CH644948A5 - Optical method for detecting and/or measuring physical quantities, and device for implementing this method - Google Patents

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CH644948A5
CH644948A5 CH486481A CH486481A CH644948A5 CH 644948 A5 CH644948 A5 CH 644948A5 CH 486481 A CH486481 A CH 486481A CH 486481 A CH486481 A CH 486481A CH 644948 A5 CH644948 A5 CH 644948A5
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CH486481A
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Pierre Benoit
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Promogap
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Description


  
 

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   REVENDICATIONS
 1. Procédé optique pour détecter et/ou mesurer des grandeurs et/ou des variations de grandeurs physiques, selon lequel on transmet une   lumiére    cohérente au moyen d'un conducteur de lumière sur un transducteur de la grandeur physique à mesurer et/ou à détecter, on capte, au moyen d'un capteur (10, 72, 83, 83', 85, 88, 89, 100, 101, 107), au moins une partie de la lumiére réfléchie ou transmise par le transducteur (73, 83, 83', 85, 90) et influencée par cette grandeur physique ou par la variation de cette grandeur physique, et on transmet cette lumière réfléchie ou transmise à un détecteur (71, 84, 84', 87, 95, 99, 105, 108), caractérisé en ce que   l'on    transmet la lumière émise par une source vers le transducteur, et la lumière transmise par le capteur vers le détecteur au moyen du même conducteur de lumière,

   la lumière transmise par le capteur ayant sensiblement la même longueur d'onde que la lumière émise par la source.



   2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une source émettrice (70, 82, 87, 94, 98, 104, 108) de lumière cohérente, au moins un détecteur (71, 84, 84', 87, 95, 99, 105, 108) et au moins un capteur optique (10, 72, 83, 83', 85, 88, 89, 100, 101, 107), caractérisé en ce que la source émettrice et le capteur sont reliés par un seul conducteur de lumière (13, 81, 81', 86, 91, 92, 102), transmettant simultanément la lumière émise par la source et la lumière transmise par le capteur vers le détecteur.



   3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le conducteur de lumière (13, 81, 81', 86, 91, 92, 102) est une fibre optique.



   4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le capteur optique est constitué par un élément-support   (11,    51, 56, 61), dont l'extrémité postérieure définit la face de raccordement et dont l'extrémité antérieure définit la face de captage (20), caractérisé en ce que le boîtier comporte un alésage axial, agencé pour loger la fibre optique unique (13, 53) du côté de la face de raccordement, et une lentille (19, 40, 43, 45, 55, 59, 62) montée du côté de la face de captage.



   5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lentille est constituée par une lentille sphérique (19, 40, 43, 45, 55, 59, 62) montée dans le boîtier à proximité de la face de captage et disposée à l'avant de l'extrémité antérieure de la fibre optique.



   6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'axe de la fibre optique et l'axe de la lentille sont décalés latéralement   l'un    par rapport à l'autre.



   7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lentille sphérique est constituée par une bille (19) montée à   l'inté^    rieur du boîtier, de telle manière que la face de captage (20) soit tangentielle à la surface antérieure de cette bille.



   8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lentille sphérique a la forme d'une partie de sphère (40) délimitée par une surface plane (41), et est montée à l'intérieur du boîtier de telle manière que cette surface plane soit disposée dans le plan de la face de captage (20).



   9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la lentille sphérique est une partie de sphère (43) fixée par sa surface plane au centre d'une lame circulaire (42) à faces planes parallèles, la face plane extérieure opposée à la lentille sphérique définissant la face de captage du capteur (20).



   10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lentille est placée à l'extrémité antérieure de la fibre optique.



   11. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le capteur optique est constitué par un boîtier dont l'extrémité postérieure définit la face de raccordement et dont l'extrémité antérieure définit la face de captage, caractérisé en ce que le boîtier comporte un alésage axial, agencé pour loger la fibre optique unique du côté de la face de raccordement, et un réseau holographique monté du côté de la face de captage.



   12. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lentille est constituée par une pièce tubulaire (55), comportant un alésage central agencé pour recevoir l'extrémité libre de la fibre optique (53).



