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Tecnologia de Detecção de Fibra Óptica: O que é e Como Funciona

1 de novembro de 2017

Este artigo explica o que são as fibras ópticas e a forma como elas funcionam para detecção fotoelétrica em aplicações industriais.  Continue lendo para aprender terminologias importantes e os conceitos básicos de conjuntos e sistemas de fibra óptica. 

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O que são Fibras Ópticas?

As Fibras Ópticas são usadas para transmitir energia luminosa por longas distâncias. As fibras ópticas são filamentos finos e transparentes de vidro ou plástico de qualidade óptica que podem ser tão finos quanto um fio de cabelo. Na detecção fotoelétrica, essas fibras são usadas para transmitir e/ou receber luz do LED de um sensor. 

Uma fibra óptica consiste em um núcleo de vidro ou plástico cercado por uma camada de material de revestimento e (para fibras plásticas) capa.  As fibras de vidro são dispostas em feixes, e as fibras plásticas geralmente são acondicionadas como monofilamentos. 

As Fibras de Vidro não possuem capa. Em vez disso, os feixes de fibra de vidro são acondicionados com revestimento que normalmente é um conduíte flexível de aço inoxidável, mas pode ser de PVC ou algum outro tipo de tubulação de plástico flexível. Uma bobina de aço protetora também pode ser usada sob o revestimento para proteger o feixe de fibras.

Para saber mais, leia: Quando Usar a Fibra Óptica para Detecção Fotoelétrica. 

Termos sobre Fibra Óptica

Núcleo

O centro fino de vidro ou plástico da fibra, por onde a luz viaja.

Revestimento

O material óptico externo que envolve o núcleo e que reflete a luz de volta para o núcleo. 

Capa

Uma camada protetora para proteger a fibra de plástico contra danos e umidade.

Tipos de Fibras

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As fibras de vidros destinam-se a aplicações sensíveis em ambientes desafiadores.

Fibra Óptica de Vidro

A fibra óptica de vidro é constituída por um feixe de filamentos de fibras de vidro muito pequenos (geralmente cerca de 50 mícrons de diâmetro).

Um conjunto típico de fibras ópticas de vidro consiste em várias centenas de fibras, protegidas por um material de revestimento, geralmente um cabo blindado flexível. 

As fibras de vidro são principalmente usadas em ambientes desafiadores, como aplicações com altas temperaturas, substâncias corrosivas ou umidade.

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Linha VL (Vantage Line) de fibras óticas plásticas de alto desempenho da Banner. 

Fibras Ópticas Plásticas

As fibras ópticas de plástico geralmente têm um núcleo de monofilamento maior. Elas não são sempre acondicionadas em feixes, e vêm em um único filamento de material de fibra óptica (tipicamente 0,25 a 1,5 mm de diâmetro).  

As fibras de plástico são tipicamente usadas para aplicações de propósito geral, onde elas podem tolerar uma flexão extrema e ser cortadas no comprimento adequado para instalações de espaço limitado.  

Como Funciona um Sistema de Fibra Óptica

A forma como os raios de luz são transportados pela fibra óptica pode ser explicada com o princípio óptico da reflexão interna total. Este princípio afirma que qualquer raio de luz atingindo o limite entre o núcleo e o revestimento (que possuem densidades diferentes) será totalmente refletido, desde que o ângulo de incidência seja inferior a um determinado valor crítico. O feixe de luz é transportado através de todo o caminho da fibra estreita por reflexão, saindo do mesmo ângulo aproximado em que entrou na fibra.

Existe uma tendência de o sinal se degradar ao longo da distância.  A atenuação do sinal ocorrerá, dependendo da pureza do material do núcleo. 

O diagrama à direita mostra como um conjunto de fibra óptica está conectado a um amplificador em um sistema de detecção de fibra óptica.

Fiber Optic Sensing System

Conjunto de Fibra Óptica

O conjunto de fibra óptica determina o modo de detecção. Assim, depois de escolher o tipo de fibra que deseja usar, você deve escolher o conjunto que sua aplicação exige.

Conjuntos de Fibra Óptica Individuais

Os conjuntos individuais de fibra óptica simplesmente guiam a luz de um emissor para um local de detecção, ou do local de detecção de volta para um receptor. A configuração do conjunto de fibra óptica determina o modo de detecção. Os conjuntos individuais geralmente são usados em pares para detecção em modo oposto.

Conjuntos de Fibra Óptica Bifurcada

A fibra óptica bifurcada conduz a luz emitida juntamente com a luz recebida (através de dois ramos formados por fibras diferentes) dentro de um conjunto de fibra óptica. Isso permite que um único sensor ilumine e visualize um objeto através do mesmo conjunto de fibra óptica.

Se um objeto aparecer na frente da extremidade de detecção de uma fibra óptica bifurcada, a luz de um ramo será refletida do objeto de volta para o receptor através do outro ramo.  Os conjuntos bifurcados são tipicamente usados em modo difuso e também podem ser utilizados para detecção em modo retrorreflexivo.

Para Mais Informações

Para obter mais informações sobre a detecção de fibra óptica, entre em contato com um especialista para discutir sua aplicação específica. 

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