FR2544875A1 - OPTICAL DISPLACEMENT SENSOR - Google Patents
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Abstract
UN CAPTEUR DE DEPLACEMENT OPTIQUE COMPREND UNE PAIRE DE RESEAUX 10, CHAQUE RESEAU COMPORTANT UNE RANGEE ORDONNEE DE PREMIER ET SECOND ENSEMBLES DE RAIES 12, 13 DONT LES RAIES RESPECTIVES SONT DISPOSEES ALTERNATIVEMENT. LES RAIES 13 DU PREMIER ENSEMBLE PRESENTENT UNE CARACTERISTIQUE OPTIQUE SELON LAQUELLE LA TRANSMITTANCEREFLECTANCE DES RAIES EST SENSIBLEMENT INDEPENDANTE DE LA LONGUEUR D'ONDE DU RAYONNEMENT INCIDENT. LES RAIES 12 DU SECOND ENSEMBLE PRESENTENT UNE CARACTERISTIQUE OPTIQUE QUI DEPEND DE LA LONGUEUR D'ONDE DU RAYONNEMENT INCIDENT. POUR UNE PREMIERE BANDE, LES RAIES 12 DU SECOND ENSEMBLE ONT LA MEME TRANSMITTANCEREFLECTANCE QUE LES RAIES 13 DU PREMIER ENSEMBLE ALORS QUE, POUR UNE SECONDE BANDE, LES RAIES 12 DU SECOND ENSEMBLE ONT UNE TRANSMITTANCEREFLECTANCE DIFFERENTE DE CELLE DES RAIES 13 DU PREMIER ENSEMBLE.AN OPTICAL DISPLACEMENT SENSOR INCLUDES A PAIR OF 10 NETWORKS, EACH NETWORK INCLUDING AN ORDERED ROW OF FIRST AND SECOND SETS OF 12, 13 RAIES OF WHICH THE RESPECTIVE RAIES ARE ALTERNATIVELY ARRANGED. THE RAYS 13 OF THE FIRST SET SHOW AN OPTICAL CHARACTERISTIC ACCORDING TO WHICH THE TRANSMITTANCEREFLECTANCE OF THE RAYS IS SENSITIVELY INDEPENDENT OF THE WAVELENGTH OF THE INCIDENT RADIATION. THE 12 RAYS OF THE SECOND SET SHOW AN OPTICAL CHARACTERISTIC WHICH DEPENDS ON THE WAVELENGTH OF THE INCIDENT RADIATION. FOR A FIRST BAND, THE 12 RAYS OF THE SECOND SET HAVE THE SAME TRANSMITTANCREFLECTANCE AS THE 13 RAYS OF THE FIRST SET, WHILE, FOR A SECOND BAND, 12 RAYS OF THE SECOND SET HAVE A DIFFERENT TRANSMITTANCREFLECTANCE FROM THAT OF THE 13 RAYS OF THE FIRST SET.
Description
Capteur de déplacement optique.Optical displacement sensor.
La présente invention concerne les capteurs de The present invention relates to
déplacement et les transducteurs à réseaux optiques. displacement and optical network transducers.
Une forme connue de réseau optique comprend un- A known form of optical network includes a-
substrat optiquement transparent, tel que du verre, sur lequel est situé un ensemble de lignes opaques disposées parallèlement les unes aux autres et séparées les unes optically transparent substrate, such as glass, on which is located a set of opaque lines arranged parallel to each other and separated from each other
des autres d'une distance prédéterminée Ces réseaux con- others from a predetermined distance These networks con-
nus ont diverses applications et, en particulier, lors- have various applications and, in particular,
qu'ils sont utilisés en paire et éclairés par un faisceau lumineux, ils tiennent lieu de capteurs de déplacement, du fait qu'un mouvement relatif des deux réseaux entraîne that they are used in pairs and illuminated by a light beam, they act as displacement sensors, because a relative movement of the two networks causes
une modulation d'intensité du faisceau lumineux transmis. intensity modulation of the transmitted light beam.
Le degré de cette modulation, tel que mesuré par un détec- The degree of this modulation, as measured by a detector
teur faisant partie d'un transducteur, fournit une mesure part of a transducer, provides a measurement
du déplacement Cependant, toute variation des caractéris- However, any variation in the characteristics
tiques des réseaux ou du faisceau lumineux éclairant, ou encore du détecteur, telle que celle qui peut être amenée ticks of networks or of the illuminating light beam, or of the detector, such as that which can be brought
par des variations de la tension de l'alimentation élec- by variations in the voltage of the electrical supply
trique du détecteur et de la source lumineuse, ou due au vieillissement des composants, fait apparaître des erreurs of the detector and the light source, or due to the aging of the components, reveals errors
dans la mesure du déplacement.as far as displacement.