   13. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier se compose d'un élément-support (11) comportant un alésage central, agencé pour loger un organe tubulaire (12) servant de support à la fibre optique (13), une pièce porte-lentille (17) adaptée à supporter la lentille (19) et agencée pour être montée à l'extrémité antérieure de l'élément-support, un manchon (21) monté sur l'élément-support à son extrémité opposée à la pièce porte-lentille, et une bague de serrage (22), le manchon et la bague de serrage étant agencés pour coopérer de manière à fixer la position axiale de l'organe tubulaire servant de support à la fibre optique par rapport à la lentille.



   14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'élément-support de la fibre optique comporte, à proximité de la face de raccordement, une protubérance annulaire (23), et en ce que le manchon, monté sur l'élément-support et la bague de serrage, comportent respectivement un épaulement (25') définissant un évidement agencé pour loger cette protubérance (23).



   15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la protubérance annulaire (23) comporte deux faces planes parallèles annulaires, et en ce qu'une rondelle (26) en un matériau autolubrifiant est interposée entre chacune de ces faces et la face adjacente de   l'un    des épaulements respectifs du manchon et de la bague de serrage.



   16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la pièce d'extrémité comporte, à son extrémité adjacente à la face de raccordement du capteur, un alésage agencé pour loger une pièce de renfort (33) métallique tubulaire destinée à être chassée dans la pièce d'extrémité, et dont le diamètre intérieur correspond sensiblement au diamètre extérieur de la gaine de la fibre optique logée dans la pièce d'extrémité.



   17. Dispositif selon la revendication 2, comportant au moins un coupleur directionnel (74, 80, 80', 93, 96', 97', 103, 106), caractérisé en ce que le détecteur optique (71, 84, 84', 87, 95, 99, 105, 108) et le coupleur directionnel sont reliés par un seul conducteur de lumière, transmettant simultanément la lumière émise par la source et la lumière transmise par le capteur.



   18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte une source émettrice de lumière (98, 104, 108), un détecteur (99, 105, 108), n capteurs (100, 101, 107) et n coupleurs directionnels (96', 97'; 103, 106), en ce que chaque capteur est relié à un dispositif coupleur au moyen d'un tronçon unique de fibre optique, et en ce que chaque coupleur directionnel est relié au coupleur directionnel suivant par un tronçon unique de fibre optique.



   La présente invention concerne un procédé optique pour détecter et/ou mesurer des grandeurs et/ou des variations de grandeurs physiques, selon lequel on transmet une lumière visible ou non au moyen d'un conducteur de lumière sur un transducteur de la grandeur physique à mesurer et/ou à détecter, on capte, au moyen d'un capteur, au moins une partie de la lumière réfléchie ou transmise par le transducteur et influencée par cette grandeur physique ou par la variation de cette grandeur physique, et on transmet cette lumière réfléchie ou transmise à un détecteur.

 

   La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.



   Les techniques de transmission, utilisant la lumière comme support de l'information, ont connu ces récentes années un développement très important en raison des caractéristiques spécifiques des fibres optiques. Leur insensibilité aux champs électriques et électromagnétiques protège les transmissions contre les interférences parasites, et garantit le secret des communications. La faible atténuation des signaux dans les lignes optiques permet d'excellentes transmis  



  sions à longue distance. La légèreté, la flexibilité et la résistance mécanique des lignes à fibres optiques facilitent l'installation des réseaux. L'augmentation continue du coût du cuivre sur le marché et la diminution rapide des réserves mondiales de ce métal contribuent à accroître l'intérêt pour les fibres optiques fabriquées à partir de silice, c'est-à-dire d'un matériau peu coûteux, dont les réserves sont quasiment inépuisables.



   Ces diverses caractéristiques des fibres optiques, ainsi que de nombreux autres avantages bien connus de l'homme de   Fart,    ont permis d'imaginer des systèmes optiques pour effectuer des mesures de grandeurs physiques et pour détecter et/ou mesurer les variations de ces grandeurs.



