INSTRUMENTAÇÃO E CONTRÔLE(9)-(Fibra Óptica)

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Fibra óptica A fibra óptica é um pedaço de vidro ou de materiais poliméricos com capacidade de transmitir luz . Tal filamento pode apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem de micrômetros (mais finos que um fio de cabelo ) até vários milímetros. A fibra ótica foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany . Dentre os diferentes métodos de fabricação de fibra ótica existentes, os mais conhecidos são MCVD , VAD e OVD . Funcionamento A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de

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Fibra óptica

A fibra óptica é um pedaço de vidro ou de materiais poliméricos com

capacidade de transmitir luz. Tal filamento pode apresentar diâmetros

variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem

de micrômetros (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros.

A fibra ótica foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany. Dentre os

diferentes métodos de fabricação de fibra ótica existentes, os mais conhecidos

são MCVD, VAD e OVD.

Funcionamento

A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente

do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa

extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe

percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo

duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material

eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente

dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença

de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo

possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada

ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total.

As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas

eletromagnéticas, temos como exemplo a luz uma vez que é transparente e

pode ser agrupada em cabos. Estas fibras são feitas de plástico e/ou de vidro.

O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas electromagnéticas. As

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ondas electromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes a gama da

luz.

O meio de transmissão por fibra ótica é chamado de "guiado", porque as ondas

eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas

omnidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado

de "não guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra

ótica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades)

elevadíssimas, da ordem de dez elevado à nona potência a dez elevado à

décima potência, de bits por segundo (cerca de 40Gbps), com baixa taxa de

atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível

ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga

no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não

consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de

300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente.

Cabos fibra ótica atravessam oceanos. Usar cabos para conectar

dois continentes separados pelo oceano é um projecto monumental. É preciso

instalar um cabo com milhares de quilómetros de extensão sob o mar,

atravessando fossas e montanhas submarinas. Nos anos 80, tornou-se

disponível, o primeiro cabo de fibra ótica intercontinental desse tipo, instalado

em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas,

usando tecnologia digital. Desde então, a capacidade dos cabos aumentou.

Alguns cabos que atravessam o oceano Atlântico têm capacidade para 200

milhões de circuitos telefônicos.

Para transmitir dados pela fibra ótica, são necessários equipamentos especiais,

que contém um componente fotoemissor, que pode ser umdiodo emissor de luz

(LED) ou um diodo laser. O fotoemissor converte sinais elétricos em pulsos

de luz que representam os valores digitais binários (0 e 1). Tecnologias como

WDM (CWDM e DWDM) fazem a multiplexação de vários comprimentos de

onda em um único pulso de luz chegando a taxas de transmissão de 1,6

Terabits/s em um único par de fibras.

Vantagens

Em Virtude das suas características, as fibras óticas apresentam muitas

vantagens sobre os sistemas eléctricos:

Dimensões Reduzidas

Capacidade para transportar grandes quantidades de informação (Dezenas

de milhares de conversações num par de Fibras);

Atenuação muito baixa, que permite grandes espaçamentos entre

repetidores, com distância entre repetidores superiores a algumas centenas

de quilômetros.

Imunidade às interferências eletromagnéticas;

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Matéria-prima muito abundante;

Desvantagens

Custo ainda elevado de compra e manutenção;

Fragilidade das fibras óticas sem encapsulamento;

Dificuldade de conexões das fibras óticas;

Acopladores tipo T com perdas muito grandes;

Impossibilidade de alimentação remota de repetidores;

Falta de padronização dos componentes ópticos.

Aplicações

Uma característica importante que torna a fibra ótica indispensável em muitas

aplicações é o facto de não ser suscetível à interferência eletromagnética, pela

razão de que não transmite pulsos elétricos, como ocorre com outros meios de

transmissão que empregam os fios metálicos, como o cobre. Podemos

encontrar aplicações do uso de fibra ótica na medicina (endoscopias, por

exemplo) como também em telecomunicações (principalmente internet) em

substituição aos fios de cobre.

Tipos de fibras

As fibras óticas podem ser basicamente de dois modos:

Monomodo:

Permite o uso de apenas um sinal de luz pela fibra.

Dimensões menores que os outros tipos de fibras.

Maior banda passante por ter menor dispersão.

Geralmente é usado laser como fonte de geração de sinal.

