MX2007014015A - Sensor distribuido de fibra optica perfeccionado, reversible, de bajo custo y con una alta resolucion espacial. - Google Patents
Sensor distribuido de fibra optica perfeccionado, reversible, de bajo custo y con una alta resolucion espacial.Info
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Abstract
Un sensor espectroscopico de fibra optica que incluye una fibra optica sensible, una fuente de luz de sondear, una fuente de alimentacion, un medio de deteccion, un medio de procesamiento de senales, y un medio de exhibicion de senales. El sensor de fibra optica tiene un revestimiento sensible hecho o con un indicador fluorescente o con un indicador basado en absorcion. La fibra es optimamente afectada por la presencia de por lo menos un mensurando. La fuente de luz de sondear, adyacente a la fibra sensible, ilumina el lado de la fibra. La luz de sondear es modificada por el revestimiento sensible, acoplada hacia el nucleo del sensor de fibra optica como una senal de luz y es guiada hasta el medio de deteccion situado en el termino de la fibra optica. El medio de deteccion convierte la intensidad de luz en una senal electrica y la transmite hacia el medio de procesamiento de senales, donde la senal electrica es correlacionada con el mensurando. La cantidad correlacionada es entonces transmitida y exhibida en el medio de exhibicion de senales.
Description
TÍTULO: SENSOR DISTRIBUIDO DE FIBRA ÓPTICA PERFECCIONADO, REVERSIBLE, DE BAJO CUSTO Y CON UNA ALTA RESOLUCIÓN ESPACIAL
ANTECEDENTES - CAMPO DE LA INVENCIÓN [01] La presente invención se refiere, en general, a sensores espectroscópicos de fibra óptica. Específicamente, esta invención se relaciona a sensores basados en absorción, fluorescencia, fosforescencia y quimiluminescencia.
ANTECEDENTES-ESTADO DELATÉCNICAANTERIOR [02] Sensores espectroscópicos de fibra óptica son utilizados en varias aplicaciones industriales para la detección de temperatura y analitos químicos en forma liquida o gaseosa. Estos sensores han sido desarrollados utilizando dos técnicas distintas: el optrode (o optode) y el sensor distribuido. [03] El optrode es el sensor de fibra óptica más sencillo de todos. Peterson et al., patente Americana No. 4,200,110, revela un sensor conteniendo un indicador químico (reagente), localizado en el término distal de la fibra, que es excitado por una fuente de luz localizada en el término proximal. La luz de excitación se propaga hasta el término distal e interactúa con el indicador produciendo una señal de luz espectroscópica (de fluorescencia, fosforescencia, quimiluminescencia y/o absorción). La señal se propaga hasta el término proximal de la fibra donde es colectado por un detector y correlacionado con el mensurando (o parámetro de medición). En este caso, la fibra no posee cualquier región sensitiva a su largo y es utilizada apenas como una guía para la luz que se propaga, sin cualquier perturbación, hasta el indicador químico donde la señal es generada y volví hasta el término proximal. Para hacer medidas adicionales al largo de la fibra es necesario instalar sensores adicionales resultando en un sistema complejo. [04] En el caso del sensor distribuido, la fibra entera o secciones de la fibra, actúa como un sensor. En una configuración, la fibra se fabrica con un solo revestimiento sensible al mensurando. En una otra configuración, se remueven las secciones originales de revestimiento de la fibra para exponer el núcleo de la misma. Después, las regiones expuestas son cubiertas con un agente sensible al mensurando, a menudo
teniendo un índice de refracción similar a del revestimiento. En ambos los casos, se puede sondear estas regiones sensitivas con una luz de excitación. La fibra resultante posee múltiples puntos y también guía la luz, actuando como un sensor casi distribuido. Mientras que, el optrode requiere varios filamentos de fibras ópticas para hacer múltiples mediciones espaciales, el sistema de detección distribuido requiere generalmente apenas un solo filamento de fibra. Por lo tanto, la ventaja de la detección distribuida es que puede hacer medidas espaciales múltiples con un solo dispositivo. [05] Es posible sondear las regiones sensitivas de un sensor de fibra óptica distribuido de dos maneras: por la excitación axial y por la excitación transversal mientras que la presente invención, considera la excitación transversal superior. [06] La excitación axial es generalmente utilizada para sondear el revestimiento sensible. En la excitación axial, la luz de excitación es inyectada a partir de un extremo de la fibra, al larga de su eje, e interactúa con el revestimiento sensible del sensor a través de su cola evanescente. El revestimiento absorbe la luz de excitación en la región evanescente produciendo o una señal de absorción o una señal de luminiscencia que se puede detectar al extremo de la fibra. [07] Sin embargo, la técnica axial de excitación tiene varias desventajas. La interacción entre las colas evanescentes de la luz de excitación con el revestimiento sensible es muy pequeña requiriendo una fuente de alta potencia, un esquema costoso de detección y/o una fibra óptica muy larga. Además, dependiendo del arreglo, el alineamiento de la fuente de luz (tal como un láser) con el eje de la fibra óptica puede ser muy dificultoso, requiriendo calibración y manejo cuidadosos. [08] Schwabacher, número internacional de publicación WO 01/71316 ("316), demuestra un arreglo linear de cheniosensores, ordenado al largo de una fibra óptica, mientras que cada región es sensible a una especie química y está separada por una sección substancíalmente inerte, tal como el revestimiento original. Esta región substancialmente inerte debe tener una longitud mínima, preferiblemente de 250 centímetros. Publicación "316 documenta ambos los métodos axiales y transversales de excitación, pero que considera el método axial el método preferido. [09] En la incorporación preferida, Publicación '316 introduce un pulso de excitación de láser al largo del eje de la fibra óptica, cada región reactiva estando separada por una
distancia mínima conteniendo regiones substancialmente inertes. Estas secciones inertes, relativamente largas, son requeridas por la tecnología utilizada en "316, para prevenir el traslapo de señales fluorescentes de regiones sucesivas del reactivo. Una luz de excitación de una fuente (tal como un láser, un láser del diodo, un láser del gas, un láser del tinte, láser de estado sólido, LED, etc.) se introduce axialmente a la fibra óptica, la luz entonces es guiada hacia las regiones del reactivo. [10] Para determinarse la región reactiva, entre las varias o aún centenares, que está produciendo la señal, el retraso entre el pulso de excitación y de la señal es medido con precisión y correlacionado con la distancia a cada región particular por medio de instrumentos tales como el osciloscopio y un tubo foto multiplicador. Este arreglo requiere una longitud extremadamente larga de fibra para medir centenares de especies, aumentando el tamaño y la complejidad total del dispositivo de análisis. Además, los instrumentos de precisión pueden también aumentar el coste total del sistema sensor perceptiblemente. [11] Se puede transmitir la luz de excitación hacia las regiones reactivas de la fibra de detección a través de una o más fibras de excitación. Esto también requiere la introducción axial de la luz hacia la fibra de excitación. Una incorporación sugiere el uso de una fibra de excitación para cada región reactiva con la luz de excitación iluminando transversalmente la región reactiva de la fibra de detección. [12] Una otra incorporación requiere el uso de divisores de haz ("beam splitters") para entregar la luz de excitación transversalmente a las regiones reactivas. La técnica de divisores de haz hace uso de láseres costosos de alta energía en donde la intensidad de iluminación en las regiones reactivas se decaen mientras que más divisores de haz son introducidos. [13] En otro esquema, la fibra de excitación es preparada removiendo su revestimiento en varias secciones al su largo, estas secciones despegadas son entonces posicionadas en regiones adyacentes a las regiones reactivas del sensor de fibra, permitiendo su campo evanescente excitar transversalmente el sensor de fibra. Una desventaja es que el campo evanescente de la fibra de excitación es muy débil y entrega muy poca energía al sensor de fibra. Además, otros métodos de excitación axial y transversal se revelan; sin embargo, sendo, en el promedio, mucho costosos.
