¿Qué sucede durante el calentamiento si la diferencia CTE entre el tubo de acero y la fibra óptica es demasiado grande?
Si la diferencia en el Coeficiente de Expansión Térmica (CTE) entre el tubo de acero y la fibra óptica es demasiado grande durante el calentamiento, pueden surgir varios problemas críticos, que afectan principalmente el rendimiento y la longevidad del sensor o cable de fibra óptica:
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Tensión en la Fibra Óptica: A medida que aumenta la temperatura, el tubo de acero y la fibra óptica se expandirán a diferentes velocidades. Si el tubo de acero tiene un CTE significativamente mayor que la fibra, se expandirá más, sometiendo a la fibra óptica a tensión de tracción. Por el contrario, si la fibra tiene un CTE más alto (lo cual es menos común en esta combinación de materiales específica), se comprimiría. La tensión excesiva puede provocar:
- Daño/Rotura de la Fibra: Más allá del límite elástico, la fibra puede sufrir daños microscópicos o incluso roturas macroscópicas, especialmente si se somete a ciclos térmicos repetidos.
- Pérdida de Señal: La tensión en la fibra puede inducir microcurvaturas o macrocurvaturas, lo que provoca una mayor atenuación óptica y pérdida de señal.
- Errores de Medición (para Sensores): En los sensores de Fibra Bragg Grating (FBG), la tensión influye directamente en la longitud de onda de Bragg. Una tensión incontrolada e inconsistente inducida por la desadaptación del CTE introducirá errores significativos en las mediciones de temperatura o tensión, haciendo que el sensor no sea fiable.
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Delaminación/Fallo del Encapsulamiento: La expansión diferencial puede tensar la interfaz entre la fibra y la superficie interna del tubo. Esto puede provocar la delaminación de cualquier recubrimiento interno o material de unión, o incluso daños físicos en el propio tubo si las fuerzas son lo suficientemente sustanciales y el material del tubo no es dúctil.
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Histéresis y Deriva: Debido a la fricción y la deformación plástica, la tensión inducida por la desadaptación del CTE puede no ser completamente reversible al enfriarse, lo que provoca histéresis en las lecturas del sensor y deriva a largo plazo en la calibración.
Para mitigar estos problemas, OFSCN utiliza técnicas y materiales de empaquetado especializados, como nuestros sensores encapsulados en tubos de aleación metálica, diseñados para minimizar los efectos de la desadaptación del CTE en entornos de alta temperatura.
Para aplicaciones que requieren un rendimiento robusto en condiciones de temperatura desafiantes, puede encontrar el siguiente producto relevante:
Sensor de tensión de fibra Bragg Grating encapsulado en tubo de aleación OFSCN®
Está diseñado con materiales y estructuras para garantizar un funcionamiento estable en amplios rangos de temperatura.
Imágenes del producto:
