Brevet FR2439397A1 — publié le 19800516

La présente invention concerne un appareil de mesure pour contrôler des liaisons par fibres optiques. L'appareil est plus particulièrement prévu pour mesurer l'atténuation apportée à la transmission de signaux. Pour effectuer cette mesure, il est connu d'utiliser un émetteur composé d'une diode photoémettrice et son circuit d'alimentation, la diode étant couplée optiquement à une extrémité de la liaison, l'autre extrémité de celle-ci étant couplée à une diode photodétectrice. Les circuits de réception en aval comportent un amplificateur du signal détecté et un circuit de mesure avec un dispositif de lecture de l'atténuation. Ce genre d'appareil est commode d'utilisation en laboratoire mais l'est beaucoup moins sur un chantier compte tenu de l'éloigne- ment présenté entre les erémi-s de la liaison installée à ccntrôler. I1 permet de mesurer en laboratoire l'atténuation apportée dans la la transmission par chacun des éléments composant la liaison optique tronçon de câble, connecteurs, dérivateurs, coupleurs, etc, et de vérifier ensuite que l'atténuation globale de l'ensemble formé par les éléments de la liaison raccordés correspond à la somme de atténuations individuelles. Sur le chantier, il est non seulement utile de mesurer l'atténuation de la liaison après mise en place, mais également de détermi ner le niveau parvenant à laque diode photoréceptrice de l'installation en sorte d'être à même de pouvoir procéder à un réglage du gain électronique de réception à l'extrémité correspondante de la liaison. Un autre problème peut encore se poser, celui de rechercher dans un groupement complexe la bonne extrémité, c'est-à-dire effectuer un test de continuité. I1 faut également considérer l'aspect des signaux parasites présents dans l'environnement. Un objet de l'invention est de réaliser un appareil de mesure répondant aux différentes conditions d'exploitation précitées. Selon une caractéristique de l'invention, le circuit de mesure est alimenté après amplification, soit par le signal détecté par la diote photodétectrice, soit par un signal électrique représentatif du courant circulant dans la diode photoémettrice. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit d'émission délivre un signal modulé à la source photoémissive en sorte d'émettre une lumière modulée en intensité, le récepteur étant doté d'un circuit démodulateur correspondant. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les parties émettrices et réceptrices possedent des alimentations séparées et sont montées dans des boîtiers distincts pouvant être dissocés l'un de l'autre en vue d'une exploitation sur chantier ou réunis en vue d'une exploitation du type laboratoire. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple à l'aide des figures annexées qui représentent : - la figure 1, un diagramme général d'un appareil de mesure selon l'invention - la figure 2, un bloc diagramme de la partie émetteur ; - la figure 3, un bloc diagramme de la partie récepteur - la figure 4, un schéma relatif aux moyens de raccordement avec les connecteurs d'extrémités de la liaison optique ;; - la figure 5, un diagramme simplifié relatif à une réalisation avec alimentations et boîtiers séparés pour l'émetteur et le récepteur - la figure 6, un schéma d'une présentation extérieure de l'appareil dans le concept de la figure 5 - la figure 7,.un diagramme relatif aux alimentations selon le concept de la figure 5 - la figure 8, un schéma électrique de la partie émission, et, - la figure 9, un schéma électrique de la partie réception. Sur le diagramme de la figure 1 l'appareil de mesure est représenté par des moyens d'émission et de réception comportant : l'émission, une diode semiconductrice 1 avec son circuit associé 2; le récepteur est formé d'une diode photodétectrice 3 également en circuit solide et qui alimente des circuits 4 comportant un amplificateur 5 et des circuits de mesure 6 munis d'un dispositif de lecture. Le bloc 7 symbolise les moyens d'alimentation des circuits électroniques d'émission et de réception, cas moyens pouvant être reliés à un secteur alternatif local. En outre, des moyens de raccordement 8 et 9 sont prévus sur le boîtier ou la structure mécanique de l'appareil 10 pour recevoir les connecteurs d'extrémités 11, 12 d'une liaison optique 13 et pour coupler respectivement ces extrémités au photoémetteur 1 et au photodétecteur 3. Conformément à l'invention, la