Sensor de corrente elétrica e campo magnético alternados utilizando modulação da luz pela interferência multimodal em fibras ópticas

Abstract

Osmedidoresdecorrenteelétricacomerciais,apesardejáserembemestabelecidos,possuem algumascaracterísticasque ostornamobsoletos enãoconfiáveis, poisapresentammontagens complexas,comoéocasodossensoresdefibraóptica,tambémpossuemumcustodeprodução elevado,alémpossuíremumacertarobustezestrutural.Alémdisso,algunsmedemapenasuma pequenafaixa decampomagnéticoe corrente elétrica.Aimportânciade aferiremonitoraros parâmetroseletromagnéticosestádiretamenterelacionadacomalgunsfatores,comoporexemplo, na medição precisa do consumo e na identificação rápida de falhas em sistemas de energia, implicando que o fornecimento de energia não seja interrompido. Neste trabalho, um novo sensordecampomagnéticoutilizandofibraópticaemumaestruturaSM-MM(Single-ModeMulti-Mode)foipropostoedemonstradoexperimentalmente.Ométodoaplicadobaseia-senos efeitosdeinterferênciamultimodal,cujafibraMM(Mutimodo)foirevestidacomaçocarbono. Umlaserde ondacontínuacomcomprimentodeondade 1550nmfoiusadopara alimentar a estrutura.OsinalnasaídadafibraMMécaptadoporumfotodiodo,possibilitandoaaferição do sinal em termos da tensão utilizando-se um multímetro digital. Variações em um campo magnético externo gerado por uma bobina podem causar alterações na transmissão óptica do sensor ao interagir com o aço carbono. Observou-se um crescimento na intensidade do sinal medidonasaídadosensor,comvariaçõescrescentesdocampomagnético.Duassensibilidades foramencontradasaoposicionarabobinaem2cme4cmemrelaçãoafibraMM,cujosvalores são78,13mV/mTe79,80mV/mT.Avariaçãonatransmissãoópticaemrelaçãoaintensidade do campo magnético alcançou uma linearidade de 98,29%. O crescimento da potência com o campo possui um comportamento logarítmico, portanto, a sensitividade foi calculada apenas paraumaescalalinearqueabrangeumafaixadecampode4,49a12,57mT.Noentanto,afaixa de campo total medida foi de 1,46 à 13,89 mT, com distância fixa em 4 cm. Destaca-se que o métodoutilizadonesteexperimentoémenoscomplexodoqueamaioriadosquesãodescritos na literatura, além de apresentar excelentes características de custo, compacidade e estrutura simples,comaplicaçõespotenciaisnamediçãodecampomagnéticoalternado. Palavras-chaves:Sensor.Interferênciamodal.Fibraóptica.Correnteelétrica.Campomagnético