Multimodo:

Permite o uso de fontes luminosas de baixa ocorrência tais

como LEDs (mais baratas).

Diâmetros grandes facilitam o acoplamento de fontes luminosas e

requerem pouca precisão nos conectores.

Muito usado para curtas distâncias pelo preço e facilidade de

implementação pois a longa distância tem muita perda.

Como funcionam as fibras ópticas

Introdução

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Você ouve a respeito de cabos de fibra óptica sempre que as pessoas falam sobre o sistema telefônico, o sistema de TV a cabo ou a Internet. As linhas de fibra óptica são fios de vidro opticamente puro, tão fino quanto um fio de cabelo, que transmitem informação digital ao longo de grandes distâncias, também usadas na geração de imagens médicas e em inspeções de engenharia mecânica.

Neste artigo, vamos mostrar como esses minúsculos fios de vidro transmitem luz e a maneira fascinante como eles são feitos.

O que são fibras ópticas?

Fibras ópticas são fios longos e finos de vidro muito puro, com o diâmetro aproximado de um fio de cabelo humano, dispostas em feixes chamados cabos ópticos e usadas para transmitir sinais de luz ao longo de grandes distâncias.

Partes de uma única fibra óptica

Se você olhar bem de perto uma única fibra óptica, verá que ela possui as seguintes partes:

núcleo - minúsculo centro de vidro da fibra, no qual a luz viaja; interface - material óptico externo que circunda o núcleo e reflete a luz

de volta para ele; capa protetora - revestimento plástico que protege a fibra de danos e

umidade.Centenas ou milhares dessas fibras ópticas são dispostas em feixes nos cabos ópticos, que são protegidos pela cobertura externa do cabo, chamada jaqueta.

As fibras ópticas são fabricadas em dois tipos:

fibras monomodo fibras multimodo

As fibras monomodo possuem núcleos pequenos (cerca de 9 micrometros, ou seja, 9 milésimos de milímetro de diâmetro) e transmitem luz laser infravermelha (comprimento de onda de 1.300 a 1.550 nanômetros). As fibras

Foto cortesia de CorningFibra óptica que faz possíveis conexões de Internet, TV a cabo e

telefone. Veja mais fotos sobre fibras ópticas (em

inglês)

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multimodo possuem núcleos maiores (cerca de 62,5 milésimos de milímetro de diâmetro) e transmitem luz infravermelha (comprimento de onda = 850 a 1.300 nm) proveniente de diodos emissores de luz (LEDs).

Algumas fibras ópticas podem ser feitas de plástico, possuem um núcleo grande (1 mm de diâmetro) e transmitem luz vermelha visível (comprimento de onda = 650 nm) proveniente de LEDs.

Como uma fibra óptica transmite luz?

Imagine que você queira enviar o facho de luz de uma lanterna através de um longo corredor reto. Basta apontá-lo diretamente na direção do corredor: a luz viaja em linha reta, então isso não é um problema. Mas e se o corredor virar à esquerda ou à direita? Você poderia colocar um espelho na curva para refletir o facho de luz e dobrar a esquina. Mas e se o corredor for muito sinuoso, com múltiplas mudanças de direção? Poderia revestir as paredes com espelhos e ajustar o ângulo do facho de modo que ele refletisse de um lado para outro ao longo do corredor. Isso é exatamente o que acontece em uma fibra óptica.

Diagrama da reflexão interna total em uma fibra óptica

Em um cabo de fibra óptica, a luz viaja através do núcleo (o corredor) refletindo constantemente na interface (as paredes revestidas de espelhos), o que representa um princípio chamado de reflexão interna total. Como a interface não absorve nenhuma luz do núcleo, a onda de luz pode viajar grandes distâncias. Entretanto, uma parte do sinal luminoso se degrada dentro da fibra, principalmente em razão de impurezas contidas no vidro. O grau dessa degradação do sinal depende da pureza do vidro e do comprimento de onda da luz transmitida (por exemplo, 850 nm = 60 a 75%/km; 1.300 nm = 50 a 60%/km; para 1.550 nm, ela é maior do que 50%/km). Algumas fibras ópticas de qualidade excepcional apresentam uma degradação de sinal muito menor: menos de 10%/km em 1.550 nm.

