Brevet FR2561838A1 — publié le 19850927

Câble optique pressurisé équipé pour la dé- tection et la localisation de pertes de pression sus- ceptibles de l'affecter. La présente invention concerne un câble op- tique pressurisé équipé pour la détection et la loca- lisation de pertes de pression susceptibles de L'af- fecter. La technique de pressurisation des câbles de télécommunication est connue depuis de nombreuses années. Cette technique s'est d'abord appliquée aux cables constitués de conducteurs électriques. Avec l'évolution des techniques et l'apparition de la fibre optique, on tend actuellement à appliquer cette tech- nique aux câbles optiques. L'une des pannes les plus courantes rencon- trées en cours d'exploitation d'un cable optique pres- surisé est la détérioration de ce câble, avec pour conséquence le risque d'introduction d'humidité dans celui-ci. Il est donc nécessaire de disposer d'équipe- ments capables de détecter et de localiser une telle panne le plus rapidement possible afin de pouvoir in- tervenir sans retard pour remettre le cable en état. Il est déjà connu de surveiller un câble pressurisé au moyen de transducteurs de pression mis à la même pression que ce câble et régulièrement répar- tis le long de celui-ci. Chaque transducteur comprend des capsules qui sont déformables en fonction de la pression et qui commandent le déplacement du curseur d'un potentiomètre variable incorporé dans un circuit électrique, pour modifier l'intensité d'un courant parcourant ce circuit. Un tel système présente l'inconvénient de nécessiter des conducteurs électriques pour détecter et transmettre les informations relatives à la pressu- risation du câble, ces informations risquant alors d'être perturbées électriquement ou magnétiquement. La présente invention a pour but de remédier a-cet inconvénient. Elle a pour objet un câble optique pressuri- sé, comportant une pluralité de fibres optiques, ca- ractérisé en ce qu'il est muni: - - de moyens-source prévus pour créer un signal lumi- neux et injecter celui-ci dans t'une des extrémités d'une fibre optique du câble, ce signal se propa- geant alors dans la fibre, - de capteurs de pression disposés de place en place le long du câble, chaque capteur étant prévu pour détecter une variation de la pression locale dans le câble et réagir à cette variation de pression à partir d'une valeur nominale correspondant à un état normal du câble, - de moyens de modification, respectivement associés aux capteurs, chaque moyen de modification étant apte, en réponse à une réaction du capteur qui lui est associé, à modifier, à l'endroit de la détec- tion, l'intensité d'une lumière se propageant dans la fibre optique, et de moyens d'échométrie prévus pour engendrer, au niveau de l'extrémité de la fibre,une représentation d'un signal lumineux rétrodiffusé par cette fibre, lorsque le signal injecté s'y propage, de manière à pouvoir détecter et localiser une perte de pression du câble, en détectant et en repérant des singularités de ladite représentation, résultant de l'action des moyens de modification. On obtient ainsi un ensemble qui est insen- sible à toute perturbation électrique ou magnétique. En outre, on s'affranchit grâce à l'invention, de tout conducteur supplémentaire pour surveiller l'état de pressurisation du câble puisque l'on utilise à cet effet L'une des fibres optiques de ce câble. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque moyen de modification est apte, en réponse à la réaction du capteur qui lui est associé, à provoquer ou faire varier une sollicitation mécani- que de la fibre optique. Selon un autre mode de réalisation particu- lier, la fibre optique présente une interruption à chaque endroit de détection et chaque moyen - de modification comprend un atténuateur variable prévu pour se déplacer entre les deux surfaces de la fibre, résultant de l'interruption correspondante, en répon- se à la réaction du capteur qui lui est associé. Selon un autre mode de réalisation particu- lier, les moyens-source comprennent des moyens de com- mutation optique prévus pour injecter dans l'extrémité de la fibre optique un signal lumineux destiné