Sistema de medición a base de terahercios. Fuente: Fraunhofer IPM
La hora de llegada prevista, la solicitud de aterrizaje... este es el tipo de información que los pilotos discuten por radio con el personal de tierra en la torre de control. La nariz de la aeronave, o radomo (en inglés "radome” o “radar dome”, cúpula del radar), como se le llama en ingeniería, recibe las señales entrantes de radio y transmite señales enviadas por el piloto. Está hecha de un material compuesto de fibra de vidrio.
Pero hasta las más pequeñas imperfecciones que surgen durante la producción -por ejemplo, pequeñas partículas extrañas, gotas de agua o burbujas de aire que se encierran en la resina-, con el tiempo pueden causar grietas finas a través de las cuales puede filtrarse la humedad. Esto provoca interferencias en el tráfico de radio, introduciendo electricidad estática en la señal.
Como parte del proyecto Dotnac, investigadores del Instituto Fraunhofer para Técnicas de Medición Física IPM en Kaiserslautern (Alemania) están trabajando con socios de la industria y la investigación para desarrollar un nuevo sistema de evaluación.
Según explica una nota de prensa de dicho Instituto, el sistema utiliza radiación de terahercios para escanear por completo el morro de la aeronave, que tiene varios centímetros de espesor, y de inmediato identifica los defectos.
La frecuencia de las ondas de terahercios queda entre la de las microondas por un lado, y la luz infrarroja por el otro. Son completamente inofensivas para los humanos, y se generan en un armario móvil no muy diferente a los que se encuentran en muchas oficinas: contiene una fuente de microondas y toda la electrónica para controlar el sistema y para recoger los datos.
Un mezclador de frecuencia multiplica la frecuencia de la radiación de microondas generada en el rango de terahercios. Los investigadores tienen conectado un módulo de medición a este recipiente por medio de cables eléctricos. El módulo emite las ondas de terahercios hacia el radomo. El material refleja la radiación, y el detector integrado en el módulo analiza la radiación reflejada. Si hay burbujas de aire o pequeñas imperfecciones incrustadas en el material, aparecen en la señal reflejada.
Pero hasta las más pequeñas imperfecciones que surgen durante la producción -por ejemplo, pequeñas partículas extrañas, gotas de agua o burbujas de aire que se encierran en la resina-, con el tiempo pueden causar grietas finas a través de las cuales puede filtrarse la humedad. Esto provoca interferencias en el tráfico de radio, introduciendo electricidad estática en la señal.
Como parte del proyecto Dotnac, investigadores del Instituto Fraunhofer para Técnicas de Medición Física IPM en Kaiserslautern (Alemania) están trabajando con socios de la industria y la investigación para desarrollar un nuevo sistema de evaluación.
Según explica una nota de prensa de dicho Instituto, el sistema utiliza radiación de terahercios para escanear por completo el morro de la aeronave, que tiene varios centímetros de espesor, y de inmediato identifica los defectos.
La frecuencia de las ondas de terahercios queda entre la de las microondas por un lado, y la luz infrarroja por el otro. Son completamente inofensivas para los humanos, y se generan en un armario móvil no muy diferente a los que se encuentran en muchas oficinas: contiene una fuente de microondas y toda la electrónica para controlar el sistema y para recoger los datos.
Un mezclador de frecuencia multiplica la frecuencia de la radiación de microondas generada en el rango de terahercios. Los investigadores tienen conectado un módulo de medición a este recipiente por medio de cables eléctricos. El módulo emite las ondas de terahercios hacia el radomo. El material refleja la radiación, y el detector integrado en el módulo analiza la radiación reflejada. Si hay burbujas de aire o pequeñas imperfecciones incrustadas en el material, aparecen en la señal reflejada.
El desafío
El principal desafío para los investigadores era averiguar las frecuencias de terahercios que tendrían que utilizar para bombardear el material y lograr los resultados más eficaces para las diversas imperfecciones.
Las frecuencias más altas dan una mejor resolución, mientras que las frecuencias más bajas tienen menos dificultades para penetrar en el material. Los investigadores eligen de una gama de frecuencias diferentes en función de los errores que se están buscando en cada caso.
