Analyse théorique d'un réseau de capteurs polarimétriques à fibres optiques biréfrigentes multiplexés en cohérence et applications à la mesure d'une position angulaire et à la mesure simultanée de pression et de température PDF Download
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LA PREMIERE PARTIE DE CETTE THESE EST CONSACREE A L'ANALYSE THEORIQUE D'UN RESEAU DE CAPTEURS POLARIMETRIQUES A N FIBRES OPTIQUES BIREFRINGENTES MULTIPLEXES EN COHERENCE. CETTE ETUDE EN FONCTION DES ANGLES DE COUPLAGE ENTRE LES AXES PROPRES DES FIBRES DEFINIT LES CONDITIONS A REMPLIR POUR UNE VISIBILITE OPTIMALE DES SYSTEMES DE FRANGES D'INTERFERENCES NECESSAIRE A LA DETERMINATION DES GRANDEURS PHYSIQUES A MESURER. DANS UNE DEUXIEME PARTIE SONT PRESENTES DEUX CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES. LE PREMIER PERMET LA MESURE D'UNE POSITION ANGULAIRE ET LE SECOND LA MESURE SIMULTANEE DE LA PRESSION ET DE LA TEMPERATURE. CES DEUX CAPTEURS, BASES SUR LE PRINCIPE DU MULTIPLEXAGE DE COHERENCE, DIFFERENT ESSENTIELLEMENT PAR LE POSITIONNEMENT DES AXES PROPRES DES FIBRES OPTIQUES ET PAR LES TECHNIQUES DE TRAITEMENT DU SIGNAL
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LA PREMIERE PARTIE DE CETTE THESE EST CONSACREE A L'ANALYSE THEORIQUE D'UN RESEAU DE CAPTEURS POLARIMETRIQUES A N FIBRES OPTIQUES BIREFRINGENTES MULTIPLEXES EN COHERENCE. CETTE ETUDE EN FONCTION DES ANGLES DE COUPLAGE ENTRE LES AXES PROPRES DES FIBRES DEFINIT LES CONDITIONS A REMPLIR POUR UNE VISIBILITE OPTIMALE DES SYSTEMES DE FRANGES D'INTERFERENCES NECESSAIRE A LA DETERMINATION DES GRANDEURS PHYSIQUES A MESURER. DANS UNE DEUXIEME PARTIE SONT PRESENTES DEUX CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES. LE PREMIER PERMET LA MESURE D'UNE POSITION ANGULAIRE ET LE SECOND LA MESURE SIMULTANEE DE LA PRESSION ET DE LA TEMPERATURE. CES DEUX CAPTEURS, BASES SUR LE PRINCIPE DU MULTIPLEXAGE DE COHERENCE, DIFFERENT ESSENTIELLEMENT PAR LE POSITIONNEMENT DES AXES PROPRES DES FIBRES OPTIQUES ET PAR LES TECHNIQUES DE TRAITEMENT DU SIGNAL
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Dans cette thèse, on étudie une méthode de multiplexage en cohérence appliquée aux capteurs polarimétriques à fibre optique. On présente la réalisation d'un capteur de température monofibre, multipoint. Le principe du capteur polarimétrique repose sur la mesure du déphasage entre les deux modes propres de polarisation d'une fibre biréfringente. Des capteurs de ce type, répartis sur une même fibre et séparés par des points de couplage de polarisation sont adressés au moyen d'une source optique de faible longueur de cohérence. L'indépendance des capteurs, au sens de la mesure interférométrique est assurée lorsque la différence de marche induite par chaque polarimètre est supérieure à la longueur de cohérence de la source. Pour chaque train d'onde émis, les informations de déphasage sont contenues dans une série de trains d'onde secondaires décorrélés. Ces informations sont relues par compensation des retards dus à chacun des capteurs. L'utilisation de fibres optiques dont la biréfringence est obtenue par contraintes internes permet de réaliser des capteurs polarimétriques directement sensibles à la température. Pour un capteur de température comportant trois éléments sensibles, les résultats expérimentaux montrent la validité du principe. Lorsque le signal optique, issu de la fibre est analysé au moyen d'un interféromètre de Michelson puis numérisé et traité à l’aide d'un système informatique, la mesure de la température est obtenue indépendamment pour chaque capteur avec une précision de l'ordre du degré dans la gamme 0-50 degrés Celsius. On montre que cette précision peut être considérablement améliorée par une méthode de traitement du signal optique plus spécifique à l'architecture du système proposé.
