Brevet FR2796470A3 — publié le 20010119

FR 2796470 A3 20010119 FR 9909005 A 19990712 BOBINAGE POUR GYROMETRE A FIBRE OPTIQUE La présente invention concerne les bobinages de détection pour gyromètre à fibre optique, tel par exemple que celui décrit dans le document EP-A-0 524 885 ou FR-A- 270 135 auxquels on pourra se reporter. Les gyroscopes à fibre optique comprennent un bobinage de fibre optique dans laquelle on fait circuler en sens inverse deux faisceaux de lumière, fournis par un séparateur chacun à une extrémité du bobinage. La différence de phase entre les deux faisceaux, que l'on fait interférer, fournit une indication sur la vitesse de rotation du bobinage. Un des problèmes que posent les gyromètres de ce type est la sensibilité aux inhomogénéités de température dans le bobinage. En effet, le temps mis par la lumière pour parcourir le bobinage dépend de la température de ce dernier. On a déjà proposé divers modes d'enroulement destinés à réduire l'effet d'écarts de température dans le sens radial ou axial. Le document EP-A-0616196 décrit un bobinage comprenant, sur un mandrin, une fibre optique comportant, à partir du milieu du mandrin, deux moitiés enroulées dans des directions opposées jusqu'aux extrémités du mandrin pour former une première couche, puis vers le milieu, où elles s'entrecroisent, en formant une seconde couche, et ainsi de suite. Cette disposition apporte déjà une amélioration par rapport aux bobinages traditionnels mais ne permet cependant pas d'écarter les conséquences de l'existence simultanée de variations de gradient de température dans le sens radial et de variations de gradient de température dans le sens axial. La présente invention vise notamment à augmenter encore la symétrie entre les deux moitiés du bobinage et à compenser dans une très large mesure les variations axiales en même temps que quasi-totalement les variations radiales. Dans ce but l'invention propose un bobinage de fibre optique sur un mandrin ou noyau, dans lequel la fibre est enroulée suivant plusieurs motifs concentriques, chaque motif ayant successivement, dans le sens radial, une seule couche interne dans le sens radial, constituée de n spires appartenant à une première demi-fibre, à partir d'un point milieu de la fibre, situées entre un bord du bobinage et le plan médian du bobinage et de n spires appartenant à la seconde demi-fibre située entre l'autre bord et le plan médian, - deux couches intermédiaires, constituées chacune de 2n spires, les deux couches étant symétriques toutes deux de la première couche par rapport au plan médian, et une couche externe ayant la même constitution que la couche interne. La superposition de plusieurs motifs du type ci- dessus, en nombre quelconque, permet de conserver la symétrie souhaitable. L'invention propose également un procédé de constitution d'un bobinage de fibre optique à partir de deux alimentations, permettant de réaliser un bobinage du genre ci-dessus défini. Suivant un premier mode de réalisation, le procédé comporte . a - la mise en place du point milieu de la fibre sur un premier bord du bobinage à réaliser, b - l'enroulement d'une première demi-fibre (ou premier brin, de la fibre sur un noyau jusqu'au plan médian de l'enroulement, c - l'enroulement de la seconde demi-fibre, ou second brin, par-dessus le premier brin . jusqu'au plan médian, d - le croisement des demi-fibres dans le plan médian, e - l'enroulement de la seconde demi-fibre sur le noyau jusqu'à l'autre bord du bobinage, f - l'enroulement de la première demi-fibre par dessus la seconde du plan médian jusqu'au second bord de l'enroulement, g - l'enroulement de la première demi-fibre jusqu'au plan médian, h - l'enroulement de la seconde demi-fibre jusqu'au plan médian, par-dessus la première demi-fibre, i - le croisement des demi-fibres dans le plan médian, j - l'enroulement de la seconde demi-fibre jusqu'au premier bord, k - l'enroulement de la première demi-fibre sur la première, et la répétition des étapes a à k pour constituer un bobinage ayant plusieurs motifs concentriques. Un procédé selon un autre mode d'exécution de l'invention comporte les étapes suivantes a - on place le point milieu de la fibre dans le plan médian, sur un noyau, b - on enroule la première