Brevet FR2591764A1 — publié le 19870619

SYSTEME OPTIQUE DE MULTIPLEXAGE ET PROCEDE D'UTILISATION DE CE SYSTEME L'invention concerne un système optique de multiplexage du type comportant plusieurs transducteurs respectivement sensibles aux rayonne- ments correspondant à plusieurs bandes étroites de longueurs d'ondes. Les transducteurs optiques deviennent de plus en plus courants et sont utilisés par exemple pour surveiller les -différentes fonctions d'un avion. Etant donné le nombre important de transducteurs qui peuvent être nécessaires à la réalisation d'un tel système, il est souhaitable de réaliser un multiplexage, dans le but de réduire le nombre de câbles et limiter les connexions dans le système. En général, le multiplexage peut être réalisé de deux manières différentes. Dans les systèmes de multiplexage à division du temps, chaque transducteur fournit un signal de sortie à un- instant différent et un démultiplexeur est utilisé pour capter les signaux de sortie émis par chaque transducteur, en interrogeant ce transducteur au moment o celui- ci envoie son signal de sortie. Les systèmes de multiplexage à division du temps sont cependant difficiles à utiliser dans les systèmes optiques, à cause de la difficulté consistant à ne déclencher les transducteurs qu'au moment précis o ils fournissent un signal de sortie. Dans les systèmes de multilplexage à division de longueurs d'ondes, ou à fréquence optique les transducteurs sont sensibles uniquement au rayon- nement ayant une longueur d'onde située dans une bande spécifique de longueurs d'ondes, et chaque transducteur est sensible à des bandes différentes. De tels systèmes comprennent plusieurs sources de rayon- nement, dont chacune émet un rayonnement à l'un des transducteurs, et plusieurs récepteurs respectivement sensibles aux rayonnements dans lesdites bandes de longueurs d'ondes étroites, de sorte que le signal de sortie de chaque transducteur peut être mémorisé continuellement. Bien que les systèmes de multiplexage à division de longueurs d'ondes peuvent fonctionner de manière satisfaisante, ils peuvent être complexes à cause de la nécessité de fournir à chaque transducteur, des rayonnements de longueurs d'ondes spécifiques. De plus, une panne de l'une des sources peut -2 - - 2 - 2591764 ne pas ête détectée. du fait que l'on peut croire à un faible signal de sortie du transducteur correspondant. L'objet de la présente invention est de fournir un système optique de multiplexage ainsi qu'une méthode permettant de supprimer les incon- vénients ci-dessus. Selon l'un des aspects de la présente- invention, le système optique de multiplexage tel que défini en préambule est caractérisé en ce que le système comprend une source de rayonnement optique qui émet un rayonnement dans une large bande de longueurs d'ondes, en ce que les transducteurs sont sensibles au rayonnement dans des bandes étroites de longueurs d'ondes, qui sont différentes l'une de l'autre, tout en restant comprises dans ladite bande large de longueurs d'ondes, en ce que le système comprend un récepteur de rayonnement optique, ainsi qu'un guide de rayonnement optique qui transmet le rayonnement des transducteurs au récepteur, et en ce que le récepteur est sensible au rayonnement dans chacune des bandes étroites de longueurs d'ondes, et produit des signaux de sortie respectifs en fonction de ce rayonnement. Selon un mode de réalisation préféré, le transducteur comporte un organe mobile ayant des caractéristiques de rayonnement différentes dans des zones différentes, de sorte que les mouvements de cet organe changent les caractéristiques du rayonnement à la sortie des transducteurs. L'organe mobile peut avoir une zone de caractéristique neutre, et une autre zone qui atténue le rayonnement respectivement dans une bande étroite de longueurs d'ondes, ou peut avoir une caractéristique de rayonnement qui varie progressivement le long de l'organe. L'organe mobile est de préférence optiquement transparent et a des caractéristiques de transmission de rayonnement différentes dans des zones différentes de sa surface. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de réception comprennent un détecteur sensible à chacune des bandes étroites de longueurs d'ondes, ainsi qu'un filtre disposé entre le détecteur et le guide de rayonnement optique, le filtre pouvant être ajusté de manière à ne laisser passer sélectivement jusqu'au détecteur, que le rayonnement de l'une quelconque des bandes étroites de longueurs d'ondes. --3- - 2591764 Le filtre peut être un dispositif-électro-optique ayant une bande de transmission étroite, dont la longueur d'onde peut être déplacée par commande électrique; le filtre peut aussi avoir des caractéristiques de transmission différentes dans différentes zones de sa surface, le récepteur comprenant un dispositif permettant de déplacer le filtre de manière à sélectionner une bande étroite de longueurs d'ondes qui sera transmise au détecteur. :i.