au con- trôle de la pressurisation du câble, ou un autre si- gnal lumineux. Selon un autre mode de réalisation particu- lier, le signal lumineux injecté contient, sous forme multiplexée, un signal destiné au contrôle de la pres- surisation du câble et un autre signal, le signal ré- trodiffusé comprenant ainsi une partie correspondant au signal destiné au contrôle, et les moyens d'échomé- trie sont prévus pour engendrer la représentation cor- respondant uniquement à cette partie. Enfin, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le câble comportant des épissures, les capteurs de pression sont disposés au niveau de ces épissures. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 est une vue schématique d'un câble optique pressurisé équipé selon l'invention, - La figure 2 est une vue schématique d'une extrémité d'une fibre optique du câble, dans laquelle on injecte un signal lumineux et de Laquelle on ex- trait et l'on analyse par échométrie, un signal lumi- neux rétrodiffusé par cette fibre lorsque le signal injecté s'y propage, la figure 3 est une vue schématique d'un mode de réaLisation particulier des moyens de modifi- cation dont le câble optique est équipé, - la figure 4 est-un graphique comportant des courbes obtenues par échométrie, qui correspondent respectivement à une pressurisation correcte du câble optique et à une dépressurisation de celui-ci, - - la figure 5 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation particulier des moyens de modification dont le câble est équipé, et - les figures 6 à 8 sont des vues schémati- ques de modes de réalisation particuliers de l'inven- tion, dans lesquels la fibre optique n'est affectée qu'à temps partiel, à la surveillance de L'état de pressurisation du câble optique. Sur la figure 1, on a représenté schémati- quement un câble optique pressurisé 2 selon l'inven- tion. Ce câble comprend, de façon connue, une plurali- té de fibres optiques dont une seule, référencée 3, est représentée et utilisée dans l'invention. Le câble optique est muni, à l'une 4 de ses extrémités, d'un ensemble 5 comprenant (figure 2): - des moyens 6 de pressurisation du câble optique, - des moyens-source 8 pour créer un signal lumineux destiné au contrôle de la pressurisation du câble et injecter ce signal dans l'extrémité 7 correspondante de la fibre optique 3, et - des moyens d'échométrie 9 prévus pour engendrer, au niveau de l'extrémité considérée de la fibre 3, une représentation d'un signal lumineux rétrodiffusé par cette fibre lorsque le signal injecté dans celle-ci s'y propage. A titre d'exempte, L'extrémité 7 de la fibre 3 est munie d'un coupleur en Y 10, les moyens-source 8 sont constitués par une diode Laser, le signal Lumi- neux émis par celle-ci étant injecté dans l'une 10a des branches du coupleur 10, et les moyens d'échomé- trie 9 sont constitués par un réflectomètre disposé de façon à recevoir la partie -du signal rétrodiffusé, issue de l'autre branche lo0b du coupleur 10. Bien entendu, les autres fibres du câble 2 sont destinées à transmettre des informations entre les extrémités du câble. Comme on le verra dans la description des figures 6 à 8, la fibre 3 peut n'être que temporairement affectée au contrôle de la pressu- risation du câble et être affectée le reste du temps, à la transmission d'informations. On peut éventuellement munir l'autre extré- mité 11 du câble, d'un autre ensemble 12 comparable à l'ensemble 5, en ne mettant en service les moyens- source et les moyens d'échométrie de cet autre ensem- ble que lorsque les moyens-source 8 et Les moyens d'échométrie 9 de l'ensemble 5 ne fonctionnent pas. Par la suite, on suppose également que seuls les moyens de pressurisation contenus dans l'ensemble fonctionnent, le repérage d'un éventuel point de dé- pressurisation étant moins précis lorsque le câble est pressurisé par ses deux extrémités. De façon classique, le câble 2 comporte un certain nombre d'épissures E1, E2 '..., EM, EM+1, ' EN, réparties de place en place sur toute la longueur du câble. CeLui-ci mesure par exemple une quarantaine de kilomètres de Long et les épissures sont placées tout les deux kilomètres, le