FERRULA PARA UN CABLE DE SENSOR DE CAMPO EVANESCENTE.

Férrula (1, 1'') para un cable de sensor de campo evanescente con una parte inferior (1A) y una parte superior (1B) correspondiente acoplable,

que presentan sendos huecos (10) esencialmente en forma de medio casquete de tal manera que, en el estado ensamblado, constituyen un tubo de guía (8) para recibir un conductor de fibras ópticas (2) envolviéndolo en un extremo, estando dispuestas en cada uno de los huecos (10) múltiples estructuras geométricas (7) para la fijación local del conductor de fibras ópticas (2) y estando las caras internas de los huecos (10) realizadas, como mínimo, parcialmente reflectantes para la luz prevista para el conductor de fibras ópticas (2), estando las estructuras geométricas (7) realizadas de forma reflectante como puentes en forma de semianillos o como nodos que disminuyen la sección

Férrula para un cable de sensor de campo evanescente.

La presente invención se refiere a una férrula para un cable de sensor de campo evanescente, en especial, aplicada a un sensor de presión.

Con férrula se entiende, en este caso, un elemento de guía para alojar fibras ópticas, en especial, a efectos de acoplamiento y desacoplamiento de luz.

En el documento WO03/069294 A1 se muestra un cable de sensor de campo evanescente para medir el contacto y la presión a través de la alteración del campo evanescente externo de un conductor de fibras ópticas. En este caso, un conductor de fibras ópticas que comprende un haz de fibras ópticas con un índice de refracción n1 está introducido en un medio ópticamente más delgado con un índice de refracción n2<1 n, habitualmente en un vidrio que está envuelto a su vez por una envolvente ópticamente más densa con un índice de refracción n3>n2. El conductor de fibras ópticas no está recubierto, lo que se conoce también como "libre de cladding" o sin envolvente. La situación de reflexión total queda predeterminada por el medio envolvente. La envolvente se apoya a través de estructuras geométricas en forma de puentes en el conductor de fibras ópticas manteniéndose, debido a ello, a una distancia definida del mismo. Por lo tanto, la envolvente no toca el conductor de fibras ópticas de forma plana. Las ondas de luz que se propagan en el conductor de fibras ópticas sin revestimiento provocan reflexiones múltiples en la superficie límite con respecto al medio circundante. Cuando se produce una reflexión, el campo penetra en una profundidad finita en el espacio exterior, produciendo allí el denominado campo evanescente. Mediante una alteración de este campo se influye sobre su comportamiento de respuesta con respecto al medio del conductor de fibras ópticas y, por lo tanto, se modifica el grado de reflexión en el conductor de fibras ópticas, de manera que una alteración de este tipo desvela mediante una disminución de la intensidad de la luz propagada qué ha de ser registrado por una unidad de procesamiento de señal en el lado extremo del conductor de fibras ópticas. Una alteración del campo evanescente se produce, por ejemplo, cuando debido a la aplicación de presión sobre la envolvente, la distancia de ésta con respecto al conductor de fibras ópticas se reduce localmente, de manera que el material de la envolvente penetra allí en la zona del campo evanescente, que queda local y parcialmente absorbido por la densidad óptica del material. Si, debido a la presión elevada, se reduce la distancia de manera que la envolvente acaba tocando el conductor de fibras ópticas localmente en una superficie, allí podrá producirse un fallo de la reflexión, siempre que el índice de refracción del material de la envolvente sea superior a aquel de las fibras ópticas del conductor, es decir, si n3>n1 y, por lo tanto, se aplica en total la relación n2<n1<n3. La disminución de la intensidad que se ha registrado aumenta en este caso otra vez claramente con respecto a las pequeñas aplicaciones de presión. El contacto entre la envolvente y el conductor de fibras ópticas a través de puentes de retención se mantiene constante y queda limitado a determinadas superficies, de manera que, mediante la calibración, se puede eliminar el efecto sobre el comportamiento de reflexión que resulta de ello en el conductor de fibras ópticas. Una importancia especial tiene generalmente la realización sin envolvente, de manera que el campo evanescente puede formarse en el espacio exterior.

