Desarrollo de sensores basados en fibra óptica de plástico

Resumen

En esta tesis, se recogen contribuciones al desarrollo de varios sensores basados en la utilización de fibra óptica de plástico. Se presentan las ventajas generales aportadas por la utilización de fibra óptica de plástico en el ámbito de los sensores con respecto a sus homólogas de otras tecnologías, como dimensiones reducidas, aislamiento eléctrico y excelente comportamiento a la compatibilidad electromagnética. Se han desarrollado cuatro tipos de sensores: un sensor para la medición de caudal y turbidez, un encoder óptico incremental de características especiales, un sensor de desplazamiento lineal y un sensor multipunto de medida de nivel de líquidos. Primeramente, se ha realizado un estudio del estado del conocimiento de estos tipos de sensores con las tecnologías actualmente existentes en el mercado. Posteriormente y utilizando las ventajas inherentes de la fibra óptica de plástico, se han especificado las contribuciones realizadas en los sensores desarrollados. A continuación, se han establecido los correspondientes modelos teóricos y se han realizado los correspondientes diseños experimentales con interesantes aportaciones en el método de utilización y ámbitos de aplicación. En la medición de caudal y turbidez, el sensor desarrollado permite realizar la medición de ambos parámetros sin que haya interacción física con el fluido. Respecto del encoder óptico incremental, se presenta el desarrollo de un encoder donde la electrónica está ubicada en el armario de control y, por tanto, alejada de propio cuerpo del encoder. La conexión entre la electrónica y la óptica se realiza a través de fibra óptica de plástico. Esto es adecuado en aplicaciones especiales, donde es importante que la electrónica esté convenientemente protegida en el armario electrónico. El tercer sensor desarrollado consiste en un medidor de desplazamiento lineal, y el cuarto sensor permite medir de forma discreta diferentes niveles de líquidos. Para determinadas aplicaciones donde la precisión requerida no es importante, la utilización de este tipo de sensores es muy interesante ya que el coste es sensiblemente inferior al de una regla óptica, y su puesta en marcha es rápida y sencilla. En los cuatro sensores desarrollados, se han descrito las limitaciones en sus prestaciones. Finalmente, se han realizado un conjunto de ensayos experimentales. Para su validación, se han comparado los resultados con sensores de otras tecnologías, proporcionando resultados satisfactorios.