Qu'est-ce qu'un capteur à fibre optique?
Un capteur à fibre optique est une technologie qui utilise la lumière pour analyser des propriétés physiques dans des applications de télédétection. Les capteurs intrinsèques utilisent la fibre optique elle-même comme élément de détection, tandis que les capteurs extrinsèques utilisent des câbles à fibres optiques pour transmettre les informations lumineuses d'un capteur distant aux processeurs électroniques. La lumière peut être utilisée pour détecter les modifications de nombreuses propriétés physiques et chimiques des matériaux afin d'analyser des facteurs tels que la température, la pression ou les vibrations. Ces capteurs fonctionnent dans divers contextes industriels et scientifiques, tels que la mesure en fond de puits de pétrole ou comme hydrophones pour des applications sonar et sismiques. Les fibres optiques légères possèdent de nombreux avantages inhérents aux technologies précédentes, notamment les petites tailles légères, la résistance électromagnétique, la durabilité et la transmission instantanée et précise des informations.
Les fibres optiques conduisent la lumière provenant de sources telles que les lasers ou les diodes électroluminescentes (DEL) à travers des guides d'ondes diélectriques cylindriques. Ces fibres permettent à la lumière de refléter sous forme d’onde avec une perte minimale, même sur de grandes distances. La fibre est constituée d'un noyau diélectrique entouré d'une couche de revêtement et revêtu d'une gaine; ces fibres peuvent être regroupées dans des câbles plus épais. Un capteur à fibre optique offre des performances robustes dans des conditions extrêmes qui empêchent l'observation directe; Celles-ci peuvent inclure des zones dangereuses et éloignées telles que des moteurs internes ou des environnements explosifs et corrosifs.
Les capteurs intrinsèques peuvent mesurer le flux de matériau à travers des intervalles pouvant aller jusqu'à un mètre dans le trajet de la lumière. Ce matériau apporte certaines modifications à la qualité de la lumière, ce qui peut ensuite révéler des informations vitales pour l'analyse. Les variations de la longueur du chemin optique permettent de mesurer l'intensité, la polarisation, la phase et d'autres caractéristiques de longueur d'onde de la lumière. Le capteur à fibre optique propage les effets environnementaux modulés à l'aide de sources lumineuses et de détecteurs. Des lectures supplémentaires telles que la déformation, la température et la viscosité sont possibles.
Les capteurs optiques et électroniques peuvent également utiliser des fibres optiques pour acheminer des informations vers des processeurs électroniques. Ces capteurs de type extrinsèque pourraient être spécifiquement conçus pour certaines conditions difficiles: par exemple, la lecture de la température à l'intérieur de moteurs à réaction et de transformateurs, où la chaleur ou les champs électromagnétiques interdisent d'autres méthodes de mesure. Un capteur à fibre optique extrinsèque utilise généralement une fibre multimode qui peut autoriser plusieurs longueurs d'onde, ou faisceaux lumineux, pour une transmission d'informations plus complexe. Les informations provenant d'un capteur électronique sont converties via un émetteur optique et acheminées via des lignes optiques jusqu'à sa base de destination.
Le type le plus simple de capteur à fibre optique est appelé type intensif; il mesure la modulation d'intensité. Les capteurs spectraux mesurent la lumière modulée par un effet environnemental et sont utilisés pour capturer des informations relatives aux propriétés de la lumière telles que le rayonnement, la fluorescence et l’absorption. Les capteurs interférométriques fonctionnent comme des gyroscopes à fibres optiques à l'état solide dans les domaines de l'aérospatiale, de la navigation et des mines. Le domaine médical utilise des capteurs à fibre optique pour obtenir des informations sur le gaz sanguin et le dosage; Ces capteurs passifs sont peu coûteux, fabriqués en série et ne semblent pas avoir d’effets néfastes pour les patients. Les structures intelligentes à fibres optiques sont intégrées à des matériaux manufacturés et à des structures à grande échelle telles que des ponts et des barrages; des applications continuent à être développées pour les technologies existantes et nouvelles.