EP3117256A1 - Dispositif pour la surveillance d'une structure a l'aide de cables optiques et procede de raccordement de cables optiques associe - Google Patents

Dispositif pour la surveillance d'une structure a l'aide de cables optiques et procede de raccordement de cables optiques associe

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Publication number
EP3117256A1
EP3117256A1 EP15709904.5A EP15709904A EP3117256A1 EP 3117256 A1 EP3117256 A1 EP 3117256A1 EP 15709904 A EP15709904 A EP 15709904A EP 3117256 A1 EP3117256 A1 EP 3117256A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical fiber
cable
carrier element
compartment
carrier
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15709904.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Antoine BROSSAULT
Pacome Chevalier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omnisens SA
Acome SCOP
Original Assignee
Omnisens SA
Acome SCOP
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Filing date
Publication date
Application filed by Omnisens SA, Acome SCOP filed Critical Omnisens SA
Publication of EP3117256A1 publication Critical patent/EP3117256A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4439—Auxiliary devices
    • G02B6/4471—Terminating devices ; Cable clamps
    • G02B6/4477—Terminating devices ; Cable clamps with means for strain-relieving to interior strengths element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4439—Auxiliary devices
    • G02B6/444—Systems or boxes with surplus lengths
    • G02B6/4441—Boxes

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring a structure using optical cables, as well as to a method for connecting associated optical cables.
  • optical cables There are known devices for measuring temperature or deformation using optical cables. Generally, these devices make it possible to perform "distributed” type measurements, based on backscattering techniques (in particular Brillouin or Raman), or of “distributed” type, when for example the optical cable comprises one or more fibers. provided with photo-inscribed Bragg gratings distributed along the fiber at regular intervals.
  • the cable is placed along a structure to be monitored, for example a building, and makes it possible to obtain a measurement of the deformations or temperature variations of the structure, especially in case of ground settlement.
  • An object of the invention is to provide a device for monitoring a structure using optical measurement cables to ensure mechanical continuity in the cable connection areas.
  • a device for monitoring a structure comprising:
  • a first cable comprising a first measurement optical fiber and a first carrier element
  • a second cable comprising a second measurement optical fiber and a second carrier element
  • connection box comprising a compartment inside which the first carrier element and the second carrier element extend, and an adhesive composition filling the compartment, the first carrier element and the second carrier element being embedded in the adhesive composition of to secure the carrier elements together.
  • connection of the load-bearing elements ensures a mechanical continuity in the cable connection areas.
  • the device makes it possible to connect the optical cables to the same Telec points as the connections of the sections.
  • the housing comprises a base having walls surrounding the compartment, the walls comprising a first opening for the passage of the first carrier element and a second opening for the passage of the second carrier element,
  • the first carrier element and the second carrier element extend parallel to each other inside the compartment, the first optical fiber has an end connected to one end of the second optical fiber by splicing, the device comprising a splice protection, and the housing comprises a second compartment in which the splice protection is received,
  • the housing comprises a base having walls surrounding the second compartment, the walls comprising a first opening for the passage of the first optical fiber and a second opening for the passage of the second optical fiber,
  • the housing comprises a tab for holding the splice protection in the second compartment
  • the housing comprises a base having a curved wall for winding the first and / or second optical fiber around the wall,
  • the wall has a radius of curvature greater than or equal to 10 millimeters, preferably greater than or equal to 15 millimeters,
  • the device comprises a tab for holding the first optical fiber and / or the second optical fiber around the curved wall,
  • the adhesive composition forms a single single block in which the first carrier element and the second carrier element are embedded
  • the adhesive composition comprises an epoxy polymer
  • the adhesive composition has an elongation at break of between 10 and 40%, preferably between 15 and 30%,
  • the adhesive composition is able to withstand a tensile force exerted on the carrier elements resulting in an elongation of the supporting elements greater than or equal to 2%,
  • the first cable comprises a first sheath surrounding the first optical fiber and the first carrier element, the first sheath being interrupted so as to form a sheath end, and the housing has a first recess in which the sheath end is housed,
  • the second cable comprises a second cladding surrounding the second optical fiber and the second carrying element, the second cladding being interrupted so as to form a sheath end, and the casing has a second recess in which the end of the cladding is housed; sheath, the first and second recesses being arranged on either side of the compartment inside which extend the first carrier member and the second carrier member,
  • the device comprises an analysis apparatus capable of measuring at each point of a plurality of points along the optical fibers a parameter representative of a parameter representative of a state of the optical fiber.
  • the invention also relates to a method for connecting a first cable and a second cable, the first cable comprising a first optical measurement fiber and a first carrier element, and the second cable comprising a second optical measurement fiber and a second optical fiber.
  • second carrier element the method comprising a step of:
  • the method may further comprise a step of:
  • the invention also relates to a structure comprising a series of elementary sections, each elementary section being connected to a following elementary section of the series, and being equipped with:
  • the optical cable in contact with the elementary section, the optical cable comprising an optical measurement fiber and a carrier element
  • connection box comprising a compartment inside which the optical cable carrying member extends and a carrier element of the optical cable fitted to the adjacent elementary section, and an adhesive composition filling the compartment, the carriers being submerged; in the adhesive composition so as to secure the carrier elements together.
  • FIG. 1 schematically represents, in cross-section, an exemplary structure to be monitored
  • FIG. 2 schematically represents, in cross-section, an optical cable for measuring deformation and temperature, suitable for use in a monitoring device according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 schematically represents, in perspective, a device for monitoring a structure, according to one embodiment of the invention, before application of the adhesive composition
  • FIG. 4 schematically represents, in perspective, the device for monitoring a structure, after application of the adhesive composition
  • the structure to be monitored 1 shown in FIG. 1 is a "pipe in pipe” pipe used for the submarine transport of crude oil.
  • the pipe 1 is formed of a series of elementary sections 2, each elementary section 2 typically having a length of the order of 600 meters and an outer diameter of the order of 30 centimeters.
  • Each elementary section 2 comprises an outer tube 3, an inner tube 4 concentrically disposed inside the outer tube 3, and an insulating layer 5 disposed between the outer tube 3 and the inner tube 4.
  • the insulating layer 5 is in contact with the inner tube 4 and surrounds the inner tube 4.
  • Each elementary section 2 is equipped with an optical cable 7 of measurement of a physical parameter of the section.
  • the physical parameters measured are a deformation parameter and a temperature parameter.
  • the optical cable 7 extends in a longitudinal direction of the elementary section 2, between the inner tube 4 and the insulating layer 5.
  • the optical cable 7 can be wound helically around the inner tube 4.
  • the optical cable 7 is shown in more detail in FIG.
  • the optical cable 7 comprises a first optical element 8, a second optical element 9, two carrier elements 10 and 1 1, and a sheath 1 6 surrounding the optical elements 8, 9 and the carrier elements 10, 1 1.
  • the first optical element 8 is a temperature measuring element.
  • the first optical element 8 comprises a first optical fiber 12 and a first envelope 13 surrounding the first optical fiber 12.
  • the first optical fiber 12 is disposed in the first envelope 13 leaving a gap between the optical fiber 12 and the envelope 13. so that the optical fiber 12 is free in the envelope 13.
  • the first optical fiber 12 is disposed in the first envelope 13 with an excess of length relative to the first envelope 12. This makes it possible, in particular, to make the first optical fiber 12 insensitive to the stresses of elongation which are exerted on the optical cable 7.
  • the excess length of the first optical fiber 12 relative to the first envelope 13 is between 0 and 0.5%.
  • the first envelope 13 is formed of a thermoplastic material, such as a polyester for example.
