Sensori in fibra ottica con reticolo di Bragg: grandezze di influenza, accuratezza metrologica, campi di applicazione

Il rapido e crescente sviluppo della tecnologia delle fibre ottiche nel settore delle te-lecomunicazioni ha aperto, fin dalle prime applicazioni negli anni ’70, nuove strade e prospettive per la realizzazione di dispositivi di misura (FOS, Fibre Optic Sensors) che trovano largo impiego in diverse campi dell’ingegneria. Tra questi, risultano di partico-lare interesse i sensori basati su reticoli di Bragg (FBG, Fibre Bragg Grating), ottenuti inducendo una modulazione periodica dell’indice di rifrazione del core di una fibra otti-ca monomodale. Tra i principali vantaggi di questa classe di sensori in fibra ottica si possono annoverare l’immunità alle interferenze elettromagnetiche, la possibilità di ef-fettuare misure quasi-distribuite (multiplexing), l’autoreferenzialità, l’assenza di condu-cibilità elettrica che li rende idonei ad essere inseriti o incollati su materiali metallici senza la necessità di un supporto isolante. Uno dei maggiori inconvenienti nell’impiego dei sensori FBG come estensimetri ottici deriva dalla loro elevata sensibilità alle varia-zioni di temperatura: il reticolo di Bragg presenta infatti una sensibilità termica di circa 10 pm/°C, a fronte di una sensibilità meccanica di circa 1 pm/(μm/m). L’effetto della temperatura è quindi dieci volte più significativo di quello prodotto dalla deformazione meccanica. Al fine di ottenere misure di deformazione accurate è pertanto necessario provvedere alla compensazione di tali effetti. Ciò richiede una attenta analisi delle va-riabili di influenza al fine di garantire una elevata ripetibilità e riproducibilità nelle mi-sure. Nel presente lavoro sono riportate le esperienze condotte nell’impiego di sensori FBG dai gruppi di ricerca delle Università di Messina e di Palermo. Verranno analizzate le caratteristiche metrologiche e le tecniche di compensazione degli effetti indesiderati e saranno illustrate applicazioni specifiche sviluppate dagli autori negli ultimi anni, fina-lizzate alla realizzazione di trasduttori di spostamento lineare ed angolare ed al monito-raggio del processo di cura di laminati compositi GFRP.