¿Qué es una sonda Óptica?
Las sondas ópticas son sondas electrolíticas que superan las desventajas de las sondas electrolíticas convencionales y conservan la parte del sensor sin elementos metálicos.
Utilizan efectos de ingeniería eléctrica para realizar mediciones y evaluaciones precisas. Entre sus características destacan la naturaleza no invasiva de la fibra óptica, que no perturba el campo eléctrico, no capta ruidos, el cabezal del sensor es pequeño y no necesita fuente de alimentación, se puede medir una gran cantidad de información, como la frecuencia, la fase y la intensidad, y no se producen interferencias aunque haya metal alrededor.
Usos de las sondas Ópticas
Las sondas ópticas también se utilizan en controladores, osciloscopios y endoscopios. También pueden utilizarse para medir una amplia gama de información con fines de investigación y análisis utilizando medios ópticos.
Entre las aplicaciones de medición se incluyen las siguientes
1. medición de la tasa de absorción específica (SAR)
Se trata de una medida de la cantidad de energía absorbida por el cuerpo humano cuando se expone a radiaciones electromagnéticas de frecuencias superiores a 100 kHz. La medición se basa en normas y debe realizarse en lo que se denomina un maniquí, que tiene características eléctricas iguales a las del cuerpo humano.
Cuando se utilizan pequeños dispositivos inalámbricos, como los teléfonos inteligentes, muy cerca del cuerpo humano, se produce una absorción de energía en partes específicas del mismo.
2. medición del plasma
Este sistema también se utiliza para medir el plasma, que se genera aplicando un fuerte campo eléctrico a un gas que contiene partículas cargadas. Sondas Ópticas permiten medir los campos eléctricos generados localmente.
3. imágenes por resonancia magnética (IRM)
Las sondas Ópticas se utilizan para medir la exposición humana a campos electromagnéticos. Es necesario realizar mediciones en campos magnéticos muy intensos, que pueden medirse con precisión utilizando sondas ópticas.
Otros usos incluyen la medición de campos eléctricos pulsados y ultra-fuertes en el diseño EMC y para validar modelos de simulación.
Principios de las Sondas Ópticas.
1. El efecto Pockels
Las sondas de campo eléctrico utilizan cristales EO con el efecto Pockels en sus cabezas. El efecto Pockels es un fenómeno en el que el índice de refracción de un material cambia debido a un cambio en el índice de polarización dentro del material cuando se aplica un voltaje externo al material.
Cuando no se aplica ningún campo eléctrico, la luz que incide sobre un cristal EO se refleja manteniendo su estado de polarización. Sin embargo, cuando se aplica un campo eléctrico, el índice de refracción del cristal EO cambia y el estado de polarización de la luz incidente cambia y la luz vuelve.
Midiendo la intensidad de la luz en el estado de polarización con un analizador, se puede obtener una señal proporcional a la intensidad del campo eléctrico.
2. influencia sobre el campo eléctrico a medir
Las antenas dipolares se utilizan a veces en las sondas de campo eléctrico, pero no en las sondas ópticas. Las antenas dipolo tienen una estructura con dos conductores rectos en el extremo de un cable y están formadas por elementos metálicos. Esto provoca perturbaciones en las ondas de radio debido a la dispersión de la sonda de campo.
Sondas Ópticas utilizan cristales en la sección del sensor en lugar de antenas dipolo, etc., sin afectar el campo eléctrico a medir.
Composición de la Sonda Óptica
Además del cristal EO, los componentes que forman la punta incluyen la fibra óptica, la férula, la lente colimadora y la película dieléctrica reflectora.
1. Cristales EO
Los cristales EO constan de aproximadamente 1 mm cuadrado. Teniendo en cuenta que la longitud de antena de las sondas de campo que utilizan antenas dipolares es de varios centímetros a varias decenas de centímetros, su pequeña estructura permite medir áreas diminutas.
2. fibras ópticas
Se conecta una fibra óptica desde el cristal EO a través de una lente colimadora y un casquillo. La Sonda Óptica no se ve afectada por el ruido porque la señal se transmite por una fibra óptica.
Esto permite convertir las señales de tensión en señales ópticas para su transmisión a largas distancias, independientemente de la frecuencia.
3. revestimientos dieléctricos reflectantes
Las películas reflectantes dieléctricas se adhieren a la punta del cristal EO. Cuando se miden campos eléctricos, la luz polarizada linealmente generada por una fuente de luz incide en el cristal EO y se mide la luz reflejada por la película dieléctrica reflectante.
La luz reflejada por la Sonda Óptica es convertida en una señal eléctrica por un fotodiodo y amplificada por un amplificador diferencial. La señal eléctrica de salida es proporcional al cambio de polarización.
La intensidad y la fase del campo eléctrico se calculan utilizando un analizador de espectro o similar.