Analyse comparative des principes de capteurs a fibre optique : contribution a l'etude d'un systeme de capteurs numeriques PDF Download

Author: Eric Perraud
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Author: Eric Perraud
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Languages : en
Pages : 166

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Cette thèse s'intéresse aux capteurs à fibre optique dans le cadre d'une application aéronautique. Dans un premier temps, il s'agit d'étudier les principes de capteurs. Les capteurs à modulation d'intensité semblent les plus aptes à court terme à satisfaire les exigences aéronautiques. Ensuite, les méthodes de mise en réseau sont envisagées. Un nouveau type de capteurs numériques de position est alors étudié et deux nouvelles méthodes de multiplexage temporel sont enfin présentées.

Author: Karla Balaa
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Languages : fr
Pages : 318

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Ce travail de thèse s’inscrit dans la recherche et le développement de capteurs chimiques. Il est motivé par un besoin toujours croissant d’outils de détection dans des domaines aussi variés que la santé, la sécurité et l’environnement. Nous présentons l’étude de capteurs fondés sur le principe de résonance plasmons de surface - SPR. L’intérêt de ce type de capteurs est principalement lié à leur grande sensibilité, leur réponse rapide en temps réel et leur grande précision sans l’utilisation de marqueurs. L’originalité de notre approche est l’utilisation de fibres optiques. Celles-ci offrent de nouveaux attraits tels la simplification de l’instrumentation et sa miniaturisation. Dans une première partie, nous présentons une revue théorique sur les plasmons de surface à l’interface métal – diélectrique. Nous présentons ensuite une étude expérimentale en deux parties : la première décrit la réalisation et la caractérisation des capteurs SPR à fibre optique, la seconde présente l’analyse de la réponse SPR des transducteurs ainsi réalisés. En particulier nous avons caractérisé par des études systématiques l’influence de paramètres physiques importants liés au métal, à la fibre optique et au traitement de surface de la partie sensible par le greffage d’une couche de thiols. Enfin, nous proposons une étude numérique simulant la réponse du capteur en fonction de différents stimuli. Ce modèle, basée sur le calcul de la réflectance de la lumière à l’interface d’un ensemble multicouches nous a permis de valider l’étude expérimentale et d’étendre les recherches en prenant en compte différent type de molécules cibles. En particulier, nous présentons des résultats sur des molécules absorbants ou non absorbants, greffées ou non à la surface du transducteur. Une comparaison entre résultats expérimentaux et simulations numériques valide l’ensemble du travail et nous permet finalement de proposer une configuration optimisée du capteur, en fonction de la nature de la couche métallique et de la fibre optique, ainsi que des molécules cibles à détecter.

Author: Vincent Trudel (Auteur de Capteurs de déplacement à fibre optique à modulation d'intensité basée sur la présence de désalignements entre fibres monomodes)
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Category : Displacement transducers
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Ces présents travaux de recherche portent sur le développement de nouveaux capteurs de déplacements à fibre optique monomode a modulation d'intensité causée par la présence de désalignements entre les fibres. À partir d'un fondement théorique rigoureux, des nouveaux principes de fonctionnement de capteurs sont développes. Des modèles analytiques d'efficacité de couplage optique entre faisceaux gaussiens sont utilisés. Un modèle basé sur une expression plus juste du mode de propagation fondamental de la fibre monomode et sur le phénomène de propagation d'un champ optique dans l'air libre est aussi développé à l'aide de la méthode de l'intégrale de recouvrement. Les performances expérimentales de deux capteurs sont évaluées et des directives de conception sont proposées. Ces capteurs sont caractérisés par un comportement linéaire, des possibilités de mesure multidimensionnelle, des performances adaptables a différentes applications et l'évitement des désavantages classiques des capteurs à modulation d'intensité. Une étude principalement théorique de quelques autres solutions est également réalisée.

Author: Hugues Giovannini
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Languages : fr
Pages : 161