  • the first casing 13 has a cylindrical shape of revolution and has an internal diameter of between 0.6 and 2 millimeters, for example of the order of 1 millimeter, and an external diameter of between 1.3 and 3.5 millimeters, for example. example of the order of 1, 6 millimeters.
  • the second optical element 9 is an optical element for measuring deformation.
  • the second optical element 9 comprises a second optical fiber 14, identical to the first optical fiber 12, and a second envelope 15 surrounding the second optical fiber 14.
  • the second optical fiber 14 is disposed in the second envelope 15 without leaving any gap between the optical fiber 14 and the envelope 15 so that the optical fiber 14 and the envelope 15 are integral with each other all along the optical fiber 14. In this way, the elongation stresses experienced by the the second envelope 15 are transmitted to the second optical fiber 14.
  • the second envelope 15 is formed of a material having a low coefficient of expansion, such as a liquid crystal polymer (LCP) or a polymer blend comprising a liquid crystal polymer (LCP) and a polyester, such as a polybutylterephthalate (PBT) for example.
  • LCP liquid crystal polymer
  • PBT polybutylterephthalate
  • the second casing 15 has a cylindrical shape of revolution and has an outer diameter of between 0.5 and 2 millimeters, for example of the order of 0.9 millimeters.
  • the carrier members 10 and 11 are formed of a tensile-resistant material, such as a plastics material reinforced with reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers are fibers of dielectric material, such as glass fibers, or poly-para-phenylene terephthalamide fibers (known under the trademark Kevlar).
  • Each carrier element 10 and 11 is of elongate shape, cylindrical in revolution, and has a diameter of between 0.5 and 5 millimeters, for example of the order of 1.5 millimeters.
  • the carrier elements 10 and 11 provide the optical cable 7 with tensile properties and limit the thermal expansion of the optical cable 7.
  • the first optical element 8, the second optical element 9 and the carrier elements 10 and 11 are embedded in the sheath 16.
  • the sheath 16 is of elongate shape.
  • the sheath 1 6 has a cross section of flattened shape, having for example a width 11 of the order of 8 millimeters and a thickness e1 of the order of 3 millimeters.
  • the sheath 1 6 is formed of a temperature-resistant material resistant to hydrocarbon exposure, such as a fluorinated thermoplastic material, for example polyvinylidene fluoride (PVDF), perfluoroalkoxy (PFA) or ethylene Tetrafluoroethylene (ETFE).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PFA perfluoroalkoxy
  • ETFE ethylene Tetrafluoroethylene
  • the sheath 1 6 was formed by extruding the thermoplastic material around the optical elements 8 and 9 and the reinforcing elements 10 and 1 1, in order to bind the elements 8, 9, 10 and 1 1 to the sheath 1 6. Of this way, the elongation stresses experienced by the cable 7 are transmitted to the envelopes 13 and 15 of the optical elements.
  • the first optical element 8, the second optical element 9 and the carrier elements 10 and 1 1 extend parallel to each other.
  • the first optical element 8, the second optical element 9 and the carrier elements 10 and 11 have longitudinal axes extending in the same plane, which is preferably the median plane P of the sheath 16 extending perpendicular to the thickness e of the sheath.
  • the carrier elements 10 and 11 are arranged on either side of the optical elements 8 and 9.
  • the small thickness e of the cable 7 makes it easy to integrate it between the inner tube 4 and the insulating layer 5 of the structure 1 to be monitored.
  • the monitoring device 17 of the structure 1 comprises a first optical cable 7A and a second optical cable 7B, each optical cable 7A, 7B being integral with an elementary section 2 of the structure to be monitored 1, and a junction box 18 for connecting the optical cables 7A and 7B to each other.
  • Each of the optical cables 7A, 7B is identical to the cable 7 illustrated in FIG.
  • the first optical cable 7A comprises a temperature measuring element 8A, a deformation measuring element 9A, two carrying elements 10A and 11A and a sheath 1 6A.
  • the first optical cable 7A has been stripped at one end. Specifically, the sheath 1 6A has been removed over a predetermined length of the first cable 7A, so as to reveal the elements 8A, 9A, 10A and 1 1 A. Thus, the first sheath 16A is interrupted to form a first sheath end 19A.
  • the second optical cable 7B comprises a temperature measuring element 8B, a deformation measuring element 9B, two carrier elements 10B and 11B and a sheath 16B.
  • the second optical cable 7B has been stripped at one end. Specifically, the sheath 1 6B has been removed over a predetermined length of the second cable 7B, so as to reveal the elements 8B, 9B, 10B and 1 1 B.
  • the second sheath 1 6B is interrupted so as to form a second sheath end 19B.
  • connection box 18 comprises a base 20 for receiving the optical cables 7A and 7B and a cover 21 adapted to be fixed on the base 20 to close the housing 18.
  • the base 20 has a generally elongate shape, of small thickness.
  • the base 20 has a length L2 at least 5 times greater than its width 12, for example a length of about 250 millimeters, a width of the order of 35 millimeters, and a low thickness e2, of the order of 5 millimeters.
  • the base 20 is formed of a temperature resistant material, such as a thermoplastic polymer loaded with glass fibers for example.
  • the base 20 comprises a first recess 22, in which is housed the first sheath end 19A and a second recess 23, in which is housed the second sheath end 19B.
  • the first recess 22 and the second recess 23 are not arranged facing each other, but are slightly offset relative to a longitudinal central axis X of the base 20, so that the first cable 7A and the second cable 7B extending parallel to each other without being aligned with each other.
  • the optical elements 8A, 9A, 8B, 9B and the reinforcing elements 10A, 11A, 10B, 11B without sheath extend inside the base 20.
  • the base 20 comprises a first wall 24 delimiting a first compartment 25 (or central compartment) intended to receive the first carrier elements 10A, 11A and the second carrier elements 10B, 11B.
  • the first wall 24 comprises four openings 26 to 29 including two first openings 26, 27 for the passage of the first carrier members 10A, 11A and two second openings 28, 29 for the passage of the second carrier members 10B, 1 B.
  • the first openings 26, 27 are slightly offset from the second openings 28, 29, so that each first carrier member 10A, 11A extends inside the first compartment 25 parallel to a second carrier member. 10B, 1 1 B, being in contact therewith.
  • the base 20 further comprises second walls 30 defining a second compartment 31 and third walls 32 defining a third compartment 33.
  • the second compartment 31 and the third compartment 33 (or side compartments) are arranged on either side of the first compartment 25, symmetrically with respect to the longitudinal axis X of the base 20.
  • the second compartment 31 is intended to receive splice protection connection between the first optical fiber 12A of the first cable 7A and the first optical fiber 12B of the second cable 7B.
  • the base 20 comprises tabs 34 for holding the splice protection in the second compartment 31.
  • the second walls 30 comprise a first opening 48 for the passage of the optical fiber 12A and a second opening 49 for the passage of the optical fiber 12B.
  • the third compartment 33 is intended to receive splice splice protection between the second optical fiber 14A of the first cable 7A and the second optical fiber 14A of the second cable 7B.
  • the base 20 also comprises tabs 35 for holding the splice protection in the third compartment 33.
  • the third walls 32 comprise a first opening 50 for the passage of the optical fiber 12B and a second opening 51 for the passage of the optical fiber 14B.
  • the base 20 further comprises a fourth wall 36 and a fifth wall 37 forming guide walls for winding the optical fibers 12 and 14 inside the base 20.
  • the fourth wall 36 and the fifth wall 37 are arranged on either side of the first compartment 25, symmetrically with respect to a transverse axis Y of the base 20, perpendicular to the longitudinal axis X.