 Um sistema de retransmissão por fibra óptica

Para compreender como as fibras ópticas são usadas nos sistemas de comunicação, vamos usar um exemplo de um filme ou documentário sobre a Segunda Guerra Mundial em que dois navios de guerra de uma frota precisam se comunicar um com o outro enquanto mantêm silêncio de rádio ou estão em mares tempestuosos. Um navio emparelha com o outro. O capitão de um navio envia uma mensagem para um marinheiro no convés. Esse marinheiro traduz a mensagem em código Morse (pontos e traços) e usa um sinaleiro ou farolete para enviar a mensagem ao outro navio. Um marinheiro no convés do outro navio anota o código Morse, decodifica a mensagem e envia-a para o capitão.

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Agora imagine fazer isso quando os navios estão um de cada lado do oceano, separados por milhares de quilômetros, e você possui um sistema de comunicação por fibra óptica em vez de dois navios. Os sistemas de retransmissão por fibra óptica consistem do seguinte:

transmissor - produz e codifica os sinais luminosos; fibra óptica - conduz os sinais luminosos através da distância; regenerador óptico - pode ser necessário para intensificar o sinal

luminoso (para grandes distâncias); receptor óptico - recebe e decodifica os sinais luminosos.

TransmissorO transmissor faz o papel do marinheiro que envia a mensagem no convés do navio. Ele recebe e direciona o dispositivo óptico para acender e apagar a luz na sequência correta, gerando assim um sinal luminoso.

O transmissor está fisicamente próximo da fibra óptica e pode até possuir uma lente para focalizar a luz na fibra. Os lasers possuem mais energia do que os LEDs, mas apresentam maior variação com mudanças na temperatura e são mais caros. Os comprimentos de onda mais comuns para os sinais luminosos são 850 nm, 1.300 nm e 1.550 nm (infravermelho, porções invisíveis do espectro).

Regenerador ópticoComo já foi mencionado, alguma perda de sinal ocorre quando a luz é transmitida através da fibra, especialmente por grandes distâncias (cerca de 1 km), como acontece nos cabos submarinos. Assim, um ou mais regeneradores ópticos são acrescentados ao longo do cabo para intensificar os sinais luminosos degradados.

Um regenerador óptico consiste de fibras ópticas com um revestimento especial (dopagem). A porção dopada é "bombeada" com um laser. Quando o sinal degradado penetra na camada dopada, a energia do laser permite que as moléculas dopadas se tornem elas mesmas lasers (emissoras de luz estimuladas por radiação). As moléculas dopadas emitem então um novo sinal luminoso, mais forte, com as mesmas características que o fraco sinal luminoso recebido. Basicamente, o regenerador é um amplificador a laser para o sinal recebido.

Receptor ópticoO receptor óptico faz o papel do marinheiro que recebe a mensagem no convés do navio, recebendo os sinais luminosos digitais, decodificando-os e enviando o sinal elétrico para o computador, TV ou telefone do outro usuário (o capitão do navio destinatário). O receptor usa uma fotocélula ou fotodiodo para detectar a luz.

Vantagens das fibras ópticas

Por que os sistemas de fibra óptica estão revolucionando as telecomunicações? Comparadas ao fio metálico convencional (de cobre), as fibras ópticas são:

mais baratas - muitos quilômetros de cabo óptico podem ser fabricados com custo menor que o comprimento equivalente de fio de cobre. Isso economiza o dinheiro de seu provedor (de TV a cabo ou Internet) e o seu também;

 

mais finas - as fibras ópticas podem ser estiradas com diâmetros menores do que um fio de cobre;

 

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maior capacidade de transmissão - como as fibras ópticas são mais finas do que os fios de cobre, mais fibras do que fios de cobre podem ser colocadas juntas em um cabo de determinado diâmetro. Isso permite que mais linhas telefônicas passem pelo mesmo cabo ou que mais canais sejam transmitidos através do cabo para seu aparelho de TV a cabo;

 

menor degradação do sinal - a perda de sinal em uma fibra óptica é menor do que em um fio de cobre;

 

sinais luminosos - ao contrário do que ocorre com os sinais elétricos nos fios de cobre, os sinais luminosos não interferem com os de outras fibras ópticas contidas no mesmo cabo. Isso significa conversações ao telefone ou recepção de TV mais nítidas;

 

menor consumo de energia - como os sinais nas fibras ópticas se degradam menos, podem ser usados transmissores de menor potência em vez dos transmissores elétricos de alta voltagem necessários para os fios de cobre. Mais uma vez, isso economiza dinheiro para seu provedor e para você;

