Sensor de vibraciones empleando redes de bragg de fibra optica

ANGELICA MESA YANDY; NELIDA ARACELI RUSSO; GUSTAVO ARENAS; RICARDO DUCHOWICZ

Villa Carlos Paz, Cordoba

Congreso; Reunion Nacional de Física 2012; 2012

AFA

Las redes de Bragg grabadas en fibra ´optica (FBGs) poseen m´ultiples aplicaciones tanto en el ´area de las telecomunicaciones, como en el desarrollo de sensores ´opticos de diversos par´ametros f´ısicos o geom´etricos. En este sentido, ofrecen numerosas ventajas, como peque˜no tama˜no y peso, excelente rendimiento en entornos agresivos, medida absoluta sin referencia, posibilidad de localizaciones de dif´ıcil acceso, inmunidad a interferencias electromagneticas o de radio-frecuencia (aun cuando est´en cerca de motores o cables de alta tensi´on), sin riesgo deincendio y fugas de corriente, etc. Las aplicaciones de sensado remoto incluyen el monitoreo de estructuras civiles (puentes, edificios, carreteras, etc.), el testeo no destructivo en procesos de fabricaci´on, la evaluaci´on de diferentes par´ametros en la industria automotriz y aeroespacial (esfuerzo, temperatura, presi´on, vibraciones, desplazamiento, etc.), en ambientes peligrosos o corrosivos (pozos de extracci´on de petr´oleo, industria petroqu´ımica, etc.), entre otras. Ademas, como espectralmente la red de Bragg representa un filtro muy selectivo, es posible multiplexar las mediciones de un gran numero de sensores, lo que permite efectuar un sensado quasi-distribuido. Los sensores basados en FBGs son considerablemente sensibles y traducen directamente el par´ametro sensado en variaciones de sus caracterısticas espectrales, las cuales dependen del ındice de refraccion efectivo del nucleo y del perıodo espacial de la modulacion de ´ındice que constituye la red. As´ı por ejemplo, al aplicar una deformaci´on o strain (por ej. estiramiento o contraccion) al soporte donde se fija el sensor en forma solidaria, cambiara la longitud de onda de maxima reflexion o longitud de onda de Bragg de la red movil, en forma proporcional a la perturbacion generada. En el caso de una vibracion, se inducen variaciones de strain dinamicas, las cuales podRan medirse a partir del cambio de la intensidad reflejada a medida que la red es perturbada. En este trabajo se presenta un metodo para medir vibraciones, que emplea un sensor de strain basado en redes de Bragg grabadas en fibra, el cual esta montado sobre una lamina de acero que es puesta a vibrar a su frecuencia natural. Completan el montajeexperimental una segunda FBG en reposo cuyo espectro solapa en parte el de la anterior, una fuente de luz de banda ancha en 1550 nm (SLED), dos circuladores (3 puertos 6015-3-APC) y un detector de InGaAs de 1 GHz de ancho de banda. El sensor desarrollado utiliza redes grabadas en el CIOp, empleando la tecnica de la mascara de fase y la radiacion UV generada por un laser pulsado de Nd-YAG cuadruplicado en frecuencia La longitud de la lamina fue variada con el objeto de obtener distintas frecuencias de resonancia, las cuales estuvieron entre 7 y22 Hz. Se presenta ademas una simulacion teorica del sistema.