Un cable de sensor de campo evanescente es adecuado en especial como sensor de presión, por ejemplo, en un elemento de ajuste de un vehículo a motor como parte de un sistema antiaprisionamiento.

Un cable de sensor de campo evanescente del tipo mostrado, que comprende un conductor de fibras ópticas con una envolvente separada, es, debido a su función, sensible con respecto a interferencias mecánicas exteriores. Debido a ello, surge desventajosamente el problema de constituir una conexión impermeable al agua y resistente a la tracción con una unidad de evaluación de señales que no provoque en sí mismo la alteración de la señal del sensor. Las férrulas conocidas, que están conformadas generalmente como casquillos terminales de cable, en el mejor de los casos están adecuadas para cables de sensor que sólo reaccionan cuando se modifica su geometría, en especial, su trayectoria de curvatura.

Un primer objetivo de la invención consiste en dar a conocer una férrula mediante la que se puede unir un cable de sensor de campo evanescente con componentes externos de procesamiento de señales, de manera que la alteración de la señal del sensor se puede calibrar en la medida de lo posible. Un segundo objetivo de la invención consiste en dar a conocer un sensor de presión con un conductor de fibras ópticas conformado para la detección de presión mediante la alteración del campo evanescente asignado y con un módulo optoelectrónico, estando el módulo optoelectrónico acoplado al conductor de fibras ópticas en lo posible sin interferencias.

El primer objetivo se consigue de acuerdo con la invención porque se da a conocer una férrula que comprende una parte superior y una parte inferior correspondiente acoplable, presentando cada una de ellas un hueco esencialmente en forma de medio casquete, de tal manera que, en el estado ensamblado, constituyen un tubo de guía para recibir un conductor de fibras ópticas envolviéndolo en un extremo, estando dispuestas en cada uno de los huecos múltiples estructuras geométricas para la fijación local del conductor de fibras ópticas.

Para que la funcionalidad del cable de sensor de campo evanescente quede mermada sólo mínimamente por la férrula, las superficies internas de los huecos, en especial, incluidas las estructuras geométricas, tanto de la parte superior como de la parte inferior, están realizadas de forma reflectante para la luz prevista para el conductor de fibras ópticas y, en especial, tienen acabado especular. Como mínimo, aquellas zonas que están destinadas para apoyarse en el conductor de fibras ópticas sin envolvente están realizadas de forma reflectante. Debido a ello se impiden absorciones locales del campo evanescente en las superficies internas y la alteración del campo evanescente se reduce a las difusiones causadas por las estructuras geométricas en los puntos de contacto entre el conductor de fibras ópticas y la férrula. La reflectividad puede adaptarse a tal efecto en una banda estrecha a la longitud de onda de la luz que pasa a través del conductor de fibras ópticas. Sin embargo, también es posible realizar la férrula de forma reflectante en una banda ancha. Debido a la realización reflectante se consigue especialmente que en los puntos de contacto del conductor de fibras ópticas con la férrula se den las condiciones para una reflexión total.

La realización concreta de una superficie reflectante de este tipo se puede conseguir, en especial, mediante la aplicación de una capa metálica reflectante sobre las superficies internas, por ejemplo, mediante cromado.

La invención se basa en la consideración de que un conductor de fibras ópticas dispuesto para un cable de sensor de campo evanescente ha de ser contactado, en la medida de lo posible, de forma localmente limitada para evitar, de acuerdo con lo dicho anteriormente, alteraciones irregulares del campo evanescente provocadas por contactos planos y evitar, por lo tanto, alteraciones de la señal en el estado neutro. Como alteraciones irregulares se han de entender aquellas que son demasiado grandes o fluctuantes a lo largo del tiempo, de manera que no están adecuadas para ser eliminadas mediante el calibrado.