[14] Aunque se reconoce que los esquemas presentados por "316 son operacionales, los mismos son limitados por la complejidad, el costo de fabricación, y robustez. Para fabricar secciones que se alternan entre regiones reactivas y inertes, se debe despegar el revestimiento solamente en regiones adonde se va el reactivo, dejándolo intacto en las regiones inertes. Este procedimiento aumenta el costo y la complejidad de producción del sensor, limitando las opciones de automatización y fabricación de los mismos. [15] Otras técnicas utilizadas en la industria requieren el uso de instrumentación costosa tal como un reflectómetro óptico en el dominio temporal (Optical Time Domain Reflectometer, OTDR). Con costos de la orden de US$ 20.000 o más, el OTDR agrega costo considerable a cualquier sistema que utilice la técnica axial de excitación. Además, la disponibilidad de distintos largos de onda de sistemas OTDRs es limitada, : restringiendo la selección de reactivos que se pueden utilizar con el sensor. Otra desventaja de estos sistemas es causada por curvas inadvertidas en la fibra e irregularidades físicas en el material de la guía de onda, que cambian el índice de -refracción del dispositivo, resultando en interferencia de las señales producidas. Además, las técnicas presentes carece de una alta resolución espacial, en la orden de aproximadamente 10 centímetros. Una resolución espacial más refinada es necesaria. [16] Una vez más es reconocido por este inventor que la excitación transversal de la región sensitiva es una técnica superior, produciendo una cantidad substancial de señal fluorescente. Sin embargo, los inventores anteriores no lograron identificar que esa excitación lateral, cuando hecha correctamente, puede sondear secciones muy pequeñas de una fibra sensible resultando en un sensor con una resolución espacial muy alta. Una alta resolución espacial, menos de 5 milímetros, se desea en aplicaciones donde hay una variación grande de la temperatura y/o de la concentración de una especie química al largo de la longitud de la fibra óptica. Por ejemplo, la determinación en tiempo real de la concentración de iones de cloruro en estructuras de concreto en secciones estrechas al largo de la fibra. Los intentos anteriores también no pudieron proporcionar una técnica más sencilla de excitación que conduzca hacia un sensor robusto y de bajo costo. [17] Lo que es necesario es una fuente de luz barata que puede sondear la fibra y proporcionar una alta resolución espacial, de la orden de 5mm o menos, permitiendo la localización exacta del punto de detección. Además, lo que es necesario es un sistema
de fibra óptica de bajo costo, que utiliza dispositivos baratos, comercialmente disponibles, que se pueda fabricar por medios automatizados. Qué también se lo hace necesario, es un dispositivo flexible que se puede utilizar con fuentes de luz infrarrojas, visibles, y ultravioletas del espectro electromagnético. Además, lo que es necesario es un dispositivo de detección robusto que se puede alinear fácilmente y no es afectado por interferencia exterior tal como flexión y luz ambiente. Además, es necesario un modelo genérico de sensor de fibra óptica que se puede adaptar a distintas especies químicas. Lo qué también se lo hace necesita es una fuente de luz intensa, aún que de bajo costo, para sondear un reagente fluorescente o de absorción en la superficie de la fibra óptica con el intento de se producir una señal intensa que pueda ser detectada fácilmente. Y lo que finalmente se lo hace necesario, es un modelo genérico de detección modular que se puede actualizar fácilmente con la tecnología que se desarolla.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN [18] De conformidad con la presente invención, se presenta un sensor de fibra óptica reversible, robusto, barato, distribuido y con alta resolución espacial. Se puede utilizar la presente invención en las regiones infrarrojas, visibles, y ultravioletas del espectro electromagnético. La fuente de luz de la presente invención proporciona una fuente de iluminación intensa, aún que de bajo costo, para sondear la región sensitiva de la fibra y produce una señal intensa y de fácil detección. Esta invención puede ser dopada con distintos revestimientos sensitivos, cada uno sensible hacia distintas especies químicas. Además, la presente invención puede ser actualizada continuamente con nuevos medios y productos químicos, nuevas fuentes de luz que sondean el revestimiento sensible , nuevos sensores, y nuevos códigos de computación. [19] La incorporación preferida de esta invención generalmente consta de una fibra óptica sensible, una fuente de luz para sondear o excitar la fibra, una fuente de alimentación, un medio de detección, un medio de procesamiento de la señal, y un medio de exhibición de la señal. La fuente de luz para sondear o excitar la fibra está próxima, y en comunicación óptica directa, con la región sensitiva de la fibra óptica. La fibra óptica es sensible a la temperatura y/o por lo menos una especie química, y su respuesta a la luz es afectada, en una manera monotonita, por estos mensurandos. La
fibra óptica sensible recibe la luz de sondear de la fuente de luz transversalmente y la luz de sondear interactúa con la región sensitiva de la fibra óptica. Mientras sondada, la región sensitiva de la fibra modifica la luz de sondear y genera una señal de luz que es afectada por la temperatura y/o la presencia de una especie química. La señal de luz es acoplada hacia el núcleo de la fibra óptica como señal de luz y es transmitida hacia el medio de detección, que está en comunicación óptica axial con uno de los términos de la fibra. El detector correlaciona la intensidad de la señal de luz con una señal eléctrica. La señal electrónica se transmite hacia el medio de procesamiento de la señal, donde la señal electrónica se correlaciona con la cantidad que se está midiendo (temperatura, concentración de la especie química, etc.). La cantidad correlacionada se transmite y se exhibe en el medio de representación visual de la señal. [20] O una porción o el área entera alrededor del núcleo de la fibra óptica es sensible a la especie química que está siendo medida. O se incorpora un reagente sensible a un revestimiento permeable o se lo aplica directamente al núcleo expuesto de la fibra. La fibra sensible que resulta es preferiblemente reversible, regresando siempre a la intensidad de la señal de referencia. [21] En una configuración preferida, la fuente de luz que sonda la fibra es un Diodo Emisor de Luz en el ultravioleta, LED UV, colocado adyacente a la fibra óptica, con el intento de iluminar su región sensitiva. El LED UV fue elegido por varias razones. Sobre todo, el LED UV es una fuente barata y de fácil disponibilidad, disminuyendo el costo de fabricación del sensor, En segundo lugar, la tecnología reciente del LED ha mejorado la intensidad y ha disminuido el tamaño del LED UV, teniendo en cuenta un estrecho, rayo de luz de interrogación intenso. Además, la proximidad del LED UV al la fibra óptica genera una señal de luz intensa, permitiendo el uso de medios baratos de detección, tales como un foto detector de silicio. Finalmente, el tamaño del LED permite la iluminación de regiones pequeñas del revestimiento en varias posiciones al largo de la longitud de la fibra produciendo múltiples puntos de detección independientes de alta resolución espacial. La técnica también permite la localización exacta del punto de detección en una sustancia, permitiendo la medición de cambio de la temperatura y la concentración de una especie química al largo de la longitud de la fibra.
