Diseño e implementación de un sensor de vibración de fibra óptica aplicado a maquinado

Abstract

Este trabajo de tesis para la obtención de grado de Maestro en Ingeniería eléctrica, se desarrolló un sensor interferométrico basado en fibra óptica para la medición e implementación en sistemas de maquinado, esto con el fin de poder medir las vibraciones que se ven inducidas sobre la herramienta de corte debido a la interacción pieza/herramienta. Dicho trabajo describe el proceso de fabricación del sensor, siendo que este es un interferómetro Mach-Zehnder (MZI), a su vez se realizó una simulación para observar el comportamiento del patrón de interferencia del MZI cuando se cambian algunos parámetros de diseño, tales como su longitud y factores de acoplamiento en los acopladores ópticos, el MZI fue caracterizado en curvatura para determinar la linealidad de una zona en particular del patrón de interferencia. Se realizaron caracterizaciones de las vibraciones tanto de forma espectral como temporal utilizando un sistema de vibraciones electrónico empleando un rango de frecuencias de 1 a 10Hz y de 10 a 100Hz con incrementos de 10Hz, además de emplear diferentes tipos de señales eléctricas (senoidal, cuadrada, triangular y diente de sierra), obteniendo mediciones cualitativas, de las cuales se les aplicó el algoritmo de la transformada rápida de Fourier (FFT), esto con el fin de observar la contribución modal (en mediciones espectrales) y las frecuencias asociadas al fenómeno (en mediciones temporales). En la contribución modal se logran apreciar cambios en los modos dominantes mientras que en los modos débiles se logra observar un cambio en amplitudes considerable. En los componentes frecuenciales se logra apreciar cambios de amplitud que pueden ser empleados para obtener mediciones cuantitativas a futuro.