Un but de la présente invention est de proposer une forme perfectionnée de capteur de déplacement qui An object of the present invention is to provide an improved form of displacement sensor which
pallie ou atténue les inconvénients ci-dessus. overcomes or mitigates the above drawbacks.
A cet effet, la présente invention concerne un capteur de déplacement comprenant des premier et second To this end, the present invention relates to a displacement sensor comprising first and second
réseaux optiques, le premier réseau étant mobile par rap- optical networks, the first network being mobile by comparison
port au second réseau pour réaliser une modulation de l'intensité d'un faisceau de rayonnement interrogateur, chaque réseau comprenant une rangée ordonnée de premier et port to the second network for modulating the intensity of an interrogating radiation beam, each network comprising an ordered row of first and
second ensembles de raies, les raies respectives des pre- second sets of lines, the respective lines of the pre-
mier et second ensembles étant alternativement disposées dans la rangée, les raies des premier et second réseaux étant parallèles, et elle est caractérisée en ce que l'un des premier et second réseaux optiques comprend des raies mier and second sets being alternately arranged in the row, the lines of the first and second networks being parallel, and it is characterized in that one of the first and second optical networks comprises lines
du premier ensemble qui présentent une caractéristique op- of the first set which have an op-
tique selon laquelle la transmittance (ou facteur de trans- tick that transmittance (or trans-
mission) ou la réflectance (ou pouvoir de réflexion) des raies est sensiblement indépendante de la longueur d'onde du rayonnement incident, et les raies du second ensemble présentent une caractéristique optique correspondante qui dépend de la longueur d'onde du rayonnement incident de manière que, pour une bande d'une première longueur d'onde, mission) or the reflectance (or power of reflection) of the lines is substantially independent of the wavelength of the incident radiation, and the lines of the second set have a corresponding optical characteristic which depends on the wavelength of the incident radiation so that, for a band of a first wavelength,
les raies du second ensemble présentent la même transmit- the lines of the second set have the same transmit-
tance ou réflectance que les raies du premier ensemble, et que pour une bande d'une seconde longueur d'onde, les raies du second ensemble présentent une transmittance ou une réflectance différente de celle des raies du premier tance or reflectance as the lines of the first set, and that for a band of a second wavelength, the lines of the second set have a transmittance or a reflectance different from that of the lines of the first
ensemble.together.
Dans une forme particulière du premier réseau, In a particular form of the first network,
les premier et second ensembles de la rangée sont suppor- the first and second sets in the row are supported
tés par un substrat transparent et le second ensemble est formé d'un revêtement adhérant au substrat, le revêtement ted by a transparent substrate and the second set is formed by a coating adhering to the substrate, the coating
étant un matériau formant un filtre éliminateur d'interfé- being a material forming a filter eliminating interference
rences, et le premier ensemble étant constitué de parties rences, and the first set consisting of parts
non revêtues du substrat.not coated with the substrate.
Dans une autre forme du premier réseau, est pré- In another form of the first network, is pre-
vu un substrat constitué d'un matériau formant un filtre éliminateur d'interférences, le premier ensemble étant seen a substrate made of a material forming an interference eliminating filter, the first set being
constitué d'un revêtement adhérant au substrat et définis- consisting of a coating adhering to the substrate and defined-
sant des premières raies hautement réfléchissantes, le second ensemble étant constitué de parties non revêtues sant first highly reflective lines, the second set consisting of uncoated parts
du substrat.of the substrate.
Dans une autre forme encore du premier réseau, est prévu un substrat constitué d'un matériau formant un In yet another form of the first network, there is provided a substrate made of a material forming a
filtre d'absorption adhérant à une couche hautement réflé- absorption filter adhering to a highly reflective layer
chissante, le premier ensemble étant formé d'un revêtement adhérant au substrat et définissant des premières raies hautement réfléchissantes, le second ensemble étant cons- chissant, the first assembly being formed by a coating adhering to the substrate and defining first highly reflective lines, the second assembly being
titué de parties non revêtues du substrat. made of uncoated parts of the substrate.