  • the fourth wall 36 and the fifth wall 37 each have curved winding portions 38, 39 on which the optical fibers can be wound. .
  • the winding portions 38 and 39 have a radius of curvature greater than or equal to 10 millimeters (preferably greater than or equal to 15 millimeters), in order to limit the curvature of the optical fibers in the casing and prevent their damage.
  • the base 20 also includes holding tabs 40 of the optical fibers around the curved walls 36 and 37.
  • the base 20 comprises a sixth wall 41 and a seventh wall 42 (or fixing wall) for fixing the cover 21 to the base 20.
  • the sixth wall 41 and the seventh wall 42 each have a circular shape.
  • the sixth wall 41 and the seventh wall 42 are arranged on either side of the first compartment 25, symmetrically with respect to the transverse axis of the base.
  • the sixth wall 41 and the seventh wall 42 are respectively surrounded by the fourth wall 36 and the fifth wall 37.
  • the fourth wall 36, the fifth wall 37, the sixth wall 41 and the seventh wall 42 each have openings 43 allowing the carrying elements 10A, 11A, 10B, 11B to pass through the walls 36,
  • the cover 21 comprises a plate 44 of generally flat shape, an eighth wall 45 and a ninth wall 46 projecting from the plate 44.
  • the eighth wall 45 and the ninth wall 46 each have a circular shape.
  • the plate 44 is able to cover the base 20 so as to close the housing 18.
  • the eighth wall 45 of the cover 21 is adapted to engage the sixth wall 41 of the base 20, and the ninth wall 46 of the cover 21 is adapted to engage the seventh wall 42 of the base 20, so as to fix the cover 21 on the base 20.
  • the eighth wall 45 and the ninth wall 46 are adapted to be inserted into the sixth wall 41 and the seventh wall 42 respectively.
  • the presence of the openings 43 in the sixth wall 41 and the seventh wall 42 promotes an elastic deformation of these walls for the insertion of the eighth wall 45 and the ninth wall 46.
  • the first compartment 25 is filled with an adhesive composition 47.
  • the adhesive composition forms a single single block of material filling the first compartment 25.
  • the first carrier elements 10A, 10B and the second carrier elements 11A , 1 1 B are embedded in the adhesive composition 47. In this way, the carrier elements 10A, 10B, respectively 1 1 A, 1 1 B, are joined together.
  • the adhesive composition 47 used is, for example, an ultraviolet-curable epoxy composition, such as a composition sold under the reference UV EPOXY 020507 by the company Resin Design, LLC.
  • the adhesive composition 47 preferably has an elongation at break of between 15 and 30%.
  • the adhesive composition 47 is able to withstand a tensile force exerted on the carrier elements generating an elongation of the supporting elements greater than or equal to 2%.
  • the mounting of the device 17 is performed according to the following steps.
  • a first step the sheath 1 6A of the first cable 7A is removed over a predetermined length of the first cable, so as to reveal the optical elements 8A and 9A and the carrier elements 10A and 11A.
  • the same operation is performed on the second cable 7B so as to reveal the optical elements 8B and 9B and the carrier elements 10B and 11B.
  • the predetermined length is for example of the order of 1, 5 meters.
  • the first envelope 13A, 13B, surrounding the first optical fiber 12A, 12B, of temperature measurement is removed over the predetermined length, so as to reveal the first optical fiber 12A, 12B temperature measurement.
  • the second envelope 15A, 15B surrounding the second optical fiber 14A, 14B of stress measurement is removed over the predetermined length, so as to reveal the second optical fiber 14A, 14B of stress measurement.
  • the carrier elements 10A, 10B, 11A and 11B are cut so as to be shortened.
  • the carrier elements 10A, 10B, 11A and 11B then have a stripped portion having a length of 15 centimeters for example.
  • the first sheath end 19A is positioned in the first housing 22 and the second sheath end 19B is positioned in the second housing 23.
  • the carrier elements 10A, 10B, 11A and 11 B extend in part inside the first compartment 25.
  • the first compartment 25 is filled with the adhesive composition 47 in liquid form, so as to embed the carrier elements 10A, 10B, 11A and 11B in the adhesive composition 47.
  • the adhesive composition 47 is solidified by subjecting the adhesive composition 47 to ultraviolet radiation.
  • the first optical fiber 12A of the first cable 7A is connected to the first optical fiber 12B of the second cable 7B by splicing.
  • the splice can be made by fusion.
  • the junction zone between the optical fibers 12A and 12B is protected by a splice protection device in the form of a protective sleeve surrounding the fused ends of the optical fibers, such as a sleeve of heat-shrinkable material. for example.
  • the splice can be made mechanically.
  • the optical fibers 12A and 12B are connected to each other by a mechanical connection device also fulfilling a role of splice protection device.
  • the second optical fiber 14A of the first cable 7A is connected to the second optical fiber 14B of the second cable 7B by splicing.
  • the optical fibers 12A, 12B, 14A and 14B are arranged in the base 20, being wound around the fourth wall 36 and the fifth wall 37 (that is to say around the guide walls ), and the splice protection devices are inserted into the second and third compartments 31 and 33.
  • FIGS. 5 to 7 schematically represent different possible configurations for routing the optical fibers inside the base 20.
  • first optical fiber 12A of the first cable 7A has been shown.
  • other fibers 12B, 14A and 14B are routed identically.
  • the optical fiber 12A is wound only around the fourth wall 36, making for example 6, 25 turns, then its end is directed towards the second compartment 31 where it is spliced with the optical fiber 12B.
  • the optical fiber 12A is wound around the fourth wall 36, along the second compartment 31, then is wound around the fifth wall 37, then its end is directed towards the third compartment 33 where it is spliced with optical fiber 12B.
  • 12A optical fiber is wound up, for example, 4, 25 turns around the fourth wall 36 and 0.5 turns around the fifth wall 37.
  • the optical fiber 12A is wound around the fourth wall 36 forming small loops, then around the fourth wall 36 and the fifth wall 37, along the second compartment 31 and the third compartment 33, forming large loops, and its end is directed to the third compartment 33 where it is spliced with the optical fiber 12B.
  • the optical fiber 12A is wound by making, for example, 2.25 turns around the fourth wall 36 and 1.75 turns around the fourth wall 36 and the fifth wall 37.
  • the cover 21 is fixed on the base 20.
  • the eighth wall 45 and the ninth wall 46 of the cover 21 are introduced into the sixth wall 41 and the seventh wall 42 of the base 20.
  • the device 17 thus allows the connection of the first cable 7A and the second cable 7B, while simultaneously providing optical continuity from one cable to the other, a splice protection between the optical fibers 12A and 12B, 14A and 14B , and a continuity of the mechanical characteristics (in particular a continuity of the resistance of the cable in traction).
  • a large number of optical cables can thus be connected in series.
  • the end optical cables of the series are connected to an analysis apparatus.
  • the analysis apparatus is capable of measuring at each point of a plurality of points along each optical element a value of the Brillouin frequency.
  • the sensitivity of the first optical element to temperature variations - the ratio between the temperature of the optical element and the variation of the resulting Brillouin frequency - being known, it is possible to deduce, at each point along the first optical element a temperature variation value.
  • the sensitivity to the elongation of the second optical element - the ratio between the imposed elongation (in percentage) and the variation of the resulting Brillouin frequency - being known, it is possible to deduce, at each point along the optical element, an elongation value of the second optical element.
  • the variation of the Brillouin frequency also depends on the temperature of the optical element.
  • the measurement of the elongation can be distorted in the event of temperature variation of the optical element.
