Caracterización de sensores basados en FBGs sobre fibra óptica para la monitorización de strain, temperatura y campo magnético

Abstract

Este Proyecto de Fin de Carrera posee un carácter multidisciplinar, relaciona áreas como la química, magnetismo y ciencia de los materiales, pero manteniendo en todo momento el contexto común de las comunicaciones ópticas y los sensores. Se pretende hacer uso de los conocidos filtros ópticos Fiber Bragg Gratings (FBG), los cuales aparte de ser elementos de vital importancia en los dispositivos de comunicación óptica actuales, presentan también propiedades intrínsecas muy apetecibles para su uso como sensores. El proyecto está dividido en dos partes, en la primera (Capítulos 2 y 3) se emplean las FBGs como sensores de temperatura y deformación; para lo cual se ponen a prueba sometiéndolas a varios experimentos que tienen como fin común caracterizar su respuesta mediante coeficientes de sensibilidad a la deformación y a la temperatura. Tras el análisis de algunas de las limitaciones de las FBGs como sensores: su fragilidad, difícil manipulación, el límite térmico de funcionamiento o el problema de la correcta transmisión de la deformación a la FBG, el último apartado del capítulo 3, se centrará en la obtención de un método de recubrimiento metálico, compuesto de dos procesos químicos, el primero de ellos llamado Sputtering, consiste en pulverizar en vapor una pequeña capa de iones metálicos sobre la superficie de la FBG, empleando la máquina del Laboratorio de microscopía electrónica de la UPV. El segundo proceso consiste en depositar mayor cantidad de metal mediante un mecanismo similar a la electrólisis llamado Electroplating, para ello se ha contado con la colaboración del Instituto de Química Nuclear (IQN) de la UPV. La segunda parte de este proyecto (Capítulo 4), consistirá en emplear las FBGs para implementar un sensor/actuador magnético, para esto se han empleado dos materiales magnetostrictivos, Metglas 2605CO y Terfenol-D, que son capaces de detectar variaciones de campo magnético y modificar sus dimensiones proporcionalmente. En consecuencia es posible medir estas variaciones mediante una FBG unida físicamente a este material. Finalmente, en el último apartado del capítulo 4, se implementará una estructura que sea capaz de ampliar el efecto de sensibilidad magnética, basado en el compuesto Terfenol-D y el concepto de deformación unitaria.