Brevet FR2949850A1 — publié le 20110311

CAPTEUR RENFORCE AVEC UNE FIBRE OPTIQUE TISSEE DANS UN TISSU La présente invention concerne un capteur destiné à mesurer la déformation ou une grandeur similaire d'un objet à mesurer et, plus particulièrement, un capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu. Conventionnellement, on connaît des capteurs du type qui utilise une fibre optique pour mesurer des déformations, vibrations, températures ou des grandeurs similaires d'objets à mesurer, tels que des structures et des tuyauteries. Toutefois, la fibre optique utilisée dans des capteurs de ce type est formée d'une fine fibre de verre ayant un diamètre d'environ 100 microns et elle est si fragile que l'on doit prêter une attention toute particulière pour éviter d'endommager la fibre optique au moment de sa fixation sur l'objet à mesurer. A ce titre, ces dernières années, il a été proposé, par exemple, un capteur dans lequel la surface de la fibre optique est intégralement protégée par un film de protection, tel qu'un film de résine durcissant aux ultraviolets (UV) ou un film polyamide, et un capteur dans lequel la fibre optique est indirectement (pas intégralement) protégée par un tube de protection formé, par exemple, d'un tube flexible en acier inoxydable, en résine PE E K (polyétheréthercétone) ou en PVDF (polydifluorure de vinylidène) (en référence aux documents de brevet 1 et 2 mentionnés ci-dessous, par exemple). Document de brevet 1 : demande de brevet japonais non examinée, n° de publication : 2001-296110 Document de brevet 2 : demande de brevet japonais, n° de publication : 2008-534982 2 Toutefois, comme dans le premier cas de l'art antérieur décrit plus haut, lorsque la surface de la fibre optique est intégralement protégée, le capteur reste toujours fin et fragile. Il est donc difficile d'éviter que la fibre optique, par exemple, se brise ou se rompe au moment de la fixation sur un objet à mesurer. D'autre part, comme dans le dernier cas de l'art antérieur décrit plus haut, lorsque la fibre optique est indirectement (pas intégralement) protégée par le tube de protection, ce dernier n'est pas intégré à la fibre optique. Il se pose donc un problème en ce que, même lorsque le tube de protection est fixé sur un objet à mesurer, la déformation ou la grandeur similaire de l'objet à mesurer n'est pas transmise suffisamment à la fibre optique de sorte qu'il ne soit pas possible d'améliorer la précision des mesures. La présente invention a été faite pour résoudre les problèmes décrits plus haut et elle a pour objet de proposer un capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu qui est capable d'éviter que la fibre optique soit, par exemple, brisée ou rompue au moment de la fixation sur un objet à mesurer, et qui est capable simultanément d'améliorer la précision des mesures. Afin de réaliser l'objet décrit plus haut, un capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu, selon la présente invention, comporte un tissu formé d'une manière telle qu'un fil de trame est tissé dans le tissu dans une direction pratiquement perpendiculaire à un fil de chaîne, une fibre optique étant incluse dans au moins l'une des fibres du fil de chaîne et/ou du fil de trame. 3 Dans le capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu, selon la présente invention, il est préférable que la ou les fibres comportent une fibre de résistance mécanique élevée ayant une force de traction plus élevée que celle de la fibre optique. Par ailleurs, dans le capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu, selon la présente invention, il est préférable que la ou les fibres forment un faisceau de fibres comportant la fibre optique. Par ailleurs, dans le capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu, selon la présente invention, la ou les fibres peuvent comporter une pluralité de fibres optiques. Par ailleurs, dans le capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu, selon la présente invention, la fibre optique peut fonctionner en tant que capteur FBG (de l'anglais "Fiber Bragg Grating" pour "réseau de Bragg sur fibre"). Par ailleurs, dans le capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu, selon la présente invention, il est préférable de prévoir un marquage destiné à identifier des sections de capteur de la fibre optique. Par ailleurs, dans le capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu, selon la présente invention, il est préférable qu'un film de protection soit disposé sur la face d'une surface externe. Selon la présente invention, divers effets excellents peuvent être obtenus en ce que, par exemple, on peut éviter que la fibre optique soit, par exemple, brisée ou rompue au moment de la fixation du capteur sur un objet à mesurer, la fiabilité du capteur peut être améliorée et, 4 simultanément, la précision des mesures peut être améliorée. La figure 1 est une vue de dessus montrant un capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue de dessus montrant un faisceau de fibres du capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu selon le mode de réalisation de la présente invention ; et la figure 3 est une vue de dessus montrant un autre exemple d'un capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu selon le mode de réalisation de la présente invention. En référence aux dessins, on décrira ci-dessous un mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 est une vue de dessous montrant un capteur renforcé avec une fibre optique tissée dans un tissu selon un mode de réalisation de la présente invention, et la figure 2 est une vue de dessus montrant un faisceau de fibres du capteur. Le capteur 10 du présent mode de réalisation comporte un tissu 13 formé d'une manière telle qu'un fil de trame 12 est tissé dans le tissu dans une direction pratiquement perpendiculaire à un fil de chaîne 11. Le tissu 13 a la forme d'une bande ayant une largeur, par exemple, de 5 à 1 000 mm et le fil de chaîne 11 du tissu 13 comporte une fibre optique 14. Comme on peut le voir explicitement sur la figure 2, le fil de chaîne 11 forme un faisceau de fibres 15. Un faisceau de fibres 15 comporte une fibre optique 14 et est formé, par exemple, par une fibre optique 14 et 99 fibres de verre. Pour le fil de chaîne 11 et le fil de trame 12, on peut employer l'une quelconque des fibres suivantes, par exemple : des fibres en carbone, aramide, verre et alumine, et en plus l'une quelconque des fibres synthétiques telles que des fibres en nylon, vinylon et polyester. Toutefois 5 pour protéger la fibre optique 14, il est préférable d'utiliser une fibre de résistance mécanique élevée ayant une force de traction plus élevée que celle de la fibre optique 14. En variante, des combinaisons de différents types de fibres peuvent être utilisées d'une manière telle que les matériaux du fil de chaîne 11 et du fil de trame 12 soit changés afin d'être différents l'un de l'autre comme dans le cas où, par exemple, la fibre de verre est utilisée pour le fil de chaîne 11 et la fibre de carbone est utilisée pour le fil de trame 12, ou plusieurs types de fibres sont mélangés pour le fil de chaîne 11 et le fil de trame 12. Dans le présent mode de réalisation, la fibre optique 14 fonctionne en tant que capteur FBG (pour "Fiber Bragg Grating" en anglais). Le capteur FBG est un type de capteur connu qui a plusieurs sections de capteur (non illustrées) formées par irradiation de lumière ultraviolette (UV) dans le coeur de la fibre optique 14 dans laquelle des changements dans la longueur d'onde de la lumière se réfléchissant dans les sections de capteur sont utilisés pour mesurer la déformation, la pression, la température et des grandeurs similaires des objets à mesurer. Lors de la mesure de la déformation d'un objet à mesurer, telle qu'une structure ou une tuyauterie, à l'aide d'un capteur 10 ayant la construction décrite ci-dessus, d'abord le capteur 10, étant dans l'état enroulé comme un rouleau par exemple, est transporté sur un site où se trouve l'objet à mesurer. Après cela, les sections de capteur de la fibre 6 optique 14 sont fixées sur l'objet à mesurer avec un ruban adhésif ou un moyen similaire, et le capteur est ensuite utilisé pour mesurer la déformation. Ainsi, selon le capteur 10 du mode de réalisation décrit ci-dessus de la présente invention, la fibre optique 14 est protégée par la fibre, le faisceau de fibres 15 et des pièces similaires. Ainsi, l'opération de fixation du capteur 10 sur l'objet à mesurer est facilitée et, de plus, on peut empêcher que la fibre optique 14 soit, par exemple, brisée ou rompue au moment de la fixation du capteur 10 sur l'objet à mesurer. En plus, puisque les sections de capteur de la fibre optique 14 sont fixées sur l'objet à mesurer, la déformation ou les grandeurs similaires se transmettent parfaitement à l'objet à mesurer, permettant ainsi d'améliorer la précision des mesures. Par ailleurs, puisque le capteur 10 peut être transporté à l'état roulé, la tâche de transport peut être simplifiée. Par ailleurs, le capteur 10 peut être facilement fixé sur l'objet à mesurer dans la manière que le capteur 10 soit étendu en faisant une épissure avec les extrémités des fibres optiques 14 du capteur, ce qui permet par conséquent d'en accroître la versatilité. Par ailleurs, lorsqu'une fibre de résistance mécanique élevée, telle qu'une fibre en carbone, aramide, verre ou alumine, est utilisée pour le fil de chaîne 11 et le fil de trame 12 et qu' elle est fixée sur l' objet à mesurer, la déformation ou une grandeur similaire peut être mesurée, et on peut également mettre en oeuvre un renforcement de l'objet à mesurer. 