nombre N étant ainsi de l'ordre de 20. Au niveau de chaque épissure, est disposé un capteur de La pression qui règne dans le pot contenant cette épissure. Un premier mode de réaLisation de L'inven- tion est schématiquement représenté sur la figure 3. Le câble 2 est contenu dans une conduite sous pression 13 pourvue de pots d'épissurage en nombre égal à celui des épissures. Sur la figure 3, on a représenté un tel pot d'épissurage référencé 14-et contenant une épissu- re de masse 15. Bien entendu, la conduite sous pres- sion peut renfermer plusieurs câbles optiques, chacun de ces câbles étant alors pourvu d'épissures respecti- vement contenues dans les pots d'épissurage 14. Dans chaque pot d'épissurage 14, la fibre optique 3 destinée au contrôle de la pressurisation du câble 2 est extraite du jonc que ce dernier comporte, et forme par exemple deux boucles dans le pot considé- ré. Le capteur de pression 16 correspondant au pot d'épissurage 14 est monté dans ce dernier, sur un sup- port 17 lui-même fixé au câble 2, et éventuellement, au pot -d'épissurage 14. Le capteur de pression 16 est dy type mécanique à poussoir. Il consiste par exemple en un manostat du genre de ceux qui sont commerciali- sés par la Société RICHARD-PEKLY et utilisés dans les câbles téléphoniques pressurisés pour provoquer une variation de résistance électrique d'une paire métal- lique, permettant ainsi une détection de pertes de pression du câble, par surveillance de cette variation de résistance. La fibre optique 3 est insérée dans le sup- port 17 de façon que le poussoir 18 dont est pourvu le capteur 16 puisse provoquer ou faire varier une solli- citation mécanique de L'une des boucles que forme la fibre lorsque la pression diminue dans Le pot d'épis- surage 14. Le contrôle de la pressurisation du cible optique 2 est effectué de La façon suivante: La diode laser 8 et le réflectomètre 9 sont mis en service. Un signal lumineux de contrôLe est alors injecté dans la fibre optique 3 qui rétrodiffuse un signal lumineux dont une partie est captée par le réflectomètre 9. Lorsque le câble est correctement pressurisé, le réflectomètre fournit une courbe du genre de celle qui est représentéeen trait plein sur le diagramme de la figure 4, cette courbe traduisant les variations de L'intensité A du signal rétrodif- fusé (portée en ordonnées) en fonction de la posi- tion L sur la fibre 3, cette position étant portée en abscisses, l'origine des abscisses étant prise en l'extrémité 7 de la fibre, la plus proche des moyens de pressurisation 6 (figure 2). L'intensité A est une fonction décroissante de la position L et l'on observe sur la courbe des singularité S1, S2,..., SN, correspondant respective- ment aux épissures E1, E2,..., EN, seules les trois premières singularités S1, S2 et S3 étant représentées sur la figure 4. En cas de dépressurisation due à une fuite, les poussoirs des capteurs situés en aval du point o a lieu la fuite (le sens amont étant celui qui est tourné vers les moyens de pressurisation) appuient sur la fibre optique 3, modifiant ainsi les propriétés de transmission de celle-ci. L'action des poussoirs se traduit alors sur la courbe de la figure 4 par l'appa- rition de singularités supplémentaires en les points de la fibre o sont placés les capteurs, et en l'ocrur- rence, par l'accroissement des singularités corres- pondant aux épissures qui se trouvent en aval du point o a lieu La fuite, Les accroissements étant d'autant plus importants que l'on s'éLoigne vers L'aval de ce point puisque la pression diminue alors d'autant plus. Dans L'exemple représenté sur la figure 4, les singularités S2, S3,..., SN sont remplacées par des singularités plus importantes S'2, S'3,... S'N et la courbe se trouve déplacée vers le bas à partir de la singularité S'2' ce déplacement étant représenté en pointillés sur La figure 4. Au vu de la modifica- tion de la courbe, une personne chargée de surveiller le câble optique sait alors non seulement qu'une fuite s'est produite en un point du câble mais encore dans quelle portion de celui-ci s'est produite la fuite, en l'occurrence dans la portion délimitée par les épissu- res E1 et E2. Sur