 algo sobre os comprimentos de onda central inicial à fibra óptica 16a. As variações de temperatura iniciais
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 130/162 / 63 são divididas em depósitos menores (por exemplo, oito depósitos) para que o erro passe de 10° a 20° Celsius para 1° a 2,5° Celsius, identificando em qual dos oito baldes os comprimentos centrais de onda se encaixaram. Neste exemplo não limitativo, os oito depósitos podem ser descritos por uma palavra de três bits. Então, nós escreveríamos três sensores FBG de calibração 86 na fibra óptica 16a, que representam os bits naquela palavra. Em outra modalidade não limitativa, para fornecer calibração para os sensores FBG de superaquecimento e temperatura 58 e 60, pode haver um total de três sensores FBG de calibração 86 para cada tipo de sensor FBG de superaquecimento e temperatura 58 e 60 ou um total de seis sensores FBG de calibração 86 representando os bits de calibração.
Discussão das Modalidades Possíveis [00106] São apresentadas a seguir as descrições não exclusivas de possíveis modalidades da presente invenção.
[00107] Um sistema configurado para monitorar a temperatura em uma pluralidade de zonas de uma aeronave inclui uma fibra óptica com primeira e segunda extremidades, primeiro e segundo conectores e um primeiro interrogador. A fibra óptica inclui uma pluralidade de grades de Bragg em fibra, dispostas na fibra óptica. O primeiro conector é disposto na primeira extremidade da fibra óptica e o segundo conector é disposto na segunda extremidade da fibra óptica. O primeiro interrogador está conectado ao primeiro conector e inclui um interruptor óptico. O interruptor óptico está em comunicação óptica com o primeiro conector da fibra óptica e é configurado para bloquear seletivamente a transmissão do sinal óptico para a fibra óptica para evitar que a fibra óptica receba o sinal óptico do interrogador.
[00108] O sistema do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais.
[00109] Um segundo interrogador pode ser conectado ao segundo
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 131/162 / 63 conector da fibra óptica, em que o sistema pode ser configurado para permitir o monitoramento da temperatura na pluralidade de zonas a partir do primeiro ou do segundo interrogador.
[00110] Um transmissor óptico pode ser configurado para fornecer um sinal óptico à fibra óptica, um primeiro detector pode ser configurado para receber uma resposta óptica da fibra óptica e/ou um acoplador pode ser conectado ao transmissor óptico e/ou ao detector, em que o acoplador pode estar em comunicação óptica com o interruptor óptico.
[00111] Um controlador pode ser operativamente conectado ao detector e/ou ser configurado para determinar pelo menos uma temperatura para cada uma da pluralidade de zonas baseada na resposta óptica e/ou emitir uma indicação para zonas detectadas da pluralidade de zonas nas quais a pelo menos uma temperatura pode ser maior que um valor limite.
[00112] O controlador pode ser configurado para controlar o transmissor óptico e/ou determinar a pelo menos uma temperatura para cada uma da pluralidade de zonas usando pelo menos uma dentre multiplexação por divisão de tempo (TDM) e multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM).
[00113] O sistema de aeronave pode ser um sistema de ar de sangria e em que a pluralidade de zonas pode compreender dutos de ar de sangria.
[00114] O transmissor óptico pode ser configurado para fornecer o sinal óptico como pelo menos um dentre um laser de comprimento de onda ajustável e um laser de banda larga.
[00115] Uma pluralidade de fibras ópticas, em que o primeiro interrogador pode incluir uma pluralidade de interruptores ópticos, em que cada interruptor óptico pode corresponder a uma de cada uma das fibras ópticas, em que os interruptores ópticos podem ser configurados para controlar o bloqueio do sinal óptico do transmissor óptico para a pluralidade de fibras ópticas.
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 132/162 / 63 [00116] A fibra óptica pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis por linha, cada uma incluindo uma porção de fibra óptica, um par de conectores e/ou uma pluralidade de grades de Bragg em fibra que podem ser dispostas na porção de fibra óptica.