Para fijar el conductor de fibras ópticas en la zona del lado extremo previsto para su acoplamiento a una unidad de evaluación de señal, teniendo en cuenta este principio de contacto, y hacer que allí sea insensible a perturbaciones externas, se prevé una férrula que presenta un tubo de guía con estructuras de retención en la cara interna, las cuales están conformadas como estructuras geométricas locales. El tubo de guía constituye, en este caso, hasta aquel punto donde la luz sale de la superficie final del conductor de fibras ópticas para su detección optoeléctrónica, en la zona del extremo final un entorno estacionario definido del conductor de fibras ópticas, cuyo efecto sobre el conductor de fibras ópticas puede ser calibrado. En comparación, la envolvente del conductor de fibras ópticas, según la representación anterior, también está diseñada según el principio de contacto, pero no estacionario,...

1. Férrula (1, 1') para un cable de sensor de campo evanescente con una parte inferior (1A) y una parte superior (1B) correspondiente acoplable, que presentan sendos huecos (10) esencialmente en forma de medio casquete de tal manera que, en el estado ensamblado, constituyen un tubo de guía (8) para recibir un conductor de fibras ópticas (2) envolviéndolo en un extremo, estando dispuestas en cada uno de los huecos (10) múltiples estructuras geométricas (7) para la fijación local del conductor de fibras ópticas (2) y estando las caras internas de los huecos (10) realizadas, como mínimo, parcialmente reflectantes para la luz prevista para el conductor de fibras ópticas (2), estando las estructuras geométricas (7) realizadas de forma reflectante como puentes en forma de semianillos o como nodos que disminuyen la sección.

2. Férrula (1, 1'), según la reivindicación 1, en la que las superficies internas de los huecos (10) están dotadas, como mínimo, parcialmente de un revestimiento reflectante.

3. Férrula (1, 1'), según la reivindicación 1 ó 2, en la que una estructura o cada estructura geométrica (7) se extiende esencialmente en un plano ortogonal con respecto al eje longitudinal (x) del tubo de guía (8).

4. Férrula (1, 1'), según la reivindicación 3, en la que las estructuras geométricas (7) están distribuidas con respecto al eje longitudinal (x) esencialmente de forma homogénea a lo largo de los huecos.

5. Férrula (1, 1'), según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la parte superior (1B) y la parte inferior (1A) pueden ser ensambladas mediante una unión por encaje que está diseñada, en especial, para realizar una unión de ambas partes por acoplamiento de forma.

6. Férrula (1, 1'), según una de las reivindicaciones anteriores, que en el estado ensamblado está realizada para su acoplamiento por el extremo final a un módulo optoelectrónico (13), en especial, mediante encaje.

7. Férrula (1, 1'), según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la parte inferior (1A) y la parte superior (1B) están realizadas de tal manera que, en el estado ensamblado, queda conformado un segmento de tubo libre (8A) a lo largo de la dirección longitudinal (x).

8. Férrula (1, 1'), según la reivindicación 7, en la que el extremo del segmento de tubo (8A), que está dirigido hacia el conductor de fibras ópticas (2), se estrecha cónicamente hacia fuera.

9. Sensor de presión (20) con un conductor de fibras ópticas (2) conformado para la detección de presión mediante la alteración del campo evanescente asociado con, como mínimo, un módulo optoelectrónico (13) y con, como mínimo, una férrula (1, 1'), según una de las reivindicaciones anteriores, a la que está asociado el módulo optoelectrónico (13).

10. Sensor de presión (20), según la reivindicación 9, en el que el módulo optoelectrónico está dispuesto en una parte de conector que está conformada para recibir la férrula (1, 1'), en especial, mediante una conformación adecuada y, preferentemente, mediante encaje.

11. Sensor de presión (20), según la reivindicación 9 ó 10, en el que la unión entre la férrula (1, 1') y el conductor de fibras ópticas (2) está estanqueizada hacia fuera.

12. Sensor de presión (20), según la reivindicación 11, en el que la unión entre la férrula (1, 1') y el conductor de fibras ópticas (2) está sobremoldeada.

13. Sensor de presión (20), según una de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el conductor de fibras ópticas (2) está formado de un material elástico y transparente, en especial, poliuretano.