   Un des principes de la métrologie optique consiste à utiliser une surface réfléchissante influencée par la grandeur physique à mesurer, pour réfléchir, en le modulant en intensité, en phase ou en fréquence, un faisceau lumineux conduit par une fibre optique du type de celles couramment utilisées pour les télécommunications. Le système se compose essentiellement d'une source de lumière à composants solides du type laser ou diode électroluminescente, fonctionnant par exemple dans les longueurs d'ondes de l'infrarouge   (k       >     850 nm), d'un câble à fibre optique utilisé dans l'industrie des télécommunications, et d'un détecteur. Un coupleur directionnel, par exemple une jonction étoile, peut être interposé entre le capteur d'une part, la source et le détecteur d'autre part.



   Le faisceau lumineux transmis par la fibre optique est dirigé, éventuellement focalisé, sur une surface réfléchissante influencée par le paramètre physique à mesurer, la lumière réfléchie étant réinjectée dans la fibre. Une dérivation de la ligne optique, raccordée à la ligne principale par exemple par une jonction Y ou étoile, dérive la lumière réfléchie sur le détecteur. La technologie utilisée est celle des transmissions par fibres optiques. Les câbles sont composés d'une ou de plusieurs fibres à grandient d'indice, monomodes ou multimodes.



   Le but de la présente invention consiste essentiellement à proposer un procédé et à réaliser un dispositif, et notamment un capteur simple et universel, permettant de capter la lumière réfléchie par la surface réfléchissante influencée par la grandeur physique à mesurer, et de réinjecter cette lumière dans le   coeur    de la fibre optique. Ce but est atteint par le procédé susmentionné, caractérisé en ce que   l'on    transmet la lumière émise par une source vers le transducteur, et la lumière transmise par le capteur vers le détecteur au moyen du même conducteur de lumière, la lumière transmise par le capteur ayant sensiblement la même longueur d'ondes que la lumière émise par la source.



   Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que la source émettrice et le capteur sont reliés par un seul conducteur de lumière, transmettant simultanément la lumière émise par la source et la lumière transmise par le capteur vers le détecteur.



   La présente invention et ses principaux avantages seront mieux compris en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé, dans lequel:
 la fig. 1 représente une vue en coupe axiale d'une forme de réalisation d'un capteur utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de   l'in-    vention,
 les fig. 2A, 2B et 2C représentent des vues en coupe de la lentille sphérique du capteur,
 les fig. 3 et 4 représentent deux formes de réalisation de la lentille, combinée avec le support d'extrémité de la fibre optique,
 les fig. 5, 6 et 7 représentent d'autres formes de réalisation du capteur de la fig. 1,
 la fig. 8 représente un schéma de base illustrant le dispositif de mise en   oeuvre    du procédé selon l'invention, et
 les fig. 9, 10, 11, 12, 13, 14 et 15 illustrent différentes variantes du schéma de la fig. 8.



   En référence à la fig. 1, le capteur 10 décrit comporte essentiellement un boîtier composé d'un élément support 11 pourvu d'un alésage axial cylindrique, dans lequel est disposée une pièce d'extrémité 12 d'une fibre optique dénudée 13 logée dans un câble optique 14. La pièce d'extrémité est de préférence constituée d'un tube de métal à l'extrémité duquel est chassé un organe de centrage 15 de la fibre 14, et qui est au moins partiellement rempli de résine polymérisable 16 qui, après durcissement, assure le positionnement stable de la fibre optique 13. L'alésage central peut être rainuré pour diminuer les forces d'insertion de la pièce 12 et permettre son collage. A l'extrémité antérieure dite extrémité de captage du capteur, on adapte une pièce porte-lentille 17 sur l'élément-support.

  Cette pièce portelentille 17 comporte une cavité centrale 18 coaxiale à la fibre optique 13, dans laquelle est montée une lentille sphérique 19. Dans l'exemple illustré par la fig. 1, la lentille sphérique est constituée d'une sphère collée à l'intérieur de la cavité centrale 18, de telle manière qu'elle est tangente à la face de captage 20 du capteur. L'espace entre la surface antérieure de la pièce porte-lentille 17 et la surface antérieure de la sphère 19 est rempli de résine polymérisable, par exemple de résine époxy. La face de captage est polie après durcissement de la résine. La sphère 19 est de préférence en corindon, matériau très dur, résistant à l'environnement, même dans un milieu agressif, et facilement disponible dans le commerce.



