Desarrollo de estructuras de fibra óptica estrechada (TAPER) para la detección de vibraciones mecánicas

Abstract

En este trabajo se desarrolla un sensor a base de fibras ópticas estrechadas (FOE) o Taper, como también se le conoce, que permite medir las vibraciones en motores eléctricos utilizando el modelo mecánico de cantiléver o barra en voladizo.El objetivo de este estudio es caracterizar el sensor de fibra estrechada, en función del rango de medición de vibraciones, de manera que permita medir con exactitud las fallas inducidas por vibraciones en motores rotarios eléctricos. Para ello se hace un estudio teórico del sistema mecánico utilizado, luego se modela el comportamiento de la estructura utilizando el simulador ANSYS para determinar los valores de frecuencias que se pueden medir con el sensor. Luego se desarrolla un montaje práctico del sistema de medición donde se utiliza un LASER a 1310 nm como fuente de luz, un foto detector InGasAs 675RE Rifocs, un acelerómetro comercial ISOTRON modelo 256-100, para la caracterización en frecuencias y la obtención de la frecuencia natural del modelo.Por último se acopla el sistema a un motor eléctrico al cual se le introducen fallas por vibración que son detectadas por el sistema desarrollado.

A vibration optical fiber sensor based on Tapered single mode fiber and cantilever principles was designed and characterized in this work. The cantilever method used allowed to measure vibrations in industrial equipment induced by mechanical and electrical failure. The device assembled was compared with a commercial accelerometer ISOTRON model 256-100 with a sensitivity of 99.66mV/g, by using an oscilloscope with a Fast Fourier Transformed, in order to compare and analyze the frequency response of the optical fiber sensor. The sensor developed was coupled to an electrical engine, in order to measure the vibrations induced by electrical failure.