Brevet FR2551876A1 — publié le 19850315

La présente invention concerne un instrument de mesure d'une vitesse de rotation Un tel instrument fait l'objet du document DE-OS 31 36 688. De tels instruments sont très sensibles aux influences exté5 rieures (ex ondes sonores, pression, température, champs magnétiques) Pour réduire de telles influences, la fibre optique équipant l'appareil décrit dans ledit document est noyée dans une substance. On s'est aperçu que plus l'interférence agissait de manière 10 asymétrique sur la fibre optique par rapport au centre de ladite fibre, plus ses effets étaient importants. L'objectif de l'invention est de proposer une solution dans laquelle les effets d'une telle interférence sont réduits au minimum. Cet objectif est réalisé dans la mesure o on a fait appel à deux rayons lumineux parcourant dans des directions opposées un chemin optique fermé, formé par une fibre optique enroulée dont les extrémités, situées dans la mme ou dans des couches voisines de l'enroulement et proches l'une de l'autre sont reliées à un séparateur, puis sont superposées et le décalage de phase provoqué par l'effet Sagnac étant alors évalué Des réalisations avantageuses prévoient de noyer la fibre optique dans une substance ou de la placer dans une gaine métallique, ladite gaine étant conçue pour remplir également au moins une partie de l'intérieur de la bobine de fibre optique. 25 Si, sur le nouvel appareil, des interférences agissent au niveau de l'extrémité de la fibre optique, là o leurs effets sont les plus grands, elles seront symétriques par rapport aux chemins de deux rayons lumineux traversant la bobine et leur effet sur la mesure de la vitesse de rotation sera relativement réduit Une amé30 lioration par rapport à l'appareil connu est également obtenue si les effets touchent d'autres zones Grâce aux réalisations avantageuses indiquées ci-dessus, il est possible de réduire au minimum les effets néfastes qu'ont des sources extérieures sur la fibre optique. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures anne- xées qui représentent: la figure 1, un dessin schématique de la bobine du nouvel appareil de mesure de la vitesse de rotation, en cours de fabrication, la figure 2, un dessin schématique de la bobine de la figure 3 finie, la figure 3, un dessin schématique d'une autre réalisation de la bobine, la figure 4, une vue en coupe de la bobine munie d'une gai10 ne métallique. Une première méthode de fabrication de la bobine de fibre optique équipant le nouvel instrument de mesure de la vitesse de rotation sera décrite à l'aide des figures 1 et 2 Plusieurs couches de fibre optique sont enroulées sur un mandrin (non représen15 té sur la figure 1) Uneextrémité de la fibre optique est notée 12 et les différentes couches 14 Après avoir enroulé quelques couches 14, un enroulement est dégagé pour former une boule 13 dépassant des autres enroulements L'enroulement normal est ensuite repris L'extrémité de la fibre restant lorsque l'enroulement est ter20 miné est notée 11 et l'ensemble de la bobine 10 Dans une réalisation avantageuse, le nombre de tours avant et après dégagement de la boucle 13 est sensiblement égal. Pour obtenir une bobine de fibre optique o le début et la fin de la fibre optique sont proches l'un de l'autre, les extrémités 25 Il et 12 sont reliées par une épissure (figure 2) et la boucle 13 est ouverte pour obtenir deux nouvelles extrémités de fibre 21 et 22 Ces extrémités sont proches l'une de l'autre et appartiennent à la même couche 114. Cette bobine est ensuite reliée aux autres éléments de l'ins30 trument de mesure de la rotation Il est avantageux de noyer la fibre optique dans une substance pour réduire les influences extérieures comme les ondes sonores, les variations de température, etc. Cette opération étant accomplie, le mandrin peut être retiré des enroulements pour obtenir une bobine"en l'air". Une substance convenant bien à cette opération est l'adhésif durcissant aux rayons U V type 6154 de Panacol La substance est choisie pour sa faible conductibilité thermique, son coefficient élevé d'amortissement sonore et pour son aptitude antivibratoire. 255 1876 On trouvera ci-après les deux méthodes convenant particulièrement bien à cette opération: a) la fibre optique est entraînée à travers la substance liquide dont une partie y adhère; la fibre revêtue de substance est en5 suite enroulée sous la forme d'une bobine et lorsque la bobine est terminée la substance est durcie par exposition aux rayons ultraviolets; b) une substance liquide est versée sur la bobine et remplit les interstices entre les enroulements La substance est ensuite 10 durcie En l'occurence, il est possible de verser la substance sur une bobine "collée" conformément à la procédure a) ou sur une bobine "non collée"; on préconisera un caoutchouc au silicotppossédant une dureté finale réduite et permettant d'atténuer efficacement la chaleur et les ondes sonores. Pour réduire les influences ambiantes sur la bobine de fibre optique, la totalité de la bobine peut avantageusement être logée dans une gaine d'isolation thermique Il est également avantageux de protéger la bobine de fibre optique contre les champs magnétiques qui peuvent eux aussi affecter la propagation de la lumière 20 dans la fibre On pourra encore abaisser la sensibilité à la chaleur en mettant en oeuvre un matériau isolant sur la partie de la bobine o