Czujnik naprężenia z włókien optycznych

Czujnik naprężenia z włókien optycznych

Naukowcy z Australii, Chin i Hong Kongu zbudowali prosty w budowie czujnik naprężenia o szerokim zakresie pomiarów, złożony z polimerowych i krzemowych włókien optycznych.
To nowoczesne urządzenie posiada małą liczbę komponentów i dodatkowo oferuje szeroki zakres pomiarów, a to dzięki zastosowaniu połączonych typów różnych włókien optycznych.

Jednomodowe włókna optyczne są powszechnie stosowane w takich urządzeniach, jak np. podwodne przyrządy akustyczne, inteligentne struktury monitorujące, czy detektory chemiczne i biologiczne. Ich poważną wadą jest natomiast stosunkowo niewielka czułość. Problem ten wynika z faktu, iż szkło jest twardym materiałem (o dużym module Younga) przy jednoczesnym małym współczynniku rozszerzalności cieplnej. Z tego powodu długość fal takich światłowodów nie może być w prosty sposób zmieniana z użyciem mechanicznych bądź termicznych sposobów.

Z drugiej strony, moduły włókien polimerowych są zazwyczaj 30 razy mniejsze od krzemowych, czyniąc z nich materiał 30 razy czulszy od ich krzemowych odpowiedników. Zastosowanie polimerowych włókien optycznych sprawia, że czujnik jest znacznie czulszy, a więc charakteryzuje się szerszym zakresem pomiarów, nawet 10 razy większym od tradycyjnych włókien krzemowych.

Czujnik naprężenia zbudowany przez naukowców z trzech krajów wykorzystuje obydwa typy światłowodów wraz ze współdziałającymi ze sobą dwoma fotodetektorami.

Naukowcy są zdania, że obecnie jest za wcześnie na wprowadzenie czujnika na rynek. Kolejnym krokiem jest udoskonalenie techniki produkcyjnej, aby otrzymać relatywnie szeroki zakres pomiarów, przy jednoczesnej prostej konfiguracji komponentów.