Les détecteurs selon la présente invention trou- The detectors according to the present invention find
vent leur application dans les' transducteurs de déplace- wind their application in the 'displacement transducers
ment comprenant des moyens d'émission d'un faisceau lumi- ment comprising means for emitting a light beam
neux agencés pour délivrer au capteur un premier faisceau lumineux dans la bande de la première longueur d'onde et pour délivrer au capteur un second faisceau lumineux dans neux arranged to deliver to the sensor a first light beam in the band of the first wavelength and to deliver to the sensor a second light beam in
la bande de la seconde longueur d'onde, des moyens de ré- the second wavelength band, means of re-
ception de faisceau lumineux agen - és pour recueillir les premier et second faisceaux à partir du capteur, et des moyens de détection à la sortie des moyens de réception, destinés à mesurer le rapport entre les intensités des ception of light beams arranged to collect the first and second beams from the sensor, and detection means at the output of the reception means, intended to measure the ratio between the intensities of the
premier et second faisceaux.first and second beams.
Selon une forme de réalisation d'un réseau op- According to an embodiment of an op-
tique selon la présente invention utilisé dans le capteur de déplacement, le capteur peut opérer soit dans un mode de transmission, soit dans un mode de réflexion Dans tous les cas, on notera que les capteurs réalisent une tick according to the present invention used in the displacement sensor, the sensor can operate either in a transmission mode or in a reflection mode In all cases, it will be noted that the sensors perform a
modulation de l'intensité de l'un des deux faisceaux lumi- modulation of the intensity of one of the two light beams
neux en conséquence du déplacement de l'un des deux ré- due to the displacement of one of the two re-
seaux du capteur, alors que l'autre des deux faisceaux sensor buckets, while the other of the two beams
lumineux n'est aucunement soumis à une modulation d'in- light is in no way subject to a modulation of
tensité, ou n'y est soumis que dans une faible mesure, quels que soient les déplacements du réseau, ce faisceau tenant lieu ainsi de faisceau lumineux de référence Dans le cas o le faisceau de référence est soumis lors des déplacements du réseau è une modulation d'intensité dans density, or is subject to it only to a small extent, whatever the displacements of the network, this beam thus taking the place of reference light beam In the case where the reference beam is subjected during displacements of the network to a modulation of intensity in
une faible mesure, celle-ci peut être supprimée par cali- a small measurement, this can be deleted by cali-
bration électronique En conséquence, toute variation des electronic bration Consequently, any variation in
caractéristiques des composants du transducteur est détec- characteristics of the transducer components is detected
tée par les moyens de détection et, du fait que la sortie de ceux-ci présente la forme d'un rapport d'intensités, ted by the detection means and, since the output thereof has the form of an intensity ratio,
la mesure du déplacement est rendue indépendante des ca- displacement measurement is made independent of the
ractéristiques des composants utilisés dans le transduc- characteristics of the components used in the transducer
teur.tor.
Les moyens d'émission de faisceau lumineux peu- The light beam emission means can
vent comprendre une source lumineuse unique émettant de la lumière dans une large bande, une première partie de cette bande constituant le premier faisceau lumineux et une seconde partie de cette bande constituant le second faisceau lumineux, comme déterminé par la loncueur d'onde de transition du second ensemble de raies du réseau selon la présente invention Selon une variante, les moyens d'émission de faisceau lumineux peuvent comprendre une wind comprise a single light source emitting light in a wide band, a first part of this band constituting the first light beam and a second part of this band constituting the second light beam, as determined by the transition wavelength of the second set of lines of the network according to the present invention According to a variant, the light beam emission means may comprise a
première source lumineuse n'émettant que le premier fais- first light source emitting only the first beam
ceau lumineux et une seconde source lumineuse n'émettant light beam and a second light source emitting
que le second faisceau lumineux.than the second light beam.
On notera que, si l'on utilise une seule source Note that, if you use only one source
lumineuse de large bande, la longueur d'onde de transi- bright broadband, the wavelength of transi-
tion doit être suffisamment précise pour éliminer toute ambiguité entre les premier et second faisceaux, tandis que, si l'on utilise deux sources lumineuses séparées, la précision de la longueur d'onde de transition n'est pas nécessairement critique Cependant, les longueurs tion must be precise enough to eliminate any ambiguity between the first and second beams, while, if two separate light sources are used, the accuracy of the transition wavelength is not necessarily critical However, the lengths
d'onde des premier et second faisceaux devront de préfé- of the first and second beams should preferably
rence être suffisamment proches, afin d'éviter ou de mi- rence be close enough to avoid or half
nimiser la divergence due à des effets tels que la dis- minimize divergence due to effects such as
persion de Raleigh.Raleigh persion.