  • each cable is closely related to the structure whose temperature and deformation are to be measured, the elongation and temperature values measured along the optical cables are considered as deformation and temperature values of the structure to be monitored.
  • each cable would comprise an optical fiber for measuring pressure or an optical acoustic measurement fiber.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (17) pour la surveillance d'une structure, comprenant: un premier câble (7A) comprenant une première fibre optique de mesure et un premier élément porteur (10A, 11A), un deuxième câble (7B) comprenant une deuxième fibre optique de mesure et un deuxième élément porteur (10B, 11B), et un boîtier de raccordement (18) comprenant un compartiment (25) à l'intérieur duquel s'étendent le premier élément porteur (10A, 11A) et le deuxième élément porteur (10B, 11B), et une composition adhésive (47) remplissant le compartiment (25), le premier élément porteur (10A, 11A) et le deuxième élément porteur (10B, 11B) étant noyés dans la composition adhésive (47) de manière à solidariser les éléments porteurs (10A, 11A, 10B, 11B) entre eux.

Description

DISPOSITIF POUR LA SURVEILLANCE D'UNE STRUCTURE A L'AIDE DE CABLES OPTIQUES ET PROCEDE DE RACCORDEMENT DE CABLES OPTIQUES ASSOCIE DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif pour la surveillance d'une structure à l'aide de câbles optiques, ainsi qu'un procédé de raccordement de câbles optiques associé. ETAT DE LA TECHNIQUE
On connaît des dispositifs de mesure de température ou de déformation utilisant des câbles optiques. Généralement, ces dispositifs permettent de réaliser des mesures de type « distribuées », basées sur des techniques de rétrodiffusion (notamment Brillouin ou Raman), ou bien de type « réparties », lorsque par exemple le câble optique comprend une ou plusieurs fibre(s) munie(s) de réseaux de Bragg photo-inscrits et répartis le long de la fibre à intervalles réguliers.
Le câble est posé le long d'une structure à surveiller, par exemple un bâtiment, et permet d'obtenir une mesure des déformations ou des variations de température de la structure, notamment en cas de tassement de terrain.
Un avantage de ces dispositifs est que les mesures réalisées sont insensibles aux perturbations électromagnétiques.
Il serait envisageable d'utiliser de tels dispositifs de mesure pour la surveillance de structures de grandes dimensions, telles que des canalisations de transport de fluides, notamment d'hydrocarbures, de gaz ou de produits chimiques.
Cependant, du fait de leur longueur importante (pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres), ces structures nécessitent l'installation et le raccordement de plusieurs câbles optiques.
De plus, de telles structures sont couramment constituées d'une pluralité de tronçons raccordés entre eux. Il serait donc souhaitable d'équiper chaque tronçon d'un câble optique associé. RESUME DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un dispositif pour la surveillance d'une structure utilisant des câbles optiques de mesure permettant d'assurer une continuité mécanique dans les zones de raccordement des câbles.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif pour la surveillance d'une structure, comprenant :
- un premier câble comprenant une première fibre optique de mesure et un premier élément porteur,
- un deuxième câble comprenant une deuxième fibre optique de mesure et un deuxième élément porteur, et
- un boîtier de raccordement comprenant un compartiment à l'intérieur duquel s'étendent le premier élément porteur et le deuxième élément porteur, et une composition adhésive remplissant le compartiment, le premier élément porteur et le deuxième élément porteur étant noyés dans la composition adhésive de manière à solidariser les éléments porteurs entre eux.
Le raccordement des éléments porteurs permet d'assurer une continuité mécanique dans les zones de raccordement des câbles.
De plus, dans le cas d'une structure à surveiller constituée d'une pluralité de tronçons raccordés entre eux, le dispositif permet d'effectuer les raccordements des câbles optiques aux mêmes points kilométriques que les raccordements des tronçons.
Le dispositif peut en outre présenter les caractéristiques suivantes :
- le boîtier comprend un socle présentant des parois entourant le compartiment, les parois comprenant une première ouverture pour le passage du premier élément porteur et une deuxième ouverture pour le passage du deuxième élément porteur,
- le premier élément porteur et le deuxième élément porteur s'étendent parallèlement l'un à l'autre à l'intérieur du compartiment, - la première fibre optique présente une extrémité raccordée à une extrémité de la deuxième fibre optique par épissure, le dispositif comprenant une protection de l'épissure, et le boîtier comprend un deuxième compartiment dans lequel est reçue la protection d'épissure,
- le boîtier comprend un socle présentant des parois entourant le deuxième compartiment, les parois comprenant une première ouverture pour le passage de la première fibre optique et une deuxième ouverture pour le passage de la deuxième fibre optique,
- le boîtier comprend une patte de maintien de la protection d'épissure dans le deuxième compartiment,
- le boîtier comprend un socle présentant une paroi courbe pour enrouler la première et/ou la deuxième fibre optique autour de la paroi,
- la paroi présente un rayon de courbure supérieur ou égal à 10 millimètres, de préférence supérieur ou égal à 15 millimètres,
- le dispositif comprend une patte de maintien de la première fibre optique et/ou de la deuxième fibre optique autour de la paroi courbe,
- la composition adhésive forme un seul bloc unique dans lequel sont noyés le premier élément porteur et le deuxième élément porteur,
- la composition adhésive comprend un polymère époxyde,
- la composition adhésive présente un allongement à la rupture compris entre 10 et 40%, de préférence entre 15 et 30%,
- la composition adhésive est propre à résister à un effort de traction exercé sur les éléments porteurs engendrant un allongement des éléments porteurs supérieur ou égal à 2 %,
- le premier câble comprend une première gaine entourant la première fibre optique et le premier élément porteur, la première gaine étant interrompue de manière à former une extrémité de gaine, et le boîtier présente un premier renfoncement dans lequel est logée l'extrémité de gaine,
- le deuxième câble comprend une deuxième gaine entourant la deuxième fibre optique et le deuxième élément porteur, la deuxième gaine étant interrompue de manière à former une extrémité de gaine, et le boîtier présente un deuxième renfoncement dans lequel est logée l'extrémité de gaine, le premier et le deuxième renfoncements étant disposés de part et d'autre du compartiment à l'intérieur duquel s'étendent le premier élément porteur et le deuxième élément porteur,
- le dispositif comprend un appareil d'analyse propre à mesurer en chaque point d'une pluralité de points le long des fibres optiques un paramètre représentatif d'un paramètre représentatif d'un état de la fibre optique.
L'invention concerne également un procédé de raccordement d'un premier câble et d'un deuxième câble, le premier câble comprenant une première fibre optique de mesure et un premier élément porteur, et le deuxième câble comprenant une deuxième fibre optique de mesure et un deuxième élément porteur, le procédé comprenant une étape de :
- disposer le premier élément porteur et le deuxième élément porteur dans un compartiment d'un boîtier de raccordement,
- remplir le compartiment avec une composition adhésive, le premier élément porteur et le deuxième élément porteur étant noyés dans la composition adhésive de manière à solidariser les éléments porteurs entre eux.
Le procédé peut comprendre en outre une étape de :
- raccorder la première fibre optique à la deuxième fibre optique par épissure.
