Sensor de torsión de fibra óptica basado en una estructura de doble hélice y sistema de desplazamiento cuasi...

Área de la Ciencia:

• Fibra óptica de detección de la detección de las fibras ópticas.
• Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecánica.
• Procesamiento de señales Procesamiento de señales.

Sus antecedentes:

• Las matrices de sensores tipo cable sufren de torsión axial, lo que lleva a errores de proyección de señales vectoriales.
• La caracterización precisa de la deformación de torsión es crucial para un rendimiento fiable del sensor.
• Los sensores tradicionales de torsión de fibra óptica exhiben errores de medición que se acumulan con la longitud del sensor.

Objetivo del estudio:

• Introducir un nuevo método de medición de torsión de fibra óptica de doble hélice.
• Para superar las limitaciones de la acumulación de errores en los sensores de torsión de fibra óptica convencionales.
• Para permitir una medición precisa de la deformación de torsión en las matrices de sensores de cable de larga distancia.

Principales métodos:

• Aplicó la teoría de Saint Venant para desarrollar un modelo de detección de torsión de fibra.
• Construyó un sistema de medición de desplazamiento de fibra cuasi distribuido utilizando doble modulación con un modulador Mach-Zehnder (MZM).
• La verificación experimental involucró dos fibras ópticas enrolladas helicoidalmente en direcciones opuestas en un sustrato de silicona.

Principales resultados:

• El sensor propuesto mide efectivamente los ángulos de torsión dentro de un rango de ±90°.
• Se logró un coeficiente de sensibilidad de 40.76 kHz/° y una precisión de medición de 0.39°.
• Se demostró que el error de torsión no se acumula con la longitud del sensor y suprime efectivamente el ruido de modo común (CMN).

Conclusiones:

• El método de fibra óptica de doble hélice proporciona una medición de torsión precisa e independiente de la longitud.
• Esta técnica mejora significativamente la fiabilidad de la caracterización de la deformación torsional.
• El enfoque tiene un potencial sustancial para aplicaciones de sensores de cable submarino de larga distancia.