[00117] Um método de detecção de condições térmicas para uma pluralidade de zonas de um sistema de aeronave inclui a emissão, por um primeiro transmissor óptico disposto em um primeiro interrogador, de um primeiro sinal óptico. O primeiro sinal óptico é distribuído em uma fibra óptica por um primeiro acoplador. O primeiro sinal óptico é bloqueado seletivamente por um interruptor óptico no primeiro interrogador de ser transmitido para a fibra óptica. Um segundo sinal óptico é emitido por um segundo transmissor óptico disposto em um segundo interrogador na fibra óptica. Um sinal de resposta baseado no segundo sinal óptico é recebido da fibra óptica por um segundo receptor óptico no segundo interrogador. Pelo menos uma temperatura, baseada no sinal de resposta, para uma porção da pluralidade de zonas é determinada usando pelo menos um dos primeiro e segundo interrogadores.
[00118] O método de acordo com o parágrafo anterior pode opcionalmente incluir, adicional e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dentre os passos, características, configurações ou componentes adicionais a seguir.
[00119] O primeiro sinal óptico pode ser distribuído por um primeiro acoplador em uma pluralidade de fibras ópticas; um interruptor óptico no primeiro interrogador pode bloquear seletivamente o primeiro sinal óptico de ser transmitido para pelo menos uma da pluralidade de fibras ópticas; um segundo transmissor óptico disposto em um segundo interrogador pode emitir um segundo sinal óptico na pluralidade de fibras ópticas; um segundo receptor óptico no segundo interrogador pode receber um sinal de resposta das fibras ópticas baseado no segundo sinal óptico; e/ou um controlador pode
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 133/162 / 63 determinar pelo menos uma temperatura para uma parte da pluralidade de zonas com base no sinal de resposta.
[00120] A fibra óptica pode incluir grades de Bragg e/ou em que a emissão, pelo primeiro ou segundo transmissor óptico, do primeiro e segundo sinais ópticos pode compreender a emissão do sinal óptico usando pelo menos um dentre um laser de comprimento de onda de varredura ajustável e um laser de banda larga; e/ou em que a determinação, utilizando o controlador, da pelo menos uma temperatura para cada uma da pluralidade de zonas pode compreender a determinação de pelo menos uma temperatura baseada em pelo menos uma dentre multiplexação por divisão de tempo (TDM) e multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM).
[00121] Uma primeira porção da fibra óptica pode ser monitorada com o primeiro sinal óptico até uma ruptura na fibra óptica, em que a primeira porção da fibra óptica pode estender-se desde o primeiro interrogador até à ruptura na fibra óptica; e/ou uma segunda porção da fibra óptica pode ser monitorada com o segundo sinal óptico até a ruptura na fibra óptica, em que a segunda porção da fibra óptica pode se estender desde o segundo interrogador até a ruptura na fibra óptica.
[00122] O primeiro interruptor óptico do primeiro interrogador e/ou um segundo interruptor óptico do segundo interrogador pode ser aberto em resposta a uma ruptura em uma porção da fibra óptica, em que o segundo interruptor óptico pode estar em comunicação óptica com a fibra óptica em uma extremidade da fibra óptica oposta ao primeiro interrogador.
[00123] Um sistema de detecção inclui uma fibra óptica, um primeiro conector, um segundo conector, um primeiro interrogador, um segundo interrogador e um controlador. A fibra óptica inclui uma primeira extremidade, uma segunda extremidade e uma pluralidade de grades de Bragg em fibra dispostas na fibra óptica. O primeiro conector é disposto na primeira extremidade da fibra óptica e o segundo conector é disposto na segunda
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 134/162 / 63 extremidade da fibra óptica. Cada um dos primeiro e segundo interrogadores inclui um transmissor óptico, um detector e um interruptor óptico. O transmissor óptico está configurado para emitir um sinal óptico. O primeiro detector é configurado para receber uma resposta óptica da fibra óptica. O interruptor óptico está em comunicação óptica com a fibra óptica e é configurado para bloquear seletivamente a transmissão entre a fibra óptica e o transmissor óptico e o detector para impedir que o detector do primeiro interrogador e do segundo interrogador receba um sinal do transmissor óptico do outro dentre o primeiro interrogador e do segundo interrogador.