   A l'extrémité postérieure de l'élément-support sont adaptés un manchon 21 et une bague de serrage 22, qui définissent l'extrémité de raccordement du capteur. Ces deux éléments coopèrent pour assurer le positionnement axial de la pièce d'extrémité de fibre 12. A cet effet, la pièce d'extrémité 12 comporte une protubérance annulaire 23, de section droite carrée ou rectangulaire, dont les côtés définissent deux faces d'appui ou épaulements 24 et 25. Le manchon 21 comporte un premier évidement annulaire central qui définit un épaulement 25'. Les deux épaulements 25 et 25' sont complémentaires et en appui   l'un    sur l'autre par l'intermédiaire d'une rondelle 26 réalisée en un matériau autolubrifiant.

  La bague de serrage 22 comporte également un premier épaulement 24' qui s'appuie sur l'épaulement 24 adjacent de la protubérance annulaire 23, par l'intermédiaire d'une rondelle 27 en un matériau autolubrifiant.



   Par ailleurs, le manchon 21 comporte deux autres épaulements 28 et 29, qui ont un profil adapté à celui de deux épaulements complémentaires 30 et 31 de la bague de serrage 22. Les deux pièces 21 et 22 sont assemblées au moyen d'au moins une goupille 32 logée dans un alésage radial ménagé à travers les deux pièces, entre les plans définis respectivement par les épaulements 29, 31 d'une part et 28, 30 d'autre part.



   Cet agencement permet de définir de façon stable la position de la pièce d'extrémité 12 et par conséquent l'extrémité de la fibre dénudée 13 par rapport à la lentille sphérique 19.



   Le montage du câble optique 14 s'effectue au moyen d'une pièce de renfort 33 métallique tubulaire, qui est ajustée sur un tronçon de câble gainé et chassée dans la pièce d'extrémité 12. Cette pièce de renfort a un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de la gaine du câble, et un diamètre extérieur sensiblement égal à celui d'un alésage ménagé à l'extrémité postérieure de la pièce d'extrémité 12. La pièce de renfort est de préférence chassée dans cet alésage de la pièce d'extrémité 12. Une partie au moins du tronçon de fibre optique, logée dans la pièce d'extrémité à l'avant de   l'extré-    mité antérieure de la pièce de renfort 33, est dénudée et noyée dans de la résine époxy.



   L'étanchéité du capteur est obtenue au moyen d'un manchon 34 de forme cylindrique, dont le diamètre extérieur est sensiblement égal à la partie frontale de l'élément-support   1 1    et de la pièce portelentille 17, et au moyen de deux joints toriques 35 et 36 disposés dans des gorges annulaires ménagées respectivement dans la surface périphérique du manchon 21, dans sa zone de recouvrement par le manchon 34, et dans la surface intérieure de l'élément 12, dans la zone d'appui contre la pièce d'extrémité 12.

 

   Cette réalisation est bien entendu décrite à titre d'exemple et pourrait subir de nombreuses modifications de forme. L'élémentsupport pourrait avoir une forme extérieure différente selon l'utilisation spécifique prévue pour le capteur. De même, la lentille sphérique pourrait se présenter sous différentes formes, notamment celles décrites en référence aux fig. 2A, 2B et 2C.  



   Dans le cas de la fig. 2A, la lentille sphérique est constituée par une partie de sphère 40 délimitée par une surface plane 41. Cette lentille est montée dans la pièce porte-lentille, de telle manière que sa surface plane 41 corresponde à la face de captage du capteur. Cette réalisation pourrait également être obtenue de la façon suivante: on monte une bille de corindon dans l'alésage central de la pièce portelentille 17, de telle manière qu'une partie de sa surface sphérique dépasse le plan défini par la face de captage du capteur; on polit ensuite cette partie de la bille jusqu'à l'obtention d'une surface plane 41 confondue avec la face de captage du capteur.