 

sinais digitais - as fibras ópticas são teoricamente adequadas para a transmissão de informação digital, o que é especialmente útil nas redes de computadores;

 

não inflamáveis - como não há eletricidade circulando através das fibras ópticas, elas não geram risco de incêndio;

 

leves - um cabo óptico pesa menos que um cabo de fios de cobre comparável. Os cabos de fibra óptica ocupam menos espaço no solo;

 

flexíveis - como as fibras ópticas são tão flexíveis e podem transmitir e receber luz, elas são usadas em muitas câmeras digitais flexíveis para as seguintes finalidades:

geração de imagens médicas - em broncoscópios, endoscópios, laparoscópios;

geração de imagens mecânicas - na inspeção mecânica de soldas em tubos e motores (em aviões, foguetes, ônibus espaciais, carros);

encanamentos - para inspecionar linhas de esgoto.

Por causa dessas vantagens, você vê as fibras ópticas sendo utilizadas em muitas indústrias, particularmente a de telecomunicações e as redes de computadores. Por exemplo, se você telefonar para a Europa a partir dos Estados Unidos (ou vice-versa) e o sinal for refletido por um satélite de comunicações, frequentemente haverá um eco na linha. Entretanto, com os cabos de fibra óptica transatlânticos, a conexão é direta, sem ecos.

Como são feitas as fibras ópticas?

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Agora que sabemos como funcionam os sistemas de fibra óptica e por que eles são úteis, é hora de perguntar: como eles são feitos? As fibras ópticas são feitas de vidro óptico extremamente puro. Costumamos achar que uma janela de vidro é transparente. Entretanto, quanto mais espesso for o vidro, menos transparente ele será em razão das impurezas nele contidas. O vidro de uma fibra óptica, porém, possui menos impurezas do que o vidro usado em janelas. Segue a descrição da qualidade do vidro feito por uma companhia: se você estivesse sobre um oceano feito de quilômetros de núcleo sólido de fibra de vidro, poderia ver claramente o fundo.

Fazer fibras ópticas requer as seguintes etapas:

1. elaborar um cilindro de vidro pré-formado;2. estirar as fibras a partir da pré-forma; 3. testar as fibras.

Fazendo o bastão de pré-formaO vidro para a pré-forma é feito por um processo chamado deposição de vapor químico modificado (em inglês, MCVD).

Imagem cortesia de Fibercore Ltd.Processo MCVD para a fabricação do bastão de

pré-forma

No processo MCVD, o oxigênio borbulha através de soluções de cloreto de silício (SiCl4), cloreto de germânio (GeCl4) e/ou outros produtos químicos. A mistura exata governa as diversas propriedades físicas e ópticas (índice de refração, coeficiente de expansão, ponto de fusão, etc.). Os vapores gasosos são então conduzidos para o interior de uma sílica sintética ou tubo de quartzo (interface) em um torno especial. À medida que o torno gira, um maçarico é movido para cima e para baixo no lado externo do tubo. O calor extremo proveniente do maçarico faz que duas coisas aconteçam:

o silício e o germânio reagem com o oxigênio, formando dióxido de silício (SiO2) e dióxido de germânio (GeO2);

o dióxido de silício e o dióxido de germânio se depositam no interior do tubo e se fundem para formar o vidro.

O torno gira continuamente para fazer um bastão consistente e de revestimento uniforme. A pureza do vidro é mantida pelo uso de plástico resistente à corrosão no sistema de fornecimento de gás (blocos de válvulas, tubos,

Foto cedida pela Fibercore Ltd.

Torno usado na preparação

do bastão de pré-forma

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vedações) e pelo controle preciso do fluxo e composição da mistura. O processo de fazer o bastão de pré-forma é altamente automatizado e leva várias horas. Depois que o bastão de pré-forma se resfria, é testado para controle de qualidade (índice de refração).

Estirando as fibras a partir do bastão de pré-formaAssim que o bastão de pré-forma é testado, é carregado em uma torre de estiramento de fibra.

Diagrama de uma torre de estiramento de fibra usada para estirar as fibras de vidro óptico a partir

de um bastão de pré-forma

O bastão é rebaixado a um forno de grafite (1.900 a 2.200°C) e a ponta se funde até que um glóbulo derretido caia pela ação da gravidade. À medida que ele cai, se resfria e forma um filamento.

