Brevet FR2748108A1 — publié le 19971031

L'invention concerne des systèmes de détecsion à fibre optique, et elle concerne plus orécisément des ensembles à enroulements de be opicue destin.és à être incorporés à de tels systèmes. 'JDes enroulements de fibre opictue de capteur et d'équi- librage sont incorporés à de nombreux systèmes de détection cohérente à fibre spztque. L'enroulement ou les enroulements capteurs sont sensibles à une grandeur mesurée, selle qu'une pression dans le cas des syszémes de détectcion à base d'un O hydrophone. ' enroulemens d'ecuiibrage resarde une impul- sion lumineuse ou un signal lumineux modulé. Dans le cas d'un systsme de détection hétérodyne à fibre opticue, l'enroulemens d'équiibrage crée une diffé- rence de longueur eemnee se r-ajet optique destinée :5 à retarder un premier signal lumineux modulé par rapport à un second signal!um-neux modulé. Des sechnicues interféro- métriques équilibrées peuvens ainsi être utsisées. Dans un exempie de système se détecsion eéterodyne à fibre opsique pulsée er mulsi:iexée sempore_!emens, deux impulsions lumineuses sécarées dans _e -emps sons transmises par une fibre opsisue su capteur. -a fibre optique du capteur a des joncsions ou discon..inuis-s parsiellement réfléchissantes sur sa 'oncueur. Une petite oroportion des impulsions lumineuses (en fai: es signaux renvoyés) est réfléchie le long de la fibre à chaque discontinuité de la fibre. Les signaux rf'iéchis par ies discontinuités successives inter-èrenr avec es sicnaux re c:'s car les discontsnuités précédentes e: sonnens un e:fer he:érodyne. Celui-ci donne un signal détecsabie de cassement dont la modulation dépend des oncrueurs des irajets opticues des enroulements capteurs à fibre os e entre les disconti- nuités Lorsque les lonaueurs de -ra-et coticue changent, la modulation change aussi. Un prpbome cose par ces svsmes es- que les enroule- ments décqu_-__brage son sensib:es,ux ru_ s acoustsque et de vibraston. Dans les zonsdiicns dans esque!es se -el:es perturbations existent, e. 'es peuvent app-iuer des forces à i'enroulement i'4quiibrage --n: _a iongueur du jraje: optique peut varder et: u peu a'lors in:roduire des e-ffes parasites dans le sys.ème e ohérncmène zeut par exemple provoquer un brui. op:lque de chase. Une solution qui a été adoptée es: l'u:iisarion d'enroulemen:s d'équilibrace à -ibre optique zui son: insensibles aux inl-uences du milieu, avec réduc-ion ie et:- mandre ses effes parasites dans ie système. Un sel enrouemen i'êcus_-brace es: resresenz: dans le brevet bri-annic-ue n 2 250 588 oui reorésense u...sa:ion de ex enrouemens qui sons affectes chacun par les influences du miieu. Losue es effes c-réés dans les enroulemen:s diffêrens son: -pposés, 'effet rêsulsans peus être sumrimé. e:endan-,. ess exrememen: ii -- e de suporimer so:alemens es e es des influences du milieu e: il res:e habintei- emen- des si naux oaras-ies. i'inven:on a -cur=esa reasas-on d'un svstè&me ui es: peu sensible aux in:luences su mi -eu. _:e a auss mour ob-ez: a realsason 'u s-el syssme qu est pius simcle sue es syssemes connus. Dans un premier asecs, msnvenson concerne un système de détec:ion à f- sra ce oui zommore une ?remièr branche a -ibre o:iue ea une seconde branche à fibre oDiscue, a ?rem èea cranche avan- un enr.uement d.au - brage et _a seconde branche un isccsiosfr de zommensa-ion, et ie disdosi:if ie zommensac:on a une caractérssique oc:iaue qui chance avec les - nf'uences du mili'eu d'une zuan:it qui écuivau_ cra;ssuemen: au chnanaemen: provoqué ?ar 'es influences u mieu sur la caraceriszi:sue o:icue de 'enroulement d'quiibracge. Un avan:age de ce svs_ème sar rapporz à la sechnique aneérieure est:uz n'es: sas nécessaire i'essayer dl __m- ner es e:fe:s ies -nf uences su mi eu e: ' n'est mas nécessaire non plus is'ssaver i'seuinrer des ':: ecaux e: opposés dans un seu ensemble a enr.uements iéquii- brage. Le disposiif ie compensaon seu: etre afecté p ar l'influence du mi'eu. a lu La caractérs. que ocEzue est le préefrence La ongueur du traje: ^c:pque Le disDosici de zomoensac!on est avantageusement un enroulement de comzensation De orférence, La longueur du rajet opcique de 'enroulement i'déquil brage est supérleure à ia longueur du cra]el: c z-ue ce enrculemen: de compen- sation. De oré rence, -s L: ernces iu mi-elu sont un brui: acouscicue ec/'ou un dr: -e -' bra.zon. Les oremieères e- x ms de La remire e: de la seconde branche à -- ..ue s d oe pn:re 'iées..DTD: opciDuement oar u'n cupLeur. De _La Lumière peuc être rans- mise dans le cou-ieur ians czacue _ranche De e.re..ce, les seconces excremcezs -e _a o reo..e -e _a seconde _5 branche à fibre c-.z'e sonc ees c uemen ar un coupieur. es ml s-cns lmneuses.-euven_ e transmises dans le coupieur vers -e czsosz _ à zaDceur. Ainsi, e syscème peuc comprendre 'n _ru c _'suiLibrage. De prefe- rence, a Lumière de z-acue oranc-e esc moduee en impul- shons par un modulaceur -resect-. es moaulateurs peuven: créer des imulsions iumi-euses mocu!ées avan: des fre- auences Légèremen: i-frences cans es deux brancnes. Le disos:_':' za-ceur peuc comporcer un ou Dlusieurs enroulemens. - eeu_: s'acir d'un ensemble d'enrou emens. Les enroulemencs ceuven: re zconnecces en série. Dans une -zariante, !e discosif zacreur peuc comprendre un ou plusieurs tronçons cn enroués ce _ibre qczue. Dans un mode de réaeasaicn avanz luseurs cacceurs, ceux-ci ceuvent être oiaces cans ces zones individue!'es, une zone étant définie à une remere exrm e une seconde extrémité par des onccons ou;iscncnuics.arcieLeme. réfléchissances. La crésence invenczcn concerne, cans un aspecc, des hydrophones à -:bre c:cue, dans Lescues l'enroulement d'éauilibrage peu etre excosé aux inf'luences du miieu, telles que les -vibracions e: Les pressions acoustiques aériennes. L'inven:ion s'applique aussi à d'autres systèmes de idéteczion aibre da:ne -ansescuels un cerain degré dlinsensibilité aux uencesu m es- nécessaire _e système de idéteczon peut êre Rn syszernme case erre. Des mpulsions iumineuses peuven: ê -raansmises L un - ronçon de fibre ootique oacé a -a c!rcnf6rence u à!a préihérie d'une zone, celle ou'ur.e barr_ère ?erznérue. e tronçon ie fibre Opctiue peu êcre enfoui. _e svs.ème -e -érec cn ceus êcre un svsc.me a capteur Séflectométri ue n_ =erf ' rmé _ue lO De re. re.ce. 'e iiszos -c= ie zomcensationest sens-bie a czutes les inf uences -_ mi_-eu u affectent enroulemen: d'lu i--rage. a senszbi_é -u disoosit f de compensa/ion peu cr-e regacb. Le syscéme peut neecer -a cression apio-quee a une fibre ou la cemcéra:ure e ele- ci oeuc aussi déceccer une _ontraince e_,' une ne _ rma _on e Long i'une fibre. Dans un second asecz, _ '-nvencozn zcncerne un svsceme de détecion à ^re -ozoue ou1 czmrorce une prem ere branche et une seconde branc-e à _bre occique, La remière branche avant un enroulemen i'néuii- brace, e svsceme comprenant en outre un capreur -es-neé à détecter des vibrations et à ransmeccre un slgnal a un système de compensation qui peu: app_-iuer ies -ibrations antagonistes à ''enrouiement 'auibraae cour a commensation de 'effet des vibrac-ionrs sur 'enroulemenc i'dquiibrage. D'autres caracz-rssz-ques e: avancages de 'inventon ressoriront mieux ie -a escric:on oui va suivre id'un exemPle de reansaiox face e.. c. aux dessins annexés sur iesaueis: la figure: eorèsenae une paree d'un système à capteur connu; la figure 2 reprrsence une parae -'un svs.