Mejoras en sensores distribuidos basados en dispersión Brillouin estimulada en fibra óptica

Abstract

El presente trabajo fin de máster se ha llevado a cabo con el objetivo de desarrollar un sistema sensor de fibra óptica distribuido, capaz de monitorizar la deformación unitaria y variaciones de temperatura, basándose en el efecto de dispersión Brillouin estimulada en fibra óptica. Mejorando y solventando algunas de las limitaciones que manifiestan estos sensores hoy en día. Dado el auge actual en el que se encuentran los sensores Brillouin ópticos basados en el análisis del dominio del tiempo, el trabajo se ha centrado en ese tipo de sensores. Para ello, se ha realizado una revisión bibliográfica del estado del arte, obteniendo una visión más detallada de este tipo de sensores. Tras realizar dicha revisión, se ha concluido que esta tecnología es muy interesante para la realización de sensores de monitorización de grandes estructuras, en las cuales sean de interés las medidas de deformación unitaria y temperatura. En particular, los sensores Brillouin basados en el dominio del tiempo están en plena evolución, incluso ofrecen la posibilidad de realizar medidas a altas frecuencias de muestreo, que era la carencia de sensores anteriores. Sin embargo, cabe destacar que actualmente, las soluciones comerciales de este tipo de sensores son muy costosas y complejas, debido a los numerosos dispositivos que son necesarios para su correcto funcionamiento. Además, cuentan con algunas limitaciones como el efecto de la polarización del campo óptico en la medida, la resolución espacial alcanzada, la precisión de medida o el rango dinámico de la misma. Una vez realizada la revisión del estado del arte, se ha procedido a investigar novedosas técnicas para paliar algunos de los defectos de estos sensores. Una de las mejoras propuestas, se basa en aplicar una novedosa técnica para obtener todas las señales ópticas necesarias para este tipo de sensor mediante una única fuente óptica. De este modo, se simplifica el esquema de estos sensores, reduciendo el número de componentes necesarios para su desarrollo, de manera que se obtiene una reducción significativa en el coste final del sensor. Por otro lado, y con el objetivo de mejorar una de las principales limitaciones por las que se ven afectadas este tipo de sensor para medidas de larga distancia, se ha propuesto y se ha demostrado, por primera vez, un sistema de medida capaz de relajar los estrictos requerimientos de relación de extinción del pulso. Aplicando dicha técnica, se obtiene una mejora en la precisión de los sensores, sin suponer ello un incremento en el coste del sensor. En todo momento, las derivaciones teóricas de los esquemas de mejora propuestos han sido contrastadas con demostraciones experimentales en el laboratorio. Además, cabe destacar el hecho de que los sistemas propuestos han obtenido excelentes resultados, mejorando los sistemas actuales.