¿Se pueden instalar 10 redes de fibra óptica dentro de un tubo de acero? ¿Cómo se garantiza la precisión de la posición de cada punto?
1. ¿Se pueden instalar 10 rejillas en una sola tubería de acero?
Sí, absolutamente.
El encapsulado de múltiples rejillas (o “encapsulado de múltiples puntos” o “encapsulado de cadenas de rejillas de fibra óptica”) dentro de una sola tubería de acero inoxidable (o aleación) es una tecnología central muy madura de OFSCN®.
La cantidad de puntos de medición que se pueden alojar en un solo sensor depende principalmente del parámetro físico a medir (temperatura o deformación), el rango de temperatura objetivo y el rango de longitud de onda del demodulador asociado:
- Medición de temperatura (sensores de temperatura multipunto):
- En el Sensor de temperatura de rejilla de fibra de 100°C de OFSCN®, con un demodulador de rejilla de fibra óptica de 40\text{ nm} de ancho, se recomienda no superar los 20 puntos de medición de temperatura por tubería de acero inoxidable.
- En el Sensor de temperatura de rejilla de fibra de 300°C de OFSCN®, también con un demodulador de 40\text{ nm}, se recomienda no superar los 10 puntos de medición de temperatura por tubería de acero inoxidable.
- Medición de deformación (sensores de deformación multipunto):
- En el Sensor de deformación de rejilla de fibra encapsulado en polímero de OFSCN® (diámetro 0.7 mm/1.2 mm), se puede añadir una tubería de acero sin costura para protección exterior del material de encapsulado polimérico. Al utilizar la gama completa y un demodulador de 40\text{ nm}, se recomienda no superar los 10 segmentos de medición por sensor.
A continuación se muestran imágenes de los productos relacionados:
2. ¿Cómo se garantiza la precisión de la posición de cada punto?
Para garantizar la precisión de la posición espacial de cada punto de medición (rejilla) en un sensor de encapsulado multipunto, se requiere un control de ingeniería sistemático en tres dimensiones: preparación de la fuente, proceso de encapsulado y calibración de fábrica.
① Control de la fuente: Escritura de alta precisión de cadenas de rejillas de fibra óptica (FBG Array)
Al grabar las rejillas en la fibra, OFSCN® utiliza la técnica de enmascaramiento de fase con láser de excímero o la escritura en línea en la torre de trefilado.
- Mediante un programa de computadora junto con una plataforma de desplazamiento de control eléctrico de alta precisión (o un sistema de control de torre de trefilado), la distancia física entre dos rejillas adyacentes en la fibra se fija con precisión durante la fabricación de la fibra.
- Esta tecnología de escritura óptica ofrece una precisión de posicionamiento geométrico extremadamente alta, y el error de posición relativa entre puntos de medición generalmente se puede controlar a nivel de milímetros o incluso submilímetros.
② Control del encapsulado: Solidificación física y diseño de estructura sin deslizamiento
Una vez que la fibra con múltiples rejillas se inserta en la tubería de acero inoxidable, la clave es cómo evitar que la fibra se deslice o se mueva dentro de la tubería:
- Para sensores de deformación: La medición de deformación requiere un fuerte acoplamiento mecánico entre la fibra y la tubería de acero inoxidable. OFSCN® utiliza materiales poliméricos especiales o aleaciones metálicas para sellar y solidificar la sección de la rejilla con la pared interior de la tubería de acero. Después de la solidificación, la rejilla de fibra (sección de medición) se bloquea físicamente en la posición correspondiente de la tubería de acero. La deformación que experimenta la tubería de acero es la que mide la rejilla. Debido a la ausencia de deslizamiento relativo, la posición física del punto de medición se mantiene estable a largo plazo.
- Para sensores de temperatura: Para evitar que la expansión y contracción térmica de la tubería de acero introduzca esfuerzos térmicos que interfieran con la medición de temperatura (es decir, medir solo la temperatura, no el estrés), las rejillas internas suelen emplear una estructura de “deslizamiento/suspensión”. Para garantizar la precisión de la posición, durante el encapsulado se aplica una micro-tensión, un punto de pegamento de precisión y un posicionamiento mecánico del extremo en la cola del sensor (o en nodos de anclaje específicos). Esto controla la relajación térmica general de la fibra a un nivel muy bajo, asegurando que cada rejilla permanezca dentro de su rango de medición físico diseñado.
③ Calibración de fábrica y verificación óptica: Posicionamiento espacial de alta resolución
Después de ensamblar el sensor, se requiere verificar la posición geométrica final mediante los siguientes métodos:
- Medición geométrica física: Para cada sensor multipunto de longitud personalizada, la distancia física de cada punto de medición en el dibujo desde el conector de la cola del cable de fibra óptica (como FC/APC) o el extremo del sensor de acero inoxidable se registra estrictamente durante la producción de fábrica.
- Verificación de posicionamiento espacial óptico: Utilizando un reflectómetro óptico en el dominio de la frecuencia (OFDR) de alta resolución espacial o pruebas locales de temperatura/deformación, se puede leer con precisión la posición absoluta de la rejilla en el eje geométrico espacial de la fibra, que corresponde a la longitud de onda central. Esto permite verificar la posición física y asegurar que la posición espacial real de cada punto de medición coincida con los requisitos de diseño.