[00124] O sistema do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais.
[00125] O sistema de detecção pode ser configurado para permitir que os interruptores ópticos do primeiro e do segundo interrogador permitam a transmissão de um sinal óptico quando for detectada uma interrupção na fibra óptica.
[00126] O sistema de detecção pode ser configurado para ser utilizado em uma aeronave, em que a pluralidade de zonas da fibra óptica pode referirse a uma pluralidade de zonas na aeronave.
[00127] A fibra óptica, o primeiro conector e o segundo conector podem constituir uma unidade substituível por linha, em que o sistema pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis por linha que podem ser configuradas para serem dispostas ao longo de uma pluralidade de zonas da aeronave.
[00128] O controlador pode ser configurado para controlar o transmissor óptico e/ou determinar a pelo menos uma temperatura para cada uma da pluralidade de zonas usando pelo menos uma dentre multiplexação por divisão de tempo (TDM) e multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM).
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 135/162 / 63 [00129] Uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de superaquecimento pode ser disposta na fibra óptica; uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura pode ser disposta na fibra óptica, em que a pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura pode ser intercalada entre a pluralidade de grades de Bragg em fibra de superaquecimento; e/ou uma grade de Bragg em fibra de temporização pode ser disposta na fibra óptica em um local de referência da fibra óptica.
[00130] Um sistema configurado para monitorar uma pluralidade de zonas de uma aeronave inclui um primeiro conector, um segundo conector, uma fibra óptica, um primeiro interrogador e um controlador. O primeiro e o segundo conectores estão em comunicação óptica. A fibra óptica pode estender-se entre o primeiro e segundo conectores, a fibra óptica com primeira e segunda extremidades, em que a primeira extremidade da fibra óptica é conectada ao primeiro conector, em que a fibra óptica compreende: uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica em um local de referência da fibra óptica. O primeiro interrogador está conectado à primeira extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de temporização da fibra óptica. A primeira grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para fornecer o primeiro sinal de temporização com informações relacionadas a primeira grade de Bragg em fibra de temporização. O controlador está operativamente conectado ao primeiro interrogador e configurado para determinar o local de referência da fibra óptica com base no primeiro sinal de temporização recebido pelo primeiro interrogador.
[00131] O sistema do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais.
[00132] Uma pluralidade de grades Bragg em fibra de temperatura
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 136/162 / 63 pode ser disposta na fibra óptica.
[00133] Um segundo interrogador pode ser conectado à segunda extremidade da fibra óptica, em que o segundo interrogador pode ser configurado para fornecer um segundo sinal óptico à fibra óptica e para receber um segundo sinal de temporização da fibra óptica.
[00134] Uma segunda grade de Bragg em fibra de temporização pode ser disposta na fibra óptica, em que a segunda grade de Bragg em fibra de temporização pode ser configurada para indicar uma segunda localização de referência da fibra óptica.
[00135] A fibra óptica, o primeiro conector e o segundo conector podem constituir uma unidade substituível em linha, em que o sistema pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis em linha dispostas ao longo da pluralidade de zonas da aeronave.
[00136] A primeira grade de Bragg em fibra de temporização pode ser configurada para indicar um ponto de partida de uma unidade substituível em linha e em que a segunda grade de Bragg em fibra de temporização pode ser configurada para indicar um ponto de chegada da unidade substituível em linha.