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NOUS PRESENTONS L'ETUDE DES METHODES DE DEMODULATION POUR DES CAPTEURS INTERFEROMETRIQUES A GRANDES DIFFERENCE DE MARCHE UTILISANT LE CODAGE DE MODULATION SPECTRALE. DANS CES CAPTEURS, ECLAIRES PAR UNE SOURCE A SPECTRE LARGE, LE PARAMETRE A MESURER MODULE L'INTERFRANGE DU SPECTRE CANNELE DISPONIBLE A LEUR SORTIE. LA MESURE DE LA FREQUENCE DES CANNELURES RENSEIGNE ALORS SUR LA VALEUR DU PARAMETRE. NOUS ENVISAGEONS POUR EFFECTUER CETTE MESURE, DEUX METHODES DE DEMODULATION. LA PREMIERE CONSISTE A TRADUIRE LA FREQUENCE DES CANNELURES EN LA PHASE D'UNE FONCTION SINUSOIDALE OBTENUE APRES TRANSFORMATION DE FOURIER DU SPECTRE EMIS PAR LA SOURCE. CECI PEUT ETRE REALISE A L'AIDE D'UN PREMIER PRINCIPE DE DEMODULATION, OU L'INTERFEROMETRE CAPTEUR EST COUPLE, PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE FIBRE OPTIQUE MULTIMODE, A UN DEUXIEME INTERFEROMETRE ACCORDE SUR LE PREMIER. NOUS ENVISAGEONS DANS CE CAS, LES CONFIGURATIONS DU DEMODULATEUR QUI PERMETTENT DE METTRE EN UVRE LES METHODES DE MESURE HOMODYNES, PSEUDO-HETERODYNES ET DE GENERATION D'UNE PORTEUSE PAR MODULATION DE LA PHASE. NOUS METTONS EN EVIDENCE EGALEMENT CERTAINS EFFETS DUS A LA DISPERSION CHROMATIQUE DES ELEMENTS OPTIQUES DU SYSTEME, GRACE A LA FOIS A UNE METHODE ANALYTIQUE ET A UNE METHODE NUMERIQUE. NOUS PRESENTONS EGALEMENT DES RESULTATS EXPERIMENTAUX. LE DEUXIEME PRINCIPE DE DEMODULATION CONSISTE A ANALYSER LE SPECTRE DU FLUX DISPONIBLE APRES LA TRAVERSEE DU CAPTEUR ET DE L'INTERFEROMETRE DE RECEPTION, EN LE DISPERSANT SUR UN DETECTEUR MULTI-ELEMENTS, A L'AIDE D'UN RESEAU. LE PARAMETRE EST CALCULE ENSUITE NUMERIQUEMENT. NOUS CONCLUONS PAR UNE COMPARAISON DES METHODES DE DEMODULATION ET DE LEURS PERFORMANCES RESPECTIVES

Author: Dominique Chardon
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Languages : fr
Pages : 273

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ETUDE DE CAPTEURS INTERFEROMETRIQUES BIREFRINGENTS A FIBRES MONOMODES. LE PRINCIPE DE BASE DU CAPTEUR EST LA BIREFRINGENCE INDUITE DANS UNE FIBRE PAR COURBURE SOUS TRACTION

Author: Nicolas Javahiraly
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Languages : fr
Pages : 316

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Nous présentons le principe, le concept et le développement technologique de deux types de capteurs : un capteur de position angulaire à fibre optique basé sur les phénomènes de couplage de modes, et un capteur de couple photonique basé sur la modulation de la polarisation. Après une présentation de l'état de l'art en matière de mesure du couple et de position angulaire, nous analysons la propagation de la lumière dans les fibres optiques en considérant ses aspects électromagnétiques et opto-géométriques, applicables aux capteurs à modulation de polarisation en développant le phénomène de polarisation et aux capteurs à modulation d'amplitude en développant le couplage de modes. Nous avons réalisé l'étude théorique et expérimentale des réponses du capteur de couple et position angulaire en fonction de la nature et de la géométrie du matériau le constituant. Nous obtenons expérimentalement pour le capteur de couple, des sensibilités comprises entre 2,233.10-3 et 1,067 ʿ/N.m et des raideurs comprises entre 5,91 et 448,01 N.m/ʿ suivant la nature et la géométrie du matériau utilisé. La comparaison entre les valeurs théoriques et expérimentales donne un écart maximum de 1,68 à 3,4%. Nous avons testé la répétabilité du capteur de couple présentant un arbre creux en Acier de section carrée, de longueur 150mm. Un écart maximum de ±2,57%a été obtenu. L'influence des variations en Température pour DT=130ʿC donne une augmentation de 7% par rapport à la théorie. Enfin, en utilisant un dispositif expérimental pour obtenir un signal de référence, nous avons obtenu un écart maximum de la sensibilité et de la raideur de 0,59% par rapport à la théorie. Par conséquent, nous minimisons les fluctuations de la source avec le dispositif de référence.

