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ESTecnología – Sensado sobre fibra óptica
Los sistemas DFOS (Detección Distribuida sobre Fibra Óptica) permiten realizar mediciones en tiempo real en miles de puntos a lo largo de un cable de fibra óptica, facilitando mediciones continuas de temperatura, perfiles acústicos y deformaciones, tanto en tiempo como en espacio.
Ventajas del uso de la fibra óptica como sensor
Las principales ventajas que ofrece esta tecnología se basan en las buenas propiedades de la fibra óptica: baja atenuación, inmunidad al ruido electromagnético y a las explosiones, alta velocidad de transmisión, tamaño y peso reducidos, flexibilidad, posibilidad de multiplexación, entre otras.
Los sensores distribuidos sobre fibra óptica son muy adecuados para la monitorización de infraestructuras donde las amenazas pueden surgir en cualquier punto. Convertir una fibra óptica existente o recién instalada en miles de sensores, y monitorear decenas de kilómetros de activos con gran precisión usando un único interrogador, hace de esta una solución muy rentable y no intrusiva que adoptan más industrias cada año.
¿Qué es el fenómeno de retrodifusión?
La retrodifusión es el proceso por el cual se envía una señal óptica a través de un cable de fibra óptica y se analiza la luz reflejada para determinar la ubicación y características de perturbaciones o cambios a lo largo de la fibra. En el campo del sensado distribuido, la explotación de fenómenos de retrodifusión, incluyendo procesos como Rayleigh, Raman y Brillouin, abre un abanico de posibilidades. Esta técnica se utiliza para monitorear y analizar el estado de la red de fibra óptica, detectando problemas como deformaciones, cambios de temperatura o daños físicos con alta resolución espacial.
Tecnología DAS (Sensado Acústico Distribuido)
En Aragon Photonics fabricamos un Sistema Acústico Distribuido (DAS) de alta fidelidad, basado en una tecnología novedosa. La tecnología detrás de nuestro producto se basa en OTDR de Phase con pulso chirpado. El HDAS se puede emplear perfectamente con Fibras Monomodo Estándar (SMF) con muchas ventajas de uso.
¿Cómo funciona la tecnología DAS?
- Cuando se introduce luz en la fibra óptica, una pequeña parte de esta luz es reflejada debido a las inhomogeneidades que la propia estructura molecular del óxido de silicio presenta, un fenómeno conocido como retrodifusión Rayleigh.
- Utilizando una fuente de luz pulsada, se ilumina una sección de la fibra, permitiendo realizar una medición distribuida de la dispersión en la fibra. Si la luz inyectada es incoherente, la intensidad de la luz retrodispersada disminuye conforme aumentan las pérdidas de la fibra, lo cual es la base del OTDR, una herramienta comúnmente utilizada para verificar cables de fibra óptica.
- En caso de que la luz inyectada sea coherente, la luz retrodispersada muestra un patrón de interferencia característico.
¿Cómo mide la tecnología DAS?
Normalmente, se utiliza un gráfico 2D tipo cascada como representación de los cambios observados en la fibra:
- Si la fibra está en reposo, el patrón de interferencias es estable y la diferencia entre trazos consecutivos solo muestra el ruido de medición.
- Si una sección de la fibra está sujeta a vibraciones, el patrón de interferencia cambia para esa sección y la diferencia/el gráfico muestra ese cambio en concreto.
- Mediante la calibración adecuada del sistema, es posible medir la deformación en una sección sujeta a cambios físicos, y gracias al tiempo de vuelo del pulso, extraer información separada de todos los puntos diferentes de la fibra.
- Así, al representar la diferencia entre los trazos, obtenemos la energía acústica y, al representarla como función del tiempo, obtenemos el gráfico 2D llamado cascada.
Dependiendo de la infraestructura detectada o la aplicación específica, se pueden implementar muchas otras formas de analizar los datos: espectrogramas, cascadas filtradas, trazas acústicas, entre otros.
Especificaciones clave para modelos de sensado acústico distribuido
Parámetros principales
- Longitud de detección: Hasta dónde el sistema mantiene su sensibilidad.
- Resolución espacial: Capacidad de resolver espacialmente dos eventos cercanos.
- Frecuencia de activación
Parámetros avanzados
- Medición cuantitativa: Capacidad para cuantificar las variaciones de medidas.
- Lianealidad: Proporcionalidad entre los valores medidos y el estímulo aplicado sobre la fibra.
- Relación Señal-Ruido (SNR): Relación entre la potencia de la señal deseada y la potencia de ruido de fondo (Fading = pérdida temporal de SNR)
