Electricidad Y Magnetissmo

Resumen

Con el presente documento se pretende dar a conocer en un nivel amplio y con un nivel de detalle importante la naturaleza, funcionamiento y evolución de los sistemas de sensores ópticos. Se buscara entregar la información necesaria para poder tener un concepto claro y con propiedad del tema, basándonos en fuentes de información que tengan reconocimiento y propiedad en el asunto, para asi poder sustentar el presente documento con información confiable de fuentes con alta experiencia de quien con seguridad tendremos aportes que serán de alta importancia y calidad en este trabajo.

Investigación Sensores Ópticos

Introducción

Cualquier actuación del hombre sobre el medio viene precedida por dos importantes etapas, una de información sobre el hecho en sí y sus circunstancias, y otra de decisión antes de efectuar una acción. La primera etapa se realiza con órganos sensoriales donde existen numerosas magnitudes tanto físicas como químicas a las que por su naturaleza o magnitud los sentidos humanos no tienen acceso, allí es donde ante la necesidad del hombre de medir, cuantificar y cualificar estas magnitudes nacen los sistemas físicos artificiales denominados “sensores” . En contexto se ha desarrollado en forma paralela, un área de la ciencia y la tecnología junto con el desarrollo de la industria optoelectrónica y la industria de la telecomunicación en fibra óptica; que se puede catalogar como la industria de los sensores de fibra óptica.; de los cuales su aparición como tal se remonta a los años 70’ del siglo pasado.

Es asi que los sensores constituyen el primer y más importante eslabón de dicha cadena de información, acción y decisión.

Una de las características y requisitos más apremiantes delos sensores es que deben suministrar información en forma continua y en tiempo real, al igual que lo hacen los sentidos humanos, y es asi que el desarrollo y aplicación de los sensores abarca todos los campos de la vida cotidiana desde la seguridad ciudadana hasta defensa militar, desde la química medioambiental hasta la robótica entre sin número de áreas más.

(Concepción Perez Conde, Sensores Ópticos, 1996, Pag. 15, 21-27)

Descripción los sensores ópticos

Un sensor óptico se basa en el aprovechamiento de la interacción entre la luz y la materia para determinar las propiedades de ésta. Una mejora de los dispositivos sensores, comprende la utilización de la fibra óptica como elemento de transmisión de la luz.

Fig. 1: Diagrama básico de un sensor óptico.

 Los sensores ópticos se componen de dos elementos principales, un sensor y un emisor de luz, pudiendo estar este último integrado dentro del sensor o estar situado fuera.

 La fuente de luz genera luz de una cierta frecuencia para que el sensor pueda detectarla más fácilmente y diferenciarla de otras fuentes cercanas.

 El tipo de luz más usado es el infrarrojo y, en este caso, para diferenciar la luz de la fuente se deja una frecuencia fija y lo que se hace es emitir pulsos. El sensor simplemente descartará cualquier luz infrarroja que le llegue y que no sea intermitente, pudiendo así diferenciar la luz de la fuente de radiación infrarroja proveniente de otros objetos que generen calor.

Tipos de Sensores Ópticos

Dentro de esta categoría hay dos tipos principales: los sensores basados en la reflexión y los que trabajan en modo barrera

Sensores basados en la reflexión

Fig. 2: esquema de sensor óptico basado en reflexión.

Estos tienen el emisor de luz y el detector muy próximos y deducen la distancia a la que está un objeto dependiendo del ángulo que forma la luz al rebotar sobre este. Esto hace que su rango sea bastante limitado.

Sensores basados en modo barrera

Fig. 3: esquema de sensor óptico basado en modo barrera.

 El sensor óptico en modo barrera tienen la fuente a cierta distancia enfrente del sensor y solo pueden saber si el rayo se obstruye o no, aunque también se pueden configurar para detectar una pérdida de cantidad de luz, utilizable esto para algún proceso de control de nivel de líquido en algún recipiente como en una cinta transportadora de botellas.

Sensores, ”www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r96833.PPT‎”

Funcionamiento de un sensor óptico

Fig. 4: Interferómetro de fibra óptica para la medida simultánea de dos

magnitudes físicas externas (como por ejemplo presión y temperatura).

Existen diferentes técnicas ópticas que pueden aplicarse a la medida de diferentes parámetros. Podemos medir la atenuación-transmisión espectral de la luz al atravesar un determinado medio, lo que nos permitirá encontrar los elementos discretos presentes en ese medio y su concentración.

También pueden realizarse medidas de tipo interferométrico, en las que la propiedad de la radiación que sufre cambios debido al efecto externo es la fase, con lo que empleando otro haz luminoso de fase conocida como referencia, es posible determinar la magnitud de ese efecto externo.

Fig 5 . Iulustracion funcionamiento sensor Óptico

Una técnica que ha cobrado especial relevancia en los últimos años dentro del Departamento de Óptica, es la basada en la resonancia de plasmones superficiales, especialmente útil para la medida del índice de refracción de líquidos. En este caso lo que se mide es la atenuación de la luz guiada por una fibra óptica a la que se le ha eliminado parcialmente el revestimiento y se ha depositado una multicapa incluyendo algún medio metálico. Dependiendo del índice de refracción del medio en contacto con la capa más exterior, el acoplamiento entre los campos será más o menos intenso, o que se reflejará en la potencia luminosa que sale por el otro extremo de la fibra.

Ventajas:

Los sensores ópticos, presentan importantes ventaja cuando lo que se desea es determinar propiedades físicas o químicas:

• Es un método no destructivo y no invasivo.

• Ofrece posibilidades de integración en sistemas más complejos.

• Bajo coste y tecnología bien establecida.

• Posibilidades de control a distancia de lugares poco accesibles físicamente.

• Capacidad de conformar redes espaciales de sensores para el control de parámetros en grandes superficies.

Fig. 6 Óptodo. Sensor óptico para la medida de salinidad marina basado

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