Les moyens de réception de faisceau lumineux peuvent comprendre un diviseur de faisceau destiné à fournir séparément aux moyens détecteurs les premier et second faisceaux lumineux Dans ce cas, les moyens de détection comprennent des éléments de détection séparés respectivement destinés à détecter les intensités des premier et second faisceaux lumineux Selon une variante, The light beam receiving means may comprise a beam splitter intended to supply the first and second light beams to the detector means separately. In this case, the detection means comprise separate detection elements respectively intended to detect the intensities of the first and second light beams According to a variant,
un seul élément de détection pourra être utilisé, le trans- only one detection element can be used, the trans-
ducteur étant agencé pour fournir les premier et second faisceaux à des instants séparés Dans cette disposition, les moyens de détection peuvent comprendre une unité de stockage de données, cette solution étant avantageuse en conductor being arranged to supply the first and second beams at separate times In this arrangement, the detection means can comprise a data storage unit, this solution being advantageous in
ce que toute détérioration ou variation des caractéristi- any deterioration or variation in the characteristics
ques de l'élément de détection unique n'affectera pas la that the single sensing element will not affect the
mesure du déplacement.displacement measurement.
Les moyens de détection peuvent comprendre tout moyen connu pour fournir le rapport souhaité, tel qu'un The detection means may include any known means for providing the desired report, such as a
diviseur de tension La ou les sources lumineuses mention- voltage divider The light source (s) mentioned-
nées précédemment peuvent présenter la forme de diodes laser, auquel cas des systèmes de contre-réaction pourront être utilisés pour maintenir l'intensité de sortie stable dans le temps Selon une variante, la source lumineuse pourra présenter la forme d'une diode photo-émissive, previously born may have the form of laser diodes, in which case feedback systems may be used to keep the output intensity stable over time. According to a variant, the light source may have the form of a photo-emissive diode. ,
auquel cas une mesure de l'intensité de sortie est direc- in which case a measurement of the output intensity is direct
tement délivrée aux moyens de détection et le taux d'im- delivered to the detection means and the rate of
pulsions de la diode photo-émissive est agencé pour que les moyens de détection reçoivent séparément les signaux provenant du capteur et ceux qui proviennent directement pulses of the light-emitting diode is arranged so that the detection means receive separately the signals coming from the sensor and those which come directly
de la diode photo-émissive, le rapport entre les intensi- of the light-emitting diode, the ratio between the intensities
tés de ces signaux éliminant l'influence des variations tees of these signals eliminating the influence of variations
de l'intensité de la diode photo-émissive. of the intensity of the light emitting diode.
De préférence, les moyens d'émission de faisceau lumineux et les moyens de réception de faisceau lumineux comprennent chacun des fibres optiques, afin de rendre le Preferably, the light beam emitting means and the light beam receiving means each comprise optical fibers, in order to make the
transducteur approprié à une utilisation en milieu hostile. transducer suitable for use in hostile environments.
Certaines formes de réalisation de la présente invention sont décrites cidessous à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: Certain embodiments of the present invention are described below by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
la figure 1 illustre une forme de réseau op- Figure 1 illustrates a form of op-
tique destiné à être utilisé selon la présente invention les figures 2 à 5 illustrent des formes de réalisation respectives de capteurs de déplacement selon la présente invention, et les figures 6 à 8 illustrent des formes de réalisation respectives de transducteurs de déplacement tick intended to be used according to the present invention FIGS. 2 to 5 illustrate respective embodiments of displacement sensors according to the present invention, and FIGS. 6 to 8 illustrate respective embodiments of displacement transducers
selon la présente invention.according to the present invention.
