Brevet FR2873821A1 — publié le 20060203

La présente invention se rapporte à un capteur élémentaire à fibre optique multimode permettant la détection de chocs et la mesure de la déformation de la surface extérieure du système. Elle se rapporte également à un procédé de réalisation d'un capteur élémentaire de ce type, à caractéristiques optimisées en fonction de l'application à laquelle il est destiné. Elle concerne enfin l'association d'une pluralité de tels capteurs dans un capteur global utilisé pour la détection et la caractérisation d'un choc en vue de la commande d'une action de sécurité. L'invention vise notamment le domaine automobile et en particulier l'application aux pare- chocs des véhicules automobiles pour la détection et la caractérisation d'un choc avec un piéton en vue de déclencher des actions appropriées d'amortissement du choc. En effet, de nouvelles normes sont apparues récemment, ayant pour objectif de réduire la mortalité des piétons ou la gravité des lésions occasionnées à ceux-ci ou aux autres usagers de la route non motorisés en cas de collision avec un véhicule automobile. Ces normes obligent les constructeurs à équiper leurs véhicules de dispositifs de sécurité destinés à protéger les piétons lors de la collision. Différents dispositifs de sécurité visant à amortir le choc du corps du piéton contre le véhicule ont ainsi été imaginés par les constructeurs, tels que par exemple des sacs de sécurité gonflables, des systèmes automatique d'inclinaison du capot ou autres. Afin de pouvoir commander automatiquement le déclenchement de ces dispositifs en cas d'accident, tout choc avec un piéton doit pouvoir être convenablement détecté au moyen d'un capteur suffisamment rapide, fiable et précis. En plus de la simple détection du choc, il 2873821 2 est grandement souhaitable que le capteur soit capable de caractériser le choc de manière relativement précise, c'est-à-dire de donner l'intensité et l'emplacement du choc. Une telle caractérisation permet au système d'exploitation de déclencher les dispositifs de sécurité de manière optimale, en adaptant la réponse du système aux caractéristiques du choc. Il peut ainsi par exemple sélectionner certaines parties du dispositif selon la zone du choc et/ou la taille du piéton (adulte, enfant...), régler l'intensité de leur réponse et éviter les déclenchements intempestifs. Le capteur de chocs doit en outre pouvoir résister aux conditions sévères imposées par le milieu automobile (vibrations, chaleur, humidité...) sans que la fiabilité de ses indications en soit affectée. Le capteur de chocs selon l'invention répond parfaitement à toutes ces exigences. De plus, il est peu coûteux. Sa fabrication et sa mise en place sur le véhicule sont simples. Sa durée de vie est relativement longue et il ne nécessite qu'une maintenance limitée et des réglages de réajustement ou de recalibration peu fréquents. Pour toutes ces raisons, il peut très avantageusement être intégré à un pare-chocs de voiture. Néanmoins, le capteur de chocs selon l'invention ne se limite pas à une telle application et peut être utilisé dans tout système dans lequel un choc doit être détecté et/ou dans lequel les déformations liées à un choc doivent être mesurées et analysées. On peut par exemple envisager d'utiliser le capteur selon l'invention dans le système de sécurité de machines outils, d'engins de chantier ou d'objets autoguidés, dans des conteneurs de transport, pour surveiller les déformations de zones sensibles des coques de bateau ou de carlingues d'avions, ou pour toute autre application dans un véhicule ou dans l'industrie envisageable par l'homme du métier. 2873821 3 Pour chacune de ces applications, le capteur doit évidemment répondre à des critères différents et présenter une sensibilité et une dynamique variables en fonction du cas. Le procédé de réalisation selon l'invention permet avantageusement de déterminer les différents paramètres constitutifs du capteur afin d'obtenir un capteur optimisé, parfaitement adapté à l'application à laquelle il est destiné. Grâce à ce procédé de réalisation, on peut obtenir un capteur qui répond parfaitement au problème technique posé, mais qui en plus reste simple, facile à utiliser et peu coûteux car il ne comporte que des éléments courants et bon marché. On sait qu'une déformation physique d'une fibre optique suite à un effort, un choc, un étirement ou tout autre sollicitation mécanique provoque une modification locale de la propagation de la lumière dans cette fibre optique. Ce phénomène existe pour toutes les fibres optiques, mais est plus important dans les fibres multimodes. Le capteur selon l'invention utilise ce principe en se basant sur la déformation en cas de choc d'une fibre optique multimode qui présente des courbures distribuées et en détectant la variation pendant le choc de l'intensité lumineuse transmise par cette fibre optique à courbures distribuées. Pour résoudre ce problème technique, l'invention enseigne un capteur élémentaire de détection et de mesure de chocs mécaniques et de déformations de la surface extérieure de la structure sur laquelle il est monté ou à laquelle il est intégré, qui comprend une partie sensible à fibre optique et une partie fonctionnelle. Sa partie sensible comporte un support déformable dont l'une des faces est appliquée sur la structure à surveiller et dont l'autre face reçoit directement ou par l'intermédiaire d'une épaisseur de 2873821 4 matériau tampon le ou les chocs à détecter ou dont l'intensité est à mesurer et qui présente un réseau de perforations traversantes. Une fibre optique est enfilée successivement dans chacune de ces perforations en passant alternativement d'une face à l'autre du support à la façon d'un tissage, formant ainsi un certain nombre de courbures réparties sur sa longueur. La partie fonctionnelle de ce capteur comprend une source lumineuse reliée à l'une des extrémités de la fibre optique de manière à y injecter un faisceau lumineux, un détecteur de mesure placé à l'autre extrémité de la fibre optique pour détecter l'intensité lumineuse transmise par la fibre optique, et un ensemble de traitement des signaux qui permet de détecter un choc et de mesurer son intensité, mais également de calculer la variation d'épaisseur du support engendrée par le choc et ainsi de déterminer l'amplitude de la déformation de la structure sur laquelle le capteur est monté. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: 25. la figure 1 est une vue de dessus schématique d'un capteur élémentaire de chocs selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus de la partie sensible d'un capteur élémentaire de chocs selon l'invention; 30. la figure 3 est vue en coupe longitudinale de la partie sensible d'un capteur élémentaire de chocs selon l'invention; la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une portion de la partie sensible d'un capteur élémentaire de chocs, permettant de modéliser le fonctionnement du capteur selon l'invention; 2873821 5 la figure 5 est une vue simplifiée obtenue à partir de celle de la figure 4, permettant de modéliser le fonctionnement du capteur selon l'invention; la figure 6 est une vue schématique d'un réseau de capteurs élémentaires de chocs formant un capteur global de chocs selon une première variante de l'invention; la figure 7 est une vue schématique d'un réseau de capteurs élémentaires de chocs formant un capteur global de chocs selon une deuxième variante de l'invention; la figure 8 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un pare-chocs de voiture équipé d'un capteur global de chocs selon l'invention. Le capteur de chocs selon la présente invention va maintenant être décrit de façon détaillée en référence aux figures 1 à 8. Les éléments équivalents représentés sur les différentes figures porteront les mêmes références numériques. Sur la figure 1, on a représenté un capteur élémentaire de chocs 1 selon l'invention. Celui-ci comporte une partie sensible 2 également appelée transducteur qui a été représentée de façon agrandie sur les figures 2 et 3, ainsi qu'une partie fonctionnelle 3 regroupant les différents éléments nécessaires au fonctionnement du capteur 1. La partie sensible ou transducteur 2 comporte un support 4 déformable préférentiellement en forme de bande mince sensiblement rectangulaire, destiné à être appliqué sur une structure non représentée dont on veut mesurer et caractériser les déformations en cas de choc. Ce support 4 est réalisé en une matière souple et élastique telle que du caoutchouc ou une matière plastique suffisamment flexible pour pouvoir se déformer de façon non permanente lorsqu'elle est soumise à un choc. 2873821 6 Le support 4 présente un réseau de perforations 5 traversantes de préférence transversalement et par exemple disposées selon une ou deux ligne(s) sensiblement parallèle(s) à l'axe longitudinal de la bande support 4. Une fibre optique 6 est enfilée alternativement et successivement dans chacune de ces perforations 5 à la façon d'un tissage, et passe ainsi audessus puis au-dessous du support 4. On forme ainsi dans la fibre optique 6 un certain nombre de courbures 7 réparties sur toute sa longueur. L'écart entre deux perforations 5 successives, appelé pas des courbures 7, est choisi de façon à favoriser le couplage entre les modes guidés et les modes rayonnés dans la fibre optique 6. Afin d'optimiser ce phénomène, la fibre optique 6 utilisée pour la réalisation du capteur 1 selon l'invention est préférentiellement de type multimode à saut d'indice. Comme on peut le voir sur la vue en coupe de la figure 3, les courbures 7 de la fibre optique 6 sont préférentiellement séparées par des zones appelées zones neutres 8, situées entre les perforations 5 et dans lesquelles la fibre optique 6 reste sensiblement rectiligne. Les pertes lumineuses se limitent donc à l'emplacement des courbures 7 et sont quasiment nulles au niveau des zones neutres 8 sensiblement rectilignes, ce qui améliore la dynamique du capteur. En outre, grâce à la présence avantageuse de ces zones neutres 8, il est possible de réaliser des capteurs 1 avec une très longue partie sensible 2 et donc une grande zone de mesure sans risquer de problème d'extinction du signal lumineux. Les zones neutres 8 peuvent être obtenues par une mise sous tension mécanique suffisante de la fibre optique 6 et/ou par un aplatissement de la fibre 2873821 7 optique 6 au moyen d'éléments de placage non représentés venant recouvrir les faces supérieure et inférieure du support 4 en le prenant en sandwich. Selon une variante préférentielle de l'invention, les zones neutres 8 peuvent également être obtenues par un collage continu ou localisé de la fibre optique 6 au support 4. Le support 4 est réalisé en une matière suffisamment élastique pour pouvoir se déformer sous l'effet d'un choc sans entraîner la cassure de la fibre optique 6. Le matériau utilisé est choisi en fonction de la gamme d'intensité des chocs à mesurer par le capteur 1 selon le procédé de conception et de réalisation d'un capteur selon l'invention qui sera détaillé par la suite. La partie fonctionnelle 3 du capteur élémentaire 1 selon l'invention comporte une source lumineuse 9 reliée à l'une des extrémités, l'extrémité d'entrée 10, de la fibre