- -: k i Selon un mode de réalisation préféré, le guide de rayonnement optique comprend une fibre optique.:: :: Selon un autre aspect de iaàprésente invention, on définit un procédé de multiplexage du système optique, dans lequel-on transmet un rayonnement à plusieurs transducteurs, et on détecte les signaux de sortie des transduc- - teurs. Ceprocédé est caractérisé en ce que le rayonnement est émis dans une bande large de longueurs d'ondes, en-ce que les transducteurs sont respectivement sensibles au rayonnement ayant une longueur d'onde comprise dans des bandes étroites de longueurs d'ondes qui diffèrent l'une de l'autre, tout en restant comprises à l'intérieur de ladite bande large de longueurs d'ondes, et en ce que le rayonnement est transmis des transducteurs jusqu'à un récepteur de rayonnement optique, via un simple guide de rayonnement optique. -:- 5; X Le système optique de multiplexage ainsi que le procédé d'utilisation, selon la présente invention, seront décrits plus en détail au -moyen d'exemples, et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: } -: _- - - : La fig. 1 représente schématiquement le système, -: 0 X; - J-: - les fig. IA à ID montrent les spectres de rayonnement en différents points du système, - la fig. IE illustre une caractéristique de transmission d'un filtre dans une unité réceptrice du système selon l'invention,: la fig. 2 représente d'une matière schématique et en perspective un transducteur du système selon l'invention,-: la fig. 2A représente la caractéristique de transmission d'une zone neutre du plan de filtrage à l'intérieur du transducteur, et les fig. 28 à 2D illustrent les caractéristiques de transmission de la zone filtrante de chaque transducteur. En référence à la fig. l, le système comprend une source I de.jaynnement optique, qui émet un rayonnement via une fibre optique 2 à une unité réceptrice 3. Trois transducteurs 11, 12 et 13 sont connectésen.série le long de la fibre optique 2, et modifient le rayonnement transmis à l'unité réceptrice, en accord avec les fonctions analysées par les transducteurs La source émet un rayonnement ayant des longueurs d'ondes comprises dans une bande large de longueurs d'onides, comme le montre le graphique de la fig. lA, cette bande de longueurs d'ondes pouvant être dans la partie infrarouge, la partie visible ou la partie ultraviolette du spech Selon un mode de réalisation préféré, la source I est constituée d'un dispositif fournissant une longueur d'onde stable, telle qu'ne diode photoémettrice. On remarquera qu'une seule source de ra-omiement est nécessaire. La fibre optique 2 a une forme conventionnelle, et d, éL:_nsinple guide- de rayonnement optique entre la source 1 et l'unité réceptrice 3, via les trois transducteurs Il à 13. D'autres types de guides de rayonnement optique, peuvent être utilisés à la place d'une fibre optique. Les transducteurs 11 à 13 peuvent avoir n'importe quelle foxnme. Dans l'exemple décrit, les transducteurs 11 à 13 sont des transducteurs à déplacement, disposés de manière à être sensibles à la position d'une vanne, et sont illustrés par la fig. 2. Chaque transducteur 11 à 13 a un axe d'entrée 14 couplé par l'une de ses extrémités à la vanne (non représentée) et peut être déplacé sur sa longueur, en fonction des déplacements de la vanne. Une plaque filtrante, ou un organe similaire 15, ayant deux zones distinctes 16 et 17, est montée à l'autre extrémité de l'axe 14. La zone 16 de la plaque est transparente au rayonnement de longueur d'onde comprise dans la bande de longueurs d'ondes émises par la source 1, comme le montre la caractéristique de transmission de la fig. 2A. Les autres zones 17 des plaques- filtrantes 15 de chaque transducteur 11 à 13, diffèrent l'une de - 5 2 5 9 1 7 6 4 l'autre, en étant hautement transparentes au rayonnement, excepté à celui dont la longueur d'onde est respectivement comprise dans les bandes étroites de longueurs d'ondes AAi, 4,2 et 4 3, pour lesquelles le filtre de chaque transducteur a une transmission faible. La caractéristique de transmission de la zone filtrante.17 des trois transducteurs 11 à 13, est respectivement représentée par les fig. 2B, 2C et 2D. Ces trois bandes de longueurs d'ondes, sont comprises à l'intérieur de la bande large de longueurs d'ondes émises par la source 1. La fibre optique 