O operador passa o filamento através de uma série de copos de revestimento (capas protetoras) e estufas de secagem com luz ultravioleta para um carretel de tração controlada. O mecanismo de tração puxa lentamente a fibra a partir do bastão de pré-forma aquecido e é controlado precisamente por meio de um micrômetro a laser, que mede o diâmetro da fibra e alimenta a informação de volta para o mecanismo de tração. As fibras são tracionadas a partir do bastão a uma taxa de 10 a 20 m/s e o produto acabado é enrolado no carretel. Os carretéis comportam frequentemente mais de 2,2 km de fibra óptica.

Testando a fibra óptica acabada

A fibra óptica acabada é testada quanto a: resistência à tração - deve suportar 7.033

kgf/cm2 ou mais;Foto cedida pela CorningCarretel de fibra óptica

acabada

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perfil do índice de refração - determina a abertura numérica, assim como a tela para os defeitos ópticos;

geometria da fibra - o diâmetro do núcleo, as dimensões da interface e o diâmetro da capa devem ser uniformes;

atenuação - determina o quanto os sinais luminosos de diversos comprimentos de onda se degradam com a distância;

capacidade de transmissão de informação (largura de banda) - número de sinais que podem ser transmitidos de cada vez (fibras multimodo);

dispersão cromática - dispersão de diversos comprimentos de onda da luz através do núcleo (importante para a largura de banda);

faixa operacional de temperatura/umidade; dependência de temperatura da atenuação; capacidade de condução de luz sob a água - importante para cabos

submarinos;Assim que as fibras passam pelo controle de qualidade, são vendidas para companhias telefônicas, de TV a cabo e provedores de redes. Atualmente, diversas companhias estão substituindo seus antigos sistemas baseados em fio de cobre por novos sistemas com base em fibra óptica para melhorar a velocidade, capacidade e clareza das informações transmitidas.

Física da reflexão interna total

Quando a luz passa de um meio m1 com um índice de refração para outro meio m2 com um índice de refração mais baixo, ela se desvia ou refrata para longe de uma linha imaginária perpendicular à superfície (linha normal). Conforme o ângulo do feixe através de m1 se torna maior em relação à linha normal, a luz refratada através de m2 se desvia para longe da linha.

Em um ângulo particular (o ângulo crítico), a luz refratada não penetrará em m2, viajando ao longo da superfície entre os dois meios: sen (ângulo crítico) = n2/n1, onde n1 e n2 são os índices de refração dos meios m1 e m2 – sendo que n1 é maior do que n2. Se o ângulo do feixe através de m1 for maior do que o ângulo crítico, então o feixe refratado será refletido inteiramente de volta para m1 (reflexão interna total), mesmo que m2 seja transparente!

Em física, o ângulo crítico é descrito em relação à linha normal. Para as fibras ópticas, o ângulo crítico é descrito em relação ao eixo paralelo que corre pelo meio da fibra. Assim, o ângulo crítico da fibra óptica é igual a 90 graus menos o ângulo crítico físico.

Reflexão interna total em uma fibra óptica

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Em uma fibra óptica, a luz viaja através do núcleo (m1, de alto índice de refração), refletindo-se constantemente na interface (m2, de menor índice de refração), porque o ângulo da luz é sempre maior do que o ângulo crítico. A luz se refletirá na interface, não importando o ângulo em que a fibra seja curvada, mesmo que seja um círculo completo.

Como a interface não absorve nenhuma luz do núcleo, a onda luminosa pode viajar grandes distâncias. Entretanto, uma parte do sinal luminoso se degrada dentro da fibra, principalmente em razão das impurezas contidas no vidro. A intensidade dessa degradação do sinal depende da pureza do vidro e do comprimento de onda da luz transmitida (por exemplo, 850 nm = 60 a 75 %/km; 1.300 nm = 50 a 60 %/km; para 1.550 nm, ela é maior do que 50 %/km). Algumas fibras ópticas de qualidade excepcional apresentam uma degradação de sinal muito menor: menos de 10 %/km em 1.550 nm.

