Interferometria de segmentos de fibra (FSI)

A interferometria de segmentos de fibra (FSI) é uma técnica de medição proprietária da Kistler no campo da tecnologia de medição por fibra ótica. Os sensores de fibra ótica (FOS) utilizam luz transmitida através de uma fibra ótica para medir alterações físicas ou químicas. A luz é contida dentro da fibra ótica e é refletida ou transmitida para um interrogador, onde é medida e processada.

A FSI é uma técnica de condicionamento e processamento de sinais óticos que utiliza uma série de grades inscritas que atuam como refletores e criam segmentos de fibra ótica. Os sensores de interferometria de segmentos de fibra medem alterações físicas, tais como deformação, temperatura, forma (2D e 3D) e emissão acústica, através da deteção de desfasamentos na luz em cada um dos segmentos. 

Quais são os principais parâmetros de medição da interferometria de segmentos de fibra?

• Deformação
• Temperatura
• Forma 2D e 3D
• Vibração
• Torção
• Emissão acústica
• Pressão
• Aceleração
   

Como funciona a interferometria de segmentos de fibra (FSI)?

Uma fonte de luz coerente, tipicamente um laser de diodo, emite luz que é lançada para dentro de um cabo de fibra ótica. Ao longo da fibra ótica, refletores, implementados como grades inscritas, refletem partes da luz de volta para o interrogador. Dois refletores ao longo de uma fibra ótica definem um segmento de deteção com um comprimento descrito pela separação física dos dois refletores ao longo do percurso da fibra.

Os sinais dos dois refletores recombinam-se num fotodetetor num padrão de interferência. Quando um segmento é sujeito a efeitos físicos externos, como deformação ou variação de temperatura, o padrão de interferência altera-se em resultado de mudanças de fase no segmento.

O interrogador optoelétrico processa o sinal do fotodetector para calcular as alterações de fase e traduzi-las em medições precisas e acionáveis. Através da demodulação, os padrões de interferência de múltiplas combinações de refletores podem ser avaliados de uma só vez.

Termos-chave da interferometria de segmento de fibra (FSI) – definições:

• Luz coerente: luz com um único comprimento de onda que mantém as suas propriedades físicas ao longo de distâncias extensas
• Refletor: uma estrutura, como uma grelha, gravada na fibra ótica para refletir a luz
• Segmento do sensor: região de deteção delimitada por dois refletores
• Referência: um refletor mais forte utilizado para marcar o início da região sensível do sensor
• Interferência: o padrão formado pela recombinação da luz refletida por dois ou mais refletores
• Demodulação: o processo de avaliação de segmentos independentemente uns dos outros
• Interrogador optoelétrico: o hardware e a eletrónica contidos numa unidade embalada para capturar e processar dados de sensores de fibra ótica
   

Quais são as vantagens de utilizar a tecnologia de medição FSI? 

A interferometria de segmentos de fibra garante um elevado desempenho de medição
A FSI oferece uma precisão e velocidade de medição excecionais. Proporciona alta resolução até à gama subnanométrica e suporta altas frequências de amostragem, atingindo várias centenas de kilohertz, dependendo da eletrónica específica e da configuração do sistema

A interferometria de segmentos de fibra permite a medição em ambientes exigentes
Uma vez que os sensores de fibra ótica dependem da transmissão de luz em vez de sinais elétricos, são inerentemente imunes a interferências eletromagnéticas e de radiofrequência. Os sensores de interferometria de segmentos de fibra podem ser operados com segurança em áreas de alta tensão e são compatíveis com atmosferas explosivas ou inflamáveis, uma vez que não geram faíscas nem ruído elétrico. Os materiais utilizados nas fibras óticas são resistentes à corrosão e ao ataque químico, permitindo o funcionamento a longo prazo em ambientes adversos ou corrosivos.

A interferometria de segmentos de fibra permite uma elevada flexibilidade de aplicação
Um único sensor FSI pode suportar múltiplos segmentos de deteção e medir diferentes grandezas físicas dentro de um único sistema, permitindo uma abordagem de deteção distribuída ao longo do mesmo percurso do sensor. Esta capacidade permite a monitorização simultânea em vários locais, reduzindo simultaneamente a necessidade de sensores adicionais ou de esquemas de cablagem complexos.

O seu tamanho reduzido, com um diâmetro de até 155 µm, e a sua flexibilidade permitem a instalação em estruturas confinadas ou complexas, minimizando os requisitos de espaço.