Hoy dia, Existe un gran interés en el uso de sensores distribuidos para monitorear continuamente la salud estructural de grandes estructuras como presas o puentes. Con 1 millón de puntos de detección, Un sensor distribuido de fibra óptica recientemente desarrollado podría ofrecer una detección de problemas estructurales significativamente más rápida que la que está disponible actualmente.

"Con sensores basados ​​en fibra, es posible detectar con precisión la erosión o el agrietamiento antes de que falle una presa, por ejemplo, "dijo Alejandro Domínguez-López de la Universidad de Alcalá (UAH) en España, del equipo de investigación r que desarrolló el nuevo sensor. "La detección más temprana de un problema significa que podría ser posible evitar que empeore o podría proporcionar más tiempo para la evacuación".

Los sensores distribuidos de fibra óptica son ideales para monitorear la infraestructura porque se pueden usar en entornos hostiles y en áreas que carecen de una fuente de alimentación cercana. Si se coloca una sola fibra a lo largo de un puente, por ejemplo, los cambios en la estructura en cualquiera de los puntos de detección a lo largo de la fibra óptica provocarán cambios detectables en la luz que viaja por la fibra. Aunque la popularidad de los sensores distribuidos de fibra óptica está creciendo, Actualmente se utilizan principalmente para detectar fugas en tuberías de petróleo y para monitorear deslizamientos de tierra a lo largo de las vías férreas.

En la revista The Optical Society (OSA) Letras de óptica , Domínguez-López y sus colegas de la UAH y el Instituto Federal Suizo de Tecnología (EPFL) informan sobre el primer sensor distribuido de fibra óptica que puede detectar cambios de tensión y temperatura de 1 millón de puntos de detección en una fibra óptica de 10 kilómetros en menos de 20 minutos. Cepa, que es una medida de deformación, indica cuánta tensión mecánica hay sobre un objeto o estructura.

El nuevo sensor es aproximadamente 4,5 veces más rápido que los sensores informados anteriormente con 1 millón de puntos de detección. Aunque no hay un número mágico, más puntos de detección significa que se necesitan menos unidades de fibra óptica para monitorear una estructura completa. Esto simplifica el esquema de detección general y potencialmente podría reducir los costos.

"Debido a que tenemos una densidad tan grande de puntos de detección (uno por centímetro), nuestro sensor optimizado también podría usarse para monitoreo en aplicaciones como aviónica y aeroespacial, donde es importante saber qué está sucediendo en cada centímetro del ala de un avión, por ejemplo, "dijo Domínguez-López.

Mejora del rendimiento del sensor

El nuevo sensor utiliza un enfoque conocido como análisis óptico en el dominio del tiempo de Brillouin, que requiere señales láser de onda continua y pulsada para interactuar. Los investigadores descubrieron que el método tradicional de generar la señal continua causaba distorsiones en el sistema a potencias láser más altas. Estos problemas podrían evitarse cambiando la forma en que se generó la señal láser, permitiéndoles aumentar la potencia del láser y, por lo tanto, mejorar el rendimiento de detección.

"Los efectos perjudiciales que estudiamos y corregimos han estado afectando el rendimiento de los sensores ópticos en el dominio del tiempo Brillouin disponibles comercialmente durante algún tiempo, ", dijo Domínguez-López." Si los fabricantes incorporan nuestra optimización en sus sensores, podría mejorar el rendimiento, particularmente en términos de velocidad de adquisición ".

Usando el nuevo enfoque, los investigadores demostraron que podían medir la temperatura de un punto caliente dentro de los 3 grados Celsius desde el extremo de una fibra de 10 kilómetros de largo.

Nuevas aplicaciones por delante

Los investigadores ahora están trabajando para hacer que el sensor sea aún más rápido buscando formas de reducir aún más el tiempo de adquisición. También quieren aumentar la densidad de los puntos de detección a más de uno por centímetro, lo que podría permitir que la tecnología se expanda a áreas completamente nuevas, como las aplicaciones biomédicas.

Las fibras ópticas también podrían adaptarse potencialmente para su uso en textiles, donde los sensores podrían ayudar a monitorear la salud de una persona o detectar enfermedades. Por ejemplo, los investigadores creen que podría ser posible utilizar los sensores de fibra óptica para detectar las desviaciones de temperatura que están presentes en el cáncer de mama. Para este tipo de aplicación, más puntos de detección en un área más pequeña sería más importante que usar una fibra particularmente larga.

"En nuestro periódico, no solo identificamos una limitación importante de esta técnica de detección, sino que también demostramos una forma de superar esa limitación, ", dijo Domínguez-López." El nuevo sensor podría permitir un mejor monitoreo estructural y ayudar a mover esta tecnología de detección a nuevas y emocionantes áreas de investigación y aplicaciones ".