combinaison de moyens précitée et aménagée en vue plus particulièrement d'adapter l'appareil à une exploitation sur chantier et accroitre les possibilités de mesure et la fiabilité. Un premier aménagement concerne les circuits électroniques. Le récepteur 4 comporte un commutateur manuel 15 à deux positions appelées respectivement "optique" et "électrique". Sur la position optique la diode photosensible 3 se trouve connectée à l'amplificateur 5. Sur la position électrique, ce dernier reçoit un signal électrique 61 représentdtir du courant circulant dans l'élément semiconduc- teur 1, tel une diode laser. De manière simplifiée il a eté représenté, ce signal fourni et prélevé aux bornes d'une résistance 16 en série avec la diode émettrice 1.Les circuits de mesure comportent un circuit atténuateur 17 étalonné et réglable par incrément par exemple de décade en décade , avec une commande manuelle 18 pour passer d'une décade à la suivante introduisant à chaque fois une atténuation d'un incrément 10 dB avec le signe désiré. Le circuit 17 est suivi d'un amplificateur 19 à gain variable au moyen également d'une commande miiluelle .9e, et d'un isrositf de lecture 21 tel un dispositif à aiguille mobile devant une ou plusieurs règles gradues. Le fonctionnement est le suivant en plaçant le commutateur 15 sur la position optique. Un câble test 13 de très faible longueur pour présenter une atténuation très sensiblement voisine de zéro et équipé des connecteurs d'extrémités 11-12, est branché aux bornes de raccordement 8 et 9 de l'appareil pour effectuer le réglage initial à zéro, la commande 18 de l'atténuateur 17 étant sur la position O dB. La déviation de l'appareil indicateur 21 est ramenée à zéro par action de la commande de gain 20 de l'amplificateur 19. Auquel cas cette commande 20 s'avérerait insuffisante,un circuit atténuateur complémentaire non figuré semblable au circuit 7 serait introduit en série dans la chaîne et manoeuvré conjointement avec la commande de gain 20.La liaison à tester est ensuite branchée entre les bornes 8 et 9 à la place du câble test, cette liaison étant pourvue de connecteurs d'extrémités 11 et 12 identiques à ceux du câble test par manoeuvre de la commande manuelle 18 de l'atténuateur 17, l'aiguille de l'appareil 21 est ramenée dans sa plage de mesure et l'atténuation est lue en dizaines de dB sur l'atténuateur 17 et le complément compris entre O et 10 dB sur l'indicateur 21. Durant cette deuxième phase, le réglage de zéro de la commande 20 de gain de l'amplificateur 19 (et celui d'un atténuateur complémentaire le cas échéant) n'est pas modifié. La mesure fournie correspond à l'atténuation optique présentée entre les deux extrémités de la liaison et excluant les pertes d'insertion dues aux connexions opto-électriques à diodes 11-8-1 et 12-9-3. Ces pertes dont incluses dans la mesure en procédant à la mesure électrique de la ?nanière s-livatSe. Or place le conwnstateur 15 sur la position électrique et l'on procède comme précédemment par action sur la commande 20 pour amener l'aiguille au zéro, la commande 18 étant sur zéro. Puis le commutateur 15 est disposé sur la position optique et le câble à tester 13 raccordé aux bornes 8 et 9, on effectue la mesure par action sur la commande 18, la lecture englobant l'indi- cation de l'atténuateur 17 et le complément sur l'appareil 21. Une autre manière de procéder consiste, après la mesure de l'atténuation optique, à opérer une troisième phase en plaçant le commutateur 15 sur la position électrique et en agissant sur la commande 18 pour ramener l'aiguille de l'appareil 21 dans sa plage de mesure les lectures 17 et 21 indiquent les pertes d'insertion dues aux connexions d'extrémités et aux diodes et qui sont à rajouter à la mesure d'atténuation optique relevée au cours de la seconde phase de mesure pour obtenir l'atténuation électrique globale, Un autre aménagement de l'appareil de masure consiste à produire une émission de lumière modulée en intensité, la diode 1 recevant de son circuit assocé 2 un signal électrique modulé. Le circuit récepteur 4 est doté d'un circuit de démodulation 22 correspondant. La modulation du signal optique assure une meilleure protection entre les signaux parasites continus qui pourraient s'infiltrer dans la transmission, en éliminant l'effet de ces signaux sur le signal détecté et démodulé. De manière préférée, la modulation s'effectue par tout ou rien ou par variation sinusoïdale à une