optique 6 qui injecte un faisceau lumineux à l'entrée de la fibre. La source lumineuse 9 est une source de nature appropriée quelconque. Il peut avantageusement s'agir d'une source de lumière visible conventionnelle et peu chère, telle qu'une diode électroluminescente (LED). Une diode laser par exemple peut aussi être utilisée. La partie fonctionnelle 3 comporte également un détecteur de mesure 11, préférentiellement une photodiode classique, placé à l'extrémité de sortie 12 de la fibre optique 6 servant à détecter l'intensité lumineuse guidée par la fibre optique 6 et transmise jusqu'à son extrémité de sortie 12. Selon le chemin emprunté par la fibre optique 6 sur le support 4, la source lumineuse 9 et le détecteur de mesure 11 peuvent être disposés de différentes façons l'un par rapport à l'autre. Ils peuvent ainsi être par exemple placés de part et 2873821 8 d'autre du support 4 si la fibre optique 6 suit une ligne sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du support. Cependant, pour des raisons pratiques d'encombrement, les différents éléments de la partie fonctionnelle 3 du capteur sont préférentiellement tous réunis du même coté du support 4. La fibre optique 6 effectue dans ce cas un aller-retour le long du support 4, de préférence selon deux lignes sensiblement parallèles à l'axe de ce dernier comme représenté sur les différentes figures. Le détecteur de mesure 11 transforme le signal optique en signal électrique et transmet son intensité à un ensemble de traitement des signaux 13. Le capteur de chocs selon l'invention est conçu pour pouvoir être utilisé dans des véhicules, des unités industrielles, ou autres applications pour lesquelles il est soumis à des conditions qui ne sont pas des conditions optimales de laboratoire. Ainsi, il doit parfois supporter des vibrations, des températures élevées ou d'autres perturbations pouvant entraîner des fluctuations de la source lumineuse 9. En outre, des fluctuations peuvent également survenir au cours du temps avec le vieillissement de la source lumineuse. Toutes ces fluctuations ne doivent évidemment pas avoir d'incidence sur la fiabilité et la résolution des mesures réalisées. Afin de s'affranchir des variations potentielles de l'intensité lumineuse initiale fournie par la source lumineuse 9 et des perturbations causées par les variations de température, on peut préférentiellement réaliser une boucle de référence. Pour cela, le faisceau lumineux émis par la source de lumière 9 est divisé de manière à former un faisceau de mesure guidé par la fibre optique 6 à courbures réparties et un faisceau de référence conduit par une fibre optique de référence 14 à un détecteur de 2873821 9 référence 15. Le détecteur de référence 15 peut être identique ou différent du détecteur de mesure 11. Néanmoins, il s'agit de préférence d'une photodiode conventionnelle. L'intensité du faisceau de référence captée par le détecteur de référence 15 est alors transmise à l'ensemble de traitement des signaux 13 de manière à éliminer par comparaison avec l'intensité du faisceau de mesure captée par le détecteur de mesure 11 toute fluctuation liée à la source lumineuse ou aux variations de température. L'ensemble de traitement des signaux 13 est un module de traitement électronique pilotant l'ensemble du capteur selon l'invention. Il réceptionne et centralise les signaux en provenance des différents détecteurs. Il peut éventuellement les amplifier, les comparer et réaliser les calculs des résultats souhaités parmi lesquels: la détermination de la présence d'un choc, l'intensité de ce choc, l'enfoncement du support ou la déformation du système sur lequel il est monté. En fonction de ces résultats, l'ensemble de traitement 13 peut ensuite commander le déclenchement_ d'actions appropriées ou être couplé à un système indépendant de commande de telles actions. Il peut également être associé à un système d'analyse des résultats, indépendant ou intégré à l'ensemble de traitement 13, lui permettant de caractériser les paramètres du choc et notamment par exemple de déterminer l'emplacement et même de reconstituer la forme de l'objet ayant provoqué ce choc. Le principe de fonctionnement du capteur élémentaire 1 selon l'invention consiste à mesurer les variations de l'intensité lumineuse transmise par la fibre optique 6, provoquées par le choc ou la déformation du fait de l'existence des courbures 7 réparties sur la longueur de la partie sensible 2. 2873821 10 Elles résultent d'une perte de puissance transmise due aux couplages entre les modes guidés et les modes rayonnés dans une fibre optique multimode à saut d'indice. De façon particulièrement avantageuse, le capteur élémentaire 1 de l'invention répond à une modélisation mathématique qui va être explicitée ci-dessous. Grâce à cette modélisation, le capteur élémentaire 1 peut être optimisé pour chaque application lors de sa conception en mettant en oeuvre le procédé de réalisation selon l'invention. Il peut ainsi répondre de façon parfaitement adaptée et satisfaisante en fonction de la gamme de chocs et de déformations pouvant être rencontrés dans l'application considérée. La modélisation permettant ce paramétrage peut être démontrée de la façon suivante. Pour une fibre optique à saut d'indice, le nombre N de modes est calculé par la relation: k2ONzrz N= Dans laquelle: k=2n/2 est vecteur d'onde de propagation, ON est l'ouverture numérique de la fibre optique, et r est le rayon du coeur de la fibre optique. On définit alors le nombre de groupes de modes par M = N"2 et par m l'ordre d'un groupe de mode. La constante de propagation en fonction de l'ordre normalisé