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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
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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CETTE THESE CONCERNE LES PROPRIETES DE POLARISATION DE LA LUMIERE DANS UNE FIBRE OPTIQUE ET A LEUR APPLICATION A LA REALISATION DE CAPTEURS. L'ETUDE THEORIQUE DES PHENOMENES DE BIREFRINGENCE INDUITE PAR CONTRAINTE DANS UNE FIBRE A PERMIS D'ETABLIR UN MODELE ANALYTIQUE DES CAPTEURS POLARIMETRIQUES A FIBRE OPTIQUE, BASE SUR LA REPRESENTATION DE LA SPHERE DE POINCARE. IL EST AINSI POSSIBLE DE DEFINIR LES CARACTERISTIQUES D'UN CAPTEUR POLARIMETRIQUE ET D'OPTIMISER SES PARAMETRES AVANT LA PHASE EXPERIMENTALE. NOUS AVONS AUSSI EVALUE L'INFLUENCE DE LA TEMPERATURE SUR CE TYPE DE CAPTEUR ET DES RECHERCHES EXPERIMENTALES ONT ETE MISES EN UVRE POUR VALIDER LES HYPOTHESES THEORIQUES. PRATIQUEMENT, NOUS AVONS MIS EN APPLICATION LES RESULTATS PRECEDENTS EN REALISANT UN CAPTEUR DE POSITION ANGULAIRE POUVANT FONCTIONNER SUR UN SECTEUR DE 100 DEGRES D'ANGLE AVEC UNE PRECISION DE 0,1 DEGRE. CE CAPTEUR PEUT ETRE UTILISE A TOUTE TEMPERATURE (INFERIEURE A LA TEMPERATURE DE RAMOLLISSEMENT DE LA FIBRE OPTIQUE) ET GARDE SA PRECISION TANT QUE LES FLUCTUATIONS THERMIQUES NE DEPASSENT PAS +/-2C. SON COMPORTEMENT A NOTAMMENT ETE ETUDIE A TRES BASSE TEMPERATURE (ENTRE -250C ET +80C). DES PROPOSITIONS ONT ETE FAITES POUR INSENSIBILISER LE CAPTEUR DEVELOPPE AUX FLUCTUATIONS THERMIQUES
Author: Antoine Brientin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La mesure de l'indice optique d'un milieu est un moyen d'obtenir des informations comme les éléments chimiques qui le composent, sa température ou sa pression. Le capteur dit de Fresnel, basé sur la mesure de la puissance réfléchie à l'extrémité d'une fibre optique monomode, est un moyen simple de réaliser des mesures d'indice optique, et est adapté à des mesures in-situ de réticulation ou de teneur en eau dans des structures composites. Néanmoins, ce capteur ponctuel ne permet de faire des mesures que sur une petite zone à l'extrémité de la fibre, le rendant très sensible aux perturbations locales. Cette thèse étudie la possibilité d'utiliser des structures de fibres spéciales en tant que capteur de Fresnel, d'un point de vue théorique et expérimental, afin d'élargir le champ de mesures possibles. Les fibres optiques biréfringentes sont d'abord considérées, avec l'objectif de réaliser des mesures d'anisotropie optique. Les fibres multimodes sont ensuite étudiées afin d'augmenter sensiblement le volume de mesure grâce à leur diamètre de coeur important, et de valider l'emploi de fibres plastiques à bas coût en tant que capteur de Fresnel. Enfin, l'utilisation de la spectroscopie sur un capteur de Fresnel est envisagée, avec l'objectif d'utiliser les possibles bandes d'absorption dans un milieu pour obtenir des informations supplémentaires sur ce dernier, ou bien de prendre en compte la diffusion de la lumière par des particules situées à l'extrémité de la fibre.
