Onderzoekers van het Zwitserse technologie-instituut EPFL kunnen glasvezel laten ‘voelen’ welk materiaal er omheen zit. Die kan zo bijvoorbeeld onderscheid maken tussen vocht en droogte.

De door de Zwitserse ingenieurs bedachte techniek is gebaseerd op het feit dat licht hoogfrequente geluidsgolven op kan wekken. De wijze waarop die golven weerkaatsen is onder andere afhankelijk van het materiaal dat ze tegenkomen rond de glasvezel. De teruggekaatste geluidsgolven beïnvloeden het licht in de glasvezel, en daarmee kan je uitvogelen welk materiaal er rond de glasvezel zit, aldus een bericht op de website van EPFL.


Glasvezel is al een mooie sensor

Glasvezel wordt al op tal van manieren gebruikt als sensor, bijvoorbeeld voor het meten van vervorming in bruggen of dijken. Dat laatste gebeurde bijvoorbeeld bij proefmetingen met de zogenoemde IJkdijk.

Druk, vormverandering, temperatuur, het heeft allemaal invloed op het licht in de vezel. De eigenschappen van dat licht komen van vier eigenschappen: golflengte, intensiteit, polarisatie en fase. De beperking tot nu toe was dat metingen alleen in de vezel zelf gebeuren. Alleen wanneer een externe gebeurtenis iets verandert in de glasvezel zelf, dan was dat te meten. Het bijzondere van het experiment van EPFL is dat er met de geluidsgolven nu ook buiten de vezel wordt gekeken. Ook al verandert er in de glasvezel zelf niks, het is nu mogelijk is iets te zeggen over het materiaal waar de vezel zich in bevindt.


Hoogfrequent geluid opwekken
 

Een lichtpuls (rood) veroorzaakt geluidsgolven (blauw).


Het opwekken van het hoogfrequente geluid in een glasvezel gebeurt met een speciaal gevormde lichtpuls. Door het licht gaat het glas van de vezel trillen en dat veroorzaakt geluidsgolven. Die hebben een hoge frequentie, rond 300 MHz, met een minimaal vermogen.

Anders dan het licht, dat vast zit in de vezel, passeren de geluidsgolven de wand van de glasvezel heel gemakkelijk, waarna ze deels  terugkaatsen op het omliggende materiaal. Hoe ze reflecteren is mede afhankelijk van de akoestische eigenschappen van het materiaal. Het meten van dat effect is complex: eerst heb je apparatuur nodig om het licht in de vezel de gewenste optische eigenschappen te geven, en vervolgens om het signaal aan het uiteinde te kunnen analyseren.
 

Deel van de testopstelling: een stuk glasvezel in een bak met water.


De onderzoekers toonden de werking van de nieuwe techniek aan op een stuk glasvezel van 30 m lang. Ze konden het verschil in het signaal zien wanneer dat stuk glasvezelkabel zich in water, alcohol of lucht bevond.

 

Op 0,5 km afstand is er een duidelijk verschil te zien in het signaal bij lucht (links), alcohol (midden) en water (rechts).


Iets voor de verdrogende veendijken?

Hoewel de onderzoekers dat zelf niet noemen, zouden dijkonderzoekers de techniek bijvoorbeeld kunnen gebruiken om vast te stellen of veendijken verdrogen. Een glasvezel in de dijk zou dan voldoende zijn om hem in de gaten te houden en aan te geven wanneer en waar de dijk een sproeibeurt nodig heeft. Glasvezel zou ook kunnen vaststellen of en waar er water door de dijk sijpelt.