m/M d'un groupe de mode est définie par: /3 , =kn 1-ON2 n2 où n est l'indice de réfraction au coeur de la fibre optique. Les modes peuvent être couplés les uns aux autres à cause des irrégularités présentes le long de 1/2 la fibre. L'espacement entre deux modes voisins est: 0, 111=/j,,,-l3 1-ld =- * N C) Deux modes seront couplés par la présence d'une perturbation, si leurs constantes de propagation sont séparées par une fréquence spatiale présente dans le spectre de cette perturbation. Une perturbation sinusoïdale de longueur d'onde n couple entre eux deux modes dont les constantes de propagation sont séparées par la fréquence spatiale 2n/n de la perturbation. Il existe une valeur de la périodicité n des perturbations pour laquelle le couplage entre les modes est maximal. En effet, il suffit que la différence entre leur constante de propagation Rm et Rm+l soit égale à une fréquence spatiale présente dans le spectre des perturbations: A/- = fi11, - / ,71+] A En considérant l'expression de l'espacement Ap entre les modes, On obtient: *ON*(m -2z n*r M) A d'où m -e*TZ*r*n M ON*A Pour le capteur élémentaire 1 selon l'invention, on peut définir la périodicité de la perturbation ou longueur d'onde A de la perturbation à partir des figures 4 et 5. Comme on peut le voir sur la figure 4, la fibre optique 6 de diamètre extérieur d est solidaire du support 4 d'épaisseur e. La fibre optique 6 reste sensiblement rectiligne au niveau des zones neutres 8. De ce fait, les zones neutres 8 induisent des pertes 2873821 12 complémentaires absolument négligeables par rapport aux pertes provoquées par les courbures 7. Ces zones neutres linéaires 8 peuvent donc être négligées dans le calcul. La figure 5, sur laquelle les zones neutres 8 ont été éliminées, permet de définir la longueur d'onde de perturbation I en fonction de l'épaisseur e du support et du diamètre d de la fibre optique. Comme 00'=e+d, on obtient directement: A=2*00'=2*(e+d) Ainsi le taux de couplage m/M et le taux de transmission Tt sont définis pour le capteur élémentaire 1 selon l'invention par: ON.(2e + 2d) - ..r.n =1-7t.r.n ON. (2e +2d) ON*2(e+d) et m _ j.rc.r.n M ON.(2e +2d) On observe ainsi que le taux de transmission zt dépend de l'épaisseur e du support 4. En cas de choc sur la partie sensible 2 du capteur élémentaire 1 selon l'invention, l'épaisseur e du support 4 diminue, ce qui entraîne une diminution du taux de transmission Tt. Plus l'impact est fort, plus l'épaisseur e diminue et plus le taux de transmission 'rt diminue également. Le détecteur élémentaire 1 permet ainsi de détecter un choc et de mesurer son amplitude par la mesure de la variation de l'intensité lumineuse transmise par la fibre optique. Grâce à cette modélisation et selon une caractéristique essentielle de l'invention, il permet également de calculer la variation d'épaisseur du support 4 et donc de déterminer sa déformation ou celle 2873821 13 de la structure sur laquelle il est monté, en mesurant les variations de l'intensité lumineuse transmise. Grâce à cette modélisation, on peut également définir un procédé inventif de conception et de réalisation d'un capteur de chocs et de déformations parfaitement adapté à l'application visée, selon lequel on choisit les caractéristiques de la fibre optique 6, du support 4 et le pas des courbures 7 en fonction de la sensibilité et de la dynamique du capteur à obtenir et des équations suivantes: m M ON.(2e+2d) zt =1- 7z.r.n ON*2(e+d) Pour chaque application, on procède de la façon suivante. On commence par définir la sensibilité et la dynamique que le capteur selon l'invention devra présenter. Ce choix s'effectue en fonction de la gamme d'intensité des chocs et déformations que le capteur sera susceptible de rencontrer et qu'il devra mesurer dans l'application concernée et en tenant compte de la précision de mesure nécessaire pour cette application. Ces deux paramètres du capteur, la dynamique d'une part qui correspond à la plage entre les valeurs maximale et minimale mesurables par le capteur et la sensibilité d'autre part qui traduit la correspondance entre la diminution d'épaisseur et la perte optique, forment un couple intrinsèquement lié pour lequel il faut trouver un compromis acceptable en fonction des besoins de l'application. En effet, plus le capteur est sensible et moins il est dynamique car il arrive plus rapidement à saturation. En fonction de la sensibilité retenue, on et 2873821 14 détermine la nature et les caractéristiques (indice de réfraction, rayon du coeur, ouverture numérique et diamètre extérieur) de la fibre optique ainsi que les pertes optiques que doivent induire les courbures réparties le long de la fibre optique. En appliquant les formules précédemment citées, on calcule ensuite le pas préférentiel des courbures correspondant au maximum du couplage de l'énergie lumineuse des modes d'ordre inférieur vers les modes d'ordre supérieur lesquels deviennent radiants au niveau des courbures, et donc au maximum des pertes lumineuses. Cette valeur de pas préférentiel permet d'en déduire la distance à prévoir entre chaque perforation 5 traversant le support 4. De préférence, l'écart choisi entre deux perforations 5 correspond sensiblement à la valeur de ce pas préférentiel ou ne s'en écarte pas de plus de 20%. On choisit ensuite la nature et l'épaisseur du support 4 selon la dynamique souhaitée pour le capteur. En effet, le coefficient d'élasticité ou module de Young du support choisi va déterminer la variation d'épaisseur résultant de l'application d'une force donnée. Pour pouvoir détecter et caractériser une gamme de chocs ou de déformations de grande intensité