le mandrin a été placé pendant l'opération d'enroulement. Si la fibre optique n'est revêtue que d'une enduction primaire, il est avantageux de pigmenter ladite enduction en noir La pig25 mentation sert à éliminer les modes de revêtement indésidérables susceptibles d'affecter le signal d'interférence Si on fait appel à une fibre optique non enduite, c'est-à-dire si la fibre ne consiste qu'en une âme et un revêtement, il est avantageux de pigmenter en noir la substance o la bobine sera noyée. Si le mandrin utilisé pendant l'enroulement n'est pas retiré après cette opération, il sera de préférence exécuté en verre quartzeux. Une autre méthode permettant de fabriquer la bobine de fibre optique sera maintenant décrite à l'aide de la figure 3 Deux bobi35 nes sans carcasse sont enroulées l'une à la suite de l'autre Le diamètre extérieur de l'une des bobines 34 est égal au diamètre intérieur de l'autre 35 Dans un premier temps, la bobine 35 est enroulée en formant plusieurs couches 37 Le diamètre intérieur de cette bobine est R 2 Dès que la toute dernière couche a été posée, la fibre optique est enroulée sans interruption sur la seconde bobine 34 dont le diamètre intérieur est RI Les couches de la seconde bobine sont notées 36 La fibre optique a alors deux extrémités 5 32 et 31 dont l'une, celle de la première bobine 35, dépasse de la couche la plus intérieure de la bobine 35 tandis que l'autre sort de la couche la plus extérieure de la seconde bobine 34 de dimensions plus réduites Le diamètre extérieur de la plus petite bobine 34 étant R 2, elle s'adapte exactement sur l'autre bobine 35. 10 Après avoir retiré les mandrins (non représentés sur la figure 3) ayant servi à enrouler les bobines, la plus petite d'entre elles est insérée dans la plus grande Les deux extrémités 32 et 33 de la fibre optique sont dès lors immédiatement voisines et appartiennent à des couches elles aussi voisines Le très petit interstice entre 15 la couche la plus intérieure de la bobine 35 et l'enroulement le plus extérieur de la bobine 34 est rempli d'adhésif à haute conductibilité thermique On est ainsi certain que les variations de température agiront simultanément sur les deux bobines 34, 35 et n'occasionneront que de faibles perturbations. Pour ce qui est de noyer la bobine dans une substance et la protéger efficacement contre les influences extérieures, les recommandations faites pour d'autres réalisations valent aussi pour celleci. Le nouvel appareil permet de réduire au minimum les effets de 25 l'interférence On voit bien sûr tout l'intérêt qu'il y a à limiter les interférences en tant que telles, ce qui peut être fait par exemple en noyant la fibre optique dans une substance. Pour réduire l'incidence due à l'action de la chaleur, la bobine de fibre optique est entourée d'une gaine métallique à haute 30 conductibilité thermique pouvant également tenir le rôle du blindage ci-dessus indiqué Ladite gaine métallique est conçue non'seulement pour entourer la bobine mais également pour remplir l'intérieur de la bobine sans careasse Cela provoque un "court-circuit thermique" se traduisant par une répartition extrêmement uniforme de la 35 température sur toute la surface de la bobine La figure 4 montre une vue en coupe d'un tel agencement La gaine est notée 40 et les différents enroulements 41. 255 1876 REVENDICATIONS 1 Instrument de mesure d'une vitesse de rotation dans lequel deux rayons lumineux, après avoir parcouru dans des directions opposées un chemin optique fermé formé par une fibre optique enroulée pouvant être revêtue d'une ou plusieurs enductions et dont les ex5 trémités sont reliées à un séparateur de rayons, sont superposés et dans lequel est déterminé le décalage de phase provoqué par l'effet Sagnac, caractérisé en ce que la disposition des enroulements de la fibre optique est choisie pour que les deux extrémités ( 21, 22) de la fibre optique soient placées dans la même couche ( 14, 10 figure 2) ou dans des couches voisines ( 37, figure 3) et soient proches l'une de l'autre. 2 Instrument de mesure de la vitesse de rotation conforme a la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre optique est noyée dans une substance. 3 Procédé de fabrication d'un instrument de mesure de la vitesse de rotation conforme à la revendication 1 caractériséence que, après avoir enroulé quelques couches ( 14) de la bobine, un enroulement est disposé de manière à former une boucle ( 13) dépassant de la bobine, et en ce que, lorsque l'enroulement de la bobine est terminé, les deux extrémités ( 11, 12) de la fibre optique sont relides ( 20) tandis que la boucle est ouverte ( 21, 22). 4 Procédé de fabrication d'un instrument de mesure de la vitesse de rotation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une première bobine ( 35), puis une seconde bobine ( 34) 25 sont enroulées, la fibre optique n'étant pas coupée entre les deux opérations d'enroulage, et en ce que, après que la seconde bobine a été enroulée ( 34), elle est insérée dans la première bobine de manière que les deux extrémités ( 32, 33) de la fibre optique soient immédiatement voisines l'une de l'autre. 5 Instrument de mesure de la vitesse de rotation conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fibre optique enroulée est entourée d'une gaine métallique ( 40), ladite gaine étant conçue pour également remplir au moins une partie de l'intérieur de la bobine de fibre optique.