   La lentille de la fig. 2B se compose d'une lame à faces planes parallèles 42 de préférence circulaire, au centre de laquelle on a collé une demi-sphère 43. Ces deux éléments sont réalisés de préférence en corindon pour les mêmes raisons que précédemment. La lame 42 est ajustée de telle manière que sa surface extérieure soit disposée dans/ou constitue la face de captage du capteur. La lentille de la fig. 2C a une forme identique à celle de la fig. 2B, mais dans ce cas la lame 44 et la   demi-sphere    45 sont réalisées d'une pièce.



   La lentille représentée en coupe à la fig. 3 est constituée d'une pièce allongée 46, réalisée par exemple en corindon, qui comporte deux alésages axiaux 47 et 48 destinés à recevoir respectivement un tronçon de fibre optique non dénudé et un tronçon de fibre optique dénudé. Ces tronçons de fibres sont collés, par exemple à l'aide d'une résine époxy. La pièce 46 présente une extrémité antérieure arrondie 49 qui fait office de lentille sphérique et la partie 50 qui sert de support à la fibre optique. La lentille de la fig. 4 diffère de la précédente en ce qu'elle ne comporte qu'un seul alésage axial 48'.



   La fig. 5 représente schématiquement une autre forme de réalisation du capteur décrit en référence à la fig. 1. Cette réalisation simplifiée est suffisante pour certaines applications. Elle consiste en un élément tubulaire 51, dont l'alésage central est adapté pour recevoir un tronçon non dénudé 52 d'une fibre optique et un tronçon dénudé 53 de cette fibre. L'extrémité du tronçon dénudé est engagée dans un évidement approprié 54, ménagé à la base d'une lentille 55 fixée à l'extrémité antérieure de la pièce tubulaire 51. L'ensemble de ces éléments est rendu solidaire par collage au moyen de résine 56.



   La fig. 6 représente une autre réalisation comportant également une pièce tubulaire 57 pourvue d'un alésage central, dans lequel est engagé un tronçon de fibre non dénudé 52 et un tronçon de fibre dénudé 53. Le tronçon de fibre dénudé 53 est retenu à l'intérieur de l'alésage cylindrique de la pièce tubulaire 57 au moyen d'un support annulaire 58, qui pourrait par exemple être une pierre d'horlogerie ou toute autre pièce mécanique rigide pouvant remplir la même fonction. L'espace entre le support 58 et la gaine du tronçon de fibre 52 peut être rempli de résine polymérisable 56 comme précédemment. La lentille 59, fixée par collage ou par tout autre moyen mécanique approprié à l'extrémité antérieure de la pièce tubulaire 57, se compose d'une lame à faces parallèles et d'une protubérance sphérique disposée au centre de cette lame, du côté orienté vers l'extrémité de la fibre optique.

  Cette protubérance peut être rapportée à la lame ou réalisée d'une pièce avec celle-ci.



   La fig. 7 représente une autre variante réalisée au moyen d'un élément-support 60 de forme tubulaire, qui sert de support d'extrémité aux tronçons d'extrémité 52 et 53, respectivement non dénudé et dénudé d'une fibre optique. Cette pièce tubulaire comporte comme précédemment un alésage central, dans lequel sont logés les deux tronçons d'extrémité; le tronçon dénudé 53 est maintenu en position à l'intérieur de l'alésage au moyen d'une résine époxy 56.



  Cet ensemble rigide est monté fixe ou coulissant à l'intérieur d'un élément tubulaire 61, à l'extrémité antérieure duquel est montée une lentille 62 de conception similaire à celle de la lentille 59 représentée à la fig. 6. Un diaphragme métallisé 63 ou un filtre spatial, de forme annulaire, peut être appliqué sur la face intérieure de la lentille 62, autour de la protubérance centrale constituant en fait la lentille sphérique destinée à focaliser le faisceau lumineux transmis par la fibre optique.



   Bien entendu, d'autres réalisations pourraient être imaginées, consistant notamment à remplacer le support tubulaire 60 par un connecteur optique connu en soi.