[22] Una incorporación adicional incluí un reflector en el otro término de la fibra óptica, en una posición opuesta a la posición del detector, reflejando la señal de luz que se propaga en la otra dirección, hacia el medio de detección. [23] Otra encarnación incluye el uso de un de fibra óptica sensible con un núcleo ahusado (o afilado), divergiendo generalmente hacia el detector mientras que la señal de luz se propaga de la región sensitiva de la fibra óptica hasta el detector. Esta configuración del núcleo, comparada a las otras, posee la ventaja de juntar más luz hacía el núcleo de la fibra aumentando la señal del dispositivo. El núcleo ahusado (afilado) evita que los rayos de luz de la fibra óptica sean irradiados hacia fuera y acopla la luz hacia modos guiados de baja perdida los cuales se propagan por longitudes mucho más largas. Esta fibra puede ser manufacturada con una torre de estiramiento de fibra óptica con una preforma ahuesada (afilada). Alternativamente, esta fibra se puede fabricar manualmente por sopladores de vidrios. [24] En una incorporación adicional, una multitud linear de fuentes de luz se posicionan al largo de la fibra óptica sensible, y cada fuente de luz emite una luz de sondear hacia la región sensitiva de forma consecutiva, simultánea, y/o independiente de las otras fuentes en una dirección transversal hacia el núcleo de la fibra óptica. El largo de la multitud linear de fuentes corresponde substancialmente a el largo de la región sensitiva de la fibra óptica. Este arreglo se puede utilizar para aumentar la intensidad de luz total de la señal acoplada en el sensor. [25] Una incorporación alterna, utiliza una fibra óptica de excitación para excitar transversalmente la fibra óptica sensitiva. En este caso, la fibra de excitación actúa como una guía de onda para la luz de excitación y es desplegada paralela a la fibra óptica sensible. Una de las extremidades de la fibra de excitación es fabricada con un de ángulo de 45 grados, aproximadamente, para cambiar la dirección de la luz de excitación hacia la fibra óptica sensible. La luz que sonda es generada por una fuente de luz en el extremo próximo de la fibra de excitación, e introducida axialmente en la misma. La posición del extremo distal de la fibra de excitación se puede cambiar para sondear diversas secciones de la fibra de detección; se pueden también utilizar fibras múltiples de excitación, cada una para sondear un área específica de la fibra óptica sensible.
[26] Otra incorporación alterna utiliza una fibra óptica de excitación teniendo varias rejillas de Bragg (Bragg gratings) de largo período. Esta fibra de excitación también se despliega al largo de la fibra óptica sensible e ilumina, o sondea, varias de sus secciones utilizando las rejillas de Bragg (Bragg gratings) de largo período. Cada rejilla de Bragg es proyectada para acoplar la luz de los modos guiados de la fibra de excitación hacia modos radiantes en un largo de onda específico, ?,, adentro del espectro de absorción de la fibra sensible. En este caso, una luz blanca, proveniente de una fuente banda larga, pasa por un monocromador que escanea distintos largos de onda del espectro de absorción de la fibra sensible. Cuando el monocromador sintoniza el largo de onda ?i, solamente las rejillas de Bragg sintonizada a este largo de onda refleje la luz de excitación hacia la sección de fibra óptica sensible mientras la sección iluminada de la fibra corresponde a la posición de estas rejillas de Bragg. El procedimiento se puede repetir para otros largos de onda. [27] Una incorporación adicional utiliza un núcleo de fibra óptica activo dopado con una sustancia que amplifica la señal de la región sensitiva. Esta incorporación es semejante a una fibra óptica amplificadora. En este caso, la señal del revestimiento sensible es acoplado hacia el núcleo de la fibra. El núcleo activo es entonces excitado por la luz modificada del revestimiento sensible amplificando la señal original. Esta señal amplificada entonces se dirige hacia el detector. Se prefiere esta incorporación para los casos en que la fibra sensible es muy larga. [28] Esta invención, y sus configuraciones alternas, se pueden utilizar con un reactivo fluorescente o con un reactivo basado en absorción. Utilizando un reactivo apropiado se puede determinar la concentración de una especie química y la temperatura alrededor del reactivo. Reagentes sensibles a temperatura (reagentes termo-sensibles) y a una dada especie química están disponibles comercialmente. Reactivos fluorescentes, por ejemplo, lucigenin, se pueden utilizar para detectar iones del cloruro. Sustancias fosforescentes, sensibles a cambios de temperatura, están disponibles en el comercio. Por ejemplo, oxisulfuro de lantano dopado con Europium, oxisulf?ro de gadolinium dopado con europium y oxisulñiro de itrio dopado con europium (véase Wickersheim, Patente Americana No. 4.560.286) son materiales termo sensibles que se pueden utilizar con esta invención para determinar temperatura.
[29] Esta invención fue creada para mejorar sensiblemente los sistemas de sensores de fibra óptica, sobre todo posicionando de manera transversal la fuente de luz, tal como un LED UV o un LED de luz blanca, directamente adyacente a la región sensitiva del sensor de fibra óptica. Este arreglo aumenta la intensidad de la señal acoplada hacia el núcleo, disminuye la complejidad del sistema, los costos de fabricación, y, al utilizar LEDs de pequeños tamaños, permite la localización exacta del punto de detección en una sustancia con una alta resolución espacial.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL LAS FIGURAS. [30] FIGURA 1 es un diagrama de bloque ilustrando la operación de la invención con un indicador fluorescente. [31] FIGURA 1 A es un diagrama de bloque ilustrando la operación de la invención con un indicador basado en absorción. [32] FIGURA 2 es una vista perfilada de la fibra de detección. [33] FIGURA 2A es una vista lateral de la fibra original. [34] FIGURA 3 es una vista lateral de la fibra sensible, sin el revestimiento y la chaqueta. [35] FIGURA 4 es una vista lateral de la fibra sensible de esta invención, demostrando la región sensitiva. [36] FIGURA 5 es una vista lateral de una incorporación alterna de la fibra sensible de esta invención ilustrando el espejo que refleja la luz en el segundo término de la fibra. [37] FIGURA 6 es una vista lateral de la fibra de detección de la actual invención ilustrando el núcleo ahusado. [38] FIGURA 7 es una vista lateral de una incorporación alterna de la fibra sensible, ilustrando una multitud linear de LEDs. [39] FIGURA 8 es el esquema del circuito electrónico permitiendo una incorporación alterna de esta invención. [40] FIGURA 9 es un diagrama ilustrando la operación de una fibra óptica de excitación con un extremo distal de 45 grados.
[41] FIGURA 10 es un diagrama ilustrando la operación de una fibra óptica de excitación hecha de varias rejillas de Bragg de largo período. [42] FIGURA 11 es un diagrama de bloque del sistema de detección de esta invención. [43] FIGURA 12 es un esquema del circuito electrónico permitiendo una incorporación alterna de esta invención. [44] FIGURA 13 es un gráfico ilustrando los datos obtenidos con esta invención. [45] FIGURA 14 es una ilustración perfilada de la invención instalada dentro de una estructura. [46] FIGURA 15 es un gráfico ilustrando los datos obtenidos con esta invención.