La figure 5, on a représenté schémati- quement un autre mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel l'une des boucles de la fibre optique 3 présente une interruption faisant ainsi ap- paraître deux surfaces de rupture 19 et 20. Le cap- teur de pression 16 est monté sur un support 21 qui est lui-même fixé au câble optique 2, et éventuelle- ment, au pot d'épissurage 14. Un atténuateur variable 22, commercialement disponible et présentant une opa- cité variable d'une extrémité à l'autre, est monté tournant sur le support 21, par l'intermédiaire d'un axe 23. Le capteur 16 est prévu pour commander la ro- tation de cet atténuateur lorsque la pression varie dans le pot d'épissurage 14. Pour ce faire, un levier 24 est interposé entre le poussoir 18 et l'atténuateur 22 de façon que le poussoir 18 puisse appuyer sur le levier 24 lorsque la pression diminue dans le pot d'épissurage. Le levier est monté tournant sur le support 21 par l'intermédiaire d'un axe 25 situé à l'une des extrémité de ce levier. Son autre extrémité est munie d'un poussoir 26 prévu pour appuyer sur la périphérie de l'atténuateur 22 lorsque la pression diminue dans le pot d'épissurage. Des moyens élasti- ques, par exemple constitués par un ressort 27 dont une extrémité 28 est fixée au support 21 et dont l'autre extrémité est fixée à la périphérie de l'atté- nuateur 22, sont prévus pour rappeler cet atténuateur vers sa position initiale lorsque le poussoir 26 du levier 24 n'appuie plus sur lui. La fibre optique 3 est insérée dans le sup- port 21 de façon que ses deux surfaces de rupture soient en regard l'une de l'autre et de part et d'au- tre de l'atténuateur 22. Les parties de la-fibre opti- que 3 respectivement voisines des surfaces 19 et 20 sont par exemple maintenues dans des supports 28 et 29, eux-même fixés sur le support 21, de manière à obtenir la position souhaitée pour les surfaces 19 et 20. Celles-ci sont réalisées par clivage de la fibre optique 3 de façon qu'un signal lumineux émis par la diode laser 5 et se propageant dans la fibre optique 3 pour émerger de la surface de rupture 19 de celle-ci puisse pénétrer à nouveau dans la fibre 3 par la surface de rupture 20, après avoir traversé l'atténua- teur 22. Celui-ci est monté sur son axe de rotation 23 de façon qu'une dépressurisation du pot d'épissurage 14 entraîne une rotation de l'atténuateur 22 dans le sens des opacités croissantes, provoquant ainsi une diminution de l'intensité du signal rétrodiffusé, cor- respondant au signal émis par la diode laser, une fois que ce signal rétrodiffusé a traversé l'atténuateur. Une dépressurisation du câble optique se traduit alors sur la courbe représentée sur la figure 4 d'une façon identique à celle qui a été expliquée plus haut, ce qui permet encore de détecter et locali- ser cette dépressurisation. Bien entendu, les capteurs de pression pour- raient être disposés au niveau de points du câble autres que les épissures de celui-ci, mais cela com- pliquerait l'équipement du câble et, notamment dans la réalisation représentée sur la figure 5, qui implique des interruptions de la fibre optique 3, l'atténuation des signaux lumineux se propageant dans celle-ci s'en trouverait augmentée. La fibre optique 3 peut être consacrée à la surveillance de la pressurisation du câble à temps plein ou à temps partiel. Dans ce dernier cas, on n'effectue la surveillance qu'à certains moments, le reste du temps étant affecté à la transmission d'in- formations par la fibre 3. Sur les figures 6 à 8, on a représenté schématiquement d'autres modes de réalisa- tion particuliers de l'invention permettant ce double usage de la fibre 3. Dans le mode de réalisation schématiquement représenté sur la figure 6, les moyens-source 8 com- prennent: une source de lumière 30, prévue pour émet- tre un signal lumineux destiné au contrôle de la pres- surisation du câble optique; une autre source de lu- mière 31, prévue pour émettre un signal lumineux por- teur d'informations que l'on souhaite également trans- mettre par la fibre 3; et des moyens de commutation optique 32, aptes à se trouver dans deux états, l'un des deux états autorisant l'injection