Sensores á Fibra Óptica

Fibras – aplicações gerais Para aplicações gerais, as fibras padrão oferecem uma gama alargada de tamanhos desde diâmetro de 0,5 mm até M14, formatos de estrutura cilíndricos ou quadrados e fibras padrão ou de flexibilidade elevada. >>

Fibras – ambientes adversos Para aplicações em ambientes exigentes com temperaturas até 400°C, substâncias químicas agressivas ou em vácuo, as fibras para ambientes adversos fornecem a precisão e a fiabilidade necessárias para uma durabilidade prolongada. >>

Fibras – objetos ou instalações especiais Para aplicações difíceis que requerem a máxima precisão até 100 µm, dobra frequente em aplicações robotizadas, monitorização de área ou para objetos e processos especiais como a detecção de pastilhas, rótulos, vidro, líquidos, etc., as fibras especiais oferecem o melhor desempenho adaptado a uma finalidade específica. >>

Amplificadores – utilização fácil Para uma configuração fácil e simples com ajuste com um botão ou ajuste por potenciómetro, os amplificadores de utilização fácil são ideais para aplicações padrão. >>

Amplificadores – funcionalidade avançada Para uma maior estabilidade operacional com objetos difíceis, funcionalidade de comunicação e processamento com sinal alargado, aplicações de alta velocidade e detecção de cor, os amplificadores de funcionalidade avançada oferecem a flexibilidade e o desempenho necessários para fornecer soluções fáceis para aplicações exigentes.

Fibras ópticas geram sensores mais rápidos do mundo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/05/2005

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Cientistas da   Universidade   Heriot-Watt, Escócia, criaram uma nova família de sensores que podem sobreviver a níveis de pressão e calor incrivelmente altos, o que os torna adequados para o monitoramento de prédios, túneis e qualquer outra estrutura que possa sofrer acidentes.

Os três novos tipos de sensores utilizam fibras ópticas especialmente fabricadas e que respondem a alterações no ambiente ao seu redor. Eles podem monitorar ondas de choque de explosões, segurança estrutural em túneis, pontes e prédios e também curvaturas em componentes críticos de aviões.

A maioria dos sensores   modernos   são eletrônicos e funcionam com base no princípio de que a temperatura, a pressão ou o stress afetam o comportamento elétrico do material utilizado como sensor. O problema é que esses sensores eletrônicos não são adequados a todas as situações. Aplicações médicas e em locais sujeitos a fortes interferências eletromagnéticas são apenas dois exemplos de casos que não são bem servidos pelos sensores atuais.

Foi por isso que o professor Julian Jones deixou de lado a eletricidade e passou a explorar as fibras ópticas. Um equipamento básico de medição pode ser construído com um par dessas fibras, onde uma capta a medição e a outra funciona como referência.

Feixes de luz viajam ao longo das duas fibras, são refletidas no seu final e fazem o caminho de volta. Nesse ponto os dois sinais são mesclados, o que produz um padrão de interferência que depende da distância percorrida pelos feixes de luz. Se o caminho da luz de medição varia, mesmo por alguns milionésimos de milímetro, o padrão de interferência muda e a variação de distância pode ser calculada. Esta técnica é chamada interferometria e é largamente utilizada nos laboratórios de física.

Mas o professor Jones criou um tipo especial de fibra, mais adequado ao funcionamento como sensor. A nova fibra óptica tem vários núcleos, algo que a tornaria inútil para o uso em   telecomunicações , mas que é extremamente útil para a medição de variação em distâncias muito curtas. Tudo o que se tem a fazer é comparar as medições entre os núcleos adjacentes. Uma utilização prática imediata é a verificação da torção sofrida pela asa de um avião, por exemplo. Quando uma estrutura se dobra, o núcleo mais próximo ao centro da dobra terá um ângulo ligeiramente mais fechado do que o núcleo mais distante.

É possível ainda a gravação de padrões no interior dos núcleos, utilizando-se raios laser, criando-se minúsculos espelhos, cada um ajustado para   cores   de luz específicas. Com isto, é possível detectar-se exatamente onde a fibra se dobrou, com que intensidade e em qual direção.

Para suportar condições ainda mais severas, o cientista utilizou fibras plásticas, especialmente construídas para suportar condições nas quais as fibras de vidro não são adequadas.

Para construir sensores de pressão, o professor Jones fez modificações em fibras ópticas comuns utilizadas em telecomunicações. Na sua extremidade, ele fez um minúsculo furo, medindo apenas alguns milésimos de milímetro e recobriu o furo com uma membrana. "Esses microsensores podem ser os sensores de pressão de reação mais rápida no mundo," afirmou ele.