DESCRIPCIÓN DE LAS CONFIGURACIONES PREFERIDAS [47] La siguiente descripción detallada es, en este momento, es la mejor manera de realizar la invención. Esta descripción no se debe ser tomada en un sentido limitador, sino que se lo hace simplemente con la finalidad de ilustrar principios generales de las configuraciones de la invención. La descripción detallada dispuesta abajo, en conexión con las figuras añadidas, refleje, en este momento, las configuraciones preferidas de la invención. No se lo tiene la intención de representar las únicas formas en las cuales esta invención puede ser construida y/o ser utilizada. Esta descripción presenta las funciones y la secuencia de los pasos para construir y operar la invención con respecto a las configuraciones ilustradas. Sin embargo, debe ser entendido que las mismas funciones y secuencias, o funciones y secuencias equivalentes, pueden lograr a través de distintas configuraciones que también pueden ser abarcadas dentro del espirito y del alcance de la invención. [48] La Figura 1 ilustra un diagrama de bloque del sensor 98. De acuerdo con la ilustración, una fuente de excitación UV (la fuente de sondear), por ejemplo un diodo emisor de luz UV (LED UV) 100, ilumina transversalmente una sección del revestimiento sensible de la fibra 102, hecha de un material fluorescente, generando la fluorescencia 104, donde la luz que ilumina está ilustrada con flechas. El LED UV 100 es alimentado por a una fuente de alimentación 114 que proporciona una corriente para
el LED UV 100, donde el LED UV 100 es posicionado próximo, y en comunicación óptica, al revestimiento sensible 102. [49] Una fracción de la fluorescencia 104 es acoplada hacia el núcleo 106 de la fibra y guiada hacia un detector 108, tales como un fotodetector de silicio, que correlaciona la intensidad de luz de la fluorescencia 104 con una señal eléctrica. Esta señal eléctrica se transmite hacia un medio de procesamiento de señal 110, tales como un multímetro, vía un cable 112. En el medio de procesamiento de la señal 110, se amplifica la señal y se exhibe su intensidad óptica. La intensidad leída por el medio de procesamiento del señal 110 es entonces correlacionada con la concentración de la especie química alrededor del sensor 98. [50] En una manera similar de medición, se utiliza un sensor de fibra óptica basada en absorción según las indicaciones de la Figura ÍA. Por consiguiente, una fuente de luz que sonda la fibra, tal como un diodo emisor de luz blanco (LED blanco) 103, ilumina transversalmente una sección del revestimiento sensible 102, hecha de un reagente/indicador basado en absorción, donde la luz que ilumina está ilustrada con flechas. La fuente de luz que sonda, 103, es alimentada por una fuente de alimentación 114 la cual proporciona una corriente hacia la fuente de luz que sonda, 103, que se coloca en proximidad cercana y en comunicación óptica, al revestimiento sensible 102. [51] La fuente original de luz que sonda es filtrada por el revestimiento sensible basado a absorción 102 y una fracción de la luz filtrada se acopla hacia el núcleo 106 de la fibra como modos fugados (o modos radiantes de baja perdida) 105. Los modos fugados 105 entonces se dirigen hacia un detector 108, tales como un fotodetector de silicio, que correlaciona la intensidad de luz absorbida con una señal eléctrica. Esta señal eléctrica se transmite hacía el medio de procesamiento de la señal 110, tales como un multímetro, vía un cable 112. En el medio de procesamiento de la señal 110, la señal se amplifica y se exhibe su intensidad óptica en una pantalla. La intensidad leída por el medio de procesamiento de ía señal 110 entonces se correlaciona con la concentración de la especie química alrededor del sensor 98. [52] Como un ejemplo, reagentes fluorescentes disponibles comercialmente, tales como el Lucigenin, tienen su fluorescencia atenuada por los iones de cloruro y se pueden utilizar como indicador para este ion. Por consiguiente, una señal alta en la
pantalla corresponde a una concentración baja de los iones del cloruro y viceversa. El reagente basado en absorción, tinte de Reichardt (Reichardt' s dye), y disponible comercialmente, se puede utilizar para determinar humedad relativa. Para este reagente, una alta intensidad de la señal corresponde hacia altos niveles de humedad relativa. [53] Mientras uno controla la posición de iluminación de la fuente de luz que sonda, uno se lo puede sondear diversas secciones de la fibra 98 creando un sensor de múltiples puntos. Eso se lo puede hacer de dos maneras: o se lo mueve el LEDs UV 100 hacia distintas secciones de la fibra 98 que posee distintos reagentes reactivos, o se instala múltiples UV LEDs 100 para iluminar las secciones correspondientes del reactivo individualmente. Con diámetros de menos de 5 milímetros, LEDs UV 100, recientemente introducidos en el comercio, pueden ser utilizados para obtener una resolución espacial igual a la sección iluminada de la fibra 98 donde la longitud de cada sección es comparable al diámetro del LED UV 100. [54] La Figura 2 ilustra una sección perfilada de la fibra óptica 98 de esta invención, con un núcleo 106 de vidrio o plástico rodeado por un revestimiento fluorescente 102, sensible, por ejemplo, a los iones del cloruro. O se lo puede impregnar un reagente sensible en el revestimiento inerte 102 o se lo puede aplicar este reagente directamente al núcleo de la fibra 106. [55] El corazón del sensor 98 es un núcleo de fibra óptica 106 recubierto por un material polimérico dopado con un tinte fluorescente sensible a la cantidad que se desea medir. Al recubrirse el núcleo 106 con el material polimérico conteniendo el tinte fluorescente, formase el revestimiento fluorescente 102. [56] Se lo puede fabricar el sensor 98 de varias maneras. Uno de los métodos más sencillos incluye la obtención de una fibra óptica 96, disponible en el comercio, comprendiendo un núcleo 106, una chaqueta protectora (revestimiento de amortiguación) externa 101 y un revestimiento 116 de la fibra. Para fabricar el sensor 98, se remueven la chaqueta protectora 101 y el revestimiento originales 116 de la fibra en posiciones específicas, elegidas de antemano, para detectar el analito (véase la Figura 2A), donde el revestimiento sensible es preparado y aplicado directamente al núcleo 106 expuesto de la fibra. Hay varias fibras ópticas 96 disponibles en el mercado que se pueden ser utilizadas para esta tarea. Tal fibra tendría preferiblemente un diámetro
largo de núcleo 106, de 1 hacia 1.5mm, para proveer el sensor 98 con una alta señal, aunque otros diámetros pueden producir resultados aceptables. [57] El procedimiento para se remover la chaqueta, descrito más abajo, asume el uso de las fibras 96 que se hacen hechas de un núcleo de cristal 106, de un revestimiento de plástico 116, y de una chaqueta plástica 101. Este procedimiento también presume que el reactivo usado es sensible a los iones del cloruro. Para otras especies de reactivos y otras especies químicas el procedimiento puede variar ligeramente. ]58] La fabricación del sensor 98 a partir de la fibra óptica 96 requiere la remoción del revestimiento plástico 116 y de la chaqueta plástica 101 alrededor del núcleo 106 en regiones específicas 92 donde se requiere la sensibilidad. Se puede lograr esta remoción o por medios químicos, por medios mecánicos (usando una lámina), o con el uso de una llama de fuego, esa que se lo quema la chaqueta 101 y el revestimiento plástico 116. Con cualquier de estos métodos, el núcleo de cristal 106 se expone al ambiente exterior pudiendo recubrirlo con el revestimiento sensible a los iones del cloruro. El resultado final es una fibra con una o varias regiones despojadas del revestimiento original 92, demostrada en la Figura 3, donde se han removido la chaqueta 101 y el revestimiento 116 originales. Aunque esta ilustración demuestra una sola región 92 despojada del revestimiento original, se puede despojar múltiplas secciones al largo de la fibra; también, la longitud entera del núcleo 106 puede ser expuesta. [59] Lo que sigue describe un método de preparación de un tipo de revestimiento sensible; sin embargo, hay otros tipos de revestimientos sensibles, cuya preparación puede variar. Usando una capilla de humo, se hecha dos gramos de acetato de Poli inila, PVA, hacia un vaso de precipitación conteniendo 100 mL de acetona. La solución resultante es transparente pero tiene una viscosidad mayor do que de la acetona. Se hecha 10 mg de Lucigenin en la solución de acetona/PVA resultando en una solución de color amarilla. [60] Se aplica algunas gotas de esta solución a la superficie de un portaobjeto de microscopio y, a estas gotas, se pone en contacto la región despojada del revestimiento original 92 de la fibra. Una vez en contacto con estas gotas, una película fina se forma alrededor del núcleo 106 de la fibra de cristal. Para asegurar una capa uniforme sobre la
superficie del núcleo 106 de la fibra, se pone la fibra 96 hacia rodar alrededor de su eje mientras en contacto con las gotas. Puesto que la acetona es un solvente que se evapora rápidamente, se debe aplicar la película muy rápidamente a la superficie del núcleo 106 de la fibra mientras que las gotas siguen siendo mojadas. Si el procedimiento se tardar demasiado largo, la gota sobre la superficie del portaobjeto se endurece y ninguno material se transfiere hacia la superficie del núcleo expuesto 106.