Le réseau 10 illustré sur la figure 1 comprend un substrat en verre 11 comportant une surface antérieure The network 10 illustrated in FIG. 1 comprises a glass substrate 11 comprising an anterior surface
l 1 A sur laquelle est situé un ensemble de lignes 12 s'é- l 1 A on which a set of lines 12 is located
tendant parallèlement les unes aux autres, les lignes ad- tending parallel to each other, the lines ad-
jacentes étant séparées par des raies 13 Les raies 13 sont constituées de régions non revêtues du substrat 11, et présentent donc les caractéristiques de transmission du substrat 11, qui sont indépendantes de la longueur adjacent lines being separated by lines 13 The lines 13 consist of regions not coated with the substrate 11, and therefore have the transmission characteristics of the substrate 11, which are independent of the length
d'onde du rayonnement incident Les lignes 12 sont cepen- wave of incident radiation Lines 12 are
dant chacune formées d'un revêtement adhérant à la surface each formed of a coating adhering to the surface
11 A et constitué d'un matériau qui présente une transmis- 11 A and made of a material which transmits
sivité sélective, en fonction de la bande de longueurs d'onde du rayonnement incident A titre d'exemple, les selective activity, as a function of the wavelength band of the incident radiation. For example, the
lignes 12 peuvent être constituées d'un revêtement com- lines 12 can consist of a covering
portant une ou plusieurs couches et tenant lieu de filtre d'interférences, qui transmet au-dessous d'une longueur d'onde prédéterminée (la longueur d'onde de transmission) et qui ne transmet pas pour des longueurs d'onde situées carrying one or more layers and acting as an interference filter, which transmits below a predetermined wavelength (the transmission wavelength) and which does not transmit for wavelengths situated
au-dessus de la longueur d'onde prédéterminée. above the predetermined wavelength.
La figure 2 illustre un capteur 50 formé d'une paire de réseaux 10 tels qu'individuellement décrits en référence à la figure 1 Ce capteur 50 opère en mode de FIG. 2 illustrates a sensor 50 formed of a pair of networks 10 as individually described with reference to FIG. 1 This sensor 50 operates in the
transmission, de sorte que la lumière incidente est trans- transmission, so that the incident light is trans-
mise à travers le capteur 50 en étant modulée en intensité put through the sensor 50 while being modulated in intensity
ou non, selon que la bande de longueurs d'onde est au- or not, depending on whether the wavelength band is
dessus ou au-dessous de la longueur d'onde de transition above or below the transition wavelength
ou prédéterminée des lignes 12.or predetermined from lines 12.
Dans le capteur 50, les lignes 12 des réseaux In the sensor 50, the lines 12 of the networks
présentent la caractéristique de transmettre les lon- have the characteristic of transmitting long
gueurs d'onde situées au-dessous de la longueur d'onde prédéterminée et de ne pas transmettre les longueurs wavelengths located below the predetermined wavelength and not to transmit the lengths
d'onde situées au-dessus de la longueur d'onde prédétermi- wavelengths above the predetermined wavelength
née On notera cependant que la disposition inverse pourra être utilisée, auquel cas les lignes 12 ne transmettront pas au-dessous de la longuenr d'onde prédéterminée et transmettront au-dessus de la longueur d'onde prédétermi- née Dans tous les cas,-le faisceau lumineux incident qui However, it will be noted that the reverse arrangement can be used, in which case the lines 12 will not transmit below the predetermined wavelength and will transmit above the predetermined wavelength In all cases, - the incident light beam which
a une longueur d'onde pour laquelle les lignes 12 trans- has a wavelength for which the lines 12 trans-
mettent tient lieu de faisceau de référence et, ainsi, la act as a reference beam and thus the
caractéristique de transmission précise des lignes 12 ain- precise transmission characteristic of lines 12 as well
si que de la partie du substrat 11 sur laquelle sont si- if that of the part of the substrate 11 on which are so-
tuées les lignes 12 doit être égale à celle des raies 13. killed lines 12 must be equal to that of lines 13.
En outre, le faisceau lumineux incident qui a une longueur d'onde pour laquelle les lignes 12 ne transmettent pas In addition, the incident light beam which has a wavelength for which the lines 12 do not transmit
tient lieu de faisceau de signal et est modulé en inten- acts as a signal beam and is intensively modulated
sité par le déplacement d'un réseau 10 par rapport à l'au- sited by the displacement of a network 10 with respect to the
tre réseau 10 du capteur 50.be network 10 of sensor 50.
