Brevet FR2482314A1 — publié le 19811113

La présente invention concernea une voie de transmis= sion de lumière infrarouge. Les objets rayonnent des rayons infrarouges dont l'énergie varie avec la température. La relation entre la longueur d'onde du pic d'amplitude du rayonnement et la température de l'objet est représentée par la formule (1), qui est déduite de la loi de rayonnement de Planck: %m.T _ K (1) o Dé est la longueur d'onde (en microns) à laquelle est rayonnée l'intensité maximale de la lumière, T est la température absolue ( K) de l'objet, et K est la constante (K = 2897 microns.degrés). Cette formule indique que la température d'un objet peut être datero minée par détection de son spectre infrarouge. Une large gamme de températures peut être déterminée à l'aide de fibres transmettant la lumière infrarouge fait-sen un cristal d"halogénure d'argent ou d'halogénure de thallium qui transmet la lumière dans l'infrarouge lointain entre 0,5 et 15 microns et qui est facile à produire sous forme de fibre polycristalline par tra- vail à chaud. Une mesure optique de température demande généralement de guider la lumière venant d'une source éloignée ou inaccessible jusqu' un dispositif optique de détection de spectre infrarouge au moyen d'une lentille, d'un prisme ou d'un miroir réfléchissant. Il faut passer beaucoup de temps pour régler avec précision l'axe optique, tandis que, pour maintenir la précision optique, il faut que l'équipement soit installé en un lieu o la poussière ne s'accu- mule pas sur la lentille ou le miroir réfléchissant et o survient le moins de vibrations possibles. On connaît un dispositif permettant de transmettre la lumière venant de la source à un détecteur de lumière via une voie voulue en fibres de verre de quartz servant de fibres optiques de communication. La formule (1) indique que la lumière rayonnée par un objet ayant une température de 7730K (500*C) a une longueur d'onde maximale d'environ 3,8 microns, et cette valeur se déplace vers les longueurs d'onde plus élevéeslorsque la température de l'objet diminue. Ainsi, le dispositif utilisant du verre de quartz n'est pas adapté à la mesure de la température d'objets froids; le verre de quartz présente une grande absorption à environ 4,75 microns du fait des vibrations des liaisons Si-I du réseau, et ceci affecte la transmission de la lumière infrarouge. - Ainsi, un but de l'invention est d'éliminer ces défauts de la technique connue et de proposer une voie de transmis- sion de lumière infrarouge qui transmet un large spectre lumineux et permet par conséquent de mesurer une large gamme de températures. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages-; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: les figures 1 et 2 sont des illustrations de deux types de fibres constituant la voie de transmission de lumière infrarouge de l'invention les figures 3 et-4 sont des vues en perspective de la voie de transmission de la lumière infrarouge de l'invention selon deux modes de réalisation différents; et la figure 5 est un schéma de principe d'un dispositif de mesure de température utilisant la voie de transmission de lumière infrarouge des figures 3 et 4. La-figure 1 montre une fibre à section droite circu- laire produite par extrusion à chaud, et la figure 2 montre une fibre & section droite rectangulaire produite par laminage à chaud. L'une et l'autre fibres sont du type à indice échelonné, o l'âme (1) a un indice de réfraction plus grand que le revêtement (2) afin de confiner les rayons lumineux dans l'âme. La fibre peut être du type à indice graduel, o l'indice de réfraction diminue du centre vers l'extérieur. La figure 3 illustre une voie de transmission de lumière infrarouge comprenant un faisceau de fibres enfermé dans un tube de matière plastique cylindre de grand diamètre. Sur cette figure, la référence 3 désigne une fibre particulière, la référence 4 désigne un revêtement primaire, et la référence 5 désigne un revêtement secondaire. La figure 4 illustre une voie de transmission de lumière infrarouge comprenant une rangée de fibres enfermée dans un tube de matière plastique plat. Chaque fibre est faite en halogénure d'argent ou en halogénure de thallium souples et est enfermée dans un tube de matière plastique ou de caoutchouc facilement déformable si bien que la voie de transmission de lumière infrarouge résultante est égale= ment souple. Chacun des revêtements primaire et secondaire servant d'enveloppe souple peut consister en deux couches ou plus. Les voies de transmission de lumière infrarouge des figures 3 et 4 sont utilisées dans un dispositif de mesure optique de la température qui est représenté par le schéma de principe de la figure 5, o la référence 6 désigne un objet dont la température est à mesurer, la référence 7 désigne un dispositif optique de for- mation d'image (lentille), la