2 s'étend au travers de chaque transducteur 11 à 13, cette fibre étant interrompue sur les côtés opposés de la plaque filtrante 15, de sorte que le rayonnement transmis à la fibre- 2 vers les transducteurs 11 à 13, passe soit à travers la zone neutre 16, soit à travers la zone filtrante 17 de la plaque filtrante 15, selon la position de l'axe 14. Le spectre de longueurs d'ondes du rayonnement transmis le long de la fibre 2 après chaque transducteur 11 à 13, est modifié de la manière représentée par les fig. lB et 1D, l'axe 14 de chaque transducteur étant poussé vers l'intérieur, de sorte que le rayonnement passe à travers la zone filtrante 17 de chaque plaque filtrante 15 correspondante. Dans cet exemple, le rayon- nement transmis à l'unité sensible 3, a un spectre représenté par la fig. ID, ou les longueurs d'ondes au-delà des bandes A 1' A 2 et 3 ont été A2 e A3 sensiblement atténuées. L'unité réceptrice 3 comprend un détecteur 30, tel qu'une diode photo- émettrice, qui est sensible au moins aux longueurs d'ondes couvrant lesdites bandes étroites de longueurs d'onde nA1, A 2 et fA3' L'unité réceptrice 3 comprend également un filtre 31 variable disposé entre le détecteur 30 et l'extrémité de la fibre optique 2, de sorte que tout le rayonnement émis par l'extrémité -de la fibre, passe à travers le filtre avant d'atteindre le. détecteur. Le filtre 31 est un dispositif électro-optique ayant une bande de transmission étroite, qui peut être décalée sur différentes longueurs *35 d'ondes,par une commande électrique au moyen d'une unité 32, comme le montre la caractéristique de transmission de la fig. lE. Toutefois, le filtre 31 pourrait avoir des caractéristiques de transmission différentes, dans des zones différentes de sa surface, le filtre lui-même étant déplacé de sorte que le rayonnement passe à travers des zones ayant des caractéristiques de - 6 -_ 2591764 transmission différentes. L'unité de commande 32, fournit aussi des signaux à une unité de sortie 33 qui reçoit les signaux électriques de sortie des détecteurs 30, et délivre des signaux de sortie à trois lignes de sortie 34 à 36, respectivement en fonction des réponses des trois transducteurs Il à 13. On notera que pendant le fonctionnement, la quantité de rayonnement transmis à l'unité réceptrice 3, dans les bandes 4,A 1' A A2 et t À3, dépendront de la position de l'axe 14 de chaque transducteur 11 à 13. L'unité de commande 32 fait varier les caractéristiques du filtre 31, de sorte que la bande passante est déplacée périodiquement et successivement entre des longueurs d'ondes couvrant les bandes 1 P 1à2 et /13 Ainsi, le détecteur 30 reçoit successivement le rayonnement dans chacune des trois bandes, et fournit en conséquence des signaux de sortie à l'unité de sortie 33. Le signal transmis à l'unité de sortie 33 par l'unité de commande 32 indique quelle bande de longueurs d'ondes a passé à travers le filtre 31, ce qui permet d'identifier le transducteur par lequel les signaux ont été reçus. L'unité de sortie 33, après une amplification ou un échantillonnage approprié, fournit un signal à la ligne de sortie 34, 35 ou 36 appropriée, en accord avec la position de l'axe du transducteur correspondant. Les signaux des lignes 34 à 36 peuvent être de simples signaux enclenché/déclenché, lorsque l'on souhaite uniquement savoir si la vanne associée à chaque transducteur 11 à 13 est ouverte ou fermée. Pour d'autres applications, les transducteurs peuvent fournir une réponse qui peut être transformée en une valeur variable, auquel cas, une représentation analogique ou numérique de cette valeur pourra être effectuée grâce aux lignes de sorties 34 à 36. Dans cet exemple, la zone filtrante de la plaque filtrante de chaque transducteur peut varier progressivement le long de sa surface, de sorte qu'une transmission variable est produite en accord avec la position de la plaque filtrante, ce qui signifie que le degré d'atténuation à l'intérieur d'une bande étroite de longueurs d'ondes, varie sur la surface de la plaque filtrante. Les transducteurs peuvent être sensibles à différentes variables telles que par exemple, la température, la pression, l'orientation et ainsi de suite. Les transducteurs ne sont pas nécessairement équipés d'un organe mobile, mais peuvent avoir un quelconque autre dispositif qui fait varier les caractéristiques du rayonnement qui passe à travers le transducteur, en accord avec la variable analysée par ce transducteur. A titre d'exemple, le transducteur- peut contenir une substance dont la composition chimique change avec la température de manière à faire varier les caractéristiques de transmission. Dans le cas o- un organe mobile est utilise, il pourra être réfléchissant plutôt que- transmissif._ On peut noter que, puisque les: signaux de sortie des transducteurs sont analysés les uns après les autres, le signal de sortie sera discontinu. Quoiqu'il en soit, la vitesse d'échantillonnage peut être élevée, ce qui est satisfaisant dans tous les cas, exceptés ceux pour lesquels il est nécessaire de contrôler une variable changeant très rapidement. Le dispositif décrit dans la présente invention a l'avantage de ne nécessiter qu'une seule source et qu'un seul détecteur ce qui permet d'éviter des dispositifs complexes. De plus on détecte très rapidement la panne de la source puisque aucun signal de sortie ne sera plus d tecté. Ceci permet de prendre immédiatement des mesures, telles que la mise en fonction automatique d'un système de secours. - 8 - Revendications 1. Système optique de multiplexage comportant plusieurs transducteurs, sensibles respectivement dans des bandes étroites de longueurs d'ondes, caractérisé en ce qu'il comprend une source (1) de rayonnement optique qui émet un rayonnement dans une bande large de longueurs d'ondes,.en ce que les transducteurs (11, 12 et 13) sont sensibles au rayonnement dans des bandes étroites de longueurs d'onde (LI?, 42 et à3) qui sont différentes l'une de l'autre, tout en restant comprises dans ladite bande large de longueurs d'ondes, en ce que le système comprend un récepteur (3) de rayonnement optique, ainsi qu'un guide (2) de rayonnement optique qui transmet le rayonnement des transducteurs (11, 12 et 13) au récepteur (3), et en ce que le récepteur est sensible au rayonnement dans chacune des bandes étroites de longueurs d'ondes et produit des signaux de sortie respectifs en fonction de ce rayonnement. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trahsducteurs (11, 12 et 13) comportent un organe mobile (15) ayant des caractéristiques de rayonnement différentes dans des zones différentes, de sorte que les mouvements de cet organe changent les caractéristiques du rayonnement à la sortie des transducteurs. - 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe mobile (15) comporte une zone (16) de caractéristique neutre et une autre zone (17) qui atténue le rayonnement respectivement dans les bandes étroites de longueurs d'ondes ( 1' A2 et A 3). 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe mobile a une caractéristique de rayonnement qui varie progressivement sur l'organe. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'organe mobile (15) est optiquement transparent et a des caracté- ristiques de transmission de rayonnement différentes dans des zones différentes (16 et 17) de sa surface. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le récepteur (3) comprend un détecteur (30) sensible à -9- 9- 2591764 chacune des bandes étroites de longueurs d'ondes ( AÀ 1 2 et àAÀ3), et un filtre (31) disposé entre le détecteur (30) et le guide (2) de rayonnement optique, ce filtre (31) pouvant être ajusté de manière à ne laisser passer - sélectivement jusqu'au détecteur (30), que le rayonnement de' l'une quelconque des bandes étroites de longueurs d'ondes ( Ah 1'/A 2 et/ A 3). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le filtre (31) est un dispositif électro-optique ayant une bande étroite de transmission dont la longueur d'ondes peut être déplacée par commande électrique. i0 8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le filtre (31) a des caractéristiques de transmission différentes dans différentes zones de sa surface, et en ce que le récepteur (3) comprend un dispositif permettant de déplacer le filtre (31) de manière à sélectionner une bande étroite de longueurs d'ondes qui sera transmise au détecteur (30). 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce que le guide de rayonnement-optique comprend 'une fibre optique (2). 10. Procédé d'application d'un système optique pour effectuer un multi- plexage, dans lequel on transmet un rayonnement à plusieurs transducteurs et on détecte les signaux de sortie des transducteur, caractérisé en ce que le rayonnement est émis dans une bande large de longueurs d'ondes, en. ce que les transducteurs (11, 12 et 13) sont respectivement sensibles au rayon- nement ayant une longueur d'onde comprise dans des bandes étroites de longueurs d'ondes ( A 1A' yA2 et à 3) qui diffèrent l'une de l'autre, tout en restant comprises à l'intérieur de ladite bande large de longueurs d:ondes, et en ce que le rayonnement est transmis des transducteurs (11, 12 et 13) jusqu'au récepteur de rayonnement optique (3) via un simple guide de rayonnement optique (2)..