Los científicos ya han desarrollado un prototipo del sistema de control. Será presentado en la feria de muestras Control, del ocho al 11 de mayo, en Stuttgart (Alemania). Más o menos dentro de un año, el escáner habrá avanzado hasta el punto de que escaneará y analizará las “narices” de las aeronaves de forma automática.
Medidor de capas
Los investigadores han creado otro sistema de control a base de terahercios, que analiza el grosor de las capas -como las de los aviones y los automóviles. "Nuestro sistema de medición de terahercios es uno de los pocos suficientemente robustos para uso industrial", explica Joachim Jonuscheit, subjefe del departamento en el Fraunhofer IPM. Al igual que el sistema comprueba los radomos, este también consta de un armario móvil dotado de un transmisor y un receptor conectado al contenedor por medio de cables de cinco metros de largo.
Este sistema funciona con pulsos muy cortos de terahercios. Cada impulso se refleja parcialmente en las superficies de las capas: la superficie de la primera capa, la superficie entre la primera y la segunda capa, y así sucesivamente. Cuanto más profunda es la capa que refleja los impulsos, más tardan los impulsos en volver al detector.
Utilizando el tiempo cada pulso necesita para hacer su camino de vuelta al detector, el software incorporado calcula automáticamente el espesor de las diversas capas.
La gran ventaja del sistema es su robustez. Pero, ¿cómo lo lograron los investigadores? "En primer lugar, no disparamos el láser que excita el sistema a través de un haz abierto, como se hace normalmente en sistemas de terahercios, sino que lo alimentamos a través de fibras ópticas. Y en segundo lugar, hemos corregido y arreglado los elementos ópticos para que sean mecánicamente robustos. También hemos mejorado los procesos de fabricación para los componentes semiconductores -los transmisores y detectores -para que los elementos individuales sean más resistentes ", explica Jonuscheit. En la feria Control los investigadores harán mediciones en vivo de películas plásticas de diferentes grosores formadas por varias capas
El principal desafío para los investigadores era averiguar las frecuencias de terahercios que tendrían que utilizar para bombardear el material y lograr los resultados más eficaces para las diversas imperfecciones.
Las frecuencias más altas dan una mejor resolución, mientras que las frecuencias más bajas tienen menos dificultades para penetrar en el material. Los investigadores eligen de una gama de frecuencias diferentes en función de los errores que se están buscando en cada caso.
Los científicos ya han desarrollado un prototipo del sistema de control. Será presentado en la feria de muestras Control, del ocho al 11 de mayo, en Stuttgart (Alemania). Más o menos dentro de un año, el escáner habrá avanzado hasta el punto de que escaneará y analizará las “narices” de las aeronaves de forma automática.
Medidor de capas
Los investigadores han creado otro sistema de control a base de terahercios, que analiza el grosor de las capas -como las de los aviones y los automóviles. "Nuestro sistema de medición de terahercios es uno de los pocos suficientemente robustos para uso industrial", explica Joachim Jonuscheit, subjefe del departamento en el Fraunhofer IPM. Al igual que el sistema comprueba los radomos, este también consta de un armario móvil dotado de un transmisor y un receptor conectado al contenedor por medio de cables de cinco metros de largo.
Este sistema funciona con pulsos muy cortos de terahercios. Cada impulso se refleja parcialmente en las superficies de las capas: la superficie de la primera capa, la superficie entre la primera y la segunda capa, y así sucesivamente. Cuanto más profunda es la capa que refleja los impulsos, más tardan los impulsos en volver al detector.
Utilizando el tiempo cada pulso necesita para hacer su camino de vuelta al detector, el software incorporado calcula automáticamente el espesor de las diversas capas.
La gran ventaja del sistema es su robustez. Pero, ¿cómo lo lograron los investigadores? "En primer lugar, no disparamos el láser que excita el sistema a través de un haz abierto, como se hace normalmente en sistemas de terahercios, sino que lo alimentamos a través de fibras ópticas. Y en segundo lugar, hemos corregido y arreglado los elementos ópticos para que sean mecánicamente robustos. También hemos mejorado los procesos de fabricación para los componentes semiconductores -los transmisores y detectores -para que los elementos individuales sean más resistentes ", explica Jonuscheit. En la feria Control los investigadores harán mediciones en vivo de películas plásticas de diferentes grosores formadas por varias capas