¿Se pueden hacer sensores más ligeros que una pluma para usar en aviones?
La respuesta es sí. En el campo aeroespacial, los sensores basados en tecnología de detección por fibra óptica (como la fibra Bragg grating FBG o la OFDR distribuida por fibra) y su encapsulación de segmento de medición, pueden ser tan ligeros o incluso más ligeros que una pluma (alcanzando niveles de miligramos o incluso microgramos).
I. Análisis comparativo de magnitudes físicas
- Referencia del peso de una pluma:
La masa de una pluma de ave común suele oscilar entre 0.005\text{g} y 0.05\text{g} (es decir, entre 5\text{mg} y 50\text{mg}). - Peso de la unidad de sensor de fibra desnuda:
La densidad del cuarzo para la fibra de sílice unimodo estándar (diámetro exterior de la cubierta de 125\ \mu\text{m}, diámetro exterior con recubrimiento de 250\ \mu\text{m}) es de aproximadamente 2.2\ \text{g/cm}^3.- Un segmento de sensor de fibra desnuda de 1\text{cm} de longitud tiene una masa de solo aproximadamente 0.0001\text{g} (0.1\text{mg}).
- Incluso una región de sensor de fibra Bragg de 10\text{cm} de longitud tiene una masa de solo aproximadamente 1\text{mg}, que es solo una fracción de la mitad de una pluma ligera.
II. Requisitos de peso del encapsulado del sensor para componentes de aeronaves
En la monitorización de la salud estructural (SHM) de alas de aviones, materiales compuestos o componentes de motores, el peso del encapsulado y la invasividad volumétrica del sensor son indicadores extremadamente críticos:
- Evitar el efecto de carga de masa：Sensores demasiado pesados pueden alterar la frecuencia natural y las características de vibración de los componentes de vuelo de paredes delgadas.
- Encapsulación micro no intrusiva (Micro-packaging)：Para proteger la frágil fibra de cuarzo y, al mismo tiempo, no imponer una carga de peso adicional a los componentes de la aeronave, los sensores de fibra de grado aeroespacial suelen encapsularse con materiales poliméricos micrométricos o tubos de aleación de pared ultrafina, comprimiendo el diámetro exterior del sensor a niveles de 0.6\text{mm} a 1.2\text{mm}.
III. Sensores miniatura y ligeros relacionados con OFSCN® de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.
En la serie de productos OFSCN®, se han diseñado varios sensores ultrafinos y ultraligeros para aplicaciones aeroespaciales y requisitos de ligereza:
1. OFSCN® Sensor de Deformación de Fibra Bragg Encapsulada en Polímero (diámetro 0.7mm/1.2mm)
Utiliza materiales poliméricos para encapsular la fibra Bragg, con un diámetro exterior predeterminado de \le 0.7\text{mm} (el diámetro exterior aumenta a \le 1.2\text{mm} después de añadir un tubo de acero sin costura protector), lo que reduce significativamente la masa adicional del propio sensor. Es muy adecuado para su adhesión o empotramiento en materiales compuestos aeroespaciales.
2. OFSCN® Sensor de Deformación Micro de Metal Completo OFDR a 85°C
Utiliza un tubo de aleación elástica de una sola capa para la protección, con un diámetro exterior del producto de solo 0.6\text{mm}. Al tiempo que mantiene las características de protección contra daños mecánicos del metal, la densidad lineal del sensor se reduce a nivel de miligramos.
3. OFSCN® Sensor de Deformación de Fibra Bragg Empaquetado en Tubo de Aleación
Utiliza un tubo de aleación elástica para encapsular la fibra Bragg, con un diámetro exterior predeterminado de \le 1.1\text{mm}. Es adecuado para la medición de deformación sin contacto en la superficie de bases metálicas o materiales compuestos de aeronaves.