fréquence F déterminée. Le paramètre F est avantageusement choisi dans la gamme des fréquences audible pour assurer une détection sonore utilisée avantageusement pour un contrôle de continuité de liaison optique. Les figures 2 et 3 se rapportent respectivement aux circuits d'émission et de réception. L'émetteur selon la figure 2 comporte un osculateur pilote tel un oscillateur à quartz conventionnel délivrant des signaux carrés à la fréquence F. Un filtre passe-bande 24 sélectif à la fréquence F fournit une onde sinusordale à partir des signaux carrés. Un commutateur manuel 27 permet de sélectionner l'un ou l'autre des signaux de modulation.Le signal carré en sinusoidal choisi est appliqué à un amplificateur d'attaque 28 de la diode émettrice 1 et simultanément à un deuxième amplificateur 29 qui délivre le signal Ç1 de test. Des moyens soit prévus pour régler la pola.risa- tion de l'amplificateur d'attaque 28 au milieu de sa caractéristique et pour régler le niveau de modulation et obtenir une valeur de courant I normalisée dans la diode. La voie de test est également réglée en sorte que le courant 1 circulant dans la résistance de sortie 30 aux bornes de laquelle est prélevé le signal S 1 est identique à celui circulant dans la diode 1. Ces réglages apparaissent sur la représentation détaillée de la figure 8. Le- récepteur selon la figure 3 comporte en supplément : une 7c e audio avec un amplificateur 33 alimentant un haut parleur miniature 34 raccordé pan un jack, une voie enregistrement avec un amplificateur 35 aboutissant à une borne 36 de prélèvement pour enregistrement extérieur et une voie visualisation avec un amplificateur 37 aboutissant à une borne 38 de prélèvement vers un oscilloscope extérieur. Ces trois voies peuvent être alimentées en parallèle par la sortie de l'atténuateur 17. Les circuits 5 et 22 sont regrou pués dans un unique circuit amplificateur sélectif 32. Pour satisfaire à différents modèles de connecteurs d'extrémités de fibres optiques ainsi qu'a' différents types de diodes, il est prévu d'équiper la structure mécanique 10 de l'appareil de bornes électriques standard de type coaxial et de disposer d'un certain nombre de modules enfichables par une extrémité dans la borne coaxiale correspondante et recevant par son autre extrémité un connec teur placé en bout de la liaison optique. La figure 4 illustre cette solution pour la voie émission. On y distingue la prise coaxiale 40 placée à demeure sur le boîtier 10 et le module adaptateur avec une prise coaxiale 41 emfichable sur l'embase coaxiale 40 et une structure 42 terminée par un embout adapté au connecteur 11 de la liaison. Le module comporte la diode photoémettrice 1 et des moyens de couplage optique 43 à la face terminale de la liaison. Sur les figures, les connecteurs d'extrémité de câble optique ont été représentés de type mâle et les bornes ou embases correspondantes (8, 9 fig. 1, 42 fig. 4) de type femelle. I1 va de soi que cette représentation n'est pas limitative et que la disposition inverse est envisagée. Les figures 5 à 7 se rapportent à un autre aménagement de l'appareil consistant à dissocier les alimenacions et les scructures mécaniques de l'émetteur et du récepteur en vue de pouvoir les disposer à distance l'un de l'autre à chaque extrémité d'une liaison installée à contrôler. L'émetteur est disposé dans un boîtier 10E avec son alimentation 7E et le récepteur se trouve dans un boitier lOR avec son alimentation7R (fig. 5). De manière préférée il est prévu un raccodement électrique enfichable pour connecter la voie de test à l'entrée du récepteur lorsque les boîtiers sont réunis, cette prise de raccordement peut également comporter des bornes d'alimentation per le secteur.Les bornes zlectriqu?s de raccrrj'emo-nt de la voie test sont référencées'50 et 51 et les bornes secteur 52 et 53. Suivant le mode de réalisation de la figure 6 l'ensemble se présente comme une valise, la partie réception étant encastrable dans un logement du boîtier 10E. Le fond du logement comporte une embase de raccordement 55 sur laquelle vient s'enficher une prise correspondante non visible située à l'arrière du récepteur pour relier les bornes 50 à 51 et 52 à 53. Les faces avant comportent les commandes manuelles de mise en marche et de réglage, les bornes de raccordement optique et le dispositif de lecture. La figure 7 se rapporte à un mode préféré de réalisation des alimentations. Unë alimentation tous secteurs