L'invention se rapporte également à une structure comprenant une série de tronçons élémentaires, chaque tronçon élémentaire étant raccordé à un tronçon élémentaire suivant de la série, et étant équipé :
- d'un câble optique en contact avec le tronçon élémentaire, le câble optique comprenant une fibre optique de mesure et un élément porteur, et
- d'un boîtier de raccordement comprenant un compartiment à l'intérieur duquel s'étend l'élément porteur du câble optique et un élément porteur du câble optique équipant le tronçon élémentaire adjacent, et une composition adhésive remplissant le compartiment, les porteurs étant noyés dans la composition adhésive de manière à solidariser les éléments porteurs entre eux. PRESENTATION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 représente de manière schématique, en coupe transversale, un exemple de structure à surveiller,
- la figure 2 représente de manière schématique, en coupe transversale, un câble optique de mesure de déformation et de température, propre à être utilisé dans un dispositif de surveillance conforme à un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 représente de manière schématique, en perspective, un dispositif pour la surveillance d'une structure, conforme à un mode de réalisation de l'invention, avant application de la composition adhésive,
- la figure 4 représente de manière schématique, en perspective, le dispositif pour la surveillance d'une structure, après application de la composition adhésive,
- les figures 5 à 7 représentent de manière schématique différentes configurations possibles de routage des fibres optiques à l'intérieur du boîtier du dispositif.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
La structure à surveiller 1 représentée sur la figure 1 est une conduite de type « pipe in pipe », utilisée pour le transport sous-marin de pétrole brut.
La conduite 1 est formée d'une série de tronçons élémentaires 2, chaque tronçon élémentaire 2 présentant typiquement une longueur de l'ordre de 600 mètres et un diamètre externe de l'ordre de 30 centimètres.
Chaque tronçon élémentaire 2 comprend un tube externe 3, un tube interne 4 disposé de manière concentrique à l'intérieur du tube externe 3, et une couche isolante 5 disposée entre le tube externe 3 et le tube interne 4. La couche isolante 5 est en contact avec le tube interne 4 et entoure le tube interne 4. Chaque tronçon élémentaire 2 est équipé d'un câble optique 7 de mesure d'un paramètre physique du tronçon. Dans l'exemple décrit ci- après, les paramètres physiques mesurés sont un paramètre de déformation et un paramètre de température.
Le câble optique 7 s'étend selon une direction longitudinale du tronçon élémentaire 2, entre le tube interne 4 et la couche isolante 5.
Alternativement, le câble optique 7 peut être enroulé en hélice autour du tube interne 4.
Le câble optique 7 est représenté plus en détails sur la figure 2.
Le câble optique 7 comprend un premier élément optique 8, un deuxième élément optique 9, deux éléments porteurs 10 et 1 1 , et une gaine 1 6 entourant les éléments optiques 8, 9 et les éléments porteurs 10, 1 1 .
Le premier élément optique 8 est un élément de mesure de température.
Le premier élément optique 8 comprend une première fibre optique 12 et une première enveloppe 13 entourant la première fibre optique 12. La première fibre optique 12 est disposée dans la première enveloppe 13 en laissant subsister un jeu entre la fibre optique 12 et l'enveloppe 13 de sorte que la fibre optique 12 est libre dans l'enveloppe 13.
De plus, la première fibre optique 12 est disposée dans la première enveloppe 13 avec un excédent de longueur par rapport à la première enveloppe 12. Cela permet notamment de rendre la première fibre optique 12 insensible aux contraintes d'allongement qui s'exercent sur le câble optique 7.
L'excédent de longueur de la première fibre optique 12 par rapport à la première enveloppe 13 est compris entre 0 et 0,5 %.
La première enveloppe 13 est formée en un matériau thermoplastique, tel qu'un polyester par exemple.
La première enveloppe 13 présente une forme cylindrique de révolution et possède un diamètre interne compris entre 0,6 et 2 millimètres, par exemple de l'ordre de 1 millimètre, et un diamètre externe compris entre 1 ,3 et 3,5 millimètres, par exemple de l'ordre de 1 ,6 millimètres.
Le deuxième élément optique 9 est un élément optique de mesure de déformation. Le deuxième élément optique 9 comprend une deuxième fibre optique 14, identique à la première fibre optique 12, et une deuxième enveloppe 15 entourant la deuxième fibre optique 14. La deuxième fibre optique 14 est disposée dans la deuxième enveloppe 15 sans laisser subsister de jeu entre la fibre optique 14 et l'enveloppe 15 de sorte que la fibre optique 14 et l'enveloppe 15 sont solidaires l'une de l'autre tout le long de la fibre optique 14. De cette manière, les contraintes d'allongement subies par la deuxième enveloppe 15 sont transmises à la deuxième fibre optique 14.
La deuxième enveloppe 15 est formée en un matériau présentant un faible coefficient de dilatation, tel qu'un polymère à cristaux liquides (LCP) ou un mélange de polymères comprenant un polymère à cristaux liquides (LCP) et un polyester, tel qu'un polybutyltéréphtalate (PBT) par exemple.
La deuxième enveloppe 15 présente une forme cylindrique de révolution et possède un diamètre externe compris entre 0,5 et 2 millimètres, par exemple de l'ordre de 0,9 millimètres.
Les éléments porteurs 10 et 1 1 sont formés en un matériau résistant à la traction, tel qu'une matière plastique renforcée avec des fibres de renfort. Les fibres de renfort sont des fibres en matériau diélectrique, telles que des fibres de verre, ou des fibres de poly-para-phénylène téréphtalamide (connu sous la marque kevlar).
Chaque élément porteur 10 et 1 1 est de forme allongée, cylindrique de révolution, et présente un diamètre compris entre 0,5 et 5 millimètres, par exemple de l'ordre de 1 ,5 millimètres.
Les éléments porteurs 10 et 1 1 confèrent au câble optique 7 des propriétés de résistance à la traction et limitent la dilatation thermique du câble optique 7.
Le premier élément optique 8, le deuxième élément optique 9 et les éléments porteurs 10 et 1 1 sont noyés dans la gaine 16.
La gaine 16 est de forme allongée. La gaine 1 6 présente une section transversale de forme aplatie, ayant par exemple une largeur 11 de l'ordre de 8 millimètre et une épaisseur e1 de l'ordre de 3 millimètres. La gaine 1 6 est formée en un matériau, résistant en température et résistant à l'exposition aux hydrocarbures, tel qu'un matériau thermoplastique fluoré, par exemple du polyfluorure de vinylidène (PVDF), du perfluoroalkoxy (PFA) ou de l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE).
La gaine 1 6 a été formée par extrusion du matériau thermoplastique autour des éléments optiques 8 et 9 et des éléments de renfort 10 et 1 1 , afin de lier les éléments 8, 9, 10 et 1 1 à la gaine 1 6. De cette manière, les contraintes d'allongement subies par le câble 7 sont transmises aux enveloppes 13 et 15 des éléments optiques.
Le premier élément optique 8, le deuxième élément optique 9 et les éléments porteurs 10 et 1 1 s'étendent parallèlement les uns aux autres. Le premier élément optique 8, le deuxième élément optique 9 et les éléments porteurs 10 et 1 1 ont des axes longitudinaux s'étendant dans un même plan, qui est de préférence le plan médian P de la gaine 1 6 s'étendant perpendiculairement à l'épaisseur e de la gaine. Les éléments porteurs 10 et 1 1 sont disposés de part et d'autre des éléments optiques 8 et 9.
La faible épaisseur e du câble 7 permet de l'intégrer facilement entre le tube interne 4 et la couche isolante 5 de la structure 1 à surveiller.
Sur la figure 3, le dispositif de surveillance 17 de la structure 1 comprend un premier câble optique 7A et un deuxième câble optique 7B, chaque câble optique 7A, 7B étant solidaire d'un tronçon élémentaire 2 de la structure à surveiller 1 , et un boîtier de raccordement 18 permettant de raccorder les câbles optiques 7A et 7B entre eux.