Tabla 1. índices de refracción y diámetros de diversas secciones de la fibra.
[61] La Figura 4 ilustra el sensor 98 resultante, obtenido a partir del procedimiento descrito arriba, con un núcleo 106 de la fibra, un revestimiento plástico 116, y una nueva región sensitiva 102. El índice de refracción resultante en esta región es similar al índice de refracción del PVA, n=1.47 (véase la tabla 1). [62] Aunque el índice de refracción del revestimiento sensible 102 es mayor que el índice de refracción del núcleo 106, todavía hay una cantidad considerable de luz fluorescente inyectada en el núcleo 106 de la fibra. Hay varias razones detrás de este fenómeno; por ejemplo, el núcleo 106 de la fibra posee un diámetro largo, permitiendo la propagación de modos fugados. Estos modos fugados son rayos de luz que no sufren reflexión total interna en la interfaces del núcleo y del revestimiento pero que todavía se propagan por muy largas distancias en el núcleo 106 de la fibra. Estos tipos de rayos de luz son particularmente útiles para las fibras ópticas que tienen una longitud relativamente corta, de Im o menos. Además, la mayor parte de los rayos de luz en la región sensitiva 102 adentran el núcleo 106 de la fibra como modos fugados. Una vez que estos rayos alcanzan la región del núcleo 106 rodeada por el revestimiento plástico 116, algunos de los modos radiantes se acoplan como modos guiados. [63] El procedimiento discutido se puede utilizar para preparar fibras de poli carbonato. Estas fibras tienen la ventaja de tener un núcleo con un alto índice de refracción, 1.582, mayor que el índice de refracción de PVA, 1.47. En este caso, la fluorescencia en la sección sensible de la fibra se inyecta en su núcleo vía el
acoplamiento de ondas evanescentes. Algunos modos fugados también se propagan al largo de la fibra. [64] Una otra forma de se fabricar este tipo de sensor requiere el acceso a una torre de estiramiento de fibra óptica (optical fiber drawing tower). Usando esa torre, es posible fabricar una fibra óptica especial con un núcleo de alto índice de refracción rodeado por un revestimiento fluorescente. La compañía Schott Glass ofrece varios vidrios en barra, con un diámetro de 32 mm, que puede ser usado para estirar una fibra óptica. Una vez se escoge la preforma de vidrio, se la introduce en el horno de la torre y se la estira hacia una fibra con diámetro menor, entre 1 y 1.5mm. La fibra resultante es entonces recubierta en la torre con la solución de Acetone/PVA/lucigenin preparada previamente. El resultado final es una fibra óptica totalmente revestida al su largo con un revestimiento sensible a los iones del cloruro. : [65] La Figura 5, es una incorporación adicional del sensor que puede incluir una superficie reflectora 122, en uno de los término del sensor 98, opuesto al detector 108, que refleja los modos que se propagan al revés 124 hacia el detector 108, aumentando la señal fluorescente. [66] Otra incorporación ilustrada en la Figura 6, incluye el uso de un sensor de fibra óptica sensible 98 con un núcleo ahusado 107, divergiendo generalmente en dirección del detector 108 con la fluorescencia 104 propagando de ia región sensitiva 102 del sensor 98 hacia el detector 108. Esta configuración de núcleo ahusado 107 posee la ventaja de acoplar más luz hacia el núcleo 107 de la fibra do que las otras configuraciones y aumenta la señal del sensor 98. Con un núcleo de fibra óptica ahusado 107, los rayos de luz que se irradiarían del núcleo 107 de la fibra son acoplados como modos guiados e modos fugados y se propagan por longitudes mucho más largas. Esta fibra puede ser manufacturada con una torre de estiramiento de fibra utilizando una preforma ahusada. Alternativamente, esta fibra se puede también ser manufacturada manualmente por sopladores de vidrios. [67] En otra incorporación, ilustrada en la Figura 7, una pluralidad de fuentes de luz, tales como LEDs UV, se instalan en un suporte 1 4 en el formato de una multitud linear de fuentes de luz al largo de la longitud del sensor 98, cada fuente de luz 100 emite simultáneamente una luz de excitación en una dirección transversal a del núcleo de la
fibra óptica 106. El largo de la multitud linear de fuentes de luz 138 corresponde substancialmente a la longitud de la región sensitiva 102 del sensor de fibra óptica 98. Se puede utilizar este arreglo para aumentar la señal total del sensor 98. Un conector de fibra óptica 132 proporciona la protección necesaria al extremo de la fibra del sensor 98, previniendo su fractura, y generando un posicíonamiento reproducible del extremo de la fibra 98 al lado del detector 108. [68] En el caso específico del sensor de ion de cloruro que se hay descrito, se utilizan los LED UV 100 disponibles en el comercio, con el pico de intensidad máxima a un largo de onda de 375nm. Eí indicador del ion del cloruro, Lucigenin, absorbe la luz ultravioleta y emite luz fluorescente en la región de 505 nanómetros. Mientras uno desconecta y reconecta cada LED 100 de manera alternada, es posible sondear una región sensitiva 102 específica de la fibra, resultando en un verdadero sensor distribuido 98. [69] La fuente de alimentación 114 debe ser proyectada para que no exceda las limitaciones de corriente de los LED 100. Un diagrama esquemático preferido del circuito para una fuente de alimentación portátil es ilustrado en la Figura 8. [70] Otra incorporación alternativa de este esquema de excitación es posible. Esto implica el reemplazo de los LED UV 100 con una tira de OLEDs (Diodos Orgánicos de Emisión de Luz o Organic Light Emítting Diodes). Aunque sea una tecnología reciente, OLEDs pueden, en principio, ser incorporados a una tira sobre la cual el sensor de fibra óptica puede ser montado. [71] La Figura 9 demuestra una incorporación alterna que utiliza una fibra óptica de excitación 144 para sondear transversalmente la fibra óptica sensible 98, En este caso, se utiliza la fibra de excitación 144 como una guía de luz para la luz de excitación 150. La fibra de excitación es desplegada paralela a la fibra óptica sensible 98 y se la fabrica con un extremo distal reflector 148 en forma de un ángulo de aproximadamente 45 grados, aunque se pueda utilizar otros ángulos, para re dirigir la luz de excitación 150 hacia la fibra óptica sensible 98. La luz de excitación es generada por una fuente UV de LED 100 localizada en el extremo próximo de la fibra 152, e introducida axialmente. La posición del extremo distal 148 de la fibra de excitación puede ser cambiada para