[00137] Um método de sincronização espacial de uma série de sensores dispostos em uma fibra óptica em um sistema inclui a emissão, por um primeiro transmissor óptico disposto em um primeiro interrogador conectado a fibra óptica, um primeiro sinal óptico na fibra óptica. A fibra óptica inclui uma pluralidade de grades de Bragg em fibra dispostas na fibra óptica e uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica a uma distância do primeiro interrogador. O primeiro sinal óptico é refletido com a primeira grade de Bragg em fibra de temporização para criar um sinal de resposta. O sinal de resposta é recebido por um primeiro receptor óptico no primeiro interrogador a partir da fibra óptica baseada no primeiro sinal óptico refletido, em que o sinal de resposta é recebido pelo primeiro receptor óptico
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 137/162 / 63 após um primeiro período de tempo definindo um primeiro passo de tempo e uma primeira taxa do sinal de resposta. O sinal de resposta é amostrado em uma taxa de amostragem maior que a primeira taxa do sinal de resposta. A amostragem do sinal de resposta inclui a medição da quantidade do sinal de resposta com um detector no primeiro interrogador para criar valores de taxa de resposta da amostra. Os valores da taxa de resposta da amostra são comparados com o sinal de resposta para identificar quais dos valores da taxa de resposta da amostra correspondem a um máximo local do sinal de resposta. [00138] O método de acordo com o parágrafo anterior pode opcionalmente incluir, adicional e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dentre os passos, características, configurações ou componentes adicionais a seguir.
[00139] O primeiro sinal óptico pode compreender luz de laser pulsada.
[00140] A distância entre o primeiro interrogador e a primeira grade de Bragg em fibra de temporização é detectada.
[00141] A pluralidade de grades de Bragg em fibra pode compreender uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura dispostas na fibra óptica.
[00142] A taxa de amostragem que pode ser maior que a primeira taxa do sinal de resposta por um fator de dois ou mais.
[00143] A fibra óptica, o primeiro conector e/o segundo conector podem constituir uma unidade substituível em linha, em que o sistema pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis em linha dispostas por toda a pluralidade de zonas de uma aeronave.
[00144] Um ponto de partida de uma unidade substituível em linha pode ser localizado com base nos valores da taxa de resposta da amostra, em que a unidade substituível em linha pode compreender: uma porção da fibra óptica; um primeiro conector pode ser conectado a uma primeira extremidade
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 138/162 / 63 da porção da fibra óptica; um segundo conector pode ser conectado a uma segunda extremidade da porção da fibra óptica; uma segunda grade de Bragg em fibra de temporização pode ser configurada para indicar um ponto de chegada da unidade substituível de linha com base nos valores da taxa de resposta da amostra; e/ou o ponto de chegada da unidade substituível da linha pode ser localizado.
[00145] Um sistema de detecção de superaquecimento inclui o primeiro e segundo conectores em comunicação óptica, uma fibra óptica, primeiro e segundo interrogadores e um controlador. A fibra óptica se estende entre o primeiro e o segundo conectores e inclui primeira e segunda extremidades, com a primeira extremidade da fibra óptica conectada ao primeiro conector. A fibra óptica inclui uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura, uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização e uma segunda grade de Bragg em fibra de temporização. A primeira grade de Bragg em fibra de temporização é disposta na fibra óptica em um local de referência da fibra óptica. A segunda grade de Bragg em fibra de temporização é disposta na fibra óptica e é configurada para indicar um segundo local de referência da fibra óptica. O primeiro interrogador está conectado à primeira extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de temporização da fibra óptica. A primeira grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para fornecer o primeiro sinal de temporização que inclui informações relacionadas a primeira grade de Bragg em fibra de temporização do primeiro interrogador. O primeiro interrogador está conectado à segunda extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um segundo sinal óptico à fibra óptica e para receber um segundo sinal de temporização da fibra óptica. O controlador é operativamente conectado ao primeiro interrogador e é configurado para determinar o local de referência da fibra óptica com base no primeiro sinal de temporização
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 139/162 / 63 recebido pelo primeiro interrogador.
[00146] O sistema do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais.
