Pierre FERDINAND

Le domaine applicatif des réseaux de capteurs à fibres optiques, qu’ils soient répartis ou distribués, a longtemps été la surveillance des structures et des matériaux. Depuis plusieurs années, d’autres secteurs s’en sont emparés, en particulier pour des mesures irréalisables à l’aide des technologies traditionnelles.

Ces dernières décennies, les réseaux de capteurs à fibres optiques ont connu un fort développement. Les technologies instrumentales réparties et distribuées offrent aujourd’hui de nombreux avantages et fonctionnalités découlant des propriétés des fibres et de celles des systèmes optoélectroniques.

Découvrez les atouts des techniques de mesure et de démultiplexage fondées sur les réseaux de Bragg. Leurs principaux champs d’application couvrent les domaines de la surveillance des structures (température, déformation…), mais également d’autres secteurs comme la métrologie des domaines extrêmes.

Les domaines d'emploi des fibres optiques sont nombreux, et les besoins vont croissants notamment en ce qui concerne la sécurité, la santé et l'environnement. Cet article est consacré aux nombreuses applications actuelles des réseaux de capteurs de fibres optiques (RCFO). La surveillance des structures représente un marché important, où les méthodes optiques offrent des fonctionnalités nouvelles et complémentaires aux approches traditionnelles. Équipées de réseaux de capteurs, ces structures deviennent adaptatives et ainsi intelligentes, les RCFO y présentent beaucoup d’avantages : coût, faible taille, fiabilité et faible intrusivité. La biophotonique, discipline à la frontière entre la physique et les sciences du vivant, fait appel également à la technologie des fibres optiques, par exemple pour la tomographie par cohérence optique ou l’imagerie par voie endoscopique.

Les capteurs à fibres optiques (CFO) se retrouvent actuellement en grand nombre dans notre vie quotidienne. La raison en est simple, ils proposent les mêmes fonctions que les capteurs traditionnels (détection, mesure, surveillance), mais avec les avantages des fibres (taille, masse réduite, grande bande passante, bonne résistance, etc). Cet article s’attache à présenter les caractéristiques et les avancées des réseaux de capteurs à fibres optiques. Pour cela, un bref rappel des fibres optiques (traditionnelles, microstructurées, jouant le rôle de transducteur) permet non seulement l’introduction des principales techniques de mesures, mais également de la notion de multiplexage.

A contrario des pyromètres, les fibres optiques sont également utilisées dans des thermomètres avec contact. Dans ces capteurs de fibre optique (CFO), la fibre joue le rôle de transducteur et permet suivant sa répartition deux types de mesures : réparties ou distribuées. Cet article présente les principes et les fonctionnalités des capteurs thermiques,  intrinsèques, qui utilisent la fibre optique comme transducteur, et extrinsèques en utilisant une autre technique pour la mesure de température.

Un pyromètre est un thermomètre particulier qui détermine la température par mesure de la radiation thermique émise. Cependant cet équipement n'est pas simple d'utilisation et nécessite une préparation et une calibration de la surface. Le pyromètre a donc beaucoup évolué par rapport à son principe initial, et l'utilisation de la fibre optique apporte une souplesse et le déport de l’instrumentation en zone contrôlée, ainsi qu'éventuellement le multiplexage des zones de mesure.

Parmi les capteurs, les capteurs de température sont certainement les plus répandus et donc les plus étudiés. Parmi toutes les techniques utilisées, on peut citer celle reposant sur les fibres optiques, et notamment la pyrométrie qui offre la possibilité d'une mesure à distance et sans contact. Cet article explique l'utilisation des fibres optiques pour effectuer des mesures de température, à la fois sans contact par pyrométrie, mais aussi avec contact. Il présente les caractéristiques des équipements ainsi obtenus et notamment les plages de températures couvertes.