sans endommager le capteur ou arriver à saturation, il est possible selon une variante préférentielle de l'invention de recouvrir la partie sensible 2 du capteur par une couche tampon de matériau amortissant 16 de coefficient d'élasticité et d'épaisseur choisis. La couche de matériau amortissant, de préférence une couche de mousse, permet de transmettre le choc reçu tout en l'amortissant de façon que la modification d'épaisseur subie par le support 4 soit inférieure à celle subie par la couche de mousse. Cet amortissement est proportionnel au rapport du 2873821 15 coefficient d'élasticité des deux matériaux (support 4 et couche amortissante 16). Une fois tous ces paramètres déterminés, il est alors possible de réaliser très facilement un capteur 1 selon l'invention parfaitement adapté à l'application visée. Il suffit pour cela, en tenant compte de ces paramètres, de perforer une plaque d'un support 4 de nature et d'épaisseur choisies, d'au moins une rangée de perforations traversantes 5 espacées du pas déterminé, d'enfiler une fibre optique 6 choisie successivement d'une perforation 5 à la perforation 5 adjacente, en passant alternativement d'une face à l'autre du support 4 de manière à laisser sur chaque face une succession de segments exposés de fibre optique séparés par un emplacement vide, d'immobiliser la fibre optique 6 en la mettant sous tension mécanique ou en la collant ou en plaquant les segments de fibre optique contre la face adjacente du support 4. Pour faciliter la compréhension, un exemple concret d'application du procédé de conception et de réalisation d'un capteur de chocs optimisé selon l'invention est donné ci-dessous, à titre purement illustratif et non limitatif. L'exemple qui suit permet de dimensionner un capteur de choc élémentaire 1 dont l'objet est de mesurer l'intensité du choc c'est à dire la force appliquée par l'objet entrant en collision avec la partie sensible 2 du capteur. L'objectif de ce paramétrage est d'optimiser les pertes optiques sur toute la dynamique de force à mesurer [0; Finax]É Cela revient à détecter le signal optique maximum (minimum de pertes optiques) pour une force nulle et à détecter un signal nul (pertes optiques maximales) pour une force de FinaxÉ Le capteur de choc comprend une fibre optique 6 multimode, formée d'un coeur en silice pure de rayon r = 100 pm et d'indice de réfraction n = 1,456 à la longueur d'onde Xo = 630 nm et d'une gaine optique en silice dopée d'un diamètre d de 240 pm. Son ouverture numérique ON est égale à 0,22 (à 630 nm). La fibre 6 est tissée sur un support 4 en caoutchouc de manière à être courbée périodiquement avec un pas effectif des courbures A {c'est à dire sans tenir compte des zones neutres entre les zones courbées de la fibre). Au repos, Ao = 2(eos +d) où eos est l'épaisseur initiale (sans force appliquée) du support 4 en caoutchouc. Le module de Young de ce même support est Ys. Le transducteur 2 ainsi assemblé, comprenant le support 4 et la fibre 6, est complété par une couche de matériau tampon 16 en mousse dont le module de Young est Ym et l'épaisseur initiale eom. Cette structure complète forme la partie sensible du capteur de choc 1. Les modes de la fibre 6 sont supposés être excités équitablement au préalable afin que les équations qui suivent soient applicables. Le taux de transmission de la lumière; à travers la zone des courbures est alors donné par: _ m J,z rn rn Ti i_M _ i_ ONA _ 1_ ON(es+d) Le pas A traduit la réponse en terme de pertes optiques du transducteur aux courbures, réponse qui est choisie librement et qui permet d'ajuster le taux de transmission; à la valeur souhaitée: A ON (1 z,) Lorsque la force appliquée est maximale, c'est à dire lorsque l'épaisseur du support 4 est minimale es = es-min, ce qui revient à minimiser A, on peut décider que le taux de transmission doit s'annuler 7r nr et ajuster pour cela le pas à A. On peut ainsi déterminer es_min rnr Tt = O Amin = ON _ rrnr es min = ON d Pendant le choc, une force F s'applique perpendiculairement à toute la surface A du transducteur (correspondant au plan des figures 1 et 2) et exerce sur celle-ci une contrainte de pression correspondant à: F eo., es = A Y e Finax = r eos es min = Y esÉ max 5.5 A eos eo., es eo.ti La force maximale est une donnée du 15 dimensionnement et l'épaisseur minimale du support pour laquelle le taux de transmission est nul est déterminée par les caractéristiques de la fibre. Il reste alors trois degrés de liberté pour le dimensionnement du transducteur: son élasticité,son épaisseur au repos 20 et sa surface de contact. Le matériau étant souvent choisi en premier (pour le caoutchouc typiquement Ys = 106 - 108 N/m2), sa surface étant définie par les dimensions acceptables du transducteur en vu de son intégration ultérieure, l'épaisseur au repos est en 25 général le paramètre à ajuster pour autant que sa valeur reste elle aussi compatible avec les contraintes de l'intégration. Ceci étant déterminé, le taux de transmission est alors: r n rn z =1- =1ON(e.,. + d) ON(Ae,._;,,ax - Ae,. + e, min + d) 1c rn 1 1+ ONeo., r nr AY,. ON ( e.,. Finax -F)+ 7r nr A Y ON, max - F) 2873821 18 On voit avec cette équation que la sensibilité et la résolution du capteur 1 peuvent être augmentées en choisissant une fibre 6 à plus grande ouverture numérique, en augmentant l'épaisseur initiale du support 4, en diminuant la surface ou l'élasticité de ce même support 4 ou en choisissant un support 4 de plus faible élasticité. Si à la place de l'intensité de l'impact, on veut mesurer l'enfoncement E dans le capteur de l'objet entrant en collision lors d'un choc frontal dont la