[00147] O sistema de detecção pode ser configurado para ser instalado em uma aeronave.
[00148] A fibra óptica, o primeiro conector e/o segundo conector podem constituir uma unidade substituível em linha, em que o sistema pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis em linha configuradas para serem dispostas por toda a pluralidade de zonas de uma aeronave.
[00149] O primeiro interrogador pode ainda incluir: um transmissor óptico configurado para fornecer o sinal óptico à fibra óptica; um primeiro detector configurado para receber um sinal de resposta da fibra óptica; e/ou um acoplador conectado ao transmissor óptico e/ou ao detector.
[00150] Um interruptor óptico pode estar em comunicação óptica com o primeiro conector da fibra óptica, em que o interruptor óptico pode ser configurado para bloquear seletivamente a transmissão do sinal óptico para a fibra óptica.
[00151] O controlador pode ser configurado para controlar o transmissor óptico e determinar a pelo menos uma temperatura para cada uma da pluralidade de zonas usando pelo menos uma dentre multiplexação por divisão de tempo (TDM) e multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM).
[00152] Um sistema configurado para monitorar uma pluralidade de zonas de uma aeronave inclui uma unidade substituível em linha, um primeiro interrogador e um controlador. A unidade substituível em linha inclui primeiro e segundo conectores em comunicação óptica e uma fibra óptica que se estende entre o primeiro e o segundo conectores. A primeira extremidade da fibra óptica é conectada ao primeiro conector. As fibras ópticas incluem
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 140/162 / 63 uma primeira pluralidade de grades de Bragg em fibra dispostas na fibra óptica e uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração localizadas em um padrão que fornece informações relacionadas a um valor de calibração da unidade substituível em linha com base no comprimento de onda central de cada uma da primeira pluralidade de grades de Bragg em fibra. O primeiro interrogador está conectado à unidade substituível em linha na primeira extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de resposta óptica da fibra óptica. O controlador é operativamente conectado ao primeiro interrogador e é configurado para determinar o valor de calibração da unidade substituível em linha.
[00153] O sistema do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais.
[00154] Uma pluralidade de grades Bragg em fibra de temperatura pode ser disposta na fibra óptica.
[00155] A pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração pode ainda ser configurada para indicar um primeiro valor de calibração, em que o primeiro valor de calibração pode ser baseado nos comprimentos de onda centrais da pluralidade de grades Bragg em fibra de superaquecimento.
[00156] Um segundo transmissor óptico pode ser conectado opticamente à fibra óptica, em que o segundo transmissor óptico pode ser configurado para fornecer um segundo sinal óptico à fibra óptica.
[00157] O segundo transmissor óptico pode ser disposto em um segundo interrogador conectado à segunda extremidade da fibra óptica, em que o segundo interrogador pode ser configurado para fornecer o segundo sinal óptico à fibra óptica e para receber uma segunda resposta óptica da fibra óptica.
[00158] O primeiro interrogador pode compreender: um transmissor
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 141/162 / 63 óptico configurado para fornecer um sinal óptico à fibra óptica; e/ou um primeiro detector configurado para receber uma resposta óptica da fibra óptica, em que o primeiro detector pode ser operativamente conectado ao controlador.
[00159] O sistema pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis em linha dispostas ao longo da pluralidade de zonas da aeronave. [00160] Uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura pode ser disposta na fibra óptica, em que a pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura pode ser intercalada entre a pluralidade de grades de Bragg em fibra de superaquecimento.
[00161] A pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura pode ainda ser configurada para indicar um segundo valor de calibração, em que o segundo valor de calibração pode ser baseado nos comprimentos de onda centrais da pluralidade de grades Bragg em fibra de temperatura.