sondar diferentes secciones de la fibra sensible 98; o se puede utilizar múltiplas fibras de excitación, cada una sondando una área específica de la fibra óptica sensible 98. [72] Otra incorporación alterna, considerada en la Figura 10, utiliza una fibra óptica de excitación 154 con varias rejillas de Bragg de largo periodo 156. Esta fibra de excitación 154 también se despliega al largo de la fibra óptica sensible 98 e ilumina varias de sus secciones a través de las rejillas de Bragg de largo periodo 156. Cada una de las rejillas de Bragg 156 es proyectada para acoplar los modos fundamentales de propagación 158 de la fibra de excitación 154 hacia los modos radiantes 162 alrededor de un largo de onda específico, ?,, dentro del espectro de absorción de la fibra fluorescente. En este caso, la luz UV de excitación del LED 100 de banda ancha pasa con un monocromador 160 que escanea distintos largos de onda dentro del espectro de absorción de la fibra sensible. Cuando el monocromador 160 se sintoniza auno de los largos de onda ?¡, solamente la rejillas de Bragg 156 sintonizada a este largo de onda acopla la luz hacia la fibra óptica sensible 98 iluminando la sección correspondiente a la posición de esta rejillas de Bragg 156 específica. El procedimiento se puede repetir para otras longitudes de onda. [73] La incorporación del sistema de detección está ilustrado en la Figura 11 y consiste de un fotodetector de silicio 108, un cable para el fotodetector 112, un conectador macho 164 y una unidad de lectura 166. El conectador macho 164 está conectado hacia un enchufe hembra 168 en la unidad de lectura 166. El fotodetector 108 se monta dentro de un receptáculo hermético a la luz (no demostrado en la Figura) el cuál se puede conectar hacia el conector de fibra óptica. El detector está conectado hacia un cable que transmite la señal fotoeléctrica hacia un circuito de amplificación (demostrado en la Figura 12). El circuito amplifica la señal y su intensidad se exhibe en la pantalla 170 de la unidad de lectura 166. [74] La invención descrita arriba fue construida y testada con diversas concentraciones de agua salada. Los datos de este experimento se ilustran en la Figura 13. Mientras que la concentración de sal aumenta, la señal de fibra óptica disminuye. Note que la señal de la unidad de lectura varía linealmente con la concentración de agua salada. Cada curva corresponde a la respuesta del detector hacia distancias distintas de la extremidad de la fibra. Por consiguiente, la curva superior corresponde a una
distancia más cercana al detector (?x=0mm), mientras que la curva inferior corresponde a una distancia de 2mm del detector.
Tabla 2. Datos numéricos de Figura 16. Seis soluciones distintas de agua salada fueron utilizadas. La extremidad de la fibra fue posicionada hacia seis distancias distintas. ?x, del detector.
[75] Las inclinaciones de estas curvas son similares demostrando que la sensibilidad del sensor es reproducible. Estos datos también demuestran la reversibilidad de la señal mientras que la reproducibilidad de la señal fue observada cuando el extremo de la fibra fue desconectada y reconectada hacia el detector. La concentración de cada solución así como ios datos del gráfico de ia Figura 13 se documentan en ia Tabla 2. Este experimento demostró que el sensor tiene una respuesta linear, es robusto, su señal es estable, reversible y reproducible. [76] Esta invención, en sus varias formas, tiene varias aplicaciones, incluyendo, pero que sen se limitar hacia, la vigilancia de la concentración del ion de cloruro en las estructuras de hormigón (causa de la corrosión de las vigas de hierro y la subsiguiente falla estructural), la vigilancia de la concentración de los iones del cloruro en las estructuras de aviones (la causa de la corrosión de hoyos o "pit corrosión"), la medición del contenido del cloruro y de otros iones en el suelo de plantas, la medición de la concentración de los iones del cloruro en desaliñadotes y otras. Cuando modificada de manera adecuada, esta invención también puede ser utilizada para detectar otros tipos
para detectar otros tipos de iones, moléculas y cambios en temperatura desde que se pueda elegir un indicador y una matriz polimérica apropiada. [77] Debido al característica modular del sensor, es posible incrustar el subsistema del sensor en una estructura de hormigón mientras que la extremidad de la fibra y su conector de energía se quedan expuestos al ambiente exterior (véase la Figura 14). Por consiguiente, el sensor fue incrustado dentro de un hormigón cilindrico para determinar su respuesta bajo distintas concentraciones del ion de cloruro. El espécimen de hormigón fue entonces sujetado hacia un baño de agua salada y la señal del sensor fue obtenida mientras el ion de cloruro infiltrabas en el hormigón por varios días. La resp?esta del sensor, durante las últimas 90 horas de este experimento está documentada en la Figura 15. Lo que sigue es una descripción de los eventos del experimento donde T=0h corresponde al día 20:
1. La muestra de hormigón fue echada con el sensor dos semanas antes del día uno. 2. En el día 1, o T = ~460h, el extremo superior del hormigón cilindrico fue - sujetado a 100 ml de agua salada en el punto de saturación. 3. En el día 19 la agua salada fue substituida por agua pura (T = -28 h). 4. T=0h en la Figura 15 corresponde al día 20 (T=0 h). El nivel de la señal de la fibra está abajo de 30 milivoltios indicando una alta concentración del cloruro debido a la exposición anterior al agua salada. 5. En T=+20h la señal del detector comienza a aumentar mientras la impregnación de la agua pura disminuye la concentración de los iones del cloruro dentro del hormigón: impregnación esta que comenzó en el día 19 (48 horas antes). 6. En T=+40h la señal del sensor alcanza su nivel máximo, alrededor de 60 milivoltios. 1. En el día 22 la agua pura fue nuevamente substituida por agua salada (T=+48.9 h). 8. Entre T=+50 h y T=+60 h la señal del sensor comienza a disminuir debido al aumento de concentración de los iones de cloruro alrededor del punto sensor de la fibra. 9. En T=H-80 h la señal alcanza el nivel más bajo y se queda estable.
[78] El experimento fue terminado alrededor de T=+90 H. [79] Mientras que esa invención fue descrita en término de configuraciones particulares, se reconoce que variaciones adicionales de esta invención pueden ser concebidas sin se abandonar este concepto inventivo. Muchas mejoras, modificaciones, y adiciones se tornarán evidentes al artesano experto sin abandonar el alcance de la invención descrita y definida en las siguientes reivindicaciones.
