Redes de sensores de fibra óptica

1. Información general sobre los sensores de fibra óptica

Un sensor de fibra óptica o fiber optic sensor (CFO) es un dispositivo que puede ser la propia fibra óptica actuando como detector o un elemento insertado en la fibra y alimentado por energía óptica.

La reacción de la transmisión de la luz en el camino óptico, entre el emisor óptico y el receptor óptico, permite medir -directa o indirectamente- las diferencias y variaciones de la magnitud a medir o controlar. Tenga en cuenta que la CEI también los denomina "sensores fibrónicos".

Es necesario medir cantidades -mecánicas, electromagnéticas, temperatura, posición, presión, vibración, flujo, tensión, deformación, radiación, partículas, etc.- o controlarlas, como la detección de la presencia/ausencia de objetos, endoscopia, control de calidad, etc.

2. Tipos de sensores de fibra

Los sensores de fibra óptica (OFC), también conocidos como sensores fibrónicos, son una evolución de los sensores convencionales. Consideramos dos tipos principales de CFO:

Sensores intrínsecos, en los que el parámetro a medir modifica las propiedades físicas de la fibra, que a su vez modula un parámetro de la luz que guía. En cierto modo, la fibra actúa como un elemento sensible;
Sensores extrínsecos, en los que la fibra es simplemente un medio para transportar la información recogida por la luz de la sonda y transportada por uno de sus parámetros.

Otra tipología considera dos grandes familias de CFO: sensores de fibra óptica.

Los sensores distribuidos, también conocidos como sensores de fibra óptica distribuidos, se utilizan para medir la temperatura (Distributed Temperature Sensors - DTS), la tensión o la deformación (Distributed Strain Sensors - DSS), la acústica (Distributed Acoustic Sensors - DAS), etc. a altas velocidades de medición.
Sensores repartidos, también conocidos como sensores de fibra óptica de medición distribuida, basados en reflectometría, para la supervisión de infraestructuras, con una velocidad de medición lenta.

3. Ejemplos de sensores de fibra

Existen decenas de sensores de fibra óptica...

Redes de automoción

Las redes de automoción siempre han estado reservadas a los cables de cobre. Pero las redes de fibra óptica se están imponiendo poco a poco. Es una larga historia que empezó con el primer protocolo - digital dual bus o D2B - que mostró el camino en los años 90. Desapareció y fue sustituido por el protocolo MOST (Media Oriented Systems Transport) basado en fibra óptica de plástico. Ahora, el aumento de la velocidad de transmisión de datos propuesto por el IEEE prepara el terreno para la instalación de fibras ópticas de sílice.

1. Red MOST 150

De hecho, en un vehículo coexisten varios tipos de red y, dadas las limitaciones medioambientales y energéticas del transporte, los cables de cobre están muy presentes. Sin embargo, la fibra óptica plástica (FOP) se impone en todo lo relacionado con las aplicaciones audiovisuales y multimedia.

La introducción de los FOP comenzó con el MOST25, una primera versión a 25 Mbit/s, seguida del MOST50, una segunda versión a 50 Mbit/s y luego la tercera versión, MOST150 a 150 Mbit/s.

Esta tercera generación -MOST150-, que proporciona una velocidad de transmisión de datos de 150 Mbit/s, se ha instalado en más de 200 modelos de automóvil diferentes y se han suministrado más de 250 millones de nodos. MOST, una red síncrona...

Redes de aviónica

1. Principales aplicaciones

Hay dos tipos principales de aplicaciones para las fibras ópticas en los aviones comerciales:

Asistencia a las tripulaciones de vuelo, con aplicaciones de "red en vuelo" (In-flight Network - IFN), incluida la transferencia de archivos importantes de Garantía de Calidad de Operaciones de Vuelo (Flight Operations Quality Assurance - FOQA) y archivos de documentación con la bolsa electrónica de vuelo (Electronic Flight Bag - EFB), etc y diversas ayudas para el control del vuelo.
Aplicaciones para los pasajeros, incluyendo entretenimiento (In-flight Entertainment - IFE), con la posibilidad de escuchar música o elegir una película y verla en su asiento en el idioma de su elección, con o sin texto en la pantalla (Audio-video on Demand - AVOD) o juegos (in-flight games) en una pantalla de televisión personal (Fiber to the Screen - FTTS)... y una serie de aplicaciones de comunicación e información (In-flight Connectivity - IFC), como enviar y recibir mensajes de texto, conectarse a Internet desde un ordenador personal o una tableta, consultar las condiciones meteorológicas a la llegada, hacer reservas, etc. Todo ello en paquetes globales de infoentretenimiento (In-flight Entertainment and Connectivity - IFEC).

2. Ethernet en aviónica

Ethernet está presente en la aviónica a través de una solución Ethernet conmutada: Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX). Este protocolo fue construido por Airbus sobre la base de muchos de los parámetros de la Ethernet convencional IEEE...

Redes para el sector marítimo

La fibra óptica se ha abierto camino en el sector marítimo, no sólo en buques comerciales como los cruceros, de transporte como los portacontenedores y militares como la Armada francesa, sino también en vehículos teledirigidos (Remotely Operated Vehicle - ROV) y arados submarinos utilizados para tender cables submarinos, por no hablar de los enlaces de parques eólicos marinos y otros sistemas de instrumentación.

Ejemplo de conectores ópticos reforzados para el sector marítimo

Los equipos utilizados en estas redes, como cables y conectores ópticos, no sólo tienen que ser reforzados, sino también ser impermeables y resistentes a los ataques del agua salada.

Ejemplos de conectores ópticos estancos

Redes en aplicaciones militares

Las fibras ópticas se utilizan en una amplia gama de aplicaciones militares: para misiles guiados por fibra, en aviones de combate, en buques de guerra, en el teatro de operaciones, etc.

1. Ejemplos de cables

Por supuesto, las fibras ópticas para aplicaciones militares están protegidas por cables reforzados.

Ejemplo de bobina de cables y cordones ópticos para aplicaciones militares

2. Ejemplos de conectores

En las aplicaciones militares, los conectores ópticos se endurecen y se basan en el principio del haz extendido (véase el capítulo Conectividad de las fibras ópticas). Por ejemplo, una conexión de red en el campo de operaciones debe poder resistir el paso de un tanque Leclerc.

Un conector óptico para aplicaciones militares terrestres

Tamaño de un conector endurecido para entornos muy duros (izquierda)

Limpieza del conector con agua corriente (derecha)

Esta sección sobre redes específicas no puede concluir sin mencionar que existen muchas otras redes de fibra óptica basadas en aplicaciones específicas que requieren unas características de transmisión particulares, como la supervisión de parques eólicos, los enlaces con plataformas petrolíferas en alta mar, el control de la contaminación, las imágenes submarinas, etc. Otro ejemplo concreto: la transmisión de imágenes procedentes...

Redes específicas