[00162] Um método para calibrar um sistema de superaquecimento de fibra óptica inclui a emissão de um primeiro sinal óptico na fibra óptica com um primeiro transmissor óptico disposto em um primeiro interrogador conectado a uma fibra óptica. A fibra óptica inclui uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de superaquecimento dispostas na fibra óptica e uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração dispostas na fibra óptica. O primeiro sinal óptico é refletido com pelo menos uma da pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração para criar um sinal de resposta. O sinal de resposta da fibra óptica baseado no primeiro sinal óptico refletido é recebido por um primeiro receptor óptico no primeiro interrogador. O sinal de resposta recebido é detectado para identificar as presenças de cada uma das várias grades de Bragg em fibra de calibração. Um valor de calibração é determinado com base nas presenças identificadas da pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração.
[00163] O método de acordo com o parágrafo anterior pode
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 142/162 / 63 opcionalmente incluir, adicional e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dentre os passos, características, configurações ou componentes adicionais a seguir.
[00164] Uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura pode ser disposta na fibra óptica, em que a pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura pode ser intercalada entre a pluralidade de grades de Bragg em fibra de superaquecimento.
[00165] Um comprimento de onda central de pelo menos uma da pluralidade de grades de Bragg em fibra de superaquecimento e a pluralidade de grades de Bragg em fibra de temperatura podem ser identificadas com base nas presenças detectadas da pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração.
[00166] Um valor de calibração pode ser atribuído à unidade substituível em linha com base nas presenças detectadas da pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração; e/ou o valor de calibração da unidade substituível em linha pode ser comunicado a um controlador operacionalmente conectado ao receptor óptico do primeiro interrogador.
[00167] Os valores de calibração para todas as grades de Bragg em fibra da unidade substituível em linha podem ser identificados.
[00168] A distância do primeiro interrogador a pelo menos uma da pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração pode ser determinada com base no valor de calibração.
[00169] Um comprimento de onda central para cada uma das grades de Bragg em fibra pode ser identificado com base no valor de calibração.
[00170] Um sistema de detecção inclui uma unidade substituível em linha, um primeiro interrogador, um segundo interrogador e um controlador. A unidade substituível em linha inclui primeiro e segundo conectores em comunicação óptica e uma fibra óptica que se estende entre o primeiro e o segundo conectores. Uma primeira extremidade da fibra óptica é conectada ao
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 143/162 / 63 primeiro conector. A fibra óptica inclui uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de superaquecimento, uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização e uma pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração. A primeira grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para indicar pelo menos um dos pontos inicial e final da unidade substituível em linha. A pluralidade de grades de Bragg em fibra de calibração está localizada em um padrão que fornece informações relacionadas a um valor de calibração da unidade substituível em linha com base em um comprimento de onda central de cada uma das primeiras grades de Bragg em fibra de superaquecimento. O primeiro interrogador está conectado à unidade substituível em linha na primeira extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de resposta óptica da fibra óptica. O primeiro interrogador está conectado à segunda extremidade da fibra óptica e está configurado para fornecer um segundo sinal óptico à fibra óptica e para receber um segundo sinal de resposta de temporização da fibra óptica. O controlador é operativamente conectado ao primeiro interrogador e é configurado para determinar o valor de calibração da unidade substituível em linha.
[00171] O sistema do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais.
[00172] O sistema de detecção pode ser configurado para ser instalado em uma aeronave.
[00173] O controlador pode ser configurado para controlar o transmissor óptico e/ou determinar a pelo menos uma temperatura para cada uma da pluralidade de zonas usando pelo menos uma dentre multiplexação por divisão de tempo (TDM) e multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM).
[00174] Um transmissor óptico pode ser configurado para fornecer o
Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 144/162 / 63 sinal óptico à fibra óptica; um primeiro detector pode ser configurado para receber um sinal de resposta da fibra óptica; e/ou um acoplador pode ser conectado ao transmissor óptico e/ou ao detector.