La figure 3 illustre un capteur 54 qui comprend un réseau 55 comportant un substrat en verre 56 sur lequel sont situées des lignes 57 qui ne transmettent pas, qui peuvent être soit des lignes de miroir, soit des lignes opaques, et qui ne transmettent jamais, quelle que soit la longueur d'onde du rayonnement incident (c'est-à-dire que le réseau 55 est un réseau conventionnel connu) Le capteur 54 comprend également un réseau 10 tel que décrit en référence à la figure 1 Ce capteur opère en mode de transmission du fait qu'à la fois le faisceau signal et FIG. 3 illustrates a sensor 54 which comprises an array 55 comprising a glass substrate 56 on which are located lines 57 which do not transmit, which can be either mirror lines, or opaque lines, and which never transmit, whatever the wavelength of the incident radiation (that is to say that the network 55 is a known conventional network) The sensor 54 also includes a network 10 as described with reference to FIG. 1 This sensor operates in mode of transmission due to the fact that both the signal beam and
le faisceau de référence sont transmis à travers le cap- the reference beam are transmitted through the cap-
teur 54, mais dans ce cas, le faisceau de référence est soumis à une atténuation d'intensité (de l'ordre de 50 %) tor 54, but in this case the reference beam is subjected to an intensity attenuation (of the order of 50%)
provoquée par la présence des lignes 57. caused by the presence of lines 57.
La figure 4 illustre un capteur 60 qui comprend un réseau conventionnel ou connu 61 comportant des lignes opaques 63 sur un substrat en verre 62 Le second réseau 66 du capteur 60 est formé par des lignes de miroir 65 montées sur un substrat 64 formé d'un matériau formant un filtre d'interférences Ainsi, ce capteur 60 opère en mode de réflexion, et le faisceau de référence dû à la FIG. 4 illustrates a sensor 60 which comprises a conventional or known network 61 comprising opaque lines 63 on a glass substrate 62 The second network 66 of the sensor 60 is formed by mirror lines 65 mounted on a substrate 64 formed of a material forming an interference filter Thus, this sensor 60 operates in reflection mode, and the reference beam due to the
présence des lignes 63 est soumis à une atténuation d-'in- presence of lines 63 is subject to attenuation d-'in-
tensité lorsque le substrat 64 ne transmet pas (et est non réfléchissant) De même, le faisceau signal, en plus d'être density when the substrate 64 does not transmit (and is non-reflective) Similarly, the signal beam, in addition to being
modulé, est atténué en intensité par la présence du subs- modulated, is attenuated in intensity by the presence of the
trat 64 lorsque celui-ci transmet.trat 64 when this transmits.
La figure 5 illustre un capteur 70 qui comprend un réseau conventionnel ou connu 71 comportant des lignes opaques 72 sur un substrat en verre 73 Le second réseau 76 est constitué de lignes de miroir 75 à haute réflexion sur un substrat 74 formé d'un matériau de filtrage par absorption 77 adhérant à un revêtement en miroir 78 à haute réflexion Ainsi, le capteur 70 opère en mode de réflexion et le faisceau de référence, bien que soumis FIG. 5 illustrates a sensor 70 which comprises a conventional or known array 71 comprising opaque lines 72 on a glass substrate 73 The second array 76 consists of mirror lines 75 with high reflection on a substrate 74 formed of a material of absorption filtering 77 adhering to a mirror coating 78 with high reflection Thus, the sensor 70 operates in reflection mode and the reference beam, although subject
à une atténuation d'intensité, est obtenu lorsque le maté- attenuation of intensity, is obtained when the material
riau 77 est dans son rode de transmission intégrale, la totalité du réseau 76 étant ainsi hautement réfléchissante et tenant lieu simplement de miroir Bien entendu, le faisceau signal est formé par réflexion sur les lignes lorsque le matériau filtrant 77 est dans son mode riau 77 is in its integral transmission mode, the entire network 76 thus being highly reflective and acting simply as a mirror Of course, the signal beam is formed by reflection on the lines when the filter material 77 is in its mode
d'absorption ou opaque.absorption or opaque.
Diverses formes de réalisation de transducteurs de déplacement sont décrites ci-dessous à titre d'exemple en utilisant le capteur 50 de la figure 2, le transducteur étant ainsi en mode de transmission, mais on comprendra que les autres capteurs 54, 60, 70 précédemment décrits Various embodiments of displacement transducers are described below by way of example using the sensor 50 of FIG. 2, the transducer thus being in transmission mode, but it will be understood that the other sensors 54, 60, 70 previously described
pourront remplacer le capteur 50, une adaptation appro- can replace sensor 50, an appropriate adaptation
priée étant faite dans la réception des faisceaux lumineux à partir du capteur lorsque celui-ci opère en mode de réflexion. Dans le transducteur 20 illustré sur la figure 6, le capteur 5 r O est interrogé par de la lumière émise le long d'une fibre optique 22, et la lumière transmise est recueillie par une fibre optique 23, les fibres 22 et 23 required being made in the reception of the light beams from the sensor when the latter operates in reflection mode. In the transducer 20 illustrated in FIG. 6, the sensor 5 r 0 is interrogated by light emitted along an optical fiber 22, and the transmitted light is collected by an optical fiber 23, the fibers 22 and 23
formant ainsi un câble à fibres optiques bidirectionnel. thereby forming a bidirectional fiber optic cable.