7 Par ailleurs, la présente invention est capable de réaliser des mesures de déplacements, de vibrations et de facteurs similaires, par exemple, d'équipement et de tuyauterie d'installations de réacteur rapide et d'installations similaires soumises à des températures et rayonnements élevés, et une grande variété d'autres types de mesure. Il s'agit, par exemple, de la mesure de déplacement, par exemple, de planchers et de poutres de ponts, de la mesure de fissures dans du béton, de la mesure de déplacement de jonctions de tunnel, de la mesure de pression de la roche dans des tunnels, de la mesure du comportement de barrages, de la mesure de tension de pile (de pont) et de la mesure de glissement de terrain. Selon l'illustration de la figure 3, le fil de chaîne 11 du capteur 10 peut comporter plusieurs fibres optiques 14a et 14b. Dans ce cas par exemple, les fibres optiques peuvent être utilisées de manière distincte d'une manière telle qu'une fibre optique 14a soit utilisée pour la mesure de points proches et que l'autre fibre optique 14b soit utilisée pour la mesure de points distaux. En variante par exemple, la fibre optique peut être utilisée pour mesurer une variation de température d'un objet à mesurer d'une manière telle que seule la fibre optique 14a soit collée sur l'objet à mesurer tandis que l'autre fibre optique 14b n'est pas collée sur l'objet. Dans une autre variante par exemple, les plusieurs fibres optiques 14a et 14b sont utilisées pour la même mesure afin d'améliorer la précision des mesures, permettant de cette façon d'améliorer la fiabilité du capteur 10. Dans encore une autre variante par exemple, l'autre fibre optique 14b sert de fibre de réserve, 8 permettant de cette façon d'améliorer la capacité de réponse en cas de défaillance. Bien que, dans le mode de réalisation décrit plus haut, la description ait été faite en faisant référence au cas où la fibre optique 14 fonctionne en tant que capteur FBG, il s'agit uniquement d'un exemple et la présente invention est adaptable même aux cas où la fibre optique 14 fonctionne en tant que capteurs autres que le capteur FBG. Ces autres capteurs incluent, par exemple, un capteur de microcintrage qui détecte un changement dans la quantité de lumière de pénétration afin de mesurer de cette façon la déformation d'un objet à mesurer ; un capteur de diffusion de Rayleigh qui détecte un changement dans la quantité de lumière réfléchie afin de mesurer de cette façon la déformation d'un objet à mesurer ; et un capteur du type qui utilise la fibre optique 14 afin de mesurer de cette façon, par exemple, les vibrations, la température, la pression, les ondes ultrasoniques, la quantité de neutrons et de rayons y des objets à mesurer. Par ailleurs, dans le mode de réalisation décrit plus haut, la fibre optique 14 est comprise uniquement dans le fil de chaîne 11. Toutefois, la fibre optique 14 peut être comprise dans une des fibres du fil de chaîne 11 et/ou du fil de trame 12 d'une manière telle que la fibre optique 14 soit comprise soit dans le fil de trame 12, soit dans le fil de chaîne 11 et le fil de trame 12. Par ailleurs, un marquage (non illustré) servant à identifier la position des sections de capteur peut être prévu d'une manière telle que, par exemple, le tissu 13, la fibre optique 14 ou un matériau similaire soit coloré, ou qu'un symbole ou un signe similaire y soit imprimé. Dans 9 ce cas, puisque les sections de capteur peuvent être fixées de manière sûre à une position de mesure d'un objet à mesurer, il est possible en plus d'améliorer la précision des mesures. Par ailleurs, un film protecteur peut être appliqué en recouvrant une face de la surface externe du capteur 10, rendant possible de cette façon d'empêcher, par exemple, avec encore plus de sûreté que la fibre optique 14 soit endommagée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Capteur (10) renforcé avec une fibre optique (14) tissée dans un tissu (13), comprenant un tissu (13) formé d'une manière telle qu'un fil de trame (12) soit tissé dans le tissu (13) dans une direction pratiquement perpendiculaire à un fil de chaîne (11), une fibre optique (14) étant incluse dans au moins une des fibres parmi les fibres du fil de chaîne (11) et/ou du fil de trame (12). 2. Capteur (10) renforcé avec une fibre optique (14) tissée dans un tissu (13), selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une des fibres comporte une fibre de résistance mécanique élevée ayant une force de traction plus élevée que celle de la fibre optique (14). 3. Capteur (10) renforcé avec une fibre optique (14) tissée dans un tissu (13), selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une des fibres forme un faisceau de fibres (15) comprenant la fibre optique (14). 4. Capteur (10) renforcé avec une fibre optique (14) tissée dans un tissu (13), selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une des fibres comprend une pluralité de fibres optiques (14). 5. Capteur (10) renforcé avec une fibre optique (14) tissée dans un tissu (13), selon la revendication 1, dans lequel la fibre optique (14) fonctionne en tant que capteur à réseau de Bragg sur fibre (FBG). 6. Capteur (10) renforcé avec une fibre optique (14) tissée dans un tissu (13), selon la revendication 5, dans lequel il est prévu un marquage servant à identifier des sections de capteur de la fibre optique (14).11 7. Capteur (10) renforcé avec une fibre optique (14) tissée dans un tissu (13), selon la revendication 1, dans lequel un film de protection est prévu sur une face d'une surface extérieure.