Author: Mohamed Barbachi
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Languages : fr
Pages : 175

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CETTE THESE A POUR CADRE GENERAL L'ETUDE DU COMPORTEMENT DE CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES AU SEIN D'UN MATERIAU EN VUE D'APPLICATIONS AU GENIE CIVIL. LES APPLICATIONS VISEES CONCERNENT LE DEVELOPPEMENT D'INSTRUMENTATIONS DEDIEES, D'UNE PART, A L'ANALYSE DU TRAFIC (PESAGE EN MARCHE DE VEHICULES ROUTIERS), D'AUTRE PART, AUX EQUIPEMENTS D'OUVRAGE D'ART (APPAREILS D'APPUI DE PONTS). DANS LES DEUX CAS, LES PRINCIPES DE MESURE SONT DIFFERENTS: POLARISATION POUR LE PREMIER, ATTENUATION POUR LE SECOND. L'ETUDE DE LA REPONSE DES CAPTEURS EN CONDITIONS REELLES DE FONCTIONNEMENT A NECESSITE LA MISE AU POINT DE MODELES TANT THEORIQUES QU'EXPERIMENTAUX PERMETTANT D'APPREHENDER LE PARAMETRE D'INFLUENCE MECANIQUE A PARTIR DU SIGNAL OPTIQUE DELIVRE EN EXTREMITE DE FIBRE (COUPLAGE ELASTO-OPTIQUE). POUR CE QUI CONCERNE LE CAPTEUR A POLARISATION, L'APPROCHE MECANIQUE DEVELOPPEE CONSISTE A ASSIMILER LA FIBRE OPTIQUE, INSEREE ENTRE DEUX LAMES METALLIQUES, A UN RESSORT ELASTIQUE. CETTE APPROCHE A ETE VALIDEE AU MOYEN D'EXPERIENCES EN LABORATOIRE. DU POINT DE VUE PRATIQUE, CETTE ETUDE A DEBOUCHE SUR LA MISE A DISPOSITION D'UN MOYEN DE DIMENSIONNEMENT DU CAPTEUR PRENANT EN COMPTE LES CARACTERISTIQUES D'ENVIRONNEMENT. POUR CE QUI EST DU CAPTEUR A FIBRES OPTIQUES CONDITIONNEES EN MICROCOURBURES, LES DEMARCHES THEORIQUE ET EXPERIMENTALE, ONT PERMIS D'ABOUTIR A LA REALISATION D'UN SYSTEME DE MESURE EN TEMPS REEL DE LA DESCENTE DE CHARGES VERTICALES AU NIVEAU DES APPUIS D'UN OUVRAGE D'ART. UNE MODIFICATION APPROPRIEE DE LA FRETTE INSTRUMENTEE, AISEMENT DIMENSIONNABLE, OFFRE LA POSSIBILITE A L'UTILISATEUR D'ADAPTER LE SEUIL, L'ETENDUE DE MESURE ET LA SENSIBILITE DES CAPTEURS. BIEN QU'IL NE S'AGISSE QUE DE FAISABILITES, LES CARACTERES INDUSTRIEL ET OPERATIONNEL DES CAPTEURS PRIS EN COMPTE, VONT FACILITER TRES PROBABLEMENT LE PASSAGE AU TERRAIN

Author: BERTRAND.. NOHARET
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Languages : fr
Pages : 141

