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RÉSUMÉ
Nombre d'instruments de mesure comportent une fibre optique. Cet article recense l'ensemble des mesures où intervient une fibre optique : mécanique (capteurs de déplacement), électriques (capteurs de tension), magnétiques et nucléaires, jusqu'au thermomètres (analyse spectrale) et capteurs chimiques (capteurs de vapeurs d'alcanes). Sont ensuite décrits des appareils qui utilisent le contrôle par fibre optique, ainsi le fonctionnement des détecteurs de présence, l'endoscopie et les contrôles qualitatifs sont explicités.
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Jean-Claude FESTINGER : Ingénieur ENSEM (École Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique) - Docteur-ingénieur - Journaliste scientifique
INTRODUCTION
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1. Mesures par fibres optiques
1.1 Système de mesures
Un système de mesures par fibres optiques comporte plusieurs constituants : la partie active, constituée de la source optique et du détecteur ; la partie électriquement passive, formée du sous-système de transmission par fibres optiques et du capteur à fibres optiques.
Le capteur module le signal émis par la source, le sous-système de transmission véhicule la lumière vers la zone sensible, puis l’information vers le détecteur.
HAUT DE PAGE1.2 Mesures mécaniques
Les capteurs de déplacement, de position et de proximité constituent un marché important pour les capteurs à fibres optiques. Ils servent notamment dans des applications industrielles, dans le domaine du conditionnement et de l’emballage. On apprécie particulièrement leur fiabilité, leur faible encombrement, leur sécurité intrinsèque.
HAUT DE PAGE1.2.1 Métrologie dimensionnelle
La société STIL (Sciences et techniques industrielles de la lumière, à Aix-en-Provence) est le créateur du capteur confocal chromatique (CHR). Il est considéré comme un standard industriel dans le domaine de la métrologie dimensionnelle à très haute résolution. Associé à une gamme d’objectifs chromatiques performants, il sert aux mesures dimensionnelles sur tout type de matériau (métal, verre, plastique, céramique, semi-conducteurs, papier, cuir…) sans aucune préparation préalable de l’échantillon, et sur tout type de surface (polie, rugueuse). Il trouve de nombreuses applications allant de la microphotographie d’objets à l’analyse de forme et de texture en passant par la mesure de rugosité et la numérisation 3D, en milieu industriel et dans les laboratoires de recherche.
Le principe de mesure est celui de la microscopie confocale à champ étendu grâce au codage spectral de ce champ. Contrairement à la microscopie conventionnelle qui permet sous certaines conditions optogéométriques « d’imager » simultanément tous les points d’un champ objet, la microscopie confocale « n’image » à chaque...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PIGEON (F.), PELISSIER (S.), MURE-RAVAUD (A.), GAGNAIRE (H.), VEILLAS (C.) - Optical fibre Young modulus measurement using an optical method - . Electronics Letters, Vol. 28, no 11, p. 1034-1035, 21 mai 1992.
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(2) - FORNARI (B.), GUERIN (J.J.), SANSONETTI (P.), LEQUIME (M.), ROMEO (G.) - Strain measurement of carbone/epoxy composite with fibre optics white light quasi distributed polarimetric sensor - . Rapport AGARD « Smart structure for aircraft and spacecraft » [Lindau (1992)].
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(3) - BRAUNSTEIN (J.), RUCHALA (J.), HODAC (B.) - Smart structures : fiber-optic deformation and displacement monitoring - . First International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (Barcelone, 14 au 17 juillet 2002), IABMAS (2002).
-
(4) - DEWYNTER-MARTY (V.), ROUGEAULT (S.), FERDINAND (P.), RENAUDIN (F.), GUILLARD (Y.), JAMES DUPONT (J.), STÉPHANE MAÏ (S.), CAUSSIGNAC (J.-M.) - Évaluation des performances d’extensomètres à fibre optique à réseaux de Bragg pour le Génie Civil - . Colloque du Club SFO/CMOI « Contrôles et Mesures Optiques pour l’Industrie », Belfort, 17 au 21 novembre 2003.
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ANNEXES
Le développement des capteurs à fibres optiques se heurte à un facteur psychologique. Trop souvent, les acheteurs estiment à tort que les composants optiques sont fragiles, qu’ils doivent travailler en environnement propre. Il en résulte que le marché est restreint, limité à quelques niches technologiques, en raison notamment d’un manque d’information des utilisateurs potentiels . On observe toutefois une certaine ouverture dans le secteur des gyromètres à fibres optiques pour le guidage des fusées. Les Japonais proposent des produits de guidage pour l’automobile. Les nombreux projets industriels en cours pourraient faire évoluer le marché.
Plusieurs cabinets d’études ont tenté de donner des évaluations quantitatives du marché des capteurs à fibres optiques. Cependant, les estimations qui en résultent apparaissent souvent contradictoires.
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Études Frost & Sullivan (1994, 1999)
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Étude Business Communications Company (novembre 2005)
Selon une étude : G-116N « Fiber Optics Sensors » rédigée par Lori Weisenbach et publiée par Business Communications Company ( http://www.bccresearch.com) le marché global des capteurs à fibres optiques, qui s’élevait à 288,1 millions de dollars en 2005, passe à 304,3 millions en 2006. La croissance reste modeste, avec un taux annuel moyen de + 4,1 %, pour atteindre un total de ventes de 371,8 millions de dollars en 2011.
Le marché analysé est divisé en deux segments :
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le segment de marché des capteurs intrinsèques (79,9 millions de dollars en 2006) évolue avec un taux moyen annuel de 4,0 % pour atteindre 97,4 millions...
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