par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS
La surveillance en temps réel des installations, en particulier les grandes installations (comme les systèmes de transport ferroviaire, les grands ponts et les bâtiments), peut fournir des informations sur leur environnement immédiat et permettre d’évaluer leur état de santé, ce qui est essentiel pour établir le concept actuel de villes intelligentes basées sur l’Internet des objets.
En tant que technique de surveillance précise en temps réel, les systèmes de détection à fibre optique distribués (DFOS), qui nécessitent des mesures simultanées sur de longues distances le long d’une fibre de détection, sont très demandés pour diverses applications industrielles. Cependant, la plupart des systèmes DFOS ne peuvent mesurer qu’un seul type de paramètre, ce qui limite l’utilisation dans les applications. De plus, combiner différents systèmes DFO est complexe et coûteux.
Dans un nouvel article publié dans Lumière : fabrication avancée, une équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Xinyu Fan de l’Université Jiao Tong de Shanghai, en Chine, a proposé un système DFOS hybride simplifié pour mesurer simultanément plusieurs paramètres le long de la fibre de détection. Ils ont utilisé une fibre monomode normale comme capteur pour obtenir les informations de température, de contrainte et de vibration de la fibre optique sur une longueur de plusieurs kilomètres.
Ils ont intégré trois schémas utilisant différentes ondes lumineuses rétrodiffusées et simplifié les systèmes hybrides. Le système hybride proposé ne nécessite qu’une seule source lumineuse, deux extrémités réceptrices et un seul accès de la fibre pour lancer l’onde lumineuse, ce qui réduit fortement la complexité d’application. En tant que tel, le système hybride simplifié peut être utilisé dans la surveillance en temps réel de grandes structures, le contrôle automatisé et la sécurité périmétrique. La technique peut être un outil puissant favorisant la construction de villes intelligentes.
Parmi les différents systèmes DFOS, il existe une technique qui utilise la rétrodiffusion de Rayleigh connue sous le nom de réflectométrie optique dans le domaine temporel sensible à la phase (φ-OTDR), qui est utilisée pour mesurer des paramètres dynamiques tels que les vibrations.
L’analyse de domaine temporel optique Brillouin (BOTDA) basée sur la diffusion Brillouin stimulée est utilisée pour mesurer la température et les contraintes statiques avec un rapport signal sur bruit élevé. La diffusion Raman peut être utilisée dans la réflectométrie optique Raman dans le domaine temporel (ROTDR) pour mesurer la température distribuée sans être perturbée par la contrainte car elle n’est sensible qu’à la température.
Le système DFOS hybride intègre les trois schémas de diffusion différents. La diffusion Rayleigh est utilisée pour la détection des vibrations et agit également comme sonde du processus de diffusion Brillouin pour réaliser la mesure de la température et de la déformation. La diffusion Raman est utilisée pour surmonter la sensibilité croisée température-déformation. La modulation par impulsions codées est utilisée pour séparer la diffusion Raman de deux impulsions avec des fréquences optiques très proches. De cette manière, un système DFOS hybride simplifié unilatéral fonctionne avec succès pour la mesure simultanée de plusieurs paramètres.
Le système hybride montre sa capacité à mesurer la température, la déformation et les vibrations le long d’une fibre monomode longue de 9 kilomètres, avec une précision de mesure favorable.
Plus d’information:
Linjing Huang et al, Système de détection à fibre optique distribué Rayleigh Brillouin et Raman hybride à extrémité unique, Lumière : fabrication avancée (2023). DOI : 10.37188/lam.2023.016
Fourni par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS