Materiali e processi per i sensori di tensione
Le fibre ottiche sono cavi trasparenti e sensibili costituiti da vetro cavo (silice) o plastica (polimero) con un diametro molto ridotto. Sono utilizzate in numerose applicazioni mediche e industriali, incluse la comunicazione e i sensori. I cavi ottici polimerici hanno costi più ridotti e una maggiore flessibilità rispetto alla silice. Questo, insieme alla loro capacità di rilevare tensioni molto maggiori rispetto alla silice, le rende particolarmente utili nei sensori con fibra a griglia di Bragg. I sensori con fibra a griglia di Bragg hanno perturbazioni nei loro indici di rifrazione nel nucleo che manipolano la luce in modi utili per la misurazione della tensione. Il finanziamento dell’UE del progetto POGS (“Polymer grating sensors”) ha consentito ai ricercatori di allargare le frontiere in questo campo, migliorando la tecnologia delle griglie a fibra ottica polimerica per applicazioni nei sensori. Il lavoro di modellazione e sviluppo incentrato sulle fibre ottiche polimeriche microstrutturate ha portato alla fabbricazione di un’iscrizione di sensore a griglia utilizzata in tutto il progetto. Si è trattato del primo esempio di una fibra ottica polimerica drogata con chetale benzilico di metilico. L’iscrizione è stata resa possibile creando una nuova struttura avanzata con numerosi vantaggi. La fibra ottica polimerica è stata scansionata con un laser ultravioletto (UV) anziché verticalmente tramite una maschera di fase per realizzare le perturbazioni strutturali. Questo ha facilitato l’allineamento e ha consentito maggiori lunghezze della griglia e molti altri vantaggi. La griglia iscritta nelle fibre ottiche polimeriche drogate con chetale benzilico di metilico ha prodotto una fotosensibilità UV insolitamente elevata, producendo una rifrazione del 99 % dopo solo 13 minuti di irradiazione. I risultati sono stati pubblicati in una rivista scientifica specializzata. La valutazione della stabilità a lungo termine delle griglie fabbricate ha prodotto nuovi risultati e informazioni che hanno portato a un’ulteriore pubblicazione. Infine, la spaccatura della fibra ottica polimerica è molto più difficile rispetto a quella della silice a causa della sua viscoelasticità. In precedenza questo richiedeva componenti elettroniche e controller dispendiosi, il che rendeva l’impianto poco economico e difficile da muovere. POGS ha sviluppato un’innovativa metodologia, che aumenta in modo significativo la portabilità e che si avvicina alla semplicità di un coltello a fendere per fibra ottica in silice. L’impianto inoltre evita la necessità di lucidare le estremità del cavo per collegarlo ad altri macchinari. Il progetto ha migliorato in modo significativo la comprensione del processo di iscrizione per realizzare sensori con fibra a griglia di Bragg ad alta sensibilità, fornendo anche una tecnica pratica per la spaccatura dei cavi fabbricati. Sono ora in corso le negoziazioni per l’immissione in commercio di questa tecnologia.
Parole chiave
Sensori di tensione, fibre ottiche polimeriche, silice, fibra a griglia di Bragg, sensori di griglia