du signal lumi- neux de contrôle émis par la source 30, dans la fibre optique 3, par l'intermédiaire de la branche 10a du coupleur 10 prévue à cet effet, et l'autre état auto- risant l'injection du signal porteur d'informations émis par la source 31, dans la branche en question. Les moyens de commutation optique 32 consis- tent par exemple en un miroir plan disposé à 45 de 1 1 cette branche 10a et déplaçabLe entre une position escamotée et une position de commutation à l'aide de moyens non représentés. La source 30 est alors par exemple disposée en regard de la branche considérée du coupleur de façon à pouvoir injecter le signal de con- trôle dans cette branche lorsque le miroir plan est escamoté. L'autre source 31 est alors disposée de façon qu'elle émette un faisceau lumineux perpendicu- lairement à cette branche et que ce faisceau soit ren- voyé en direction de celle-ci par le miroir 32 lors- qu'il est en position de commutation, position dans laquelle il se trouve interposé entre la source 30 et la branche 10a du coupleur 10. Dans le mode de réalisation particulier re- présenté sur la figure 7, le double emploi de la fibre optique 3 est obtenu au moyen d'un multiplexage tempo- rel. Les moyens-source 8 comprennent des moyens de multiplexage 33 à deux entrées, l'une des entrées re- cevant un signal électrique de contrôle, engendré, de façon récurrente et à des intervalles de temps donnés, par un émetteur 34, l'autre entrée recevant un signal électrique porteur d'informations, engendré par un autre émetteur 35. La sortie des moyens de multiplexa- ge 33 est reliée à un convertisseur électro-optique 36 situé en regard de la branche 10a du coupleur 10, des- tinée à l'injection de signaux lumineux dans la fibre optique 3, de manière à pouvoir injecter dans celle-ci un signal lumineux correspondant aux signaux respecti- vement émis par les sources 34 et 35 et multiplexés par les moyens de multiplexage 33. Ces derniers sont par exemple des moyens de multiplexage par paquets, prévus pour munir les paquets correspondant au signal de contrôle, de mots de synchronisation permettant leur reconnaissance. Les moyens d'échométrie 9 comprennent un photo-récepteur 9a qui est disposé en regard de la branche 10b du coupleur 10, correspondant à ces moyens -d'échométrie 9 et qui est prévu pour convertir le si- gnal rétrodiffusé par la fibre optique 3 dont une par- tie émerge de la branche considérée, en un signal électrique, des moyens 9b de démultiplexage,_ dont L'entrée est reliée à la sortie du photorécepteur 9a et qui sont prévus pour reconstituer un signal élec- trique homologue de la partie du signal rétrodiffusé, correspondant au signal de contrôle, cette partie étant reconnue grâce aux mots de synchronisation, et enfin un système d'échométrie 9c dont l'entrée est reliée à la sortie des moyens 9b de démultiplexage, de manière à pouvoir obtenir une courbe du genre de celle qui est représentée sur la figure 4. Bien entendu, la détection des informations transmises par la fibre optique 3 est réalisée à L'autre extrémité 39 de'celle-ci au moyen d'un photo- détecteur 40 associé à des moyens de démultiplexage appropriés 41. Sur la figure 8, on a représenté schémati- quement un autre mode de réalisation particulier de l'invention, permettant le double emploi de la fibre optique 3 au moyen d'un multiplexage de Longueurs d'onde. Les moyens-source 8 comprennent une source de lumière 42, prévue pour émettre un signal lumineux de contrôle à une longueur d'onde X1 et située en regard de la branche 10a du coupleur 10 correspondant aux moyens-source 5, une autre source de lumière 43, pour émettre un signal lumineux porteur d'informations à une longueur d'onde >2' perpendiculairement à la bran- che considérée, et une Lame 44 transparente à la ton- gueur d'onde 1 et réfléchissante pour la longueur d'onde >,2' cette lame étant interposée entre la source 42 et la branche en question et disposée de façon à 256 1838 pouvoir réfléchir le signal émis par l'autre source 43 en direction de La branche considérée. Les moyens d'échométrie 9 sont par exemple constitués par un ré- flectomètre muni d'un filtre optique 45 