ème à capteur seion ' invention; e: a igu-re 3.ecr.se. ce -un décai 'un. enrouiement ne comsensation. La figure re raésence un cZ_-rcuiZ o-c:ue 10 oui ^ait oarie dl'unsys:ame connu -e.ec.ccin.ezrcui 0 g ici possede une remir ane e: ne seconde branche 14 _es extremits ne ia vrem: re e: -a seccnde brancne son: raccordées car des ccupleurs _:3. Chaaue branche 12, 14 possède un modulaceur rescecif 20, 22 rui module la Lumiere passant dans cete brancne e:_ ans le modulaceur. La branche:2 a un enrou emenc 24 déuil rage e urajet zui es. Dresen_ afrn nu' recarde un sinnal lumineux passant dans la branche 12 par -- acor- a _a - rancne 14 La iumière provenann -'un laser esc cransmise dans un bras 25 du coupleur '6 dans lequei e_: es iviséee en deux signaux cassanct cacun dans une rranche resectve 2, 4 Lors du passage dans les mcduiateurs 20, 2, es signaux sonc modulés en imnuisicns don: es -:rnécuencessonc semblables mais ne sonc cas - denca:ues. Le signal modulé de l-a branche 12 esc rerardé irsu'il casse dans - enrouiemenc d'éauilibrage 24. Les signaux moduiés sonc recombinés par 'e coupleur 18 et transmis car ie bras 28 du coueur 18 à un arrangemenc détecteur non rerasenté). Dans le cas d'un syscême à hydrophone, arrangemenc détecceur esc un ensemble d'enroulemencs capteurs à f ibre occique conneccés en série. Chaque enroulemenc capceur esc séparé di'un enroulemenc capteur adjacent car une -oncc-on parcie_!emenc éf!chis- sante, les onc-ions ad acences dé imi_ anr_ des zones séparées de 1 'arrangemenc de capceurs. Les signaux lumineux qui son: _ransmis a arrangemenc de capteurs par 'e irzui cique '0 sont crésents sous forme de deux ensemvles d'impuisions nuscn: séparès au cours du temps. Lorsque -es impus ions se nepacenc dans ilarrangemen, elles sont partielemen réléchies car es jonctions success-ves e: revlennenc vers e circuzi i0. Avan: d'enrrer dans -e _rcu:- 30, el es passenu car un coupleur 30 à carnir ducue ell es sonc crêlevées et crans- mises à un récecceur. Au -veau nu rcee - es s.cnaux renvoyés créen: un d-acramme -'incerfrences _ransformé en signaux électriques ju_ son: aors anavsés car un dispositnif de craicemen: de sinnaux nui donne un signal de sortie rerrésenta:4i ce la ress-rn qu, a i ecce car !'enroulement capteur.:mme des changemencs rapides de cression neuven être i-es, es scns cransmis sous L'eau peuvent être détecés e_ -ra--és Un probième esc Posé car L'excosi-Lcn de _'enroulemen: d'équiLibrage aux influences du miqeu -eLes ue le bruit de vibration ru Le r - acoustique. es ecepeuven changer Les caraccérist__ues cczJues ce 'enr= u emenc d'équilibrage, par exemme _a _^ngeur iu rajet opr-cique de _3 'enroulement. Ce hangemen- peu-...r du bru:: dans e systcme et peut réduire sa sens-b-:__é a _aure 2 repré- sente un e pare i'du n svscme de éececorn rui resour ce problème dans une cer-aine mesure. re2resence un circut_ -ptique três sembLab'e a -e:u ies gureos' e 2 sur : esquelLes des références c.rrespondances nn cée utciisées -our désigner des par--es anaicgues. -n enrou!ement 32 de compensac on a éec r-acé cans -a cranche 14. 'enrouiement 32 de compensat-on es. sensi:e aux -.:uences iu mi!eu pratiquemen: de la mêrme man ire ue 'enru- emenc diéui i- 2^ brage 24. Ains, rouc cancemen: rocerue -nduci dans enroulement di'qu-i-brace 24 esc auss' -nduiu dans enrouemernt de zcm-ensac:rr. Par exem2le, -a longueur du craje: optique des deux enr uements peuc augmencer d'une quancie téruivaience, s- en rue ie c- angemeni résultanc de la difféerence de roncueurs -youLues ie crajec ocique encre les branches 12 e 14 esc u. Evidemment, _a _ngueur iu craet rct-ique de 'enrou- iement 32 de ccmcensacric. s _rès _-:érieure a celse ce l'enroulement id' 'u: brace a 4 A u-siue 'enrouiemenc d'êquilibrage 24 co-c nrcdiure une "'Longueur" suppiémenta- re dans _a cran'ce-2 _n consequence, L'enroulemenc ce _eus sensizbe aux vibrations car i de de.--fire rle L. enroulemenc d' équi i brage. La fibre u- _see dans 'e-ror uemen 32 e zomcensat on ceur être revecue, un -o i.