[00175] Embora a invenção tenha sido descrita com referência aos exemplos de modalidades, será compreendido por aqueles versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem se afastar do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material em particular aos ensinamentos da invenção sem se afastar de seu escopo essencial. Portanto, pretende-se que a invenção não esteja limitada à(s) modalidade(s) divulgada(s) em particular, mas que a invenção inclua todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims (19)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema configurado para monitorar a temperatura em uma pluralidade de zonas de uma aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende:
    o primeiro e o segundo conectores em comunicação óptica;
    uma fibra óptica que se estende entre o primeiro e o segundo conectores, a fibra óptica tendo primeira e segunda extremidades, em que a primeira extremidade da fibra óptica é conectada ao primeiro conector, em que a fibra óptica compreende:
    uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica em um local de referência da fibra óptica;
    um primeiro interrogador conectado à primeira extremidade da fibra óptica, em que o primeiro interrogador é configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de temporização da fibra óptica, em que a primeira grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para fornecer o primeiro sinal de temporização com informação relacionada à primeira grade de Bragg em fibra de temporização; e um controlador operativamente conectado ao primeiro interrogador, sendo configurado para determinar o local de referência da fibra óptica com base no primeiro sinal de temporização recebido pelo primeiro interrogador.
  2. 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    uma pluralidade de grades Bragg em fibra de temperatura disposta na fibra óptica.
  3. 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    um segundo interrogador conectado à segunda extremidade da
    Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 146/162
    2 / 6 fibra óptica, em que o segundo interrogador é configurado para fornecer um segundo sinal óptico à fibra óptica e para receber um segundo sinal de temporização da fibra óptica.
  4. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    uma segunda grade de Bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica, em que a segunda grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para indicar uma segunda localização de referência da fibra óptica.
  5. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fibra óptica, o primeiro conector e o segundo conector constituem uma unidade substituível em linha, em que o sistema pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis em linha dispostas ao longo da pluralidade de zonas da aeronave.
  6. 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a primeira grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para indicar um ponto de partida de uma unidade substituível em linha e em que a segunda grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para indicar um ponto de chegada da unidade substituível em linha.
  7. 7. Método de sincronização espacial de uma série de sensores dispostos em uma fibra óptica em um sistema, caracterizado pelo fato de compreender:
    emissão, por um primeiro transmissor óptico disposto em um primeiro interrogador conectado à fibra óptica, de um primeiro sinal óptico para a fibra óptica, em que a fibra óptica compreende:
    uma pluralidade de grades Bragg em fibra de temperatura disposta na fibra óptica; e uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização
    Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 147/162
    3 / 6 disposta na fibra óptica a uma distância do primeiro interrogador;
    reflexão do primeiro sinal óptico com a primeira grade de Bragg em fibra de temporização para criar um sinal de resposta;
    recebimento, por um primeiro receptor óptico no primeiro interrogador, do sinal de resposta da fibra óptica com base no primeiro sinal óptico refletido, em que o sinal de resposta é recebido pelo primeiro receptor óptico após um primeiro período de tempo, em que a primeira quantidade de tempo define um primeiro passo de tempo e uma primeira taxa do sinal de resposta;
    amostragem do sinal de resposta a uma taxa de amostragem que é maior do que a primeira taxa do sinal de resposta, em que a amostragem do sinal de resposta compreende medir a quantidade do sinal de resposta com um detector no primeiro interrogador para criar valores de taxa de resposta da amostra; e comparação dos valores da taxa de resposta da amostra com o sinal de resposta para identificar quais dos valores da taxa de resposta da amostra correspondem a um máximo local do sinal de resposta.
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal óptico compreende luz de laser pulsada.
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a determinação da distância a partir do primeiro interrogador a primeira grade de Bragg em fibra de temporização.
  10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de grades de Bragg em fibra compreende:
    uma pluralidade de grades Bragg em fibra de temperatura disposta na fibra óptica.
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a taxa de amostragem é superior à primeira taxa do sinal de resposta por um fator de dois ou mais.
    Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 148/162
    4 / 6
  12. 12. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a fibra óptica, o primeiro conector e o segundo conector constituem uma unidade substituível em linha, em que o sistema pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis em linha dispostas ao longo da pluralidade de zonas da aeronave.
