Cables sensores de fibra óptica

Los cables sensores de fibra óptica pueden utilizarse no sólo para la transmisión de datos, sino también para medir la temperatura, la tensión y las señales acústicas, incluso en entornos difíciles. Las soluciones de detección distribuida de temperatura (DTS) y de detección distribuida acústica y vibración (DAS y DVS) de AP Sensing permiten una supervisión eficaz de infraestructuras y edificios críticos, como túneles ferroviarios y de carretera, tuberías (ductos), electroductos y aparcamientos.

Generalmente los cables de fibra óptica constan de tres componentes: el núcleo, el revestimiento y el recubrimiento exterior. El revestimiento y el núcleo tienen diferentes índices de refracción (velocidad de propagación de la luz en un material). Al minimizar el ángulo crítico normal, se consigue el máximo de la reflexión interna total, por lo que la luz puede recorrer kilómetros con una atenuación mínima.

Nuestros cables sensores son completamente pasivos y están disponibles en una variedad de composiciones y configuraciones diferentes, como tubo metálico, sin metal, tubo en tubo o acero inoxidable blindado. Los cables sin metal reducen el riesgo de voltajes inducidos y tienden a ser flexibles, mientras que los cables blindados con metal tienen una alta protección contra los roedores, son resistentes y son la opción adecuada para ambientes hostiles. Además, existe una amplia gama de recubrimientos, por ejemplo, recubrimientos ignífugos no corrosivos (FRNC), polietileno impermeable de alta densidad (HDPE), entre otros.

Para reforzar y proteger el núcleo y el revestimiento, se aplica un revestimiento primario. El revestimiento de las fibras debe seleccionarse para el rango de temperatura y la tecnología de detección aplicables. Las fibras sensoras para rangos de temperatura estándar utilizan un recubrimiento de acrilato, mientras que las fibras para rangos de temperatura más altos o entornos criogénicos utilizan un recubrimiento de poliamida.

Rango de temperaturas ambiente del recubrimiento primario
Acrilato	-40 °C hasta +90 °C
Acrilato para altas temperaturas	-40 °C hasta +150 °C
Silicona PFA	-40 °C hasta +200 °C
Poliamida	-180 °C hasta +300 °C
Metal	>300 °C

 

Los cables de sensores están disponibles con fibras multimodo (MM) y monomodo (SM) o con una combinación de ambas. En el caso de las fibras MM, se suele elegir un núcleo de 50 µm o 62.5 µm de diámetro, lo que permite que viaje mucha más luz por el núcleo en comparación con las fibras SM. Hoy en día, en la mayoría de los casos se prefiere un núcleo de 50 µm a uno de 62.5 µm y el primero se ha convertido en el estándar establecido para las fibras multimodo. La mayoría de las fibras MM también tienen un índice gradual (GI) de su sección transversal. Esto significa que la transición en el índice de refracción es gradual entre el revestimiento y el núcleo, a diferencia de las fibras de índice escalonado, en las que el índice de refracción disminuye bruscamente desde el núcleo hasta el revestimiento (utilizadas principalmente para fibras monomodo).

Al emitir el pulso inicial de la luz láser, el modo principal de propagación de la luz se realiza a lo largo del eje central de la fibra óptica. Si la luz entra en la fibra con un ángulo respecto al eje central, se producen reflejos internos que hacen que la luz viaje en índice escalonado (trayectoria en zigzag o espiral) a través de la fibra. El recorrido óptico de algunos rayos de luz será más largo que el de otros y llegará después que la luz del modo principal. Debido al menor índice de refracción cerca del borde de la fibra, el IG de las fibras MM permite que los modos no principales de la luz viajen más rápido. Esto minimiza el efecto de la dispersión modal.

Normalmente, las fibras MM se utilizan para el DTS y para la mayoría de los enlaces de comunicación de fibra óptica de gran ancho de banda. Las fibras MM tienen secciones transversales sustancialmente mayores que permiten un mayor volumen de luz, que puede acoplarse y luego reflejarse internamente en el núcleo. En comparación con el núcleo de una fibra SM, la fibra MM minimiza el desfase de la alineación del núcleo, por lo que se pierde menos luz en los empalmes y en los conectores mecánicos. El resultado es una mejor relación señal-ruido (SNR) y un mayor rendimiento de la resolución para los sistemas DTS.

Sin embargo, las fibras SM tienen ventajas en otros sistemas. Generalmente las fibras SM tienen un núcleo pequeño de 9 µm de diámetro. Al permitir que la luz se propague en un solo modo, se minimiza la dispersión modal. Se puede acoplar menos luz en la fibra, por lo que la obtención de mediciones a partir de la señal de dispersión Raman es mucho más difícil. Como el orden de magnitud de la señal de dispersión Rayleigh es muy superior a la señal de dispersión Raman, los sistemas DAS o DVS utilizan generalmente fibras SM porque estos sistemas emplean la señal de dispersión Rayleigh.

Los cables de detección de fibra óptica se pueden utilizar incluso en lugares remotos, ya que estos cables tienen un tamaño muy reducido y no necesitan energía eléctrica para funcionar. Los cables sensores también son inmunes a las interferencias electromagnéticas (EMI) y no conducen electricidad, por lo que se pueden utilizar en lugares con presencia de electricidad de alto voltaje o de materiales inflamables, como por ejemplo el combustible de los aviones en los hangares de los aeropuertos.

Nuestro equipo de ingenieros de aplicaciones trabajará con usted en los requisitos de su proyecto para encontrar un equilibrio entre costes, conductividad térmica y robustez.

CARACTERÍSTICAS CLAVE

• Localización precisa de sucesos
• Medición de temperatura, tensión, vibración y acústica
• Inmune a interferencias electromagnéticas (EMI)
• Sin mantenimiento (esencial para zonas inaccesibles)
• Adecuado para uso en zonas con riesgo de explosión
• Elemento sensor pequeño, flexible y totalmente pasivo
• Disponible para temperaturas de entre -180 °C hasta +300 °C