Interferometría de segmentos de fibra (FSI)

La interferometría de segmentos de fibra (FSI) es una técnica de medición patentada por Kistler en el campo de la tecnología de medición por fibra óptica. Los sensores de fibra óptica (FOS) utilizan la luz transmitida a través de una fibra óptica para medir cambios físicos o químicos. La luz queda contenida dentro de la fibra óptica y se refleja o transmite a un interrogador, donde se mide y se procesa.

La FSI es una técnica de acondicionamiento y procesamiento de señales ópticas que utiliza una serie de rejillas inscritas que actúan como reflectores y crean segmentos de fibra óptica. Los sensores de interferometría de segmentos de fibra miden cambios físicos como la deformación, la temperatura, la forma (2D y 3D) y la emisión acústica mediante la detección de cambios de fase en la luz en cada uno de los segmentos.

¿Cuáles son las magnitudes clave de la interferometría de segmentos de fibra?

• Deformación
• Temperatura
• Forma 2D y 3D
• Vibración
• Torsión
• Emisión acústica
• Presión
• Aceleración

¿Cómo funciona la interferometría de segmentos de fibra (FSI)?

Una fuente de luz coherente, normalmente un láser de diodo, emite luz que se introduce en un cable de fibra óptica. A lo largo de la fibra óptica, unos reflectores, implementados como rejillas inscritas, reflejan partes de la luz de vuelta hacia el interrogador. Dos reflectores a lo largo de una fibra óptica definen un segmento de detección cuya longitud viene determinada por la separación física entre ambos reflectores a lo largo del recorrido de la fibra.

Las señales de los dos reflectores se recombinan en un fotodetector formando un patrón de interferencia. Cuando un segmento se ve sometido a efectos físicos externos, como deformación o cambios de temperatura, el patrón de interferencia cambia como resultado de los cambios de fase en el segmento.

El interrogador optoeléctrico procesa la señal del fotodetector para calcular los cambios de fase y traducirlos en mediciones precisas y útiles. Mediante la demodulación, se pueden evaluar a la vez los patrones de interferencia de múltiples combinaciones de reflectores.

Términos clave de la interferometría de segmento de fibra (FSI) – definiciones:

• Luz coherente: luz con una única longitud de onda que mantiene sus propiedades físicas a grandes distancias
• Reflector: una estructura, como una rejilla, grabada en la fibra óptica para reflejar la luz
• Segmento del sensor: región de detección delimitada por dos reflectores
• Referencia: un reflector más potente utilizado para marcar el inicio de la región sensible del sensor
• Interferencia: el patrón formado por la recombinación de la luz reflejada por dos o más reflectores
• Demodulación: el proceso de evaluar los segmentos de forma independiente entre sí
• Interrogador optoeléctrico: el hardware y la electrónica contenidos en una unidad integrada para capturar y procesar datos de sensores de fibra óptica

¿Cuáles son las ventajas de utilizar la tecnología de medición FSI? 

La interferometría de segmentos de fibra garantiza un alto rendimiento de medición
La FSI ofrece una precisión y velocidad de medición excepcionales. Proporciona una alta resolución hasta el rango subnanométrico y admite altas frecuencias de muestreo, alcanzando varios cientos de kilohercios dependiendo de la electrónica específica y la configuración del sistema

La interferometría de segmentos de fibra permite realizar mediciones en entornos exigentes
Dado que los sensores de fibra óptica se basan en la transmisión de luz en lugar de en señales eléctricas, son intrínsecamente inmunes a las interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia. Los sensores de interferometría de segmentos de fibra pueden funcionar con seguridad en zonas de alta tensión y son compatibles con atmósferas explosivas o inflamables, ya que no generan chispas ni ruido eléctrico. Los materiales utilizados en las fibras ópticas son resistentes a la corrosión y al ataque químico, lo que permite un funcionamiento a largo plazo en entornos hostiles o corrosivos.

La interferometría de segmentos de fibra permite una gran flexibilidad de aplicación
Un solo sensor FSI puede admitir múltiples segmentos de detección y medir diferentes magnitudes físicas dentro de un mismo sistema, lo que permite un enfoque de detección distribuida a lo largo de la misma trayectoria del sensor. Esta capacidad permite la monitorización simultánea en varias ubicaciones, al tiempo que reduce la necesidad de sensores adicionales o de diseños de cableado complejos.

Un solo sensor FSI puede admitir múltiples segmentos de detección y medir diferentes magnitudes físicas dentro de un mismo sistema, lo que permite un enfoque de detección distribuida a lo largo de la misma trayectoria del sensor. Esta capacidad permite la monitorización simultánea en varias ubicaciones, al tiempo que reduce la necesidad de sensores adicionales o de diseños de cableado complejos.