demi-fibre jusqu'à un premier bord du bobinage, c - on enroule la seconde demi-fibre par-dessus la première demi-fibre jusqu'au premier bord, d - on enroule la seconde demi-fibre par-dessus l'empilement des deux couches précédentes jusqu'au plan médian, e f on enroule la seconde demi-fibre du plan médian jusqu'à l'autre bord, au contact du noyau, f - on enroule la première demi-fibre depuis le premier bord jusqu'au plan médian, sous forme d'une quatrième couche, g - on enroule la première demi-fibre depuis le plan médian jusqu'au second bord du bobinage, pour finir de constituer une seconde couche, h - on enroule la première demi-fibre sur les trois premières couches, depuis le second bord jusqu'au plan médian, i - on enroule la seconde demi-fibre depuis le second bord jusqu'au plan médian, pour compléter la quatrième couche du motif, et on répète les étapes a à i. Le noyau fait avantageusement partie d'un mandrin qui comporte deux flasques latéraux définissant les bords de l'enroulement et retenant les demi-fibres aux emplacements où elles sont repliées aux bords de l'enroulement pour passer d'une couche à une autre. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. Les figures 1, 2 et 3 sont des schémas en coupe suivant un demi-plan passant par l'axe d'un bobinage, montrant des phases successives de constitution du bobinage. La figure 4, similaire à la figure 3, montre un second mode de réalisation. Le procédé montré sur les figures 1 à 3 permet de constituer un bobinage quadripolaire sur un mandrin 10 d'axe 11 ayant un noyau 12 et deux flasques 14. Le trajet suivi par les fibres dans le sens axial et dans le sens radial est indiqué schématiquement par les lignes 16. Initialement, on place le point milieu de la fibre optique qui doit constituer le bobinage sur un premier bord, contre un des flasques 14 (en haut sur la figure 1). La première demi-fibre 18, indiquée par des hachures est enroulée sur le noyau du mandrin jusqu'au milieu, c'est-à- dire jusqu'au plan médian 19. Puis la seconde demi-fibre 20 est enroulée sur la première, également jusqu'au plan médian. Ces opérations peuvent être effectuées de façon classique, en stockant initialement les deux demi-fibres sur deux tourets d'alimentation. Pour alimenter le mandrin à partir d'un touret, on le place sur un support que l'on fait tourner autour de l'axe du mandrin en laissant la fibre se dévider, avantageusement en exerçant une action de freinage. Arrivé à ce stade, on croise les deux demi-fibres dans le plan médian pour amener la seconde demi-fibre 20 contre le noyau du mandrin, comme indiqué par la flèche f1 et décaler la première demi-fibre 18 vers l'extérieur dans le sens radial. On peut alors enrouler la seconde demi- fibre sur le noyau du mandrin jusqu'au second bord, c'est- à-dire contre l'autre flasque 14. Le produit intermédiaire est alors dans l'état représenté schématiquement sur la figure 1. On enroule ensuite la seconde demi-fibre 20 sur la première, depuis le plan médian jusqu'au second bord, pour compléter la seconde couche. Les deux demi-fibres quittent alors le mandrin contre le second flasque du mandrin. La première demi-fibre 18 est alors enroulée jusqu'au plan médian, pour constituer une fraction d'une troisième couche, puis la seconde demi-fibre 20 est enroulée depuis le second bord jusqu'au plan médian par dessus la première demi-fibre, pour constituer une fraction d'une quatrième couche. Les deux demi-fibres sont croisées de nouveau (flèches f2). La seconde demi-fibre est enroulée jusqu'au premier bord, puis la première demi- fibre est enroulée sur la première jusqu'au premier bord on a alors quatre couches complètes, constituant un motif élémentaire, comme le montre la figure 2. Les deux demi- fibres se trouvent contre le premier bord. Le premier motif élémentaire peut alors être raccordé à un second, comme indiqué par les flèches f3. La figure 3 montre un bobinage comportant seulement deux motifs de quatre couches n'ayant que six spires. Dans la pratique, on utilisera généralement un nombre de spires beaucoup plus élevé. La répartition très symétrique montrée en figure 3 se retrouve dans le cas de la figure 4, mais cependant avec un ordre d'enroulement différent. Les éléments de la figure 4 correspondant