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DANS LE CADRE DU PROJET OSTIC, DES EXPERTS ET UTILISATEURS DE MATERIAUX COMPOSITES ONT EXPRIME LE BESOIN DE DOTER LES PIECES FABRIQUEES DE CAPTEURS SUSCEPTIBLES DE LES INFORMER SUR L'ETAT DE CONTRAINTES ET DE TEMPERATURE AFFECTANT CELLES-CI, LORS DES PHASES DE CUISSON ET/OU D'UTILISATION. LES CAPTEURS PROPOSES SONT DES CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES DONT LE NOMBRE LIE A LA FINESSE DE LA RESOLUTION SPATIALE REQUISE (QUELQUES CENTIMETRES), ET PAR LA-MEME AU NOMBRE DE POINTS DE MESURE, A EXIGE UNE MISE EN RESEAU DE CEUX-CI. DEUX SYSTEMES ONT ETE, ICI, PRESENTES: POUR LE PREMIER, LA GESTION DU RESEAU EST CONFIEE A LA METHODE DE MULTIPLEXAGE FREQUENTIEL (F.M.C.W.) PAR UN ADRESSAGE DES CAPTEURS EN PARALLELE (10 CAPTEURS MULTIPLEXABLES). LE SECOND SYSTEME EST FONDE SUR LA TECHNIQUE DE MULTIPLEXAGE DE COHERENCE (10 CAPTEURS MULTIPLEXABLES) COMPLETEE PAR UNE MESURE DE TYPE POLARIMETRIQUE POUR LA QUANTIFICATION DES CHAMPS DE TEMPERATURE ET DE CONTRAINTES. CHACUN DES DEUX SYSTEMES A FAIT L'OBJET D'UNE ANALYSE THEORIQUE SUIVIE DE TESTS EXPERIMENTAUX PERMETTANT DE SOULIGNER L'ADEQUATION DES RESULTATS AU CAHIER DES CHARGES ETABLI, LEQUEL EXIGE UNE GAMME DE TEMPERATURE S'ETENDANT DE 150 K A 400 K ET DES MESURES DE CONTRAINTES JUSQU'AU POINT DE RUPTURE. LA PRECISION REQUISE POUR LA MESURE DE LA TEMPERATURE (5 K) ET DE CONTRAINTES (50 M/M) EST AISEMENT OBTENUE DANS CHACUN DES DEUX CAS
Author: Philippe Di Bin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 192
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LES COMPOSANTS A FIBRES OPTIQUES MULTIMODES PRESENTENT DES CARACTERISTIQUES OPTIQUES DEPENDANT DU CONTENU MODAL EN LIGNE. UNE PREMIERE PARTIE DE NOTRE ETUDE PORTE SUR LE DEVELOPPEMENT DE MOYENS THEORIQUES ET EXPERIMENTAUX D'EVALUATION DU COMPORTEMENT MODAL DE COMPOSANTS MULTIMODES. LA REALISATION D'UN BANC DE MESURES COMPORTANT UNE SOURCE MODALE SELECTIVE A PERMIS LA CARACTERISATION DE CONNECTEURS, DE COUPLEURS ET DE COMPOSANTS REFLECTIFS. UNE NOUVELLE METHODE DE MESURE DES EXCENTREMENTS ENTRE LES FIBRES D'UNE CONNEXION EST PROPOSEE. LES ENSEIGNEMENTS ISSUS DE L'ANALYSE MODALE ONT ETE MIS A PROFIT POUR LA CONCEPTION D'UN CAPTEUR A FIBRE OPTIQUE DE TYPE REFLECTIF DESTINE A LA MESURE ANALOGIQUE DE LA TEMPERATURE. SUR UNE PLAGE ALLANT DE 20C A +150C, LA PRECISION DE CE CAPTEUR EST DE L'ORDRE DE 1C. IL EST ADAPTE A UN FONCTIONNEMENT EN RESEAU DANS LEQUEL LES INFORMATIONS ISSUES DE CHACUN DES POINTS DE MESURES SONT MULTIPLEXEES TEMPORELLEMENT
