Brevet FR2751071A1 — publié le 19980116

La présente invention concerne un capteur multifonctions: capteur de déplacement, de flexion, de traction, de vibration, et de pression. La plupart des capteurs existants utilisent des céramiques piézo-électriques. Ces capteurs sont généralement d'une technologie assez complexe, et présentent un encombrement considérable. Les capteurs sont rarement multifonctions, il faut donc en faire appel à plusieurs pour mesurer les paramètres précédemment cités. Les coûts sont de plus importants. Le capteur objet de l'invention à une taille nettement inférieure à ce qui se fait de mieux (quelques mm3). n regroupe plusieurs fonctions et son prix de revient est très bas. Le capteur est constitué de plusieurs éléments. Les dessins annexés illustrent l'invention: Voir figure 1. En référence à ces dessins, le dispositif comporte, une fibre optique d'émission lumineuse (1) qui est emmanchée sur quelques centimètres dans un capillaire (3). Le capillaire à un diamètre légèrement supérieur à celui de la fibre. A l'autre extrémité du manchon capillaire une fibre de réception est également emmanchées sur quelques centimètres. Dans le capillaire, la distance entres les deux extrémités des fibres optiques est de l'ordre du millimètre. Le principe de fonctionnement est le suivant: Le manchon à un diamètre plus grand de quelque dixième de millimètres, donc les fibres optiques (1) et (2) présentent un certain degrés de liberté au niveau de l'interface fibre/manchon (5) . Dans le cas d'un déplacement, traction ou compression: Voir figure 2. Les extrémités des fibres (1) et (2) vont se rapprocher ou s'éloigner dans le manchon capillaire (3). I1 va en résulter respectivement une augmentation ou une diminution de la quantité de lumière qui arrive au niveau de la fibre de réception (2). Variation détectée par le photodétecteur et facilement analysable. Dans le cas d'une flexion: Voir figure 3. Le flux lumineux (4) va être dévié. Le trajet direct va devenir partiellement indirect, et des réflexions vont se produire sur les parois du manchon capillaire allongeant ainsi le trajet optique. Ainsi, une flexion va se traduire globalement pas une atténuation du flux lumineux (4). Dans le cas d'une pression externe, par exemple une pression hydrostatique : Voir figure 4. Le manchon (3) comprime l'air contenu dans la cavité (6). Il va donc présenter une section S1 inférieure à la section initiale So. La pression va se traduire globalement par une atténuation du flux lumineux. Le manchon pourra être choisi selon ses caractéristiques élastiques, pour réagir à partir d'une certaine pression. Dans le cas d'une vibration, le système réagit comme pour la flexion, il y a création d'un angle entre l'axe des deux fibres optiques. Le changement cyclique du trajet optique crée des modifications de l'énergie lumineuse qui arrivent au photodétecteur. Modifications facilement analysables. Le capteur pourra être apposé à la surface d'un matériau, d'une structure etc..., ou bien intégré dans celui ci. I1 peut également exister sur une même fibre plusieurs manchons en séries. Apposé sur une surface - Voir figure 5 - la fibre n'aura que quelques points de fixation (7). Ceci pour laisser un maximum de liberté de déplacement aux fibres optiques et au manchon (qui sera fixé ou non). Pour augmenter la liberté de la fibre, les fixations (7) pourront être de type coulissantes, laissant un certain degrés de liberté en translation à la fibre optique. Dans la version intégrée, voir figure 6, le manchon (3) est lié d'une manière rigide à la matrice ou à la structure (10) au niveau de l'interface manchon/matériau (9). Les fibres optiques d'émission (1) et de réception (2) présentent à leur surface un corps gras, démoulant ou autre, placé avant l'intégration du capteur dans le milieu d'accueil (10). Ceci pour emp,ê,çher l'adhésion du milieu (10) sur les fibres (1) et (2) au niveau des interfaces (8). Ces fibrwsont donc libres de tout déplacements. Cet interface (8) peut également être fixe pour localiser la seité du capteur au niveau du manchon capillaire. La fibre est laissée libre, à partir du manchon, dans la zone à surveiller. REVENDICATIONS 1) Capteur multifonctions: capteur de déplacement, traction, compression, de flexion, vibration et de pression, caractérisé en ce qu'il comporte une fibre optique d'émission (1) qui pénètre sur plusieurs centimètres dans un manchon (3), une fibre optique de réception (2), qui pénètre également sur plusieurs centimètres dans l'autre extrémité du manchon (3). Les extrémités des fibres (1) et (2) sont distantes de quelque millimètres. Tout déplacement, toute formation d'angle entre l'axe des fibres optiques (1) et (2), toute modification de la section du manchon, crée une atténuation du flux lumineux. Après réception au photodétecteur du flux lumineux (4), et amplification, on obtient un signal proportionnel au stimulus appliqué. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la fibre (1) est reliée à une source de lumière. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la fibre (2) est reliée à un photodétecteur. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le capteur peut être apposé sur une surface ou directement à l'intérieur d'un matériau ou d'une structure. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les points de fixations de la fibre et du manchon peuvent présenter un degrés de liberté en translation.