Qu’est-ce qu’un FBG ?
FBG est l’abréviation de Fibre Bragg Grating, un réseau de diffraction constitué de courts segments installés au cœur d’une fibre optique.
Dans un FBG, parmi la lumière de différentes longueurs d’onde circulant dans la fibre optique, seules les longueurs d’onde correspondant à la période (indice de réfraction) des bandes du FBG sont réfléchies.
La période de ces bandes varie en fonction de la déformation due à la pression appliquée et de l’expansion et de la contraction dues à la température, et la longueur d’onde de la lumière réfléchie varie en conséquence. Ainsi, lorsqu’ils sont utilisés avec un interrogateur, les FBG peuvent servir de capteurs pour mesurer la pression, la déformation et la température.
Utilisations des FBG
Les FBG constituent une alternative efficace dans les environnements de mesure où la technologie des capteurs conventionnels ne peut être appliquée, tels que les hautes et basses températures, les rayonnements élevés, le vide poussé et d’autres environnements de mesure difficiles.
Les FBG peuvent être utilisés avec précision dans des applications en environnement difficile telles que le contrôle des vibrations et de la température dans les générateurs à haute tension, la surveillance des températures élevées dans les transformateurs, la surveillance des pales dans les éoliennes, la surveillance de la charge dans les réservoirs de carburant des avions, la surveillance de la déformation, de la température et du déplacement dans les réacteurs nucléaires, et la surveillance des engins spatiaux. Le FBG peut également être utilisé pour mesurer avec précision des applications dans des environnements difficiles, comme la surveillance des engins spatiaux.
La mesure par FBG est également un outil efficace lorsque le nombre de capteurs requis est très élevé ou lorsque les installations doivent être réalisées sur de très longues distances.
Principe des FBG
Les capteurs FBG mesurent et quantifient les variations de contrainte dues à la température et à la pression en mesurant la lumière, qui est en fait détectée en recalculant l’information lumineuse en tant que température, contrainte et pression en détectant l’intensité de chaque longueur d’onde pour voir les changements dans la lumière réfléchie.
On peut donc dire que les FBG fonctionnent comme des éléments directs pour la détection directe de la déformation et de la température.
Le flux de détection avec les FBG est le suivant.
Tout d’abord, un faisceau lumineux incident est introduit dans la fibre optique à partir de l’interrogateur.
La lumière incidente traverse le cœur, répète la réflexion totale et atteint finalement le FBG.
Une partie de la lumière incidente qui atteint le FBG est réfléchie vers l’arrière par le FBG sous forme de “lumière réfléchie”, tandis que la lumière restante est une “lumière transmise” qui passe directement à travers le FBG.
Cette “lumière réfléchie” se déplace dans la direction opposée dans le cœur et retourne finalement à l’interrogateur.
L’interrogateur mesure et quantifie “l’intensité de la longueur d’onde de la lumière réfléchie”.
À partir des informations obtenues sur la longueur d’onde, la “température”, la “déformation” et la “pression” sont calculées selon des coefficients prédéterminés.
De cette manière, la température, la déformation et la pression peuvent être dérivées, mais l’information directement obtenue par le FBG en tant qu’élément de détection n’est que la “longueur d’onde de la lumière réfléchie”.
Or, la longueur d’onde de la lumière réfléchie change lorsque la distance entre les FBG varie en fonction de la température, de la déformation et de la pression.
La longueur d’onde de la lumière réfléchie par le FBG est appelée “longueur d’onde de Bragg” et le changement de longueur d’onde est appelé “décalage de longueur d’onde”.
L’interrogateur mesure le décalage de la longueur d’onde de Bragg en mesurant l’intensité de ces longueurs d’onde.
Comme la longueur d’onde de Bragg change de manière sensible à la pression, à la déformation et à la température, on peut dire que la dépendance de la déformation et de la température de la lumière réfléchie peut être utilisée, et que la pression, la déformation et la température peuvent être calculées et obtenues à partir de l’information sur la longueur d’onde obtenue, de sorte que les FBG peuvent être utilisés comme éléments de détection dans les capteurs.