Chacun des câbles optiques 7A, 7B est identique au câble 7 illustré sur la figure 2.
Le premier câble optique 7A comprend un élément 8A de mesure de température, un élément 9A de mesure de déformation, deux éléments porteurs 10A et 1 1 A et une gaine 1 6A.
Le premier câble optique 7A a été dénudé au niveau d'une extrémité. Plus précisément, la gaine 1 6A a été retirée sur une longueur prédéterminée du premier câble 7A, de manière à laisser apparaître les éléments 8A, 9A, 10A et 1 1 A. Ainsi, la première gaine 16A est interrompue de manière à former une première extrémité de gaine 19A.
Le deuxième câble optique 7B comprend un élément 8B de mesure de température, un élément 9B de mesure de déformation, deux éléments porteurs 10B et 1 1 B et une gaine 1 6B.
De même, le deuxième câble optique 7B a été dénudé au niveau d'une extrémité. Plus précisément, la gaine 1 6B a été retirée sur une longueur prédéterminée du deuxième câble 7B, de manière à laisser apparaître les éléments 8B, 9B, 10B et 1 1 B.
Ainsi, la deuxième gaine 1 6B est interrompue de manière à former une deuxième extrémité de gaine 19B.
Le boîtier de raccordement 18 comprend un socle 20 destiné à recevoir les câbles optiques 7A et 7B et un couvercle 21 propre à être fixé sur le socle 20 pour fermer le boîtier 18.
Le socle 20 présente une forme générale allongée, de faible épaisseur. Le socle 20 présente une longueur L2 au moins 5 fois plus grande que sa largeur 12, par exemple une longueur de l'ordre de 250 millimètres, une largeur de l'ordre de 35 millimètres, et une épaisseur e2 faible, de l'ordre de 5 millimètres.
Le socle 20 est formé en un matériau résistant en température, tel qu'un polymère thermoplastique chargé avec des fibres de verre par exemple.
Le socle 20 comprend un premier renfoncement 22, dans lequel est logée la première extrémité de gaine 19A et un deuxième renfoncement 23, dans lequel est logée la deuxième extrémité de gaine 19B. Le premier renfoncement 22 et le deuxième renfoncement 23 ne sont pas disposés en face l'un de l'autre, mais sont légèrement décalés par rapport à un axe central longitudinal X du socle 20, de sorte que le premier câble 7A et le deuxième câble 7B s'étendant parallèlement l'un à l'autre sans être alignés entre eux.
Les éléments optiques 8A, 9A, 8B, 9B et les éléments de renfort 10A, 1 1 A, 10B, 1 1 B dépourvus de gaine s'étendent à l'intérieur du socle 20. Le socle 20 comprend une première paroi 24 délimitant un premier compartiment 25 (ou compartiment central) destiné à recevoir les premiers éléments porteurs 10A, 1 1 A et les deuxièmes éléments porteurs 10B, 1 1 B.
A cet effet, la première paroi 24 comprend quatre ouvertures 26 à 29 incluant deux premières ouvertures 26, 27 pour le passage des premiers éléments porteurs 10A, 1 1 A et deux deuxièmes ouvertures 28, 29 pour le passage des deuxièmes éléments porteurs 10B, 1 1 B. Les premières ouvertures 26, 27 sont légèrement décalées par rapport aux deuxièmes ouvertures 28, 29, de sorte que chaque premier élément porteur 10A, 1 1 A s'étend à l'intérieur du premier compartiment 25 parallèlement à un deuxième élément porteur 10B, 1 1 B, en étant en contact avec celui-ci.
Le socle 20 comprend en outre des deuxièmes parois 30 délimitant un deuxième compartiment 31 et des troisièmes parois 32 délimitant un troisième compartiment 33. Le deuxième compartiment 31 et le troisième compartiment 33 (ou compartiments latéraux) sont agencés de part et d'autre du premier compartiment 25, de manière symétrique par rapport à l'axe longitudinal X du socle 20.
Le deuxième compartiment 31 est destiné à recevoir une protection d'épissure de raccordement entre la première fibre optique 12A du premier câble 7A et la première fibre optique 12B du deuxième câble 7B.
Le socle 20 comprend des pattes 34 de maintien de la protection d'épissure dans le deuxième compartiment 31 .
De plus, les deuxièmes parois 30 comprennent une première ouverture 48 pour le passage de la fibre optique 12A et une deuxième ouverture 49 pour le passage de la fibre optique 12B.
Le troisième compartiment 33 est destiné à recevoir une protection d'épissure de raccordement entre la deuxième fibre optique 14A du premier câble 7A et la deuxième fibre optique 14A du deuxième câble 7B.
Le socle 20 comprend également des pattes 35 de maintien de la protection d'épissure dans le troisième compartiment 33.
De plus, les troisièmes parois 32 comprennent une première ouverture 50 pour le passage de la fibre optique 12B et une deuxième ouverture 51 pour le passage de la fibre optique 14B. Le socle 20 comprend en outre une quatrième paroi 36 et une cinquième paroi 37 formant des parois de guidage pour l'enroulement des fibres optiques 12 et 14 à l'intérieur du socle 20.
La quatrième paroi 36 et la cinquième paroi 37 sont agencées de part et d'autre du premier compartiment 25, de manière symétrique par rapport à un axe transversal Y du socle 20, perpendiculaire à l'axe longitudinal X.
La quatrième paroi 36 et la cinquième paroi 37 présentent chacune des portions 38, 39 d'enroulement de forme courbe, sur lesquelles les fibres optiques peuvent être enroulées. .
Les portions 38 et 39 d'enroulement présentent un rayon de courbure supérieur ou égal à 10 millimètres (de préférence supérieur ou égal à 15 millimètres), afin de limiter la courbure des fibres optiques dans le boîtier et éviter leur endommagement.
Par ailleurs, le socle 20 comprend également des pattes de maintien 40 des fibres optiques autour des parois courbe 36 et 37.
Enfin, le socle 20 comprend une sixième paroi 41 et une septième paroi 42 (ou parois de fixation) permettant la fixation du couvercle 21 sur le socle 20. La sixième paroi 41 et la septième paroi 42 présentent chacune une forme circulaire. La sixième paroi 41 et la septième paroi 42 sont agencées de part et d'autre du premier compartiment 25, de manière symétrique par rapport à l'axe transversal du socle.
La sixième paroi 41 et la septième paroi 42 sont entourées respectivement par la quatrième paroi 36 et la cinquième paroi 37.
La quatrième paroi 36, la cinquième paroi 37, la sixième paroi 41 et la septième paroi 42 présentent chacune des ouvertures 43 permettant le passage des éléments porteurs 10A, 1 1 A, 10B, 1 1 B à travers les parois 36,
37, 41 et 42 jusqu'au premier compartiment 25.
Le couvercle 21 comprend un plateau 44 de forme générale plane, une huitième paroi 45 et une neuvième paroi 46 s'étendant en saillie du plateau 44. La huitième paroi 45 et la neuvième paroi 46 présentent chacune une forme circulaire. Le plateau 44 est propre à recouvrir le socle 20 de manière à fermer le boîtier 18.
La huitième paroi 45 du couvercle 21 est propre à venir en engagement avec la sixième paroi 41 du socle 20, et la neuvième paroi 46 du couvercle 21 est propre à venir en engagement avec la septième paroi 42 du socle 20, de manière à fixer le couvercle 21 sur le socle 20.
Plus précisément, la huitième paroi 45 et la neuvième paroi 46 sont propres à être insérées dans la sixième paroi 41 et la septième paroi 42 respectivement. La présence des ouvertures 43 dans la sixième paroi 41 et la septième paroi 42 favorise une déformation élastique de ces parois pour l'insertion la huitième paroi 45 et de la neuvième paroi 46.