est prévue pour les fréquences de 50 Hz à 400 Hz et pour différentes tensions normalisées 110, 220V etc ...; cette alimentation constitue en fait un chargeur d'accumulateurs incorporés à l'équipement. Lors d'une mise en service avec branchement du secteur, l'alimentation fournit la puissance nécessaire au fonctionnement et simultanément une charge d'entretien des accumulateurs. Chaque alimentation comporte un circuit chargeur 60, une batterie 61 et un circuit 62 générateur des tensions d'alimentations nécessaires aux circuits électroniques d'émission ou de réception correspondant.En outre sont prévues les commandes de mise en marche 63 connectant les sorties de batterie ou circuit générateur associé et sur l'émetteur un interrupteur général 64 de branchement secteur via une borne 65. Lorsque ce dernier est fermé, le récepteur est alimenté par le secteur après enfichage des borne 52 53. Les figures 8 et 9 représentent respectivement, à titre d'exemple, un mode de réalisation des circuits d'émission et de réception, les; composant .3 y sont identifiés par leur référence ou leur valeur. Pour obtenir un amplificateur de réception a' faible bruit, travaillant en bande réduite, la modulation de l'émetteur se situe aux alentours de 1000Hz. Dans cette région en effet, le bruit dit "en des récepteurs commence à devenir négligeable, et le bruit thermif que des photodiodes et des résistances est encore bien proportionnel à la racine carrée de la bande. La fréquence centrale de travail est choisie en sorte de se situer loin des harmoniques des secteurs 50Hz, 60Hz, 400Hz. Sur l'exemple représenté l'oscillateur 24 délivre un signal à la fréquence 1274Hz.Cette fréquence étan' audible, certaines opérations, vérification de continuité par exemple, peuvent être faites directement par écoute du signal reçu après amplification. On peut également remplacer le haut parleur 34 (fige3) par un voyant et exercer un contrôle visuel. Un système de minuteries programmables peut-être prévu en sus sur l'émetteur pour faciliter l'exploitation par un seul opérateur lorsque l'émetteur et le récepteur sont placés à distance, en sorte de programmer une période de répétition T du signal d'émission et une durée T1 inférieure à T de l'émission au cours de chaque cycle T. I1 est ainsi possible d'économiser la charge des batteries par une émission interrompue périodiquement. L'autonomie résultant de la conception des alimentations et des structures séparées destine l'appareil à travailler aussi bien en laboratoire que sur chantier, au sol ou en vol. Muni des aménagements décrits, l'appareil de mesure autorise l'homologue des opérations effectuées avec un contrôleur universel pour des liaisons électriques. Le faible volume des circuits utilisés permet d'envisager l'intégration de ce matériel dans une valise, de façon à le rendre aisément transportable. Ainsi qu'on peut s'en rendre compte le nombre de manipulations est très réduit de façon à ce que, d'une part, le matériel puisse être servi par du personnel non spécialisé, et d'autre part, sa manipulation ressemble à celle d'un appareil électrique, la connaissance de l'aspect optique de la transmission étant à aucun instant nécessaire. Les différents aménagements décrits coopérent entre eux et concourent à l'obtention d'une exploitation adaptée à ce qui peut-etre exigé dans in domaine sur un chantier, en permettant notamment le raccordement à des extrémités éloignées d'une liaison optique, une mesure d'atténuation électrique en sus de la mesure d'atténuation optique conventionnelle en vue d'un réglage de gain de la transmission, le contrôle de continuité par détection sonore ou visuelle. Comme on peut s'en rendre compte l'appareil se révèle d'un usage mixte, en laboratoire ou sur chantier. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure pour contrôler des liaisons par fibres optiques, comportant, un émetteur de lumière formé d'une diode semiconductrice et son circuit associé, un récepteur groupant en série une diode photodétectrice à semiconducteur, un circuit d'amplification et des circuits de mesure avec un dispositif de lecture, des moyens de raccordement pour recevoir les connecteurs d'extrémité de la liaison à contrôler et pour coupler optiquement les faces d'extrémité aux semiconducteurs respectifs, et des moyens d'alimentation générateur des tensions continues pour les circuits, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un circuit (16, 29-30) générateur d'un signal de test (S1) proportionnel au courant circulant dans la diode d'émission (1) et un commutateur (15) pour commuter l'entrée de l'amplificateur (5) sur la diode réceptrice (3) dans une première position et sur la sortie dudit circuit générateur dans une deuxième position, pour effectuer respectivement une mesure d'atténuation optique et une mesure d'atténuation électrique. 