Fibras ópticas geram sensores mais rápidos do mundo
Cientistas da Universidade Heriot-Watt, Escócia, criaram uma nova família de sensores que podem sobreviver a níveis de pressão e calor incrivelmente altos, o que os torna adequados para o monitoramento de prédios, túneis e qualquer outra estrutura que possa sofrer acidentes.
Os três novos tipos de sensores utilizam fibras ópticas especialmente fabricadas e que respondem a alterações no ambiente ao seu redor. Eles podem monitorar ondas de choque de explosões, segurança estrutural em túneis, pontes e prédios e também curvaturas em componentes críticos de aviões.
A maioria dos sensores modernos são eletrônicos e funcionam com base no princípio de que a temperatura, a pressão ou o stress afetam o comportamento elétrico do material utilizado como sensor. O problema é que esses sensores eletrônicos não são adequados a todas as situações. Aplicações médicas e em locais sujeitos a fortes interferências eletromagnéticas são apenas dois exemplos de casos que não são bem servidos pelos sensores atuais.
Foi por isso que o professor Julian Jones deixou de lado a eletricidade e passou a explorar as fibras ópticas. Um equipamento básico de medição pode ser construído com um par dessas fibras, onde uma capta a medição e a outra funciona como referência.
Feixes de luz viajam ao longo das duas fibras, são refletidas no seu final e fazem o caminho de volta. Nesse ponto os dois sinais são mesclados, o que produz um padrão de interferência que depende da distância percorrida pelos feixes de luz. Se o caminho da luz de medição varia, mesmo por alguns milionésimos de milímetro, o padrão de interferência muda e a variação de distância pode ser calculada. Esta técnica é chamada interferometria e é largamente utilizada nos laboratórios de física.
Mas o professor Jones criou um tipo especial de fibra, mais adequado ao funcionamento como sensor. A nova fibra óptica tem vários núcleos, algo que a tornaria inútil para o uso em telecomunicações, mas que é extremamente útil para a medição de variação em distâncias muito curtas. Tudo o que se tem a fazer é comparar as medições entre os núcleos adjacentes. Uma utilização prática imediata é a verificação da torção sofrida pela asa de um avião, por exemplo. Quando uma estrutura se dobra, o núcleo mais próximo ao centro da dobra terá um ângulo ligeiramente mais fechado do que o o núcleo mais distante.
É possível ainda a gravação de padrões no interior dos núcleos, utilizando-se raios laser, criando-se minúsculos espelhos, cada um ajustado para cores de luz específicas. Com isto, é possível detectar-se exatamente onde a fibra se dobrou, com que intensidade e em qual direção.
Para suportar condições ainda mais severas, o cientista utilizou fibras plásticas, especialmente construídas para suportar condições nas quais as fibras de vidro não são adequadas.
Para construir sensores de pressão, o professor Jones fez modificações em fibras ópticas comuns utilizadas em telecomunicações. Na sua extremidade, ele fez um minúsculo furo, medindo apenas alguns milésimos de milímetro e recobriu o furo com uma membrana. "Esses microsensores podem ser os sensores de pressão de reação mais rápida no mundo," afirmou ele.