Números de Referencia
92 Región despojada de la fibra 124 Modos de propagación al revés. 98 Fibra óptica con revestimiento 128 Entrecara de la fibra ahusada y del sensible revestimiento. 100 LED UV 132 Conector de fibra óptica. 101 Chaqueta de la fibra 134 Suporte de fibra óptica. 102 Revestimiento fluorescente. 138 Multitud linear de LEDs. 103 LED blanco 144 Fibra de excitación con un término de 45 grados. 104 Señal de luz fluorescente. 148 Extremo distal reflector a un ángulo de 45 grados. 105 Señal de luz basada en absorción. 150 Luz de excitación 106 Núcleo de la fibra. 152 Termino próximo de la fibra 107 Núcleo ahusado (afilado). 154 Fibra óptica con rejillas de Bragg de largo periodo. 108 Foto detector de silicio. 156 Rejillas de Bragg de largo periodo. i i v u uau uc ICCLUI O. i J coO n iviu„uj?? . v,u: —n,u ,?ta~u, u u Jco í ?„ f n:?u.i„a u Aca f»„?„i:+i„aw„:??u«,
112 Cable de foto detector. 160 Monocromador 114 Fuente de luz. 162 Modos radiantes 116 Revestimiento original 164 Conector macho del foto detector
118 Segundo término de la fibra óptica. 166 Unidad de lectura 120 Primero término de la fibra óptica.. 168 Conector hembra de la unidad del lectura 122 Superficie reflectora 170 Pantalla de la unidad de lectura
Claims (24)
1. Sensor distribuido de fibra óptica, caracterizado por: un sensor de fibra óptica, dicho sensor de fibra óptica con un núcleo e un revestimiento, dicho revestimiento poseyendo por lo menos una región sensible que es sensible hacia por lo menos un parámetro de medición; por lo menos una fuente de luz de sondear, dicha fuente de luz de sondear capaz de producir una luz - de sondear, y dicha fuente de luz de sondear esta localizada directamente adyacente al sensor de fibra óptica y al lado de la región sensible del sensor; un medio de detección, dicho medio de detección estando en comunicación axial con la primer terminal del dicho sensor de fibra óptica; . un medio de procesamiento de señales, dicho medio de procesamiento de señales estando en comunicación con el dicho medio de detección; un medio de exposición de señales, dicho medio de exposición de señales estando en comunicación con el dicho medio de procesamiento de señales; una fuente de alimentación, dicha fuente de alimentación capaz de proveer la energía necesaria para la.dicha fuente de luz de sondear, el dicho medio de detección, el dicho medio de procesamiento de señales e el dicho medio de exposición de señales; donde el dicho sensor de fibra óptica es ópticamente afectado, en una relación monotonica, por la presencia de por lo menos uno de los parámetros de medición que si se localiza en el ambiente alrededor del dicho sensor de fibra óptica; donde la dicha luz de sondear interactúa con la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica de manera tal que una luz modificada de sondear es generada, tal modificación es provocada substancialmente por la presencia del dicho parámetro de medición siendo que la dicha luz de sondear modificada es acoplada substancialmente hacia el dicho núcleo del dicho sensor de fibra óptica, como una señal de luz; donde el dicho medio de detección recibe la dicha señal de luz después que la dicha señal de luz cruza el primer término del dicho sensor de fibra óptica, siendo que el dicho medio de detección correlaciona la intensidad de la dicha señal de luz con una señal eléctrica, y la dicha señal eléctrica se transmite hacia el dicho medio de procesamiento de señales; en donde, la dicha señal eléctrica es correlacionada con una cantidad del dicho parámetro de medición, siendo que esta dicha cantidad es transmitida e indicada en el dicho medio de exposición de señales.
2. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por un núcleo de geometría afilada, generalmente divergiendo en dirección hacía el dicho medio de detección, mientras que la dicha señal de luz si propaga de la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica en dirección al dicho detector, y donde el dicho núcleo de geometría afilada disminuye la pérdida de intensidad de la dicha señal de luz.
3. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por un núcleo dopado con una sustancia fluorescente resultando en un núcleo fluorescente, en que el dicho núcleo fluorescente aumenta la intensidad de la dicha señal de luz que se propaga en dirección hacia el dicho medio de detección.
4. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por un núcleo de fibra óptica con un índice de refracción menor que el índice de refracción de la dicha región sensible.
5. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por la dicha región sensible manufacturada con un tipo de reagente seleccionado de la lista siguiente: un reagente colorimetrico, un reagepte de absorción, un reagente fluorescente, e un reagente quimioluminescente.
6. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el dicho parámetro de medición seleccionado de la lista siguiente: la concentración de una especie química alrededor de la dicha región sensible e la temperatura alrededor de la dicha región sensible del sensor de fibra óptica.
7. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por la dicha fuente de luz de sondear seleccionada de la siguiente lista: un LED (diodo emisor de luz) de luz ultravioleta, un LED de luz visible de banda ancha e un OLED (diodo orgánico emisor de luz).
8. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por una fuente de luz de sondear con un diámetro máximo de 5 milímetros e dicha fuente de luz de sondear es capaz de producir una resolución espacial de por lo menos 5 milímetros.
9. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por una fuente de luz de sondear con un diámetro mínimo de 5 milímetros e dicha fuente de luz de sondear es capaz de producir una resolución espacial de hasta 5 milímetros.
10. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1 con la dicha por lo menos una fuente de luz de sondear caracterizada por una multitud de fuentes de luz de sondear posicionadas en un arreglo lineal al largo de la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica
11. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 10 con la dicha pluralidad de fuentes de luz de sondear caracterizada por la emisión simultánea de la dicha luz de sondear en una dirección transversal a la dicha región sensible.
12. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 10 con la dicha pluralidad de fuentes de luz de sondear caracterizada por la emisión consecutiva de la dicha luz de sondear en una dirección transversal a la dicha región sensible.
13. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 10 con la dicha pluralidad de fuentes de luz de sondear caracterizada por la emisión consecutiva de la dicha luz de sondear en grupos adyacentes en una dirección transversal a la dicha región sensible.
14. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por cada dicha multitud de luz de sondear que emite independiente, una por una, dicha luz de sondear en una dirección transversal hacia dicha región sensible, cada dicha multitud de luz de sondear iluminando independientemente una parcela discreta de la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica, y dicha multitud de fuentes de luz de sondear es actuada por la dicha fuente de alimentación.
15. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1 con el dicho medio de detección caracterizado por un foto detector de silicio situado en el primer término del dicho sensor de fibra óptica
16. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por un reflector posicíonado en el segundo término del dicho sensor de fibra óptica, donde el dicho reflector aumenta la dicha señal de luz mientras el dicho reflector refleja la luz en los modos de propagación al revés en dirección hacia el dicho medio de detección.
17. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por la dicha fuente de luz de sondear que es transmitida por una fibra óptica de excitación, dicha fibra óptica de excitación conteniendo un ángulo de reflexión en el término distal, dicha fibra óptica de excitación es posicionada paralela a el dicho sensor de fibra óptica, dicho ángulo de reflexión en el término distal estando configurado para iluminar transversalmente dicha región sensible con la dicha luz de sondear, donde que la dicha fuente de luz de sondear introduce axialmente la dicha luz de sondear en la dicha fibra óptica de excitación, dicha luz. de sondear es acoplada en los modos guiados de la dicha fibra óptica de excitación, dicha luz de sondear es transmitida al largo de la dicha fibra óptica de excitación en dirección hacia el dicho término distal con un ángulo de reflexión, dicha luz de sondear se refleja transversalmente en dirección hacia la dicha región sensible, por el dicho ángulo de reflexión en el término distal de la fibra, haciendo con que. la dicha luz de sondear interactúe con la dicha región sensible.
18. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado por el dicho término distal con un ángulo de reflexión cuya posición puede ser cambiada con el intento de iluminar regiones distintas del dicho sensor de fibra óptica.
19. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado por una pluralidad de la dicha fibra de excitación, cada una conteniendo el dicho ángulo de reflexión distal, donde cada dicha fibra óptica de excitación es posicionada paralela al dicho sensor de fibra óptica, con cada ángulo de reflexión del término distal de dicha fibra de excitación situado en regiones discretas a lo largo del dicho sensor de fibra óptica
20. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la transmisión de la dicha luz de sondear que es hecha por una fibra óptica de excitación, dicha fibra óptica de excitación conteniendo una multitud de rejillas de Bragg de período largo, dicha fibra óptica de excitación es posicionada paralela a el dicho sensor de fibra óptica, dicha multitud de rejillas de Bragg de período largo están configuradas para iluminar transversalmente dicha región sensible, en posiciones discretas, a lo largo del dicho sensor de fibra óptica, y la dicha fuente de luz de sondear introduce la dicha luz de sondear en un monocromador, el dicho monocromador filtra la dicha luz de sondear hacia una longitud de onda específica, dicha luz de sondear con una longitud de onda específica es introducida axialmente en la fibra óptica de excitación, dicha luz de sondear con un longitud de onda específica se propaga hacia una específica rejilla de Bragg de período largo teniendo características similares de longitud de onda y dicha rejilla de Bragg específica de período largo cambia la dirección, transversalmente, de la dicha luz de sondear hacia la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica.
21. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado por un monocromador que puede ser sintonizado de forma incremental para filtrar la luz de sondear de una longitud de onda específica correspondiente a una de las rejillas de Bragg de período largo y dicha rejilla de Bragg de período largo esta localizada en un ponto conocido a lo de la dicha fibra óptica de excitación.
22. Sensor distribuido de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por la instalación "in situ" del dicho sensor de fibra óptica y la dicha luz de sondear, donde se puede medir por lo menos un parámetro de medición en por lo menos un ponto que se puede sondear en el dicho cuerpo.
23. Sensor distribuido de fibra óptica caracterizado por: un sensor de fibra óptica, dicho sensor de fibra óptica con un núcleo y un revestimiento, dicho revestimiento con por lo menos una región sensitiva colorimetrica e dicha región sensitiva sensible hacia por lo menos un parámetro de medición; por lo menos una fuente de luz blanca de banda ancha, dicha fuente de luz de banda ancha es capaz de producir una luz de sondear, y dicha fuente de banda ancha localizada directamente adyacente al dicho sensor de fibra óptica y al lado de la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica; un medio de detección, dicho medio de detección estando en comunicación óptica axial con el primer término de la dicha fibra óptica sensible; un medio de procesamiento de señales, dicho medio de procesamiento de señales estando en comunicación con el dicho medio de detección; un medio de exposición de señales, dicho medio de exposición de señales estando en comunicación de dados con el dicho medio de procesamiento de señales; una fuente de alimentación, dicha fuente de alimentación capaz de proveer la potencia para la dicha fuente de luz de sondear, el dicho medio de detección, el dicho medio de procesamiento de señales e el dicho medio de exposición de señales; donde el dicho sensor de fibra óptica es ópticamente afectado, de una manera monotonica, por la presencia de por lo menos un dicho parámetro de medición que si localiza, en el ambiente alrededor del dicho sensor de fibra óptica; donde la dicha luz de banda ancha interactúa con la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica de tal manera que una parcela de la luz de banda ancha es absorbida por la dicha región sensible produciendo una luz de banda ancha parcialmente absorbida, dicha absorción siendo afectada substancialmente por la presencia del dicho parámetro de medición siendo que la dicha luz de banda ancha parcialmente absorbida es substancialmente acoplada en el dicho núcleo, del dicho sensor de fibra óptica, como un señal de luz en la forma de una multitud de modos fugados ; donde el dicho medio de detección recibe la dicha señal de luz después que la dicha señal de luz cruza el primer término del dicho sensor de fibra óptica, el dicho medio de detección correlaciona la intensidad de la dicha señal de luz con una señal eléctrica, e la dicha señal eléctrica es transmitida hacia el dicho medio de procesamiento de señales; e donde la dicha señal eléctrica es correlacionada con una cantidad del dicho parámetro de medición, esta dicha cantidad es transmitida e indicada en el dicho medio de exposición de señales.
24. Sensor distribuido de fibra óptica caracterizado por: un sensor de fibra óptica, dicho sensor de fibra óptica con un núcleo y un revestimiento, dicho revestimiento con por lo menos una región sensitiva fluorescente e dicha región sensitiva sensible hacia por lo menos un parámetro de medición; por lo menos un LED (Diodo Emisor de Luz) de excitación ultravioleta, dicha fuente de excitación capaz de producir una luz de sondear, y dicha fuente de excitación localizada directamente adyacente al dicho sensor de fibra óptica y al lado de la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica; un foto detector de silicio, dicho foto detector estando en comunicación óptica axial con la primer terminal del dicho sensor de fibra óptica; un medio de procesamiento de señales, dicho medio de procesamiento de señales estando en comunicación con el dicho foto detector de silicio; un medio de exposición de señales, dicho medio de exposición de señales estando en comunicación con dicho medio de procesamiento de señales; una fuente de alimentación, dicha fuente de alimentación capaz de proveer la energía para la dicha fuente de luz de excitación, el dicho foto detector de silicio, el dicho medio de procesamiento de señales y el dicho medio de exposición de señales; donde el dicho sensor de fibra óptica es ópticamente afectado, de una manera monotonica, por la presencia de por lo menos uno de los dicho parámetros de medición que se localiza en el ambiente alrededor del dicho sensor de fibra óptica; donde la dicha luz de sondear interactúa con la dicha región sensible del dicho sensor de fibra óptica, y una parcela de la dicha luz de sondear es absorbida por la dicha región sensible, dicha región sensible emitiendo una luz de fluorescencia cuando es excitada por la dicha luz de sondear, dicha luz fluorescente siendo afectada substancialmente por la presencia del dicho parámetro de medición, dicha luz fluorescente es substancialmente acoplada en el dicho núcleo del dicho sensor de fibra óptica como una señal de luz y dicha señal de luz es transmitida hacia la primer terminal del dicho sensor de fibra óptica; donde el dicho foto detector de silicio recibe la dicha señal de luz después que la dicha señal de luz cruza el primer término del dicho sensor de fibra óptica, siendo que el dicho foto detector correlaciona, de manera monotonica, la intensidad de la dicha señal de luz con una señal eléctrica, y la dicha señal eléctrica es transmitida hacia el dicho medio de procesamiento de señales; en donde que la dicha señal eléctrica es correlacionada con una cantidad del dicho parámetro de medición en el dicho medio de procesamiento de señales, y dicho parámetro de medición es transmitido e indicado en el dicho medio de exposición de las señales.
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