Sensores De Fibras Opticas
Páginas: 7 (1643 palabras)
Publicado: 16 de diciembre de 2012
Sensores de fibras ópticas.
Dada la enorme relevancia de las fibras ópticas como sensores, se describen a continuación algunos conceptos y diferentes aplicaciones de las mismas.
Las fibras ópticas son guías de ondas luminosas que presentan, desde el punto de vista de instrumentación, tres tipos básicos de aplicaciones:
* Transmisión de información previamente convertida en señales ópticascon el propósito de inmunizarlas a los parásitos electromagnéticos o para conseguir aislamientos galvánicos entre emisor y receptor.
* Detección o medida por medios ópticos en zonas de acceso dificultoso o ambientes hostiles.
* Generación de señales ópticas, mediante modulación luminosa bajo la acción de una magnitud física, modificando las propiedades ópticas de la fibra y concretamentevariando las condiciones de propagación. En este caso la propia fibra se convierte en un sensor que traduce en señal óptica la presencia o variación de una magnitud física o química que actúa como mesurando.
Sensores de temperatura.
La ventaja de emplear fibra óptica como sensor para la medición de temperatura, radica fundamentalmente en su inmunidad a la interferencia eléctrica debido aque son dispositivos dieléctricos. Además, los sensores de fibra pueden operar en ambientes hostiles de trabajo, así como realizar la medición sin contacto sobre el objeto a ser medido. También, su tamaño y peso pequeño le permiten acceso dentro de áreas normalmente inaccesibles, así como realizar la medición remota, debido a su habilidad para transmitir luz con adecuada eficiencia. Finalmente, lossensores de fibra pueden ser interconectados con los sistemas de comunicación óptica para transportar la información desde puntos distantes.
Iones de tierras raras tales como el erbio activado en fibras de vidrio han sido ampliamente investigados para tales desarrollos.
También, las fibras ópticas dopadas con tierras raras muestran gran potencial en aplicaciones de medición de temperatura,debido a que sus propiedades tanto de emisión como de absorción son dependientes de la temperatura. Actualmente, la investigación conduce a la posibilidad de desarrollar nuevos sensores de temperatura, empleando la técnica del cambio de la razón de intensidad de fluorescencia.
PRINCIPIO DE OPERACIÓN:
Sensores de fibra óptica basados en la técnica del cambio de la razón de intensidad defluorescencia emplean una fuente óptica para excitar a los iones de tierras raras a un determinado nivel de energía.
La relajación de estos iones excitados a un nivel de menor energía es observada en forma de fluorescencia, la cual es dependiente de la temperatura.
A continuación se desarrollara un sensor óptico de temperatura basado en la medida de la absorción de radiación por un semiconductorintercalado en la fibra. La diferencia de energía entre la banda de conducción y la banda de valencia del semiconductor decrece linealmente con el incremento de la temperatura, con lo que la absorción de radiación electromagnética tiene lugar a longitudes de onda más altas a medida que aumenta la temperatura. Si utilizamos una fuente de luz monocromática LED, que emita a una longitud de onda ligeramentemayor que la del ancho de banda de un semiconductor seleccionado, éste será transparente a la radiación y dicha radiación alcanzara al detector; al aumentar la temperatura la intensidad de la radiación transmitida a través del semiconductor disminuirá por este, siendo la disminución proporcional a la temperatura, como lo propone la siguiente figura que corresponde a termómetro óptico descrito.Sensores de Presión.
La mayoría de los sensores de presión utilizados en la medida de presión se basan en el siguiente principio:
Si sometemos una fibra óptica a una cierta presión, ésta inducirá un cambio de fase en la radiación propagada debido a las variaciones de longitud y diámetro de la fibra y al cambio de índice de refracción del material. Esta variación (δΦ) se puede expresar...
Dada la enorme relevancia de las fibras ópticas como sensores, se describen a continuación algunos conceptos y diferentes aplicaciones de las mismas.
Las fibras ópticas son guías de ondas luminosas que presentan, desde el punto de vista de instrumentación, tres tipos básicos de aplicaciones:
* Transmisión de información previamente convertida en señales ópticascon el propósito de inmunizarlas a los parásitos electromagnéticos o para conseguir aislamientos galvánicos entre emisor y receptor.
* Detección o medida por medios ópticos en zonas de acceso dificultoso o ambientes hostiles.
* Generación de señales ópticas, mediante modulación luminosa bajo la acción de una magnitud física, modificando las propiedades ópticas de la fibra y concretamentevariando las condiciones de propagación. En este caso la propia fibra se convierte en un sensor que traduce en señal óptica la presencia o variación de una magnitud física o química que actúa como mesurando.
Sensores de temperatura.
La ventaja de emplear fibra óptica como sensor para la medición de temperatura, radica fundamentalmente en su inmunidad a la interferencia eléctrica debido aque son dispositivos dieléctricos. Además, los sensores de fibra pueden operar en ambientes hostiles de trabajo, así como realizar la medición sin contacto sobre el objeto a ser medido. También, su tamaño y peso pequeño le permiten acceso dentro de áreas normalmente inaccesibles, así como realizar la medición remota, debido a su habilidad para transmitir luz con adecuada eficiencia. Finalmente, lossensores de fibra pueden ser interconectados con los sistemas de comunicación óptica para transportar la información desde puntos distantes.
Iones de tierras raras tales como el erbio activado en fibras de vidrio han sido ampliamente investigados para tales desarrollos.
También, las fibras ópticas dopadas con tierras raras muestran gran potencial en aplicaciones de medición de temperatura,debido a que sus propiedades tanto de emisión como de absorción son dependientes de la temperatura. Actualmente, la investigación conduce a la posibilidad de desarrollar nuevos sensores de temperatura, empleando la técnica del cambio de la razón de intensidad de fluorescencia.
PRINCIPIO DE OPERACIÓN:
Sensores de fibra óptica basados en la técnica del cambio de la razón de intensidad defluorescencia emplean una fuente óptica para excitar a los iones de tierras raras a un determinado nivel de energía.
La relajación de estos iones excitados a un nivel de menor energía es observada en forma de fluorescencia, la cual es dependiente de la temperatura.
A continuación se desarrollara un sensor óptico de temperatura basado en la medida de la absorción de radiación por un semiconductorintercalado en la fibra. La diferencia de energía entre la banda de conducción y la banda de valencia del semiconductor decrece linealmente con el incremento de la temperatura, con lo que la absorción de radiación electromagnética tiene lugar a longitudes de onda más altas a medida que aumenta la temperatura. Si utilizamos una fuente de luz monocromática LED, que emita a una longitud de onda ligeramentemayor que la del ancho de banda de un semiconductor seleccionado, éste será transparente a la radiación y dicha radiación alcanzara al detector; al aumentar la temperatura la intensidad de la radiación transmitida a través del semiconductor disminuirá por este, siendo la disminución proporcional a la temperatura, como lo propone la siguiente figura que corresponde a termómetro óptico descrito.Sensores de Presión.
La mayoría de los sensores de presión utilizados en la medida de presión se basan en el siguiente principio:
Si sometemos una fibra óptica a una cierta presión, ésta inducirá un cambio de fase en la radiación propagada debido a las variaciones de longitud y diámetro de la fibra y al cambio de índice de refracción del material. Esta variación (δΦ) se puede expresar...
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