ère rlu augrmence sa senslbi:ice. Une fibre cLus sensi ble _erme ' lu' iisazion d'un -7 enroulement csmpensaceur 32 plus cour- que l'enroulement id'qruilibrage tcut en cdonnant ie même deré de sensibilité. La sensibilité à lac irac!on ou aux vlbrat-ons meut être accrue par augmencacion ue a masse de ' enroulement de compensation, par exemcie ?ar mooncage dans un matériau d'enrobage plus mass--. La sensci' '' - ie "'enrouiement ie comcensation 32 peut être accotrée a-ia r ---onse aux vbracns corresconde à cele de i 'enrouemen_ ' -uiibrage. La figure 3 epreé- sente un syscéme acccrdable de -ccmDensacion 38. JUn enrouie- ment 40 est formé sur un arcane frmaceur 42 concenan: une base 44 e: une bobdine 46. L'enr^ emen. esc -orme sur a bobine 46 et est en apcui sur une -ouc-e compressible 48 clacée sur a base 4. L'enroulemen. J es. ma.zncenu sur L'organe formateur 42 oar une rondei e un-e n écrcu réglable _2. L'écrou réglabie,2 coocère avec u=e car-e:zeté =4 de 'La bobine 45. Le sysceme zcmsensaceur 38 esc accoreé par cnangemenc de L'accouriemen: i-ib-raz--cnne re ilenroulemenc 40 e: organe formateur 42 =e résuL:ac est obtenu par serrage ou desserrage de L'érou 2. Locrs-ue 'écrou _2 esc serré, e couplage vibrat icnneL esc rêdui.- La couc^e c ompressib l _ rme u'n suppcor tendre dans 2_ Leue l.. u '..ueme.ceuc êcre reomr-né 'crscue'crou 52 est serré. L'uzi:sacicn 'une -cucne comcress!hie 48 cermet une augmencation pro ress-ve - e a press!cn apcpiquée à..DTD: l'enrou ement 40 ec non une aucmencacion brucae. esc cre:erac.e:ue -e svscJme ce cmccensacion 38 soit orien- af--n.ue =e mouvemenc -_rconne_ se produse e ong de Laxe _ongçnucna; -e a cobine 4-, car e syscème ie comeensac dn esc ec b ré otrs ilun iéLacemenc, en carciculier = l ng de ce- axe. L've co nc r.n...ee_nesoucion simie ec ceu coûteuse au prooeme dea sensb-'_ aux in-:uences du milieu. videmmenc, ces peuueneseuzencmprenare ces facteurs autres que le bri- et les vibrations. REVENDICATITONS i. Svystme de dcéec:crn à fibre ocpz-cie, comprenanr une première branche 22' à fibre czique e: une seconde branche {14) à fibre opcicue, la bremirae brancne 12) à fire opnique ayanz un enroulement d'--uilibrage (24) e: ia seconde branche 14) C fibre ocp:que avan: un -_spositif de compensation 32), carace-rsé en ce _urune carac:éristique cocriue du disdosz-:- ie _cmpensaicn 32, chance en fonccion des influences du mi eu i'une uan é: cui équi- v J auz:praic uemen: - un:-anaemen: crovoqué car les infliuences du mi!ieu sur _a caracér s:zicue cprivue de l'enroulemen: d'rui:brace 24,. 2. Sysème se_ _ a reve. a_cr._, carac:éris& en ce ue la caracér-s cac _r-ue -suas: -a ^ngueur cu -ra-e: :.. crue r 5' oqu e. 3. Svs:àme selcn L'une des r.sendaions e: 2, carac:érisé en ce cue 'es _nfLenc es u m eu so.: choisies carmi le brui: de;ibra.:cn,e bruin acusque s re bic de vibration supercosa au bru accusu:ue. 4 Svys:me se-- iune u cne es revendca:icns crécédenzes, caracer-s n ce eue -=e d isosi: de compen- sac-on es: un enrou:emen- ce ccmcensa:on '32, 5. Svs:%me selrn 'une _ue:c.nue des rev=endicatons crécéden:es, carac:érisé en ce ru'i- ccmcrend un circui: _5 d'équiLibrage. . Svs:âme seo:'une -uecnccrue des revendicaicns precédenres, caraceér-sé an ce cue 'a sensibic-é du -iso- siti- de compensacn - as r ab Ile. 7. Svs:me seL-n une rueccncue es revendica-^ns 33 crécédences, caractérisé en ce zuL _zen ia press-on accplcuée à unecibra cu a a empéraure e_e le-zi 3 Syscèrce se:zrn Lu _uec^rue des revendiczaions crécédentes, caraccar:sen ce cu', '-ée-ce e r-,a:nee, une céforma:'cn, cu unze ccn-razne suerpcosée à une ceéormaon ce a:. sauz;p sanz, sncD suozss;a sez:; suoTnzqazï saz >i!é_ nSe-l3 n: sfuCniZu7 xni' psodxr al- annd (ô: nTnuc,z ma-noua,7 ianb;7 sueD:' SnbTpdo aD: opX un pudmoz Inb a_ -uê psTxpnoez 'snuapeDp DSG LDaa a nbUCZ19né aE- UC-aTS ea!ZéSA -0 s2:EzDueAli sen enbuosen: euL, I uuoies em ns s ' n0Te8t7nioeZoehe sSG -un7e e2olS-6 eeeis2D'eups