Os sensores de Fibras Óticas

O início

No Portugal dos anos 80 a investigação em torno dos sensores de fibra ótica era ainda incipiente, com um dos grupos de investigação mais coesos a concentrar-se no Porto. (o qual, em certa medida, decorre da atividade em sistemas de comunicação por fibra ótica que esteve na génese do nascimento do INESC TEC, na altura INESC Norte

O primeiro trabalho publicado é sobre sensores elétricos interferométricos e sensores refletivos e sensores com micro-curvatura:

José Luís Santos, “Provas de Aptidão Pedagógica e Capacidade Científica”, 1989.

Também a primeira tese de doutoramento concluída nesta área é de José Luís Santos - “Multiplexagem e Processamento de Sinais de Sensores de Fibra Ótica” (1993).

A partir desta altura a investigação ganha novo fôlego com novos investigadores e novas infraestruturas laboratoriais. A investigação fundamental seguiu essencialmente então duas linhas: 1) produção de redes de Bragg no INESC TEC e a sua utilização à sensorização por fibra ótica e em 2) lasers em fibra ótica.

A geração de conhecimento

Em mais de 30 anos de investigação foram publicados 1012 artigos em jornais e conferências, sob o tema dos sensores de fibras óticas. Foram também concluídos 16 doutoramentos e 15 mestrados.

De destacar nesta fase o artigo:

Lobo Ribeiro, L. A. Ferreira, M. Tsvetkov, J. L. Santos, “All-Fibre Interrogation for Fibre Bragg Sensors using a biconical fibre filter”, Electronics Letters, 32, 382.284, 1996

Fase de testes

Os sensores óticos começaram a fazer história no INESC TEC em 1988, com o projeto europeu NOSCA, que se baseou no desenvolvimento de um sensor de fibra ótica para a monitorização de pressão em motores a jato para a aviação comercial.

Trabalhando no projeto NOSCA

Nos anos 90 surgiram os primeiros projetos à escala europeia, que deram as infraestruturas técnicas, a confiança e dimensão necessárias para desenvolver algo mais coeso. Foi, assim, que se fabricaram os primeiros dispositivos de um determinado tipo de fibras óticas, designadas por redes de Bragg, em 1994.

Os primeiros 4 projetos que levaram à criação de protótipos foram:

• BRAGG SENSORS Optical Fibre Bragg Microstructures used for Sensing, 15 May 1997 ‑ 14 May1999;
• BRAGG Advanced Cables Incorporating Bragg Microstructures, 1997-1999;
• HIPOWER Advanced Industrial Sensors for Electrical Current Metering in High Power Lines, 1 January 1998 ‑ 31 October 2000
• PROTEU Adanced Optical Sensor for Monitoring Estuarine and Coastal Environments, 1 October 2000 ‑ 31 March 2004

Os protótipos laboratoriais cresceram ao ritmo dos projetos mas o mais visível e com aplicação prática mais mediática chega em 2003. Os sensores de fibra ótica são então utilizados na Ponte D. Luís I, no Porto, em 2003, onde foram feitos os ensaios de carga para a passagem do Metro do Porto. Com custos baixos de instalação e operação e com maior tempo útil de vida, percebe-se então as reais potencialidades destes sensores.

Fase de impactos

Os esforços de valorização económica do trabalho levado a cabo acaba por dar frutos em 2004. É neste ano que nasce e é pré-incubada no INESC TEC a FiberSensing.

Grupo fundador da spin-off FiberSensing em 2004

Pouco tempo passou até a spin-off pioneira se destacar como líder mundial no fornecimento de sistemas de medição e de monitorização baseados na tecnologia de redes de Bragg em fibra ótica (FBG) para ativos físicos críticos.

Uma obra que incorporou tecnologia da Fibersensing foi o Túnel do Rossio em Lisboa. Ao longo de 2.8 quilómetros de extensão, perfis pré instrumentados com sensores permitem avaliar em permanecia a saúde estrutural do túnel ferroviário. Um projeto emblemático para a FiberSensing, quando ainda tinha apenas 2 anos de vida.

Dos dez colaboradores, 9 dos quais ex-inesctequianos, a FiberSensing passou a 40 em 10 anos. Nessa altura opera já com dezenas de clientes por todo o mundo, exportando 98% da sua tecnologia para os EUA, China, Brasil, Espanha, Suíça, Reino Unido, Singapura, Taiwan, Rússia, Canadá e Austrália. É então, em 2014, adquirida pela Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH (HBM - Test and Measurement), uma referência mundial na área do teste e medição, e a FiberSensing concentra hoje toda a atividade de optical sensing da empresa germânica, fazendo parte de uma equipa com mais de 1600 pessoas e presença em mais de 80 países, com um volume de negócios que ascende aos 2,8M€.

Os setores de mercado que utilizam a tecnologia que a empresa produz encontram-se nas mais variadas áreas: energia aeroespacial, energia eólica, indústria, defesa, óleo e gás, centros de investigação e laboratórios, universidades. Só no setor da engenharia civil já vendeu mais de dez mil sensores, que estão presentes em 56 pontes ou 110 secções de túneis, em 25 países – a Ponte de Brooklyn em Nova Iorque é uma das estruturas mais icónicas a utilizar sensores FiberSensing.

Fibras óticas

Mas a história não termina aqui…

Passados mais de 30 anos os sensores de fibra ótica continuam a ser uma área de I&D em expansão com aplicações em diversas áreas. E a história não termina aqui. Com as telecomunicações sedimentadas criam-se novas áreas de utilização, tais como o setor da aeronáutica, da energia ou da saúde.

Atualmente está, por exemplo, a ser desenvolvida uma nova geração de sensores em fibra ótica para medição de corrente e de campos magnéticos com diversas aplicações no ramo da energia.

Na saúde, por exemplo, também está a ser seguida uma linha de investigação para desenvolver a próxima geração de são sensores vestíveis para monitorização do corpo humano, com microchips e sensores embutidos à escala nano. Mas essa é outra história…