Sensor de fibra óptica

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O sensor de fibra óptica é uma das aplicações mais promissoras dessa tecnologia, permitindo a detecção precisa de variações físicas, químicas e biológicas em diversos ambientes.

Com sua capacidade de medição precisa, imunidade a interferências eletromagnéticas e potencial para aplicações em ambientes hostis, os sensores de fibra óptica têm se tornado cada vez mais populares em áreas como aeroespacial, automotiva, petroquímica, entre outras.

Neste artigo, serão discutidos os princípios de funcionamento dos sensores de fibra óptica, suas aplicações e especificações.

Sensor de fibra óptica

O que é o sensor de fibra óptica?

O sensor de fibra óptica é um dispositivo que utiliza fibras ópticas para medir variações em grandezas físicas, químicas ou biológicas.

A fibra óptica é um filamento de vidro ou plástico muito fino e flexível, que conduz a luz de forma eficiente por longas distâncias.

Ao inserir um sensor na extremidade da fibra, é possível medir as alterações na luz que passa através dela e converter essas mudanças em sinais elétricos que podem ser processados e interpretados.

Essa técnica de medição oferece diversas vantagens em relação aos sensores convencionais, como imunidade a interferências eletromagnéticas, alta precisão e capacidade de medição em ambientes hostis.

Os sensores de fibra óptica são amplamente utilizados em áreas como aeroespacial, automotiva, petroquímica, medicina e monitoramento ambiental.

Como o sensor de fibra óptica funciona?

O sensor de fibra óptica funciona com base na propriedade de condução da luz através de uma fibra óptica.

Uma fibra óptica consiste em um núcleo central de vidro ou plástico, cercado por uma camada de material reflexivo e uma cobertura externa de proteção.

A luz é injetada no núcleo da fibra e se propaga através dele por meio de múltiplas reflexões nas camadas que o cercam.

Ao inserir um sensor na extremidade da fibra, é possível medir as alterações na luz que passa através dela.

Existem diversos tipos de sensores de fibra óptica, cada um com um princípio de funcionamento específico.

Por exemplo, um sensor de temperatura pode utilizar uma fibra óptica revestida com um material que muda sua propriedade de refração com a temperatura, alterando assim a intensidade da luz que é refletida de volta para o sensor.

Um sensor de pressão pode utilizar uma fibra óptica com uma deformação mecânica que afeta a sua propriedade de reflexão da luz.

Os sinais de luz modificados são convertidos em sinais elétricos por meio de um fotodetector localizado na extremidade receptora da fibra.

Esses sinais elétricos podem ser amplificados e processados para gerar informações sobre a grandeza medida.

Com essa técnica, é possível obter medições precisas e confiáveis em ambientes hostis, como em altas temperaturas, em áreas de alta radiação ou em ambientes com interferências eletromagnéticas.

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Aplicações do sensor de fibra óptica

O sensor de fibra óptica tem uma ampla variedade de aplicações em diversas áreas. Algumas das principais aplicações incluem:

  • Aeroespacial:

O sensor de fibra óptica é utilizado em aeronaves e foguetes para medir a temperatura, pressão, vibração e outras grandezas que afetam o desempenho e segurança desses veículos.

  • Petróleo e gás:

É utilizado na indústria petroquímica para monitorar a temperatura, pressão e fluxo de líquidos e gases em tubulações e reservatórios.

Esse sensor é capaz de suportar ambientes agressivos e de alta pressão, permitindo a detecção de vazamentos e falhas em tempo real.

  • Medicina:

Pode ser aplicado em diagnósticos médicos, tais como em endoscopias, detecção de doenças gastrointestinais e cardíacas. Também pode ser utilizado para medir a pressão arterial e para monitorar pacientes em tratamento intensivo.

  • Infraestrutura:

O sensor de fibra óptica é utilizado em estruturas como pontes, túneis e edifícios para monitorar a deformação, temperatura e vibração.

Isso permite a detecção precoce de problemas estruturais, aumentando a segurança e reduzindo os custos de manutenção.