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LE TRAVAIL DECRIT DANS CE MEMOIRE ANALYSE CERTAINES PERSPECTIVES OFFERTES PAR LES FIBRES OPTIQUES POUR LE CONTROLE DE DEFORMATIONS DE STRUCTURES. LE CONCEPT DE STRUCTURE INSTRUMENTEE EST ETUDIE, NOTAMMENT A TRAVERS LES NOTIONS DE CONDITIONNEMENT DU CAPTEUR PAR RAPPORT A LA STRUCTURE, DE TRANSFERT DES CONTRAINTES DE LA STRUCTURE AU CAPTEUR, ET DE MESURE SIMULTANEE DE PLUSIEURS PARAMETRES EXTERIEURS (CONTRAINTES, TEMPERATURE). PARALLELEMENT, LES POTENTIALITES DE DIFFERENTES METHODES INTERFEROMETRIQUES APPLIQUEES AUX CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES SONT COMPAREES, OFFRANT UN EVENTAIL DE TECHNIQUES DISPONIBLES AUX SENSIBILITES OPTIMISEES POUR DIVERSES APPLICATIONS. POUR REPONDRE A UN REEL BESOIN DE L'INDUSTRIE AERONAUTIQUE, UN SYSTEME DE DETECTION D'IMPACTS SUR DES STRUCTURES COMPOSITES MULTICOUCHES EST PRESENTE, BASE SUR L'UTILISATION CONJOINTE DE L'INTERFEROMETRIE EN LUMIERE BLANCHE ET DE FIBRES OPTIQUES BIREGRIGENTES POUR LA MESURE DE CONTRAINTES RESIDUELLES INDUITES APRES IMPACT. LA REALISATION D'UN IMPACT SUR UNE STRUCTURE COMPOSITE PRODUIT UN COUPLAGE D'ENERGIE ENTRE LES MODES PROPRES DE POLARISATION DE LA FIBRE OPTIQUE INSEREE DANS LA STRUCTURE. LA LOCALISATION ET L'INTENSITE DU COUPLAGE SONT MESUREES A L'AIDE D'UN INTERFEROMETRE DE LECTURE PLACE EN SERIE. UNE ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DU PHENOMENE DE TRANSDUCTION PERMET D'APPREHENDER LES LIMITATIONS DU SYSTEME, DE COMPARER LES PERFORMANCES DE PLUSIEURS FIBRES BIREFRIGENTES ET D'ORIENTER LE CHOIX DE FIBRE OPTIQUE VERS LA FIBRE FASE (FIBRE A STRUCTURES EVIDEES). LES PERFORMANCES EXPERIMENTALES OBTENUES POUR LA DETECTION D'IMPACTS SUR PLUSIEURS STRUCTURES INSTRUMENTEES CONFIRMENT LES POTENTIALITES DE CE TYPE DE CAPTEUR POUR LA DETECTION D'ENDOMMAGEMENTS INDUITS SUR DES STRUCTURES COMPOSITES PAR L'OCCURENCE D'IMPACTS. UN DEUXIEME SYSTEME CAPTEUR, APPLIQUE A LA MESURE DE DEFORMATIONS LONGITUDINALES DE STRUCTURES LINEAIRES DU GENIE CIVIL (BARRES D'ANCRAGE ET CABLES DE SUSPENSION), EST PROPOSE A PARTIR DE LA METHODE DE MODULATION DE SOUS-PORTEUSE OPTIQUE. L'ELONGATION D'UNE STRUCTURE INSTRUMENTEE PAR UNE FIBRE MONOMODE PROTEGEE PAR UN REVETEMENT COMPOSITE ROBUSTE EST CONTROLEE A PARTIR DE LA MESURE DU DEPHASAGE D'UN SIGNAL MICRO-ONDE DE MODULATION DE L'ONDE OPTIQUE GUIDEE PAR LA FIBRE OPTIQUE. LA FREQUENCE DE MODULATION (ICI 1 GHZ) EST CHOISIE EN FONCTION DE LA RESOLUTION ET DE L'ETENDUE DE MESURE SOUHAITEES. LA PROTECTION COMPOSITE DE LA FIBRE OPTIQUE, OBTENUE PAR PULTRUSION, FACILITE LA MANIPULATION DU CAPTEUR ET PERMET SON UTILISATION EN MILIEU SEVERE, TOUT EN N'ALTERANT PAS LA SENSIBILITE DE LA FIBRE OPTIQUE A UNE ELONGATION. L'INFLUENCE DES VARIATIONS DE TEMPERATURE EST MINIMISEE PAR L'EMPLOI D'UNE DEUXIEME FIBRE OPTIQUE LAISSEE LIBRE DANS LA PROTECTION COMPOSITE. UN SYSTEME COMPACT DE MESURE (RACK 19'') EST EVALUE DANS UN ENVIRONNEMENT DE LABORATOIRE AINSI QUE SUR SITE INDUSTRIEL OU LE CAPTEUR INSTRUMENTE DES CABLES SOUMIS A DES CONTRAINTES REPRESENTATIVES DE LEURS CONDITIONS NORMALES D'UTILISATION. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX DEMONTRENT L'INTERET DE LA PROTECTION COMPOSITE ET DE LA METHODE DE MESURE POUR PLUSIEURS APPLICATIONS DU GENIE CIVIL

Author: Linda Guenadez
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Languages : fr
Pages : 132

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ETUDE DE 2 PRINCIPES: LA DIFFUSION RAMAN SPONTANEE PAR LA FIBRE OPTIQUE, ET LA DIFFERENCE D'INDICE DE REFRACTION (ENTRE LE COEUR ET LA GAINE OPTIQUE) QUI VARIE AVEC LA TEMPERATURE ET QU'ON PEUT MESURER PAR L'INTERMEDIAIRE DE L'ATTENUATION D'UNE SECTION DE FIBRE SOUS FORTE COURBURE.