2. Appareil de mesure delon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (7E 7R) sont séparés pour l'émetteur et pour le récepteur, lesquels sont disposés dans des boîtiers distincts (10E, lOR). 3. Appareil de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque alimentation comporte une batterie (61) continue climentant lm circuit (62) générateur des tensiors continuer d'alimentation, et un circuit chargeur (60) pour recharger la batterie et autoriser une alimentation locale à partir du secteur, le circuit chargeur étant d'un type tous secteurs. 4. Appareil de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que les boîtiers d'émission et de réception sont munis de moyens de raccordement électrique enfichables(50-51-52-53, 55) pour raccorder le circuit générateur de signal de test situé dans l'émetteur au commutateur (15) situé dans le récepteur, ainsi que pour raccorder la liaison secteur entre les deux alimentations, l'arrivée secteur (65) parvenant sur l'un des boîtiers. 5. Appareil de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'émetteur est réalisé sous forme d'une valise avec un logement pour y encaster le boîtier du récepteur, le fond du logement et le fond correspondant du boitier du récepteur comportant lesdits moyens de raccordement électrique par enfichage (55). 6. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de raccordement à la liaison à contrôler comportent, pour chacune des parties émission et réception, une embase (40) de prise coaxiale solidaire de l'appareil (10) et un module enfichable terminé à une extrémité par une prise coaxiale (41) correspondante et dont l'autre extrémité (42, 43) est adaptée au connecteur d'extrémité (11,12) de la liaison à contrôler, le module étant équipé d'une diode constituant la diode photoémittrice dans le cas de l'émetteur et la diode photoréceptrice dans le cas du récepteur, une pluralité de modules étant prévues en fonction de différents types de connecteurs d'extrémité de liaisons à fibres aptiqu s et de différente types de Siodes semiconductrice. 7. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit associé (2) délivre un signal modulé à la diode d'émission et le récepteur comporte un circuit démodulateur correspondant (22, 32) en amont des circuits de mesure. 8. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les circuits de mesure (6) comportent en série, un atténuateur étalonné (17) à commande manuelle (18) pour produire un réglage gros par incrément, un amplificateur (19) à tain viable par commande manuelle (20) pour réaliser un réglage fin, et un dispositif de mesure par lecture (21) à aiguille mobile. 9. Appareil de mesure selon la revendication 7 ou l'ensemble des revendications 7 et 8,caractérisé en ce que le circuit (2) associé à la diode émettrice comporte un oscillateur local (25) délivrant des signaux carrés à une fréquence F déterminée, un filtre (26) passebande pour transformer les signaux carrés en signaux sinusoïdaux à la même fréquence et un commutateur (27) pour sélectionner les signaux carrés sur une position et les signaux sinusoïdaux sur l'autre position, la sortie du commutateur alimentant en parallèle un a-...plifica- teur d'attaque (28) de la diode émettrice et un amplificateur de test (29-30) lequel constitue le circuit générateur de signal de test. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'oscillateur local est un montage oscillateur à quartz délivrant un signal à 1274 hz. 11. Appareil de mesure selon la revendicuation 9 ou 10, caractérisé en ce que la sortie de l'atténuateur étalonné alimente en outre en parallèle une voie d'amplification audio avec un amplificateur (33) en un haut-parleur (34), une voie d'amplification (35-36) en vue enregistrement extérieur et une voie d'amplification (37-38), en vue visualisation extérieure sur oscilloscope, et que la sortie du commutateur de test (15) est connectée à l'atténuateur étalonné à travers un circuit amplificateur sélectif (32) formant amplificateur du signal détecté et filtre passe-bande pour la fréquence F.