Technologie des capteurs à fibre optique
Mesurez la distorsion, la température et les vibrations acoustiques, entre autres, avec une grande précision grâce aux fibres optiques !
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Une fibre optique est un très fin câble qui est typiquement utilisé dans la télécommunication.
Ce que l’on sait moins c’est que les fibres optiques peuvent mesurer avec une extrême précision des paramètres tels que la déformation, la température et les vibrations acoustiques.
Une fibre optique est constituée d’un minuscule fil de verre (diamètre de 8 à 62.5 µm), entouré d’une gaine (‘cladding’) de 125 µm de diamètre. Pour les applications de capteurs, cette fibre fragile est encore renforcée par toutes sortes de revêtements (souvent en plastique, en fibre de verre et/ou en acier), de manière à obtenir un câble plus robuste (diamètre typique de 1 à 10 mm).
Il existe plusieurs technologies de capteurs à fibre optique. En général, elles sont divisées en deux catégories: ‘multi(point) sensing’ et ‘distributed sensing’.
Figure 1. Principe des capteurs à fibre optique sur base des technologies ‘multipoint sensing’.
Dans le cas de ‘multipoint sensing’, 20 à 30 points de mesure peuvent être placés sur un même câble capteur, à des emplacements fixés par l’utilisateur (Figure 1).
La technique de ‘multipoint sensing’ la plus courante est la technologie « Fiber Bragg Grating » (FBG). Dans cette technique, les capteurs (appelés ‘gratings’) sont inscrits en usine dans la fibre de verre. La longueur d’un ‘grating’ est généralement d’environ 10 mm. Chaque ‘grating’ réfléchit la lumière à une longueur d’onde bien définie, qui varie également de façon linéaire avec la contrainte et/ou la température.
Figure 2. Principe des capteurs à fibre optique sur base des technologies ‘distributed sensing’. (source: fibrisTerre Systems GmbH).
Avec les technologies ‘distributed sensing’ la totalité de la fibre optique sert de capteur (Figure 2). De cette manière, il est possible de couvrir de très longues distances avec un coût de capteur relativement bas. Cependant, ces systèmes sont également utiles pour des applications à une échelle plus limitée, en raison de l’image très détaillée de la déformation et de la température qui est obtenue.
Avantages
La technologie des capteurs à fibres optiques présente un certain nombre d’avantages par rapport aux capteurs traditionnels :
- Dimensions :
- La fibre est le capteur
- Très léger et petit diamètre
- Facile à intégrer dans ou sur l’élément
- Fiabilité :
- Composant passif
- Longue durée de vie
- Stable avec le temps (pas de dérive)
- Performance :
- Haute densité des capteurs
- Câblage compact
- Mesures sur de longues distances
- Aucune interférence avec les rayonnements électromagnétiques et de fréquence radio
- Résistant aux pics de tension et de courant
- Pas de risque d’explosion
Via ce lien vous pouvez voir les cases.
Plus d’info : consultez www.ovmonitoring.be pour la dernière version du State-of-the-Art ‘Monitoring of structures and elements with fiber optics’.