  • Segurança:

É utilizado em sistemas de segurança para detectar movimentos em áreas restritas, como cercas e portões. Também é usado em detecção de incêndio, monitoramento de intrusão em túneis e para a detecção de explosivos.

  • Meio ambiente:

O sensor de fibra óptica é utilizado para medir a qualidade da água, ar e solo, bem como para detectar a presença de poluentes.

Esse sensor é capaz de suportar ambientes hostis, permitindo a coleta de dados em áreas remotas e de difícil acesso.

Vantagens do sensor de fibra óptica

O sensor de fibra óptica apresenta diversas vantagens em relação aos sensores convencionais, entre elas:

  • Imunidade a interferências eletromagnéticas:

A fibra óptica é insensível a interferências eletromagnéticas, o que garante maior confiabilidade e precisão nas medições.

  • Alta precisão:

O sensor de fibra óptica é capaz de medir grandezas com alta precisão e resolução, permitindo a detecção de pequenas variações que podem passar despercebidas por outros tipos de sensores.

  • Capacidade de medição em ambientes hostis:

O dispositivo é capaz de operar em ambientes com alta temperatura, radiação, umidade, corrosão e pressão, o que o torna ideal para aplicações em setores como aeroespacial, petróleo e gás, e medicina.

  • Facilidade de instalação e manutenção:

É leve e flexível, o que permite sua instalação em áreas de difícil acesso. Além disso, ele é resistente a desgaste e corrosão, o que reduz os custos de manutenção.

  • Multiplexação:

A fibra óptica permite a transmissão de múltiplos sinais ao mesmo tempo, o que permite a medição simultânea de diversas grandezas em um único cabo de fibra óptica.

  • Segurança:

A fibra óptica não gera faíscas ou eletricidade, o que o torna ideal para aplicações em áreas com risco de explosão ou incêndio.

Devido a essas vantagens, o sensor de fibra óptica é amplamente utilizado em aplicações críticas que exigem alta precisão, confiabilidade e segurança.

Sensor de fibra óptica

Saiba mais sobre o sensor de fibra óptica Pepperl Fuchs distribuído pela Servo

A Pepperl Fuchs é uma empresa que desenvolve diversos tipos de sensores de fibra óptica para uma ampla gama de aplicações industriais, como detecção de objetos, medição de distâncias, controle de processos, entre outras.

Um exemplo de sensor de fibra óptica da Pepperl Fuchs é o MLV41-LL-IR-IO/115/136.

Ele é um sensor de fibra óptica do tipo Through-Beam (emissor-receptor), projetado para detectar objetos em ambientes industriais agressivos.

É capaz de detectar objetos em uma distância de até 4 metros, dependendo da fibra óptica utilizada.

Algumas especificações deste sensor são:

  • Fonte de luz infravermelha: o sensor emite luz infravermelha na faixa de 880 nm para a detecção de objetos.
  • Saída de relé: o sensor possui uma saída de relé, que pode ser configurada como normalmente aberta ou normalmente fechada, permitindo a integração com sistemas de controle.
  • Comunicação IO-Link: o sensor possui uma porta de comunicação IO-Link, que permite a configuração e monitoramento do sensor remotamente.
  • Proteção contra sobrecarga: o sensor é protegido contra sobrecarga e curto-circuito na saída do relé e na entrada de alimentação.
  • Conexão de fibra óptica M12: o sensor possui uma conexão M12 para a fibra óptica, que permite a instalação em locais de difícil acesso.
  • Grau de proteção IP67: o sensor é protegido contra poeira e imersão temporária em água, permitindo a instalação em ambientes agressivos.
  • Faixa de temperatura de operação: o sensor pode operar em uma faixa de temperatura entre -25 °C e 55 °C.

O sensor de fibra óptica MLV41-LL-IR-IO/115/136 da Pepperl Fuchs é uma solução robusta e confiável para a detecção de objetos em ambientes industriais agressivos, com a capacidade de se integrar facilmente aos sistemas de controle.

É possível adquirir esse modelo de sensor de fibra óptica com a Servo, uma das principais representantes da Pepperl Fuchs no Brasil.

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