La lumière est introduite dans la fibre 22 par une lentille autoconvergente 24 à partir d'une source à large bande 25 Light is introduced into the fiber 22 by a self-converging lens 24 from a broadband source 25
qui dans le cas présent est constituée d'une diode photo- which in this case consists of a photo diode
émissive d'une longueur d'onde centrale de 820 nm Les emissive with a central wavelength of 820 nm
lignes 12 de chaque réseau 10 du capteur 50 ont une lon- lines 12 of each network 10 of the sensor 50 have a long
gueur d'onde de coupure de 830 nm, de sorte que la source 830nm cutoff wavelength, so that the source
procure simultanément le premier faisceau lumineux cons- simultaneously provides the first light beam
titué de longueurs d'onde inférieures à 830 nm et le se- with wavelengths less than 830 nm and the
cond faisceau lumineux constitué de longueurs d'onde supe- cond light beam consisting of longer wavelengths
rieures à 830 nm La fibre 23 délivre les faisceaux lumi- fibers at 830 nm Fiber 23 delivers the light beams
neux recueillis à une lentille auto-convergente 26 dont la sortie est incidente sur un diviseur de faisceau 27, les fréquences constituant le premier faisceau lumineux étant transmises à travers le diviseur de faisceau 27 vers une première photodiode 28 et les fréquences constituant le second faisceau lumineux étant réfléchies par le diviseur neux collected at a self-converging lens 26 whose output is incident on a beam splitter 27, the frequencies constituting the first light beam being transmitted through the beam splitter 27 to a first photodiode 28 and the frequencies constituting the second light beam being reflected by the divider
de faisceau 27 sur une seconde photodiode 29 Chaque photo- of beam 27 on a second photodiode 29 Each photo-
diode 28, 29 mesure l'intensité dufaisceau lumineux qu'elle reçoit et les sorties électriques des photodiodes 28, 29 sont délivrées à un diviseur de tension 30 qui diode 28, 29 measures the intensity of the light beam it receives and the electrical outputs of the photodiodes 28, 29 are supplied to a voltage divider 30 which
fournit à sa sortie 31 le rapport des intensités On no- provides at its output 31 the intensity ratio On no-
tera que les caractéristiques du diviseur de faisceau 27 doivent être choisies au départ pour être comparables à celles des lignes 12 des réseaux 10, dans la mesure o le tera that the characteristics of the beam splitter 27 must be chosen at the outset to be comparable to those of lines 12 of networks 10, insofar as the
diviseur de faisceau 27 transmet le premier faisceau sen- beam splitter 27 transmits the first beam beam
siblement sans pertes et réfléchit le second faisceau sen- losslessly and reflects the second beam
siblement sans pertes.so losslessly.
Dans le second transducteur illustré sur la fi- In the second transducer illustrated in figure
gure 7, la source lumineuse 25 comprend une première diode laser 35 ayant une bande étroite à 840 nm, une seconde diode laser 36 ayant une bandze étroite à 904 nm, et un dissecteur de faisceau 37 agencé pour transmettre le faisceau lumineux provenant de la diode laser 35 et pour réfléchir lé faisceau provenant de la diode laser 36 Le dissecteur de faisceau 37 est agencé pour réfléchir un faible pourcentage de la lumière provenant de la diode 35 gure 7, the light source 25 comprises a first laser diode 35 having a narrow band at 840 nm, a second laser diode 36 having a narrow band at 904 nm, and a beam dissector 37 arranged to transmit the light beam coming from the diode laser 35 and for reflecting the beam coming from the laser diode 36 The beam dissector 37 is arranged to reflect a small percentage of the light coming from the diode 35
et pour transmettre le même petit pourcentage de la lumiè- and to transmit the same small percentage of the light-
re provenant de la diode laser 36, ceux-ci étant détectés par une photodiode 38 dont la sortie est délivrée comme signal de contre-réaction au circuit d'impulsions et à re coming from the laser diode 36, these being detected by a photodiode 38 the output of which is delivered as a feedback signal to the pulse circuit and to
l'alimentation 39 qui commandent alternativement les dio- power supply 39 which alternately control the di-
des 35 et 36 de manière que leurs faisceaux de sortie 35 and 36 so that their output beams
soient entrelacés dans le temps.are intertwined in time.