   La fig. 8 représente un exemple de réalisation d'un montage prévu dans les techniques de métrologie optique utilisant   l'un    des dispositifs capteurs décrits précédemment. Ce montage comporte une source lumineuse 70 indépendante ou couplée à un détecteur 71.



  Un tel ensemble peut par exemple être constitué par les composants commercialisés sous le nom EROS ST 100, ST 101, ST 110, ST 111 et ST 140 par la société Thomson CSF. Ce montage comporte d'autre part un capteur 72 et un transducteur de la grandeur physique à mesurer 73. Le transducteur peut, selon les applications, être intégré au capteur 72. Un coupleur directionnel 74 peut être monté entre le groupe source détecteur et le groupe capteur-transducteur.



  Le coupleur directionnel peut être constitué par une jonction étoile commercialisée par la société Canstar Communications, Fiber Optic
Division. Ce coupleur directionnel comporte quatre entrées 75, 76, 77 et 78, dont l'une 77 est utilisée pour effectuer le raccordement du capteur 72, dont deux 75 et 76 sont utilisées pour effectuer le raccordement par fibre optique de la source 70 et du détecteur 71, et dont la quatrième 78 reste disponible.



   Différents schémas de montage peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre du procédé décrit. Quelques-unes de ces réalisations sont décrites en référence aux fig. 9 à 15.



   Le circuit de la fig. 9 représente une série de coupleurs directionnels 80 couplés en série, au moyen des fibres optiques 81, à une source de lumière 82. A chaque coupleur directionnel 80 est associé un groupe capteur-transducteur 83 et un détecteur 84.



   La fig. 10 représente une variante du dispositif de la fig. 9, selon laquelle un ensemble de coupleurs directionnels 80' est relié en série, au moyen de tronçons de fibres optiques 81', à une source lumineuse 82, mais selon laquelle un seul détecteur 84' est utilisé pour détecter les signaux transmis par les groupes capteurs-transducteurs 83'.



   Dans ces deux variantes, la source et le ou les détecteurs sont des composants différents.



   Le dispositif de la fig.   11    constitue le circuit le plus élémentaire permettant la mise en oeuvre du procédé décrit. Ce circuit se compose d'une groupe capteur-transducteur 85 relié, par un tronçon de fibre optique unique 86, à un ensemble 87 constitué par la source lumineuse et le détecteur.



   La fig. 12 représente un circuit comportant essentiellement deux capteurs 88 et 89, travaillant en transmission de la lumière au travers d'un transducteur 90, ces deux capteurs étant reliés au moyen des tronçons de fibres optiques 91 et 92, et du coupleur directionnel 93, à la source 94 et au détecteur 95.



   La fig. 13 illustre une variante comportant deux lignes principales 96 et 97, sur lesquelles sont connectés en série des coupleurs directionnels 96' et 97', respectivement reliés à une source 98 et à un détecteur 99. Une série de capteurs 100 est respectivement reliée à la série de coupleurs directionnels 96', et chaque coupleur 96' est relié à un coupleur correspondant 97'.



   La fig. 14 représente une variante selon laquelle une série de capteurs 101 est reliée respectivement par les tronçons de fibres optiques 102 à un coupleur directionnel 103 raccordé à une source 104 et à un détecteur 105.

 

   La fig. 15 représente un montage en cascade, dont chaque palier comporte un coupleur directionnel 106 et un capteur 107. Le coupleur 106 du premier palier est par ailleurs relié à un groupe sourcedétecteur 108. Les paliers suivants sont respectivement reliés à une sortie du coupleur du palier précédent.



   Ces différentes variantes permettent d'illustrer la grande diversité des réalisations permises, adaptées à diverses applications. D'une manière générale, le capteur transmet la lumière reçue au transducteur influencé par la grandeur physique à mesurer, qui réfléchit une partie de cette lumière reprise par ce capteur et transmise au détecteur.



