Les capteurs à réseau de Bragg

Le 13/04/2018 à 13:30  

L devraient continuer à se démocrati a fibre optique ne sert pas qu'à faire transiter de l'information sous forme lumineuse. Elle peut également servir de capteur de mesure. Différents systèmes existent, mais le plus courant est le capteur à réseau de Bragg, ou FBG ( Fiber Bragg Grating ). « Cette technologie est encore méconnue, observe Emmanuel Roset, ingénieur marketing chez National Instruments. Auparavant, elle était plutôt réservée aux laboratoires. » Mais depuis environ cinq ans, les fabricants observent une croissance des demandes d'applications industrielles. Les capteurs FBG permettent de mesurer différentes grandeurs physiques, comme la déformation ou la température, et sont adaptés à de nombreux secteurs d'application. Ils présentent des avantages spécifiques, liés à la fibre optique. Et leur prix, ainsi que celui des interrogateurs associés, se démocratise petit à petit, les rendant compétitifs par rapport à d'autres technologies.

Tout comme les jauges de contraintes piézoélectriques classiques, les capteurs à réseau de Bragg mesurent des défor-mations. Mais à partir d'une déformation, de nombreuses autres grandeurs physiques sont accessibles. On peut ainsi exploiter les capteurs FBG pour mesurer un déplacement, une accélération, une inclinaison, ou encore une force. Tout dépend du montage: pour mesurer une déformation, il suffit de fixer le capteur sur une surface. « Lorsque l'on veut mesurer une inclinaison, on colle le réseau sur une lame métallique au bout de laquelle est montée une masse sismique, explique Patrick Rey, chef de produits Fibre optique chez Scaime. Ainsi,la lame se déforme lorsque le système est penché. » Le principe est le même pour mesurer une accélération. Bien sûr, « le capteur obtenu est très volumineux par rapport aux accéléromètres classiques, prévient Loïc Guérin, responsable des applications Fibre optique chez HBM. De tels capteurs sont adaptés au génie civil, mais pas àl'ins-tallation dans une voiture. » Installés sur une membrane, les réseaux de Bragg peuvent mesurer une pression. « Avec de l'imagination,on peut presque tout mesurer », estime Marc Demurger, directeur géné-ral de Ligth Guide Solutions (LGS). L'entreprise a par exemple réalisé un système de mesure du pH de l'eau, à partir d'un revêtement sensible à ce paramètre, qui se dilate ou se contracte. Un réseau de Bragg est gravé à même la fibre optique: il s'agit d'une succession de tranches ayant un indice de réfraction différent du reste de la fibre. Ce système a pour propriété de réfléchir une longueur d'onde spécifique, tout en laissant passer les autres. C'est cette propriété qui est exploitée pour les mesures. En effet, la longueur d'onde réfléchie dépend du pas du réseau. Ainsi, si le capteur est étiré ou com-pressé, la longueur d'onde qu'il réfléchit varie, et il est possible d'en déduire la déformation. Mais la fibre optique est également sensible à la chaleur: une variation de température modifie son indice de réfraction. Le chemin optique de l'onde lumineuse est donc modifié, ainsi que la longueur d'onde réfléchie par un réseau donné. C'est ainsi qu'un capteur à réseau de Bragg peut servir à mesurer une température, « avec une sensibilité au centième de degré Celsius », précise Paul Coudray, dirigeant de la société Kloé.

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