Un transductor (20, 20a, 20b) que comprende: una pletina (25) que comprende una primera red de difracción en fibra óptica (26) situada en su superficie superior y una segunda red de difracción en fibra óptica (27) situada en su superficie inferior,

donde dichas primera y segunda redes de difracción en fibra óptica (26, 27) están configuradas para traducir un cambio de curvatura en dicha pletina (25) en un desplazamiento de la longitud de onda correspondiente a cada red de difracción en fibra óptica (26, 27). El transductor (20, 20a, 20b) comprende además una primera pieza (21, 21b) y una segunda pieza (22, 22a, 22b) unidas entre sí a través de al menos un eje (23, 24), estando dicha pletina (25) fijada a al menos uno de los lados de una de las piezas (21, 21b; 22, 22a, 22b), estando el transductor (20, 20a, 20b) configurado para cambiar la curvatura de dicha pletina (25) mediante un cambio del ángulo que forman dichas primera pieza (21, 21b) y segunda pieza (22, 22a, 22b).

Transductor basado en redes de difracción en fibra óptica.

Campo de la invención La presente invención pertenece al campo de los transductores ópticos y, más concretamente, al de los transductores ópticos basados en redes de difracción en fibra óptica o redes de Bragg.

Antecedentes de la invención Hoy día la ingeniería de obra civil, y en particular la construcción de túneles, demandan nuevas formas de monitorización. Este interés se basa en el hecho de que las estructuras civiles y su mantenimiento son extremadamente caras. Otra razón para esta demanda son las mejoras en cuestiones de seguridad durante los procesos de construcción. Los altos costes de mantenimiento se deben a que los métodos de monitorización usados hoy día detectan la degradación de las estructuras cuando es ya demasiado tarde, por ejemplo, cuando el daño físico ya ha ocurrido.

La tecnología de sensado fotónico en esta área ha crecido rápidamente y actualmente y ha despertado un gran interés. Esto se debe en parte a que dispositivos como las redes de difracción en fibra óptica (del inglés, Fiber Bragg Gratings (FBG) ) , cuyas características inherentes las hacen muy adecuadas para el sensado de la deformación en estructuras civiles como puentes, presas, edificios, etc., tal y como indican, por ejemplo, J.M. López Higuera en Handbook of Optical Fiber sensing Technology, Wiley & Sons, 2002, y J. Dakin y B. Culshaw, en Optical fibre sensors: applications, analysis and future trends, Artech House, Boston, 1997. Normalmente, en estos sistemas de sensado las FBG se usan para la medida de la deformación (del inglés, strain) , y es necesario implementar un método de discriminación entre deformación y temperatura, tal y como se indica por A. Quintela y otros en "Embedded temperature-strain fibre Bragg grating sensor system validation for concrete structures", J. Opt. A: Puré Appl. Opt. 4, S387-S390, 2002.

MJ. Gander y otros en "Bend measurement using Bragg gratings in multicore fibre", Electron Lett., 36 120-121, 2000, presentan un transductor para medidas de curvatura basado en una fibra óptica con dos núcleos.

M.G. Xu y otros en "Thermally-compensated bending gauge using surface-mounted fiber gratins", Int. J. Optoelectron, 9, 281-283, 1994 presentan un transductor para medidas de curvatura, con dos FBG en ambos lados de una pletina (en inglés, platen) , formando un transductor de curvatura. Cuando la pletina se curva, aparece una deformación (strain) constante y positiva en el lado convexo y una deformación negativa, de la misma magnitud, en el lado cóncavo. Además, un cambio de temperatura afecta de igual forma a ambas FBGs. Si la curvatura cambia, el desplazamiento de longitud de onda de ambas FBGs cambia en direcciones opuestas. Además, si la temperatura cambia, los desplazamientos de la longitud de onda son similares en ambas FBGs, por lo que es fácil discriminar entre variaciones de temperatura y de curvatura (bending) .

Sin embargo, es muy complicado actuar sobre los transductores de curvatura anteriormente citados. De hecho, tal y como se han descrito, es inviable utilizarlos para medir en campo. Necesitarían, al menos, un soporte mecánico para llevarlos a campo. Además, la fibra óptica del transductor de Gander no es comercial.

Resumen de la invención La presente invención trata de resolver los inconvenientes mencionados anteriormente mediante un transductor basado en redes de difracción en fibra óptica. Como se explica más adelante, el transductor es un transductor de ángulo. El transductor de ángulo comprende dos piezas configuradas de forma que existe un ángulo entre ambas. Las variaciones de este ángulo entre las dos piezas se traducen en cambios en la curvatura de una pletina.

