Multi-sensor system using plastic optical fibers for intrinsically safe level measurements

Abstract

Se ha desarrollado un sistema para medir el nivel de líquido en múltiples tanques utilizando tecnología de fibra óptica. La industria de servicios para campos petrolíferos, así como cualquier sector que requiera mediciones de nivel de líquidos en atmósferas inflamables, puede beneficiarse de esta tecnología intrínsecamente segura. El dispositivo utiliza una única lente para las fibras ópticas emisora y receptora, y se basa en variaciones de amplitud en función de la distancia del líquido, en lugar de utilizar el tiempo de vuelo o la detección de fase. Es el primer sensor de nivel de líquido basado en fibra óptica con estas características para largas distancias (>200 cm). Se ha desarrollado un modelo sencillo para describir su comportamiento y se ha probado en dos prototipos. Se utiliza un método de Monte Carlo para ajustar los datos experimentales y obtener los parámetros del modelo. Se obtiene una alta precisión entre los datos experimentales y la curva ajustada. Los prototipos presentan una buena linealidad, mejor que 1,5 % FS (escala completa). Las cabezas de los sensores están fabricadas con fibras ópticas plásticas (POF), que son fáciles de manipular, flexibles y económicas. Son excitadas mediante láseres de 650 nm, alojados en conectores ST para obtener prototipos compactos y robustos. Se utiliza multiplexación óptica para aumentar el área de seguridad de medición. Se emplea multiplexación por división de frecuencia para direccionar cada cabeza de sensor. También se incluye un análisis sobre la influencia de las inclinaciones y las aberraciones. Palabras clave Fibra óptica; medición del nivel de líquidos; sensores; industria petrolera.