   L'utilisation d'un capteur avec optique de sortie tel que décrit offre de grandes possibilités de mesure: notamment des mesures  d'angle, des mesures de présence (par exemple la présence d'un fluide mouillant la surface réfléchissante du transducteur), des mesures de dimension d'un objet, des mesures de transparence, des mesures de déformation du dioptre de réflexion sous l'effet de forces engendrées par des variations de grandeurs physiques telles que des variations de pression, etc.



   Lorsque l'extrémité de la fibre optique est placée au foyer objet de la lentille, le système est insensible aux variations selon X, Y et Z (Y correspond par exemple à l'axe de la fibre optique montée dans le capteur), mais est sensible à la rotation de plans de réflexion. Par contre, lorsqu'on focalise le faisceau sur la surface réfléchissante, le système présente une grande sensibilité au déplacement selon l'axe
Y. Les mesures peuvent être rendues indépendantes de la réflectivité du dioptre (mesures en phases), ce qui permet des mesures de déplacement au quart de la longueur d'onde, soit des déplacements de l'ordre de 0,25   llm    pour X = 633 nm. Une telle précision de mesures permet par exemple d'analyser des états de surfaces ou de détecter des positions d'objets de faible dimension se déplaçant à grande vitesse.

 

   En outre, il serait possible d'envisager la mesure de vitesse de rotation ou la réalisation d'un compte-tours, en décalant latéralement l'axe de la fibre optique et l'axe de la lentille dans le capteur. 