Concretamente, en un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un transductor que comprende: una pletina que comprende una primera red de difracción en fibra óptica situada en su superficie superior y una segunda red de difracción en fibra óptica situada en su superficie inferior, donde dichas primera y segunda redes de difracción en fibra óptica están configuradas para traducir un cambio de curvatura en dicha pletina en un desplazamiento de la longitud de onda correspondiente a cada red de difracción en fibra óptica. El transductor comprende además una primera pieza y una segunda pieza unidas entre sí a través de al menos un eje, estando dicha pletina fijada a uno de los lados de al menos una de las piezas, estando el transductor configurado para cambiar la curvatura de dicha pletina mediante un cambio del ángulo que forman dichas primera pieza y segunda pieza.

En una realización preferente, el cambio del ángulo entre dichas primera pieza y segunda pieza se consigue mediante actuación sobre dicho al menos un eje.

En una posible realización, al menos un eje atraviesa a dicha pletina por la mitad.

En una realización particular, la pletina es metálica.

Preferentemente, la pletina está fabricada de un material elástico.

En una realización particular, la pletina está localizada en un hueco situado entre dichas piezas, atravesando dicho al menos un eje a dicha pletina.

En una realización particular, la primera pieza y la segunda pieza están unidas entre sí a través de dos ejes o puntos de unión.

La invención también proporciona un sistema sensor que comprende una pluralidad de barras situadas una a continuación de la otra, donde cada una de dichas barras está unida a la barra consecutiva a través de un transductor como los descritos anteriormente.

Cada par de barras consecutivas se une a través de dicho transductor formando un determinado ángulo.

Las ventajas de la invención se harán evidentes en la descripción siguiente.

Breve descripción de las figuras Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, y para complementar esta descripción, se acompaña como parte integrante de la misma, un juego de dibujos, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo. En estos dibujos:

La figura 1 muestra un esquema de la relación entre ángulo y deformación en una pletina curvada.

La figura 2 muestra un esquema del transductor según una posible realización de la invención.

La figura 3 muestra la relación geométrica entre el ángulo de una pletina curvada (figura 1) y el ángulo entre las dos piezas de un transductor (figura 2) .

La figura 4 muestra un esquema del transductor según una realización alternativa de la invención.

La figura 5 muestra un esquema del transductor según otra realización alternativa de la invención.

La figura 6 muestra un posible esquema de auscultación de túneles que usa el transductor de la invención.

La figura 7 muestra la respuesta (desplazamiento de la longitud de onda, en nm, en el eje de ordenadas, en función del ángulo, en grados, en el eje de abcisas) de las dos FBGs de un mismo transductor.

Descripción detallada de la invención En este texto, el término "comprende" y sus variantes no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos.

Además, los términos "aproximadamente", "sustancialmente", "alrededor de", "unos", etc. deben entenderse como indicando valores próximos a los que dichos términos acompañen, ya que por errores de cálculo o de medida, resulte imposible conseguir esos valores con total exactitud.

Las siguientes realizaciones preferidas se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.

En una pletina con una curvatura (bend) uniforme, la deformación ε en la parte superior en función del ángulo de curvatura α (en radianes) es igual a:

donde L' es la longitud de la parte superior de la pletina, d es el espesor y L es la longitud de la pletina. Para la parte inferior, la expresión para la deformación (strain) es la misma,...

1. Un transductor (20, 20a, 20b) que comprende:

- una pletina (25) que comprende una primera red de difracción en fibra óptica (26) situada en su superficie superior y una segunda red de difracción en fibra óptica (27) situada en su superficie inferior, donde dichas primera y segunda redes de difracción en fibra óptica (26, 27) están configuradas para traducir un cambio de curvatura en dicha pletina

(25) en un desplazamiento de la longitud de onda correspondiente a cada red de difracción en fibra óptica (26, 27) , estando el transductor (20, 20a, 20b) caracterizado por que comprende además una primera pieza (21, 21b) y una segunda pieza (22, 22a, 22b) unidas entre sí a través de al menos un eje (23, 24) , estando dicha pletina (25) fijada a uno de los lados de al menos una de las piezas (21, 21b; 22, 22a, 22b) , estando el transductor (20, 20a, 20b) configurado para cambiar la curvatura de dicha pletina (25) mediante un cambio del ángulo que forman dichas primera pieza (21, 21b) y segunda pieza (22, 22a, 22b) .

2. El transductor (20, 20a, 20b) de la reivindicación 1, donde dicho cambio del ángulo entre dichas primera pieza (21, 21b) y segunda pieza (22, 22a, 22b) se consigue mediante actuación sobre dicho al menos un eje (23, 24) .

3. El transductor (20, 20a, 20b) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho al menos un eje (23, 24) atraviesa a dicha pletina (25) por la mitad.

4. El transductor (20, 20a, 20b) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha pletina (25) es metálica.

5. El transductor (20, 20a, 20b) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha pletina (25) está fabricada de un material elástico.

6. El transductor (20, 20a, 20b) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha pletina (25) está localizada en un hueco situado entre dichas piezas (21, 21b; 22, 22a, 22b) , atravesando dicho al menos un eje (23, 24) a dicha pletina (25) .

7. El transductor (20, 20a) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha primera pieza (21) y dicha segunda pieza (22, 22a) están unidas entre sí a través de dos ejes o puntos de unión (23, 24) .

8. Un sistema sensor (30) que comprende una pluralidad de barras (310, 311, 312, 313... 319) situadas una a continuación de la otra, donde cada una de dichas barras está unida a la barra consecutiva a través de un transductor (320, 321, ... 329) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones1a7.

9. El sistema de la reivindicación 8, donde cada par de barras consecutivas se une a través de dicho transductor formando un determinado ángulo (β) .

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 201001178

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 07.09.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G01L1/24 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

12. 121. 1-9 A XU, M. et al.: "Thermally-Compensated Bending Gauge Using Surface-Mounted Fibre Gratings". Int. J. Optoelectron., 1994, Vol. 9, págs.

28. 283. 1-9 A US 20100215311 A1 (MOORE, J.) 26.08.2010, todo el documento. 1-9 A US 20030209655 A1 (WANG, A.) 13.11.2003 A WO 2005085766 A2 (UNIVERSITY OF WASHINGTON TECHTRANSFER INVENTION LICENSING) 15.09.2005 Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº : Fecha de realización del informe 23.08.2011 Examinador Ó. González Peñalba Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201001178

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01L, G02B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, INSPEC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201001178

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 23.08.2011

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Consideraciones:

La presente Solicitud se refiere, en su primera reivindicación, a un transductor que consta de una pletina flexible que tiene dos redes de difracción de fibra óptica respectivamente situadas en sus superficies superior e inferior y configuradas para convertir un cambio de curvatura de dicha pletina en un desplazamiento de la longitud de onda correspondiente en cada red de difracción, y que tiene, además, dos piezas tales, que dicha pletina está unida a al menos uno de los lados de al menos una de dichas dos piezas, unidas entre a través de al menos un eje, de tal manera que la curvatura de dicha pletina cambia mediante un cambio del ángulo que forman dichas dos piezas.

Las restantes reivindicaciones 2-7, dependientes directa o indirectamente de esta primera, añaden detalles y concretan características estructurales, funcionales o de materiales con vistas a un funcionamiento óptimo del dispositivo transductor.

Por último, las reivindicaciones 8 y 9 se refieren a un sistema sensor en el que una pluralidad de barras consecutivas incorpora en las uniones entre éstas transductores de acuerdo con la invención.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201001178

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración Se considera que la invención definida en las reivindicaciones 1-9 de la presente Solicitud tiene novedad y actividad inventiva por no estar comprendida en el estado de la técnica ni poder ser deducida de este de un modo evidente por un experto en la materia.

Se conoce en el estado de la técnica el uso de transductores de redes de difracción en fibra óptica para la medida de fuerzas y solicitaciones en materiales y elementos constructivos y, en particular, para la medida de la flexión en tales elementos utilizando dos o más redes de difracción de comportamiento diferencial ante la curvatura. Esto tiene la ventaja, además, de eliminar la influencia de la temperatura, el otro factor que influye en la medida pero que queda eliminado gracias a dicha interpretación diferencial. Es el caso, por ejemplo, del documento D01, citado en el Informe sobre el Estado de la Técnica (IET) con la categoría A para dichas reivindicaciones, como mero antecedente tecnológico de la invención. En él se describe la supervisión del comportamiento resistente de la estructura de un túnel mediante un sensor de fibra óptica de múltiples núcleos (MCF) (en este caso, cuatro) provistos de respectivas redes de difracción. Comparando pares de redes es posible obtener la magnitud de la curvatura de la fibra y, por tanto, de la estructura del túnel, de acuerdo con una sencilla ecuación geométrica en la que interviene la diferencia de alargamientos de los núcleos de la fibra.

No se recoge, sin embargo, en este documento ni en ningún otro de los encontrados en el estado de la técnica y citados en el IET la estructura adicional de integración del sensor, configurado en forma de pletina, para asociar su flexión con el ángulo formado entre dos elementos rígidos, que se contempla en la presente invención y que constituye, por tanto, una diferencia esencial que implica ventajas sustanciales. La invención tiene, por tanto, novedad y actividad inventiva respecto al estado de la técnica de acuerdo con los Artículos 6 y 8 de la LP.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4