référence 8 désigne une voie de trans- mission de lumière infrarouge et la référence 9 désigne une unité de mesure de température comprenant un détecteur de lumière et une section de traitement de signaux. En utilisant plus de fibres et en recueillant plus de lumière, on peut produire un dispositif de mesure de température plus sensible que si l'on n'utilise qu'une seule fibre. En connectant chacune des fibres à un détecteur lumineux respectif, on peut obtenir une image de la répartition de la température, et par conséquent une image des rayons de chaleur. En connectant un détecteur lumineux à chacune des fibres disposées suivant une rangée comme sur la figure 4, on peut produire-un dispositif permettant de détecter la position d'un objet ou de détecteur son déplacement en fonction du temps. L'halogénure du cristal d'halogénure d'argentd'un cristal mélangé d'halogénure d'argent, d'un cristal mélangé d'argent halogéné, d'un cristal d'halogénure de thallium ou d'un cristal mélangé d'halogénure de thallium peut être un fluorure, un bromure, un chlorure ou un iodure. La fibre selon l'invention est de.préfé- rence composée de cristaux ayant la même partie halogénure, mais un cristal mélangé peut être composé de cristaux ayant des halogénures différents. Un halogénure d'argent préféré est le bromure d'argent ou le chlorure d'argent. La proportion de ces cristaux n'est pas cruciale et peut être n'importe quelle proportion dans la fibre de l'invention. On va maintenant décrire l'invention de façon plus détaillée en relation avec l'exemple suivant donné à titre illustra- tif seulement et ne constituant en rien une limitation du domaine de l'invention. Exemple. On ajuste un cylindre de cristal de bromure d'argent broyé dans un tube creux de cristal de chlorure d'argent broyé afin de former une billette extrudable. On extrude à chaud la billette à une température comprise entre 180 et 35O0C pour former une fibre de 0,5 à 1,0 mm de diamètre faite d'une âme en bromure d'argent et d'un revêtement en chlorure d'argent. On réunit une centaine de ces fibres en un faisceau cylindrique et on les rev8t d'un revêtement primaire en résine de tétrafluorure se resserrant à la chaleur et d'un revêtement secondaire en polyéthylène de haute densité afin de former une voie de transmission de lumière infrarouge d'environ 1,5 cm de diamètre. On connecte une longueur d'environ 40 cm de la voie de transmission de lumière infrarouge souple entre la source de lumière d'un spectroscope infrarouge à un seul faisceau et un détec- teur de-lumière. Une analyse spectroscopique effectuée à l'aide de ce dispositif donne un coefficient de transmission compris entre environ 60 et 70% dans l'intervalle de longueurs d'onde de 1 à 15 microns, après mesure des pertes par réflexion aux deux extré- mités de la voie de transmission. Le dispositif peut détecter la lumière émise par un objet dont la température varie entre environ 3 OOOK et environ 2 000K, de sorte qu'il se révèle applicable à la-mesure de températures. Ainsi que cela a été décrit ci-dessus, la voie de transmission de lumière infrarouge selon l'invention utilise des fibres qui sont faites d'halogénure d'argent ou d'halogénure de thallium transmettant les rayons infrarouges, si bien qu'elle trans- met un large spectre lumineux et peut mesurer une large gamme de températures. Les fibres sont souples, si bien que l'on dispose d'un grand degré de liberté pour connecter la voie de transmission entre un objet, dont la température doit être mesurée (une source lumi- neuse), et un détecteur (un détecteur de lumière). On peut obtenir une sensibilité accrue en augmentant le nombre de fibres enfermées dans une enveloppe de façon à recueillir plus de lumière. Un autre avantage est qu'il est possible de produire une image des rayons de chaleur en connectant des détecteurs aux fibres respectives. La voie de transmission de lumière infrarougede l'inventions'utilise avec avantage dans un dispositif de mesure optique de température, un détecteur de position, un dispositif formateur d'image de la répartition de la température, etc. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, a partir du dispositif dont la description vient d'utre donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Voie de transmission de lumière infrarouge destinée à transmettre des rayons de chaleur, caractérisée en ce qu'elle consiste en plusieurs fibres (1; 3) d'un cristal d'halogénure d'argent, d'un cristal mélangé d'halogénure d'argent, d'un cristal d'halogénure de thallium ou d'un cristal mélangé d'halogénure de thallium, lesdites fibres étant enfermées dans un revêtement souple de caoutchouc ou de matière plastique (2; 4, 5). 2. Voie de transmission de lumière infrarouge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres sont disposées suivant une forme cylindrique ou une forme plane.