Comme illustré sur la figure 4, le premier compartiment 25 est rempli avec une composition adhésive 47. La composition adhésive forme un seul bloc unique de matière remplissant le premier compartiment 25. Les premiers éléments porteurs 10A, 10B et les deuxièmes éléments porteurs 1 1 A, 1 1 B sont noyés dans la composition adhésive 47. De cette manière, les éléments porteurs 10A, 10B, respectivement 1 1 A, 1 1 B, sont solidarisés entre eux.
La composition adhésive 47 utilisée est par exemple une composition époxyde polymérisable aux ultraviolets, telle qu'une composition commercialisée sous la référence UV EPOXY 020507 par la société Resin Design, LLC.
La composition adhésive 47 présente de préférence un allongement à la rupture compris entre 15 et 30%.
De plus, la composition adhésive 47 est propre à résister à un effort de traction exercé sur les éléments porteurs engendrant un allongement des éléments porteurs supérieur ou égal à 2 %.
Le montage du dispositif 17 est réalisé selon les étapes suivantes. Selon une première étape, la gaine 1 6A du premier câble 7A est retirée sur une longueur prédéterminée du premier câble, de manière à laisser apparaître les éléments optiques 8A et 9A et les éléments porteurs 10A et 1 1 A. La même opération est réalisée sur le deuxième câble 7B, de manière à laisser apparaître les éléments optiques 8B et 9B et les éléments porteurs 10B et 1 1 B.
La longueur prédéterminée (ou longueur de dénudage) est par exemple de l'ordre de 1 ,5 mètres.
Selon une deuxième étape, pour chacun des câbles optique 7A et 7B, la première enveloppe 13A, 13B, entourant la première fibre optique 12A, 12B, de mesure de température est retirée sur la longueur prédéterminée, de manière à laisser apparaître la première fibre optique 12A, 12B de mesure de température.
Selon une troisième étape, pour chacun des câbles optique 7A, 7B, la deuxième enveloppe 15A, 15B entourant la deuxième fibre optique 14A, 14B de mesure de contrainte est retirée sur la longueur prédéterminée, de manière à laisser apparaître la deuxième fibre optique 14A, 14B de mesure de contrainte.
Selon une quatrième étape, les éléments porteurs 10A, 10B, 1 1 A et 1 1 B sont coupés de manière à être raccourcis. Les éléments porteurs 10A, 10B, 1 1 A et 1 1 B présentent alors une portion dénudée ayant une longueur de 15 centimètres par exemple.
Selon une cinquième étape, la première extrémité de gaine 19A est positionnée dans le premier logement 22 et la deuxième extrémité de gaine 19B est positionnée dans le deuxième logement 23. Dans cette position, les éléments porteurs 10A, 10B, 1 1 A et 1 1 B s'étendent en partie à l'intérieur du premier compartiment 25.
Selon une sixième étape, le premier compartiment 25 est rempli avec la composition adhésive 47 sous forme liquide, de manière à noyer des éléments porteurs 10A, 10B, 1 1 A et 1 1 B dans la composition adhésive 47.
Selon une septième étape, la composition adhésive 47 est solidifiée en soumettant la composition adhésive 47 à un rayonnement ultraviolet.
Selon une huitième étape, la première fibre optique 12A du premier câble 7A est raccordée à la première fibre optique 12B du deuxième câble 7B par épissure. L'épissure peut être réalisée par fusion. Dans ce cas, la zone de jonction entre les fibres optiques 12A et 12B est protégée par un dispositif de protection d'épissure sous la forme d'un manchon de protection entourant les extrémités fusionnées des fibres optiques, tel qu'un manchon en matériau thermorétractable par exemple.
Alternativement, l'épissure peut être réalisée mécaniquement. Dans ce cas, les fibres optiques 12A et 12B sont raccordées l'une à l'autre par un dispositif de raccordement mécanique remplissant également un rôle de dispositif de protection d'épissure.
De la même manière, la deuxième fibre optique 14A du premier câble 7A est raccordée à la deuxième fibre optique 14B du deuxième câble 7B par épissure.
Selon une neuvième étape, les fibres optiques 12A, 12B, 14A et 14B sont disposées dans le socle 20, en étant enroulées autour de la quatrième paroi 36 et de la cinquième paroi 37 (c'est-à-dire autour des parois de guidage), et les dispositifs de protection d'épissure sont insérés dans les deuxième et troisième compartiments 31 et 33.
Les figures 5 à 7 représentent de manière schématique différentes configurations possibles de routage des fibres optiques à l'intérieur du socle 20.
Pour des raisons de clarté, seule la première fibre optique 12A du premier câble 7A a été représentée. Toutefois, les autres fibres 12B, 14A et 14B sont routées de manière identique.
Dans une première configuration illustrée sur la figure 5, la fibre optique 12A est enroulée uniquement autour de la quatrième paroi 36, en faisant par exemple 6, 25 tours, puis son extrémité est dirigée vers le deuxième compartiment 31 où elle est raccordée par épissure avec la fibre optique 12B.
Dans une deuxième configuration illustrée sur la figure 6, la fibre optique 12A est enroulée autour de la quatrième paroi 36, longe le deuxième compartiment 31 , puis est enroulée autour de la cinquième paroi 37, puis son extrémité est dirigée vers le troisième compartiment 33 où elle est raccordée par épissure avec la fibre optique 12B. La fibre optique 12A est enroulée en faisant par exemple 4, 25 tours autour de la quatrième paroi 36 et 0,5 tours autour de la cinquième paroi 37.
Dans une troisième configuration illustrée sur la figure 7, la fibre optique 12A est enroulée autour de la quatrième paroi 36 en formant des petites boucles, puis autour de la quatrième paroi 36 et de la cinquième paroi 37, en longeant le deuxième compartiment 31 et le troisième compartiment 33, en formant des grandes boucles, puis son extrémité est dirigée vers le troisième compartiment 33 où elle est raccordée par épissure avec la fibre optique 12B. La fibre optique 12A est enroulée en faisant par exemple 2,25 tours autour de la quatrième paroi 36 et 1 , 75 tours autour de de la quatrième paroi 36 et de la cinquième paroi 37.
Selon une dixième étape, le couvercle 21 est fixé sur le socle 20. A cet effet, la huitième paroi 45 et la neuvième paroi 46 du couvercle 21 sont introduites dans la sixième paroi 41 et la septième paroi 42 du socle 20.
Le dispositif 17 permet ainsi le raccordement du premier câble 7A et du deuxième câble 7B, tout en assurant à la fois une continuité optique d'un câble à l'autre, une protection des épissures entre les fibres optiques 12A et 12B, 14A et 14B, et une continuité des caractéristiques mécaniques (notamment une continuité de la résistance du câble en traction).
Un grand nombre de câbles optiques peuvent ainsi être raccordés en série.
En utilisation, les câbles optiques d'extrémité de la série sont reliés à un appareil d'analyse.
L'appareil d'analyse est apte à mesurer en chaque point d'une pluralité de points le long de chaque élément optique, une valeur de la fréquence Brillouin.
La sensibilité du premier élément optique aux variations de température - rapport entre la température de l'élément optique et la variation de la fréquence Brillouin qui en résulte - étant connue, il est possible de déduire, en chaque point le long du premier élément optique une valeur de variation de température.
La sensibilité à l'allongement du deuxième élément optique - rapport entre l'allongement imposé (en pourcentage) et la variation de la fréquence Brillouin qui en résulte - étant connue, il est possible de déduire, en chaque point le long de l'élément optique, une valeur d'allongement du deuxième élément optique.