Claims (18)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé optique pour détecter et/ou mesurer des grandeurs et/ou des variations de grandeurs physiques, selon lequel on transmet une lumiére cohérente au moyen d'un conducteur de lumière sur un transducteur de la grandeur physique à mesurer et/ou à détecter, on capte, au moyen d'un capteur (10, 72, 83, 83', 85, 88, 89, 100, 101, 107), au moins une partie de la lumiére réfléchie ou transmise par le transducteur (73, 83, 83', 85, 90) et influencée par cette grandeur physique ou par la variation de cette grandeur physique, et on transmet cette lumière réfléchie ou transmise à un détecteur (71, 84, 84', 87, 95, 99, 105, 108), caractérisé en ce que l'on transmet la lumière émise par une source vers le transducteur, et la lumière transmise par le capteur vers le détecteur au moyen du même conducteur de lumière,
    la lumière transmise par le capteur ayant sensiblement la même longueur d'onde que la lumière émise par la source.
  2. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une source émettrice (70, 82, 87, 94, 98, 104, 108) de lumière cohérente, au moins un détecteur (71, 84, 84', 87, 95, 99, 105, 108) et au moins un capteur optique (10, 72, 83, 83', 85, 88, 89, 100, 101, 107), caractérisé en ce que la source émettrice et le capteur sont reliés par un seul conducteur de lumière (13, 81, 81', 86, 91, 92, 102), transmettant simultanément la lumière émise par la source et la lumière transmise par le capteur vers le détecteur.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le conducteur de lumière (13, 81, 81', 86, 91, 92, 102) est une fibre optique.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le capteur optique est constitué par un élément-support (11, 51, 56, 61), dont l'extrémité postérieure définit la face de raccordement et dont l'extrémité antérieure définit la face de captage (20), caractérisé en ce que le boîtier comporte un alésage axial, agencé pour loger la fibre optique unique (13, 53) du côté de la face de raccordement, et une lentille (19, 40, 43, 45, 55, 59, 62) montée du côté de la face de captage.
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lentille est constituée par une lentille sphérique (19, 40, 43, 45, 55, 59, 62) montée dans le boîtier à proximité de la face de captage et disposée à l'avant de l'extrémité antérieure de la fibre optique.
  6. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'axe de la fibre optique et l'axe de la lentille sont décalés latéralement l'un par rapport à l'autre.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lentille sphérique est constituée par une bille (19) montée à l'inté^ rieur du boîtier, de telle manière que la face de captage (20) soit tangentielle à la surface antérieure de cette bille.
  8. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lentille sphérique a la forme d'une partie de sphère (40) délimitée par une surface plane (41), et est montée à l'intérieur du boîtier de telle manière que cette surface plane soit disposée dans le plan de la face de captage (20).
  9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la lentille sphérique est une partie de sphère (43) fixée par sa surface plane au centre d'une lame circulaire (42) à faces planes parallèles, la face plane extérieure opposée à la lentille sphérique définissant la face de captage du capteur (20).
  10. 10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lentille est placée à l'extrémité antérieure de la fibre optique.
  11. 11. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le capteur optique est constitué par un boîtier dont l'extrémité postérieure définit la face de raccordement et dont l'extrémité antérieure définit la face de captage, caractérisé en ce que le boîtier comporte un alésage axial, agencé pour loger la fibre optique unique du côté de la face de raccordement, et un réseau holographique monté du côté de la face de captage.
  12. 12. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lentille est constituée par une pièce tubulaire (55), comportant un alésage central agencé pour recevoir l'extrémité libre de la fibre optique (53).
  13. 13. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier se compose d'un élément-support (11) comportant un alésage central, agencé pour loger un organe tubulaire (12) servant de support à la fibre optique (13), une pièce porte-lentille (17) adaptée à supporter la lentille (19) et agencée pour être montée à l'extrémité antérieure de l'élément-support, un manchon (21) monté sur l'élément-support à son extrémité opposée à la pièce porte-lentille, et une bague de serrage (22), le manchon et la bague de serrage étant agencés pour coopérer de manière à fixer la position axiale de l'organe tubulaire servant de support à la fibre optique par rapport à la lentille.
  14. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'élément-support de la fibre optique comporte, à proximité de la face de raccordement, une protubérance annulaire (23), et en ce que le manchon, monté sur l'élément-support et la bague de serrage, comportent respectivement un épaulement (25') définissant un évidement agencé pour loger cette protubérance (23).
  15. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la protubérance annulaire (23) comporte deux faces planes parallèles annulaires, et en ce qu'une rondelle (26) en un matériau autolubrifiant est interposée entre chacune de ces faces et la face adjacente de l'un des épaulements respectifs du manchon et de la bague de serrage.
  16. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la pièce d'extrémité comporte, à son extrémité adjacente à la face de raccordement du capteur, un alésage agencé pour loger une pièce de renfort (33) métallique tubulaire destinée à être chassée dans la pièce d'extrémité, et dont le diamètre intérieur correspond sensiblement au diamètre extérieur de la gaine de la fibre optique logée dans la pièce d'extrémité.
  17. 17. Dispositif selon la revendication 2, comportant au moins un coupleur directionnel (74, 80, 80', 93, 96', 97', 103, 106), caractérisé en ce que le détecteur optique (71, 84, 84', 87, 95, 99, 105, 108) et le coupleur directionnel sont reliés par un seul conducteur de lumière, transmettant simultanément la lumière émise par la source et la lumière transmise par le capteur.
  18. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte une source émettrice de lumière (98, 104, 108), un détecteur (99, 105, 108), n capteurs (100, 101, 107) et n coupleurs directionnels (96', 97'; 103, 106), en ce que chaque capteur est relié à un dispositif coupleur au moyen d'un tronçon unique de fibre optique, et en ce que chaque coupleur directionnel est relié au coupleur directionnel suivant par un tronçon unique de fibre optique.
    La présente invention concerne un procédé optique pour détecter et/ou mesurer des grandeurs et/ou des variations de grandeurs physiques, selon lequel on transmet une lumière visible ou non au moyen d'un conducteur de lumière sur un transducteur de la grandeur physique à mesurer et/ou à détecter, on capte, au moyen d'un capteur, au moins une partie de la lumière réfléchie ou transmise par le transducteur et influencée par cette grandeur physique ou par la variation de cette grandeur physique, et on transmet cette lumière réfléchie ou transmise à un détecteur.
    La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
    Les techniques de transmission, utilisant la lumière comme support de l'information, ont connu ces récentes années un développement très important en raison des caractéristiques spécifiques des fibres optiques. Leur insensibilité aux champs électriques et électromagnétiques protège les transmissions contre les interférences parasites, et garantit le secret des communications. La faible atténuation des signaux dans les lignes optiques permet d'excellentes transmis **ATTENTION** fin du champ CLMS peut contenir debut de DESC **.
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