direction de la force F est perpendiculaire au plan du transducteur, cet enfoncement s'écrit: E = eo., -es) 1±--l- eo , Aes = E Y eo., % 1+ YiÉ e m om Ym e0s Cette équation est déterminée par l'analyse de deux ressorts équivalents au support et à la mousse, placés en série et soumis dans la direction de leur axe longitudinal commun à la force F. Il en résulte pour le taux de transmission: 7r 7r z, = 1- nr -1- nr ON(eos + d) ON(De.,-max - Aes + e.,-min + d) ON (E 1 - E) + 7t nr 1+ Y eo ' ON Ym e0.,1 + ON 1 rE E) l l nr Y. e max 1 + om Yn, eo., nr Si l'on prend par exemple Y, = 106 N/m2, A = 10 cm2 et la fibre mentionnée ci-dessus, une dynamique de 1000 N 100 kg) impose une épaisseur initiale eos = 2.7 mm pour un taux de transmission maximum (au repos) de 65%. De façon particulièrement avantageusement, il est possible de réaliser un capteur de chocs et de 2873821 19 déformations global en associant au moins deux capteurs élémentaires 1 selon l'invention. Un premier exemple d'un tel capteur global 17 a été représenté sur la figure 6. Le capteur global 17 représenté comporte huit capteurs élémentaires 1 dont les parties sensibles 2 ont été disposées de façon sensiblement alignées, à la suite l'une de l'autre sur un substrat porteur 18 formant ainsi la partie sensible 19 du capteur global 17. Comme décrit précédemment, chacun des capteurs élémentaires 1 comporte une fibre optique 6 tissée sur un support flexible 4 et reliée à une source lumineuse 9 par son extrémité d'entrée 10 et à un détecteur de mesure 11, de préférence une photodiode classique, par son extrémité de sortie 12. Selon une variante préférentielle, toutes les extrémités d'entrée 11 des différentes fibres optiques 6 sont rassemblées et reliées à une unique source lumineuse 9 par l'intermédiaire d'un coupleur 20. En revanche, chacune des extrémités de sortie 12 des fibres optiques 6 est connectée à un détecteur de mesure 11 indépendant. Pour des raisons pratiques, la source de lumière 9 et les différents détecteurs de mesure 11 sont préférentiellement réunis du même côté du substrat porteur 18, formant ainsi la partie fonctionnelle 21 du capteur global 17 selon l'invention. Comme pour le capteur élémentaire 1, il est préférable, pour s'affranchir des fluctuations potentielles de l'intensité lumineuse fournie par la source 9 et des variations de température, de réaliser une boucle de référence à l'aide d'une fibre optique de référence 14 reliée d'un côté à la source de lumière 9 et de l'autre à un détecteur de référence 15. Les intensités lumineuses captées par les différents détecteurs 11 et 15 sont transmises sous forme de signaux électrique à un ensemble de traitement 2873821 20 des signaux, non représenté et de préférence unique, qui réalise les calculs permettant d'obtenir les résultats souhaités. De manière particulièrement avantageuse, ce capteur global 17 permet de d'obtenir un localisation du lieu de l'impact où de la déformation. En effet, lorsqu'un choc se produit, seules les parties sensibles 2 des capteurs élémentaires 1 situées dans la zone d'impact sont affectées, permettant ainsi à l'ensemble de traitement des signaux de la localiser. La caractérisation du choc peut même être plus poussée, car en reconstituant une modélisation spatiale des variations de l'intensité transmise par les différents capteurs élémentaires 1, l'ensemble de traitement des signaux peut déterminer la forme de l'objet ayant provoqué ce choc. Selon la précision de la localisation et de la caractérisation souhaitée, le nombre et la taille des capteurs élémentaires 1 et donc de leurs parties sensibles 2 peuvent évidemment être différents de l'exemple représenté. De même, selon la forme et la superficie de la structure à étudier, les parties sensibles 2 des capteurs élémentaires 1 ne sont pas forcément alignées, mais peuvent être réparties sur toute sa surface à la manière d'un véritable réseau ou d'une matrice de cellules élémentaires. Un exemple de disposition non alignée des capteurs élémentaires 1 est donné avec le deuxième mode de réalisation d'un capteur global 17 selon l'invention illustré sur la figure 7. Ce capteur global 17 comporte dix huit capteurs élémentaires 1 dont les parties sensibles 2 ont été disposées de manière décalée horizontalement et verticalement les unes par rapport aux autres et forment la partie sensible 19 du capteur global 17, chacun des capteurs élémentaires 1 comportant une fibre 2873821 21 optique 6 tissée sur un support flexible 4 et reliée à une source lumineuse 9 par son extrémité d'entrée 10 et à un détecteur de mesure 11 par son extrémité de sortie 12. Dans la variante représentée, toutes les extrémités d'entrée 11 des différentes fibres optiques 6 sont rassemblées et reliées par l'intermédiaire d'un coupleur 20 à une unique source lumineuse 9 disposée d'un côté du capteur global 17. Leurs extrémités de sortie 12 sont connectées chacune à un détecteur de mesure 11 indépendant placé de l'autre côté du capteur. Pour pouvoir ignorer les fluctuations de la source lumineuse 9 et les perturbations liées aux variations de température, ce capteur global comporte également une fibre optique de référence 14, reliée d'un côté à la source de lumière 9 et de l'autre à un détecteur de référence 15, et disposée ici au centre du capteur. Un tel capteur global permet avantageusement une localisation en deux dimensions du lieu de l'impact où de la déformation. Il peut également permettre, grâce une modélisation spatiale des variations de l'intensité transmise par les différents capteurs élémentaires 1, une détermination de la forme et de l'inclinaison de l'objet ayant causé le choc. Un capteur élémentaire 1 ou global 17 selon l'invention est par exemple parfaitement adapté à la surveillance de l'état d'un pare-chocs de véhicule routier et peut avantageusement être couplé avec un dispositif de sécurité pour la protection des piétons. Un exemple d'une telle application préférentielle d'un capteur élémentaire 1 ou global 17 selon l'invention dans la structure d'un pare- chocs 22 de véhicule routier a été représenté sur la figure 8 pour un capteur global 17. Le pare-chocs 22 est de préférence formé de 2873821 22 plusieurs couches superposées réalisées à partir de matériaux différents. Il comprend ainsi par exemple une première couche 23 située du côté du véhicule et formé d'une coque en matière plastique rigide ou analogue qui constitue le pare-chocs proprement dit. Sur cette première couche 23 est disposé le substrat 18 porteur de la partie sensible 19 du capteur global 17 selon l'invention de manière à pouvoir surveiller la surface extérieure du pare-chocs 22 ou au moins sa ligne longitudinale la plus en avant par rapport au véhicule. Une couche amortissante 16, préférentiellement réalisée à partir de mousse, dont la fonction a été exposée précédemment, est ensuite rapportée sur la surface extérieure de la partie sensible 19 du capteur global 17. Enfin, une couche protectrice 24 vient recouvrir l'ensemble du dispositif, afin de le protéger des intempéries et des diverses agressions qu'il pourrait subir lorsque le véhicule roule ou même lorsqu'il est en stationnement. Cette couche protectrice 24 doit être suffisamment flexible pour transmettre les chocs et déformations au capteur selon l'invention avec ou sans amortissement. De manière évidente, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation préférentiels décrits précédemment et représentés sur les différentes figures, l'homme du métier pouvant y apporter de nombreuses modifications et imaginer d'autres variantes sans sortir du cadre et de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Capteur élémentaire de détection et de mesure de chocs mécaniques et de déformations de la surface extérieure de la structure sur laquelle il est monté ou à laquelle il est intégré, comprenant une partie sensible (2) à fibre optique et une partie fonctionnelle (3) caractérisé : en ce que la partie sensible (2) comporte un support (4) déformable dont l'une des faces est appliquée sur la structure à surveiller et dont l'autre face reçoit directement ou par l'intermédiaire d'une épaisseur de matériau tampon (16) le ou les chocs à détecter ou dont l'intensité de l'impact est mesurer, ce support présentant un réseau de perforations traversantes (5), en ce qu'une fibre optique (6) est enfilée successivement dans chacune de ces perforations (5) en passant alternativement d'une face à l'autre du support (4) à la façon d'un tissage, formant ainsi un certain nombre de courbures (7) réparties sur sa longueur, en ce que la partie fonctionnelle (3) comprend: une source lumineuse (9) reliée à l'une des extrémités (10) de la fibre optique (6) de manière à y injecter un faisceau lumineux, un détecteur de mesure (11) placé à l'autre extrémité (12) de la fibre optique (6) pour détecter l'intensité lumineuse transmise par la fibre optique (6), et un ensemble de traitement des signaux (13) qui permet de détecter un choc et de mesurer son intensité, mais également de calculer la variation d'épaisseur du support (4) engendrée par le choc et ainsi de déterminer l'amplitude de la déformation de la structure sur laquelle le capteur est monté. 2. Capteur élémentaire selon la 2873821 24 revendication précédente caractérisé en ce que la fibre optique (6) est du type multimode à saut d'indice. 3. Capteur élémentaire selon la revendication précédente caractérisé en ce que son taux de couplage m/M et son taux de transmission zt répondent à la modélisation mathématique suivante: m M ON.(2e + 2d) T, =1 7r.r.n ON*2(e+d) avec M le nombre de groupes de modes, m est l'ordre d'un groupe de mode, 15. ON est l'ouverture numérique de la fibre optique (6), r est le rayon du coeur de la fibre optique (6), n est l'indice de réfraction au coeur de la fibre optique (6), e est l'épaisseur du support (4), et 20. d est le diamètre extérieur de la fibre optique (6). 4. Capteur élémentaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le support (4) déformable est réalisé à partir de caoutchouc ou d'une matière plastique flexible se déformant de façon non permanente lorsqu'elle est soumise à un choc. 5. Capteur élémentaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les perforations traversantes (5) du support (4) sont disposées selon une ou deux ligne(s) sensiblement parallèle(s) à l'axe longitudinal du support (4). 6. Capteur élémentaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé et 2873821 25 en ce que l'écart entre deux perforations (5) successives est choisi de façon à favoriser le couplage entre les modes guidés et les modes rayonnés dans la fibre optique (6): 7. Capteur élémentaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les courbures (7) de la fibre optique (6) sont séparées par des zones neutres (8) situées entre les perforations (5), dans lesquelles la fibre optique (6) reste sensiblement rectiligne. 8. Capteur élémentaire selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'au moins une des zones neutres est obtenue par un aplatissement de la fibre optique (6) au moyen d'éléments de placage. 9. Capteur élémentaire selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'au moins une des zones neutres est obtenue par un collage continu ou localisé de la fibre optique (6) au support (4). 