Medición de temperatura en actuadores piezoeléctricos con sensores de fibra óptica basados en rejillas de Bragg

Abstract

Esta memoria presenta un estudio experimental orientado a la caracterización térmica de sensores de fibra óptica con rejilla de Bragg (FBG) acoplados con actuadores piezoeléctricos. Para ello, se evaluaron y diseñaron dos configuraciones de montaje: una con soporte para la fibra y otra sin soporte, ambas fabricadas mediante impresión 3D. Se realizaron procesos de calibración térmica utilizando termómetros certificados y no certificados, con el objetivo de lograr medir la temperatura con respecto al cambio de la longitud de onda en el sensor. Posteriormente, se aplicaron diferentes frecuencias de excitación al actuador piezoeléctrico, registrando la correspondiente variación de temperatura en función del tiempo. Los resultados experimentales permitieron establecer una relación entre la frecuencia de operación y el aumento térmico del actuador, validando el comportamiento esperado según datos del fabricante. Se concluye que los sensores FBG ofrecen un desempeño confiable en aplicaciones térmicas, especialmente cuando se encuentran adecuadamente soportados.

This work addresses the implementation of fiber optic sensors based on Fiber Bragg Gratings (FBG) for temperature measurement in piezoelectric actuators. The thermal response of these actuators was analyzed under excitation frequencies ranging from 1 Hz to 150 Hz, using FBG sensors as a non-contact monitoring method. To enhance measurement stability and accuracy, a 3D-printed support was designed and fabricated to secure the sensors without adhesives, minimizing potential thermal interferences. The study included sensor calibration using a laser thermometer and validation of the obtained data by comparing them with the manufacturer’s actuator specifications. Different sensor mounting methods were tested to evaluate their impact on measurement quality. The results show a correlation between the actuator’s operating frequency and the temperature increase, while also demonstrating that the support-mounted sensor improves measurement stability and repeatability. Finally, improvements and recommendations for future research in optical sensors applied to thermal monitoring and control systems are discussed.