La fibre optique 23 délivre les deux faisceaux lumineux entrelacés dans le temps à une photodiode unique 41 dont la sortie électrique est délivrée à un circuit de The optical fiber 23 delivers the two light beams interleaved in time to a single photodiode 41, the electrical output of which is supplied to a
traitement 42 qui comprend une unité de stockage de don- processing 42 which includes a data storage unit
nées et une unité de division de données. data and a data division unit.
Dans le second transducteur, la longueur d'onde In the second transducer, the wavelength
de coupure des lignes 12 des réseaux 10 est de 870 nm. cutoff of lines 12 of networks 10 is 870 nm.
On notera que les deux diodes laser 35, 36 de la forme de réalisation de la figure 7 pourraient être respectivement remplacées par des diodes photo-émissives associées à des filtres à bande étroite, par exemple, par It will be noted that the two laser diodes 35, 36 of the embodiment of FIG. 7 could be replaced respectively by photo-emissive diodes associated with narrow band filters, for example, by
une diode photo-émissive ayant une longueur d'onde centra- a photo-emissive diode having a central wavelength
le de 820 nm en combinaison avec un filtre à bande étroite Ealing ayant une longueur d'onde centrale de 820 nm d'une part, et par une diode photoémissive ayant une longueur d'onde centrale de 900 nm en combinaison avec un filtre à bande étroite Ealing ayant une longueur d'onde centrale the of 820 nm in combination with a narrow band filter Ealing having a central wavelength of 820 nm on the one hand, and by a photoemissive diode having a central wavelength of 900 nm in combination with a band filter narrow Ealing having a central wavelength
de 900 nm d'autre part.900 nm on the other hand.
On notera également que le diviseur de faisceau 37, qui tient lieu de dispositif destiné à combiner les deux faisceaux lumineux, pourrait être remplacé par un It will also be noted that the beam splitter 37, which acts as a device intended to combine the two light beams, could be replaced by a
coupleur optique à quatre points.four-point optical coupler.
Dans le transducteur illustré sur la figure 8, les fluctuations de l'intensité des faisceaux lumineux In the transducer illustrated in Figure 8, the fluctuations in the intensity of the light beams
émis par les deux sources lumineuses 35, 36 sont contrô- emitted by the two light sources 35, 36 are controlled
lées en échantillonnant la sortie de lumière de celles-ci i L et en couplant la lumière échantillonnée sur la photodiode by sampling the light output from them i L and by coupling the sampled light to the photodiode
41 au moyen de diviseurs de faisceau 45, 46. 41 by means of beam splitters 45, 46.
A titre d'exemple, les réseaux 10 de la figure 1 By way of example, the networks 10 of FIG. 1
pourront être fabriqués par les techniques de photolitho- can be produced by photolithic techniques
graphie Tout d'abord, le substrat en verre est revêtu du matériau à partir duquel les lignes doivent être formées, puis le matériau est recouvert d'une couche de résine first, the glass substrate is coated with the material from which the lines are to be formed, then the material is covered with a layer of resin
photosensible qui est exposée à de la lumière ultra-vio- photosensitive which is exposed to ultra-vio-
lette à travers un réseau de diffraction modèle La résine lette through a model diffraction grating Resin
photosensible est alors développée et gravée de façon ap- photosensitive is then developed and engraved in an ap-
propriée en utilisant un agent de gravure au dioxyde de silicium. Bien que chacun des transducteurs décrits forme un système transducteur unique, il peut être utilisé dans un système à multiplexage passif en utilisant un ensemble propriée using a silicon dioxide etchant. Although each of the transducers described forms a single transducer system, it can be used in a passive multiplexing system using a set
de paires de longueurs d'onde de source. pairs of source wavelengths.
On notera également que, pour fournir simultané- It will also be noted that, to provide simultaneous-
ment au détecteur un faisceau signal et un faisceau de ré- ment to the detector a signal beam and a
férence, deux sources de faisceaux lumineux séparées peu- ference, two separate light beam sources may
vent être utilisées, chaque faisceau étant modulé en fré- can be used, each beam being modulated in
quence et étant séparé dans le détecteur par démodulation. quence and being separated in the detector by demodulation.
Cette solution élimine la nécessité de mémoriser les don- This solution eliminates the need to memorize data.
nées, de la manière précédemment décrite. born, as previously described.
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