La fibra óptica como sensor
Páginas: 5 (1176 palabras)
Publicado: 28 de febrero de 2011
La fibra óptica como sensor
Interés en la fibra óptica como sensor
Los principales motivos por los que resulta interesante un sensor de fibra óptica son:
* Inmunidad a la interferencia electromagnética.
* Pequeño tamaño y flexibilidad.
* Electricamente pasivos.
* Quimicamente inhertes.
* Seguridad intrínseca debido a la ausencia de señales eléctricas.
* Facilidad demontaje al no precisar de calibraciones durante el montaje ni posteriormente.
* Amplio rango de temperaturas.
* La posibilidad de disponer de sensores de diferentes tamaños, desde 20 centímetros hasta varios kilómetros.
* Capacidad de interrogación remota.
* La alta resolución con un gran ancho de banda.
Todas estas características consiguen que estos sensores tengan una granestabilidad a lo largo del tiempo. Y que se estén comenzando a implantar en proyectos de ingeniería civil para controlar diversos parámetros y su degradación a lo largo del tiempo.
Funcionamiento
En la transmisión de la luz a través de una fibra óptica cierta información es reflejada o dispersada hacia el transmisor. Los sensores de fibra óptica pueden estar basados en ésta dispersión naturalde la fibra, tecnología DTS, o introducir impurezas en la fibra con los que parte de la señal transmitida es reflejada pero con cambios en su amplitud, longitud, frecuencia, fase o polarización. En ambos casos se precisa de un interrogador que estará formado al menos por un emisor de luz que puede ser un diodo de alta potencia o un laser y por un analizador que estudiará la señal devuelta paradeterminar los cambios en la magnitud medida.
Existen al menos tres modos de disponer los sensores de fibra óptica.
* Sensado puntual: Un sensor de fibra óptica se sitúa en el punto de interés a medir.
* Sensado casi-distribuido: Los sensores de este modo se basan en fibra de Bragg. Una única fibra puede contener muchos sensores en serie para controlar diferentes magnitudes a lo largo dela misma. Existen diferentes técnicas para direccionar cada sensor a lo largo de la fibra. La primera técnica llamada multiplexación de la división de la longitud de onda, WDM, los sensores responden ante longitudes de onda ligeramente diferentes. En el interrogador se puede ajustar la longitud de onda para obtener los datos del sensor preciso. El número máximo de sensores mediante WDM típico seencuentra entre 10 y 50 pudiendo situarse a grandes distancias. Otra técnica, llamada multiplexación por división del tiempo, TDM, interroga con pulsos cortos de luz. Los sensores son distinguidos por el tiempo de llegada de la onda reflejada al interrogador. Estas 2 técnicas pueden combinarse para aumentar el número de sensores que pueden incluirse en una única fibra
* Sensado distribuido: Enel sensado distribuido no se utilizan redes de Bragg como sensores, sino que es la propia fibra óptica estándar la que mide durante todo su alcance, pudiendo alcanzar 30Km. Su funcionamiento se basa en la dispersión de Rayleigh, de Raman o de Brillouin y da lugar a la tecnología DTS, sensores de temperatura o DTSS, sensores de temperatura y esfuerzo o deformación. Se puede obtener una media de lafibra o determinar lo que sucede en cada punto de la misma
Una red de Bragg es un pequeño segmento de fibra óptica de germano silicato, en el cual se han introducido una serie de perturbación o variaciones periódicas del índice de refracción formando una rejilla. Este grabado refleja longitudes de onda particulares y transmite todas las demás.
La reflexión se da en una zona muy estrecha delespectro, llamado longitud de onda de Bragg y que pertenece a la radiación incidente. La respuesta depende de dos factores: el período de la perturbación y el índice de refracción efectivo de la fibra. Un cambio en estos parámetros modifica el espectro reflejado.
Al someter la fibra a una deformación y debido al efecto fotoelástico, la distancia de las perturbaciones de la rejilla varía...
Interés en la fibra óptica como sensor
Los principales motivos por los que resulta interesante un sensor de fibra óptica son:
* Inmunidad a la interferencia electromagnética.
* Pequeño tamaño y flexibilidad.
* Electricamente pasivos.
* Quimicamente inhertes.
* Seguridad intrínseca debido a la ausencia de señales eléctricas.
* Facilidad demontaje al no precisar de calibraciones durante el montaje ni posteriormente.
* Amplio rango de temperaturas.
* La posibilidad de disponer de sensores de diferentes tamaños, desde 20 centímetros hasta varios kilómetros.
* Capacidad de interrogación remota.
* La alta resolución con un gran ancho de banda.
Todas estas características consiguen que estos sensores tengan una granestabilidad a lo largo del tiempo. Y que se estén comenzando a implantar en proyectos de ingeniería civil para controlar diversos parámetros y su degradación a lo largo del tiempo.
Funcionamiento
En la transmisión de la luz a través de una fibra óptica cierta información es reflejada o dispersada hacia el transmisor. Los sensores de fibra óptica pueden estar basados en ésta dispersión naturalde la fibra, tecnología DTS, o introducir impurezas en la fibra con los que parte de la señal transmitida es reflejada pero con cambios en su amplitud, longitud, frecuencia, fase o polarización. En ambos casos se precisa de un interrogador que estará formado al menos por un emisor de luz que puede ser un diodo de alta potencia o un laser y por un analizador que estudiará la señal devuelta paradeterminar los cambios en la magnitud medida.
Existen al menos tres modos de disponer los sensores de fibra óptica.
* Sensado puntual: Un sensor de fibra óptica se sitúa en el punto de interés a medir.
* Sensado casi-distribuido: Los sensores de este modo se basan en fibra de Bragg. Una única fibra puede contener muchos sensores en serie para controlar diferentes magnitudes a lo largo dela misma. Existen diferentes técnicas para direccionar cada sensor a lo largo de la fibra. La primera técnica llamada multiplexación de la división de la longitud de onda, WDM, los sensores responden ante longitudes de onda ligeramente diferentes. En el interrogador se puede ajustar la longitud de onda para obtener los datos del sensor preciso. El número máximo de sensores mediante WDM típico seencuentra entre 10 y 50 pudiendo situarse a grandes distancias. Otra técnica, llamada multiplexación por división del tiempo, TDM, interroga con pulsos cortos de luz. Los sensores son distinguidos por el tiempo de llegada de la onda reflejada al interrogador. Estas 2 técnicas pueden combinarse para aumentar el número de sensores que pueden incluirse en una única fibra
* Sensado distribuido: Enel sensado distribuido no se utilizan redes de Bragg como sensores, sino que es la propia fibra óptica estándar la que mide durante todo su alcance, pudiendo alcanzar 30Km. Su funcionamiento se basa en la dispersión de Rayleigh, de Raman o de Brillouin y da lugar a la tecnología DTS, sensores de temperatura o DTSS, sensores de temperatura y esfuerzo o deformación. Se puede obtener una media de lafibra o determinar lo que sucede en cada punto de la misma
Una red de Bragg es un pequeño segmento de fibra óptica de germano silicato, en el cual se han introducido una serie de perturbación o variaciones periódicas del índice de refracción formando una rejilla. Este grabado refleja longitudes de onda particulares y transmite todas las demás.
La reflexión se da en una zona muy estrecha delespectro, llamado longitud de onda de Bragg y que pertenece a la radiación incidente. La respuesta depende de dos factores: el período de la perturbación y el índice de refracción efectivo de la fibra. Un cambio en estos parámetros modifica el espectro reflejado.
Al someter la fibra a una deformación y debido al efecto fotoelástico, la distancia de las perturbaciones de la rejilla varía...
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