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CETTE THESE CONCERNE L'ETUDE DES PROPRIETES DE POLARISATION DE LA LUMIERE DANS UNE FIBRE OPTIQUE MONOMODE. L'OBJECTIF PRINCIPAL EST DE REDUIRE L'IMPACT D'UNE VARIATION DE TEMPERATURE SUR UN CAPTEUR POLARIMETRIQUE A FIBRE OPTIQUE. L'EVOLUTION DE LA POLARISATION LE LONG DE LA FIBRE RESULTE DE LA PRESENCE DE BIREFRINGENCES INTRINSEQUES LIEES A LA FABRICATION. NOUS AVONS EGALEMENT CONSIDERE DES BIREFRINGENCES EXTRINSEQUES DE COURBURE ET DE TORSION, PUIS LA VARIATION THERMIQUE DE L'ENSEMBLE DES BIREFRINGENCES, POUR CONSTITUER, DANS LE FORMALISME DE LA SPHERE DE POINCARE, UN MODELE APPLIQUE A UN CAPTEUR D'ANGLE D'OUVERTURE DE VANNE CRYOGENIQUE. L'ATTRIBUTION DE VALEURS PARTICULIERES AUX DEPHASAGES INDUITS PAR COURBURE ET A LA POLARISATION D'ENTREE PERMET LA MINIMISATION DE LA MODULATION THERMIQUE DE LA REPONSE AINSI QUE L'ELARGISSEMENT DE LA GAMME ANGULAIRE DE MESURE. LES EXPERIMENTATIONS REALISEES SUR DIFFERENTES PLAGES THERMIQUES ALLANT DE 77K A 460K DEMONTRENT L'ACTION DU REVETEMENT ET DES POINTS DE FIXATION DE LA FIBRE DANS LA ZONE PERTURBEE. PAR CONSEQUENT, NOUS AVONS MODELISE ET EXPERIMENTE UN DISPOSITIF DE GUIDAGE LACHE DE LA FIBRE DENUDEE ET MAINTENUE SOUS ATMOSPHERE SECHE. L'ETALONNAGE DES REPONSES SUR UNE GAMME ANGULAIRE DE 80\ REVELE UN ECART DE MESURE LIMITE A 0,4\ POUR UNE PERTURBATION THERMIQUE ALLANT DE 293K A 460K ET DE 0,8\ DE 77K A 293K. POUR CETTE PLAGE THERMIQUE VOISINE DE 200\C, LA VALEUR D'ECART ANGULAIRE THEORIQUE LA PLUS FAVORABLE EST 0,12\.
Author: Daniel Langeac Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 77
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EVALUATION DES POSSIBILITES OFFERTES PAR LES FIBRES OPTIQUES MONOMODES DANS LE DOMAINE DES CAPTEURS POLARIMETRIQUES DE COURANT. LA MESURE REPOSE SUR L'EFFET FARADAY DANS UNE FIBRE OPTIQUE TORSADEE ENROULEE EN PLUSIEURS SPIRES AUTOUR DU CONDUCTEUR ELECTRIQUE. ETUDE THEORIQUE DES DIFFERENTS FACTEURS PHYSIQUES MODIFIANT L'ETAT DE POLARISATION DE L'ONDE GUIDEE CONDUISANT A UNE CONFIGURATION ORIGINALE PERMETTANT NOTAMMENT DE S'AFFRANCHIR DES DERIVES EN TEMPERATURE DU CAPTEUR ET DE LA SENSIBILITE AUX COURBURES ET VIBRATIONS DES BRINS ASSURANT LES TRAJETS SOURCE-CAPTEUR ET CAPTEUR-DETECTION
Author: Youssef Belgnaoui
Author: Youssef Belgnaoui
Author: Dominique Rojas
Author: Dominique Chardon
Author: NATHALIE.. MANCIER
Author: Antoine Brientin
Author: JOSIANE.. PLANTEY
Author: Philippe Di Bin
Author: Bruno Chetrite
Author: ERIC.. GAUMONT
Author: Daniel Langeac