à ceux des figures 1-3 portent le même numéro de référence. Dans le cas de la figure 4, on place le point milieu de la fibre dans le plan médian, et non pas au bord. Puis on enroule la première demi-fibre 18 jusqu'à un premier bord du bobinage (en bas sur la figure 4) pour constituer une moitié de la première couche. Puis on enroule la seconde demi-fibre 20 par-dessus la première demi-fibre jusqu'au premier bord : les deux demi-fibres sont alors contre le même flasque 14 du mandrin 10. On ramène la seconde demi-fibre par-dessus l'empilement des deux couches précédentes (flèche f4) et on l'enroule jusqu'au plan médian. Puis on amène la seconde demi-fibre au contace, du noyau (flèche f5) et on l'enroule du plan médian jusqu'à l'autre bord vers le haut sur la figure 4. On amène la première demi-fibre jusqu'au niveau d'une quatrième couche (flèche 6) et on l'enroule du premier bord jusqu'au plan médian. On enroule la première demi- fibre depuis le plan médian jusqu'au second bord du bobinage, pour finir de constituer la seconde couche. On continue d'enrouler la première demi-fibre, cette fois sur les trois premières couches, depuis le second bord jusqu'au plan médian. Enfin, on enroule la seconde demi- fibre depuis le second bord (en haut sur la figure 4) jusqu'au plan médian, pour compléter la quatrième couche du motif. Les deux demi-fibres sont alors au milieu et on peut répéter les étapes a à i pour constituer un second motif. REVENDICATIONS 1. Bobinage de fibre optique sur un mandrin ou noyau, dans lequel la fibre est enroulée suivant plusieurs motifs concentriques, chaque motif ayant successivement, dans le sens radial - une seule couche interne dans le sens radial, constituée de n spires appartenant à une première demi-fibre à partir d'un point milieu de la fibre, situées entre un bord du bobinage et le plan médian du bobinage et de n spires appartenant à la seconde demi-fibre situées entre l'autre bord et le plan médian, - deux couches intermédiaires, constituées chacune de 2n spires, symétriques toutes deux de la première couche par rapport au plan médian, et - une couche externe ayant la même constitution que la couche interne. 2. Procédé de fabrication de bobinage de fibre optique sur un noyau, caractérisé en ce que a - on met en place le point milieu de la fibre sur un premier bord du bobinage à réaliser, b - on enroule une première demi-fibre, ou premier brin, de la fibre sur le noyau jusqu'au plan médian de l'enroulement, c - on enroule la seconde demi-fibre,ou second brin, par-dessus la première demi-fibre jusqu'au plan médian de l'enroulement, d - on croise les demi-fibres dans le plan médian, e - on enroule la seconde demi-fibre sur le noyau jusqu'à l'autre bord du bobinage, f - on enroule la première demi-fibre par dessus la seconde jusqu'au second bord de l'enroulement, g - on enroule la première demi-fibre jusqu'au plan médian, h on enroule la seconde demi-fibre jusqu'au plan médian, par-dessus la première demi-fibre, i - on croise les demi-fibres dans le plan médian, j - on enroule la seconde demi-fibre jusqu'au premier bord, k - et on enroule la première demi-fibre par dessus la première, puis on répète les étapes a à k. 3. Procédé de fabrication d'un bobinage de fibre optique sur un noyau, suivant lequel a - on place le point milieu de la fibre dans le plan médian, sur le noyau, b - on enroule la première demi-fibre jusqu'à un premier bord du bobinage, c - on enroule la seconde demi-fibre par-dessus la première demi-fibre jusqu'au premier bord, d - on enroule la seconde demi-fibre par-dessus l'empilement des deux couches précédentes jusqu'au plan médian, e - on enroule la seconde demi-fibre du plan médian jusqu'à l'autre bord, au contact du noyau, f - on enroule la première demi-fibre depuis le premier bord jusqu'au plan médian, sous forme d'une quatrième couche, g - on enroule la première demi-fibre depuis le plan médian jusqu'au second bord du bobinage, pour finir de constituer une seconde couche, h - on enroule la première demi-fibre sur les trois premières couches, depuis le second bord jusqu'au plan médian, i - on enroule la seconde demi-fibre depuis le second bord jusqu'au plan médian, pour compléter la quatrième couche du motif, et on répète les étapes a à i.