prévu pour ne laisser passer que le signal rétrodiffusé de longueur d'onde X1 émergeant de la branche 10b associée au ré- flectrométre pour que ce dernier permette d'obtenir une courbe du genre de cettlle qui est représentée sur la figure 4. Bien entendu, l'autre extrémité 39 de la fibre optique 3 est munie d'un autre filtre optique 46 prévu pour ne laisser passer -que le signal de longueur d'onde X2' de manière à ne détecter à cette autre ex- trémité que te signal porteur d'informations. Les filtres 45 et 46 sont par exemple réali- sables par dépôt de couches multidiélectriques appro- priées, respectivement à l'extrémité de La branche 10b du coupleur optique, associée au réflectomètre 9, et à l'autre extrémité 39 de la fibre optique 3. Au lieu du coupleur en Y dont il a été ques- * tion précédemment, on pourrait bien entendu utiliser tout autre moyen permettant l'injection d'un faisceau lumineux dans la fibre 3 et l'extraction d'un -autre faizceau lumineux de cette fibre, par exemple un mi- roir semi-transparent disposé en regard de l'extrémité 7 de la fibre ou directement réalisé sur cette extré- mité convenablement biseautée, au moyen de couches multi-diélectriques appropriées. REVENDICATIONS 1. Câble optique pressurisé, comportant une pluralité de fibres optiques, caractérisé en ce qu'il est muni: - de moyens-source (8) prévus pour créer un signal lumineux et injecter celui-ci dans l'une (7) des ex- trémités d'une fibre optique (3) du câble (2), ce signal se propageant alors dans la fibre, - de capteurs de pression (16) disposés de place en place le long du câble, chaque capteur étant prévu pour détecter une variation de la pression locale dans le câble et réagir à cette variation de pres- sion à partir d'une valeur nominale correspondant à un état normal du câble, - de moyens de modification (18, 22), respectivement associés aux capteurs, chaque moyen de modification étant apte, en réponse à une réaction du capteur (16) qui lui est associé, à modifier, à l'endroit de la détection, l'intensité d'une lumière se propa- geant dans la fibre optique (3), et - de moyens d'échométrie (9) prévus pour engendrer, au niveau de l'extrémité (7) de la fibre,une représen- tation d'un signal lumineux rétrodiffusé par cette fibre, lorsque le signal injecté s'y propage, de manière à pouvoir détecter et localiser une perte de pression du câble, en détectant et en repérant des singularités de ladite représentation, résultant de l'action des moyens de modification (18, 22). 2. Câble optique pressurisé selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que chaque moyen de mo- dification est apte, en réponse à la réaction du cap- teur (16) qui lui est associé, à provoquer ou faire varier une sollicitation mécanique de la fibre optique (3). 256 1838 3. CâbLe optique pressurisé selon La reven- dication 1, caractérisé en ce que la fibre optique présente une interruption à chaque endroit de détec- tion et en ce que chaque moyen de modification com- prend un atténuateur variable (22) prévu pour se dé- placer entre les deux surfaces (19,20) de la fibre, résultant de l'interruption correspondante, en réponse à la réaction du capteur (16) qui lui est associé. 4. Câble optique pressurisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens-source (8) comprennent des moyens (32) de commutation optique prévus pour injecter dans l'ex- trémité (7) de la fibre optique (3) un signal lumineux destiné au contrôle de la pressurisation du câble, ou un autre signal lumineux. 5. Câble optique pressurisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le signal lumineux injecté contient, sous forme multiplexée, un signal destiné au contrôle de la pres- surisation du câble et un autre signal, le signal ré- trodiffusé comprenant ainsi une partie correspondant au signal destiné au contrôLe, et en ce que les moyens d'échométrie (9) sont prévus pour engendrer la repré- sentation correspondant uniquement à cette partie. 6. Câble optique pressurisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, ce câble comportant des épissures (El,..., EN), les capteurs de pression (16) sont disposés au niveau de ces épissures.