  13. 13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    localização de um ponto de partida de uma unidade substituível em linha com base nos valores da taxa de resposta da amostra, em que a unidade substituível em linha compreende:
    uma porção da fibra óptica;
    um primeiro conector conectado a uma primeira extremidade da porção da fibra óptica;
    um segundo conector conectado a uma segunda extremidade da porção da fibra óptica;
    uma segunda grade de Bragg em fibra de temporização configurada para indicar um ponto de chegada da unidade substituível em linha; e localização do ponto de chegada da unidade substituível em linha com base nos valores da taxa de resposta da amostra.
  14. 14. Sistema de detecção de superaquecimento, caracterizado pelo fato de que compreende:
    o primeiro e o segundo conectores em comunicação óptica;
    uma fibra óptica que se estende entre o primeiro e o segundo conectores, a fibra óptica tendo primeira e segunda extremidades, em que a primeira extremidade da fibra óptica é conectada ao primeiro conector, em que a fibra óptica compreende:
    uma pluralidade de grades Bragg em fibra de temperatura disposta na fibra óptica;
    Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 149/162
    5 / 6 uma primeira grade de Bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica em um local de referência da fibra óptica; e uma segunda grade de Bragg em fibra de temporização disposta na fibra óptica, em que a segunda grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para indicar uma segunda localização de referência da fibra óptica;
    um primeiro interrogador conectado à primeira extremidade da fibra óptica, em que o primeiro interrogador é configurado para fornecer um primeiro sinal óptico à fibra óptica e para receber um primeiro sinal de temporização da fibra óptica, em que a primeira grade de Bragg em fibra de temporização é configurada para fornecer o primeiro sinal de temporização com informação relacionada à primeira grade de Bragg em fibra de temporização; e um segundo interrogador conectado à segunda extremidade da fibra óptica, em que o segundo interrogador é configurado para fornecer um segundo sinal óptico à fibra óptica e para receber um segundo sinal de temporização da fibra óptica; e um controlador operativamente conectado ao primeiro interrogador, sendo configurado para determinar o local de referência da fibra óptica com base no primeiro sinal de temporização recebido pelo primeiro interrogador.
  15. 15. Sistema de detecção de superaquecimento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sistema de detecção de superaquecimento é configurado para ser instalado em uma aeronave.
  16. 16. Sistema de detecção de superaquecimento, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a fibra óptica, o primeiro conector e o segundo conector constituem uma unidade substituível em linha, em que o sistema pode compreender uma pluralidade de unidades substituíveis em linha configuradas por toda a pluralidade de zonas da
    Petição 870190014438, de 12/02/2019, pág. 150/162
    6 / 6 aeronave.
  17. 17. Sistema de detecção de superaquecimento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro interrogador compreende ainda:
    um transmissor óptico configurado para fornecer o sinal óptico à fibra óptica;
    um primeiro detector configurado para receber um sinal de resposta da fibra óptica; e um acoplador conectado ao transmissor óptico e ao detector.
  18. 18. Sistema de detecção de superaquecimento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    um interruptor óptico em comunicação óptica com o primeiro conector da fibra óptica, em que o interruptor óptico é configurado para bloquear seletivamente a transmissão do sinal óptico para a fibra óptica.
  19. 19. Sistema de detecção de superaquecimento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que controlador é configurado para controlar o transmissor óptico e determinar a pelo menos uma temperatura para cada uma da pluralidade de zonas usando pelo menos uma dentre multiplexação por divisão de tempo (TDM) e multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM).
BR102019002887-4A 2018-03-06 2019-02-12 Sistema configurado para monitorar a temperatura em uma pluralidade de zonas de uma aeronave, método de sincronização espacial de uma série de sensores dispostos em uma fibra óptica em um sistema, e, sistema de detecção de superaquecimento BR102019002887B1 (pt)

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