Cependant, la variation de la fréquence Brillouin dépend également de la température de l'élément optique. Ainsi, la mesure de l'allongement peut être faussée en cas de variation de température de l'élément optique. Pour corriger l'erreur de mesure qui en résulte, il est possible de corriger la fréquence Brillouin mesurée pour le deuxième élément optique afin de supprimer l'influence de la température. Cela est possible du fait que l'influence de la température peut être déterminée grâce au premier élément optique.
Comme chaque câble est intimement lié à la structure dont on cherche à mesurer les températures et les déformations, les valeurs d'allongement et de température mesurées le long des câbles optiques sont considérées comme des valeurs de déformations et de température de la structure à surveiller.
Le même dispositif pourrait être utilisé pour mesurer un autre paramètre physique de la structure que la température et la déformation. Le dispositif pourrait par exemple être utilisé pour mesurer d'autres paramètres, tels qu'une pression, ou réaliser des mesures acoustiques. Dans ce cas, chaque câble comprendrait une fibre optique de mesure de pression ou une fibre optique de mesure acoustique.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (17) pour la surveillance d'une structure (1 ), comprenant :
- un premier câble (7A) comprenant une première fibre optique
(12A, 14A) de mesure et un premier élément porteur (10A, 1 1 A),
- un deuxième câble (7B) comprenant une deuxième fibre optique (12B, 14B) de mesure et un deuxième élément porteur (10B, 1 1 B), et
- un boîtier de raccordement (18) comprenant un compartiment (25) à l'intérieur duquel s'étendent le premier élément porteur (10A, 1 1 A) et le deuxième élément porteur (10B, 1 1 B), et une composition adhésive (47) remplissant le compartiment (25), le premier élément porteur (10A, 1 1 A) et le deuxième élément porteur (10B, 1 1 B) étant noyés dans la composition adhésive (47) de manière à solidariser les éléments porteurs (10A, 1 1 A, 10B, 1 1 B) entre eux.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le boîtier (18) comprend un socle (20) présentant des parois (24) entourant le compartiment (25), les parois (24) comprenant une première ouverture (26, 27) pour le passage du premier élément porteur (10A, 1 1 A) et une deuxième ouverture (18, 29) pour le passage du deuxième élément porteur (10B, 1 1 B).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le premier élément porteur (10A, 1 1 A) et le deuxième élément porteur (10B,
1 1 B) s'étendent parallèlement l'un à l'autre à l'intérieur du compartiment (25).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la première fibre optique (12A, 14A) présente une extrémité raccordée à une extrémité de la deuxième fibre optique (12B, 14B) par épissure, le dispositif comprenant une protection de l'épissure, et dans lequel le boîtier (18) comprend un deuxième compartiment (31 , 33) dans lequel est reçue la protection d'épissure.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le boîtier (18) comprend un socle (20) présentant des parois (30, 32) entourant le deuxième compartiment (31 , 33), les parois (30, 32) comprenant une première ouverture (48, 50) pour le passage de la première fibre optique (12A, 14A) et une deuxième ouverture (49, 51 ) pour le passage de la deuxième fibre optique (12B, 14B).
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel le boîtier (18) comprend une patte de maintien (33, 34) de la protection d'épissure dans le deuxième compartiment (31 , 33).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le boîtier (18) comprend un socle (20) présentant une paroi courbe (36, 39) pour enrouler la première et/ou la deuxième fibre optique (12A, 12B, 14A, 14B) autour de la paroi (36, 39).
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la paroi (36, 39) présente un rayon de courbure supérieur ou égal à 10 millimètres, de préférence supérieur ou égal à 15 millimètres.
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, comprenant une patte de maintien (40) de la première fibre optique et/ou de la deuxième fibre optique autour de la paroi courbe (36, 39).
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la composition adhésive forme un seul bloc unique dans lequel sont noyés le premier élément porteur (10A, 1 1 A) et le deuxième élément porteur (10B, 1 1 B).
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la composition adhésive (47) comprend un polymère époxyde.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel la composition adhésive (47) présente un allongement à la rupture compris entre 10 et 40%, de préférence entre 15 et 30%.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel la composition adhésive (47) est propre à résister à un effort de traction exercé sur les éléments porteurs engendrant un allongement des éléments porteurs (10A, 10B, 1 1 A, 1 1 B) supérieur ou égal à 2 %.
14. Dispositif selon l'une des revendications qui précèdent, dans lequel le premier câble (7A) comprend une première gaine (1 6A) entourant la première fibre optique (12A, 14A) et le premier élément porteur (10A, 1 1 A), la première gaine (1 6A) étant interrompue de manière à former une extrémité de gaine (19A), et dans lequel le boîtier (18) présente un premier renfoncement (22) dans lequel est logée l'extrémité de gaine (19A).
15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel le deuxième câble (7B) comprend une deuxième gaine (1 6B) entourant la deuxième fibre optique (12B, 14B) et le deuxième élément porteur (10B, 1 1 B), la deuxième gaine (1 6B) étant interrompue de manière à former une extrémité de gaine (19B), et dans lequel le boîtier (18) présente un deuxième renfoncement (23) dans lequel est logée l'extrémité de gaine (19B), le premier et le deuxième renfoncements (22, 23) étant disposés de part et d'autre du compartiment (25) à l'intérieur duquel s'étendent le premier élément porteur (10A, 1 1 A) et le deuxième élément porteur (10B, 1 1 B).
1 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, comprenant un appareil d'analyse propre à mesurer en chaque point d'une pluralité de points le long de chaque fibre optique (12A, 12B, 14A, 14B) un paramètre représentatif d'un état de la fibre optique.
17. Procédé de raccordement d'un premier câble (7A) et d'un deuxième câble (7B), le premier câble (7A) comprenant une première fibre optique (12A, 14A) de mesure et un premier élément porteur (10A, 1 1 A), et le deuxième câble (7B) comprenant une deuxième fibre optique (12B, 14B) de mesure et un deuxième élément porteur (10B, 1 1 B), le procédé comprenant une étape de :
- disposer le premier élément porteur (10A, 1 1 A) et le deuxième élément porteur (10B, 1 1 B) dans un compartiment (25) d'un boîtier de raccordement (18),
- remplir le compartiment (25) avec une composition adhésive (47), le premier élément porteur (10A, 1 1 A) et le deuxième élément porteur (10B, 1 1 B) étant noyés dans la composition adhésive (47) de manière à solidariser les éléments porteurs (10A, 1 1 A, 10B, 1 1 B) entre eux.
18. Procédé selon la revendication 17, comprenant une étape de :
- raccorder la première fibre optique (12A, 14A) à la deuxième fibre optique (12B, 14B) par épissure.
19. Structure (1 ) comprenant une série de tronçons élémentaires
(2), chaque tronçon élémentaire (2) étant raccordé à un tronçon élémentaire suivant de la série, et étant équipé :
- d'un câble optique (7) en contact avec le tronçon élémentaire (2), le câble optique (7) comprenant une fibre optique (12, 14) de mesure et un élément porteur (10, 1 1 ), et
- d'un boîtier de raccordement (18) comprenant un compartiment (25) à l'intérieur duquel s'étend l'élément porteur (10, 1 1 ) du câble optique (7) et un élément porteur du câble optique équipant le tronçon élémentaire adjacent, et une composition adhésive (47) remplissant le compartiment (25), les porteurs étant noyés dans la composition adhésive (47) de manière à solidariser les éléments porteurs entre eux.
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