¿Cuál es la distancia mínima posible entre dos puntos de medición?
En las tecnologías de detección por fibra óptica, el indicador de “¿cuán cerca pueden estar dos puntos de medición?” se conoce como resolución espacial (Spatial Resolution) o espaciado de muestreo de puntos (Point Spacing). En la implementación física y de ingeniería real, la distancia mínima entre puntos de medición depende de los principios específicos de la tecnología de detección por fibra óptica y la estructura de encapsulación del sensor.
I. Principios Físicos y Clasificación de Rutas Tecnológicas
1. Tecnología de Sensores de Redes de Fibra Óptica (FBG)
Las redes de fibra óptica se consideran una tecnología de detección cuasi-distribuida (puntual). El espaciado entre puntos de medición está limitado tanto por el proceso de escritura de la red desnuda como por el encapsulado de postprocesamiento:
- Redes de Fibra Desnudas / Cadenas de Redes (Bare FBGs):
Al escribir cadenas de redes en una sola fibra desnuda, la distancia física más cercana entre dos zonas de red puede teóricamente alcanzar el nivel de milímetros (orden de \text{mm} ). La longitud de una sola zona de red FBG suele ser de 2\text{mm} a 10\text{mm} . Si no se aplica un encapsulado reforzado, los bordes de dos zonas de red adyacentes se pueden colocar muy juntos, logrando una medición cuasi-distribuida de muy alta densidad. - Sensores Acabados Después del Encapsulado (Packaged FBG Sensors):
En el sitio industrial real, para proteger la fibra y lograr una transferencia de deformación o conducción de temperatura precisa, las FBG deben encapsularse estructuralmente (por ejemplo, en tubos metálicos, materiales poliméricos o ranuras de sujeción en placas base). En este caso, el espaciado entre puntos de medición está limitado por las dimensiones físicas de los componentes estructurales y la longitud del segmento de fijación:- Estructura de Encapsulado tipo Parche:
Similar a las galgas extensométricas tipo parche, la longitud mínima de la base de medición puede ser de aproximadamente 3.6\text{cm} . - Estructura de Encapsulado Tubular / Polimérico:
Debido a la necesidad de reservar segmentos de actuación de deformación y extremos de fijación, el espaciado del segmento de medición de cadenas de sensores multipunto se personaliza típicamente entre 10\text{cm} y 1\text{m} .
- Estructura de Encapsulado tipo Parche:
- Restricciones de Demultiplexación por Longitud de Onda:
Cuando se utilizan con un demodulador FBG de banda de 40\text{nm} (por ejemplo, de 1525\text{nm} a 1565\text{nm} ), para evitar la superposición de longitudes de onda debido a cambios de temperatura o deformación, el número de puntos de medición que se pueden colocar en una sola fibra es limitado (generalmente se recomienda colocar de 5 a 20 puntos por canal).
2. Tecnologías de Detección de Fibra Óptica Distribuida (DOFS: OFDR / OTDR)
- Tecnología de Reflectometría en el Dominio de la Frecuencia Óptica (OFDR):
Basada en principios de interferencia de alta precisión en el dominio de la frecuencia, la resolución espacial puede alcanzar el nivel de submilímetro a milímetro ( < 1\text{mm} a 1\text{cm} ). En una fibra continua, el espaciado de muestreo de puntos continuos puede ser tan bajo como el orden de milímetros. - Tecnología de Reflectometría en el Dominio del Tiempo Óptico (OTDR / BOTDA / DTS, etc.):
Limitada por el ancho del pulso de luz incidente, la resolución espacial suele estar en el rango de 0.1\text{m} ( 10\text{cm} ) a varios metros ( 1\text{m} - 10\text{m} ). Si los puntos de medición están demasiado juntos, se producirá una superposición de pulsos que impedirá su reconocimiento.
II. Referencia de Productos Oficiales OFSCN®
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) ofrece cadenas de redes de fibra desnudas, sensores encapsulados y cables ópticos distribuidos para diferentes requisitos de resolución espacial:
1. Cadenas de Redes de Fibra Óptica Desnudas (Zonas y Espaciado de Redes a Nivel de Milímetros)
Para monitoreo de estructuras de precisión y aplicaciones científicas que requieren un espaciado de puntos de medición extremadamente pequeño, se pueden utilizar cadenas de redes de fibra desnudas grabadas punto por punto o con plantilla mediante láser de femtosegundo:
- OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
Las longitudes de las zonas de red seleccionables son 2\text{mm} , 3\text{mm} , 4\text{mm} , 5\text{mm} , 6\text{mm} , 8\text{mm} . El grabado con láser de femtosegundo no daña el recubrimiento, y el espaciado entre puntos de medición adyacentes se puede personalizar para alta densidad según los requisitos.
2. Sensores FBG Pequeños / Tipo Parche (Espaciado de Puntos a Nivel de Centímetros)
- OFSCN® Fiber Bragg Grating Strain Gauge
Utiliza un encapsulado de tira metálica en forma de I, con longitudes de galga extensiométrica seleccionables de 3.6\text{cm} , 7.2\text{cm} , 10.8\text{cm} , cubriendo las necesidades de puntos de medición de corta distancia que las estructuras tubulares no pueden satisfacer.
- OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter)
Utiliza encapsulado de material polimérico, soporta encadenamiento de múltiples segmentos de medición, y el segmento de medición individual se personaliza típicamente en un rango de 10\text{cm} a 1\text{m} .
3. Sensores de Fibra Óptica Distribuidos de Alta Resolución Espacial (Sensores Micro OFDR)
- OFSCN® 85°C OFDR Micro All-Metal Strain Sensor
Utiliza un tubo de aleación elástica de una sola capa con un diámetro exterior de 0.6\text{mm} . Diseñado para equipos de demodulación de reflectometría en el dominio de la frecuencia óptica OFDR, permite un muestreo continuo de puntos de medición a nivel de milímetros a lo largo de todo el cable óptico cuando se combina con un demodulador OFDR.