10. Capteur élémentaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une boucle de référence formée d'une fibre optique de référence {14) reliée d'un côté à la source de lumière (9) et de l'autre à un détecteur de référence {15). 11. Capteur élémentaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source lumineuse (9) de la partie fonctionnelle (3) est une diode électroluminescente (LED). 12. Capteur élémentaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins un des détecteurs (11, 15) de la partie fonctionnelle (3) est une photodiode. 13. Capteur élémentaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche de matériau amortissant (16) qui recouvre sa partie sensible (2). 2873821 26 14. Capteur élémentaire selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couche de matériau amortissant (16) est une couche de mousse. 15. Capteur global permettant la détection, la mesure et la localisation de chocs mécaniques et de déformations de la surface extérieure de la structure sur laquelle il est monté ou à laquelle il est intégré caractérisé en ce qu'il est formé de l'association d'au moins deux capteurs élémentaires selon l'une quelconque des revendications précédentes. 16. Capteur global selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une unique source lumineuse (9) reliée à l'extrémité d'entrée de chacune des fibres optiques (6) des différents capteurs élémentaires (1) par l'intermédiaire d'un coupleur (20). 17. Capteur global selon la revendication 15 ou 16 caractérisé en ce que les parties sensibles (2) des différents capteurs élémentaires (1) sont sensiblement alignées à la suite l'une de l'autre sur un substrat porteur (18) formant ainsi la partie sensible (19) du capteur global (17). 18. Capteur global selon l'une quelconque des revendications 15 à 17 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une boucle de référence formée d'une fibre optique de référence (14) reliée d'un côté à la source de lumière (9) et de l'autre à un détecteur de référence (15). 19. Capteur global selon l'une quelconque des revendications 15 à 18 caractérisé en ce qu'il comporte un unique ensemble de traitement des signaux (13) qui permet en outre de déterminer la localisation du choc. 20. Pare-chocs (22) destiné à être monté à l'avant d'un véhicule routier motorisé caractérisé en ce qu'il comporte un capteur élémentaire (1) ou global (17) selon l'une quelconque des revendications 2873821 27 précédentes. 21. Pare-chocs selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il est formé de plusieurs couches superposées, réalisées à partir de matériaux différents dont au moins, en allant du véhicule vers l'extérieur une coque (23) en matière plastique rigide; la partie sensible (2, 19) du capteur élémentaire (1) ou global (17) ; 10. une couche amortissante (16) transmettant les chocs et les déformations de façon amortie; et une couche protectrice (24) flexible. 22. Procédé de conception et de réalisation d'un capteur élémentaire ou global de chocs selon l'une quelconque des revendications 3 à 19 caractérisé en ce que l'on choisit pour chaque capteur élémentaire (1) le composant, les caractéristiques de la fibre optique (6), du support (4) et le pas des courbures (7) en fonction de la sensibilité et de la dynamique du capteur à obtenir et des équations suivantes: m fi.7r.r.n M ON.(2e+2d) z, =1- 7r.r.n ON*2(e+d) avec M le nombre de groupes de modes, m est l'ordre d'un groupe de mode, ON est l'ouverture numérique de la fibre optique (6), 30. r est le rayon du coeur de la fibre optique (6), n est l'indice de réfraction au coeur de la fibre optique (6), e est l'épaisseur du support (4), et d est le diamètre extérieur de la fibre optique (6). et 2873821 28 23. Procédé de conception et de réalisation d'un capteur élémentaire ou global de chocs selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: 5. définition de la sensibilité et de la dynamique du capteur à obtenir; détermination de la nature et des caractéristiques (indice de réfraction, rayon du coeur, ouverture numérique et diamètre extérieur) de la fibre optique (6) ainsi que des pertes optiques que doivent induire les courbures (7) réparties le long de la fibre optique (6) ; calcul du pas préférentiel des courbures (7) dont découle la distance à prévoir entre chaque perforation (5) traversant le support (4); choix de la nature et de l'épaisseur du support (4) ; réalisation d'un capteur dont les paramètres correspondent à ceux déterminés au cours des étapes précédentes. 24. Procédé de conception et de réalisation d'un capteur élémentaire ou global de chocs selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante: 25. choix de la nature et de l'épaisseur d'une couche de matériau amortissant (16) destinée à recouvrir la partie sensible (2, 19) du capteur. 25. Procédé de conception et de réalisation d'un capteur élémentaire ou global de chocs selon la revendication 23 ou 24 caractérisé en ce que la phase de réalisation comprend les étapes suivantes: perforer une plaque de support (4) de nature et d'épaisseur choisies, d'au moins une rangée de perforations traversantes (5) espacées du pas déterminé, enfiler la fibre optique (6) choisie, successivement d'une perforation (5) à la 2873821 29 perforation (5) adjacente, en passant alternativement d'une face à l'autre du support (4) de manière à laisser sur chaque face une succession de segments exposés de fibre optique séparés par un emplacement vide, immobiliser la fibre optique (6) en la mettant sous tension mécanique, en la collant ou en plaquant les segments de fibre optique contre la face adjacente du support (4).