FR3014552B1 - Dispositif de surveillance de la deformation d'un ouvrage, utilisation d'une fibre optique et procede de surveillance particulierement adaptes aux environnements irradies - Google Patents
Dispositif de surveillance de la deformation d'un ouvrage, utilisation d'une fibre optique et procede de surveillance particulierement adaptes aux environnements irradies Download PDFInfo
- Publication number
- FR3014552B1 FR3014552B1 FR1362193A FR1362193A FR3014552B1 FR 3014552 B1 FR3014552 B1 FR 3014552B1 FR 1362193 A FR1362193 A FR 1362193A FR 1362193 A FR1362193 A FR 1362193A FR 3014552 B1 FR3014552 B1 FR 3014552B1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- optical fiber
- measurement
- along
- deformation
- brillouin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 233
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 179
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 56
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 10
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 9
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 10
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 8
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 2
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 2
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 241000287509 Piciformes Species 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- FXOFAYKVTOLJTJ-UHFFFAOYSA-N fluoridooxygen(.) Chemical class F[O] FXOFAYKVTOLJTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002168 optical frequency-domain reflectometry Methods 0.000 description 1
- MOWNZPNSYMGTMD-UHFFFAOYSA-N oxidoboron Chemical class O=[B] MOWNZPNSYMGTMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N phosphoryl Chemical class [P]=O LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0091—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by using electromagnetic excitation or detection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
- G01D5/35354—Sensor working in reflection
- G01D5/35358—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity
- G01D5/35364—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity using inelastic backscattering to detect the measured quantity, e.g. using Brillouin or Raman backscattering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0041—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/28—Treating solids
- G21F9/34—Disposal of solid waste
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
L'invention concerne un Dispositif (200) de surveillance de la déformation d'une zone d'un ouvrage (100). Le dispositif (200) comporte une première fibre optique (210) destinée à équiper la zone de l'ouvrage (100) et un système de mesure (220) optique configuré pour effectuer le long de ladite partie de la première fibre optique (210) une mesure du type Brillouin de manière à déterminer la déformation de ladite partie de première fibre optique (210). La première fibre optique (210) comporte de l'azote en tant qu'élément dopant de cœur de fibre. L'invention concerne en outre une utilisation d'une fibre optique pour la surveillance d'une zone d'un ouvrage, un procédé de surveillance d'une zone d'un ouvrage et un ouvrage, ledit ouvrage étant irradié ou succeptible de l'être.
Description
DISPOSITIF DE SURVEILLANCE DE LA DÉFORMATION D'UN OUVRAGE, UTILISATIOND'UNE FIBRE OPTIQUE ET PROCÉDÉ DE SURVEILLANCE PARTICULIÈREMENT ADAPTÉSAUX ENVIRONNEMENTS IRRADIÉS
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine de la surveillance d'ouvrages et plusprécisément au domaine de la surveillance de la déformation dans au moins une zone deces ouvrages.
En effet, pour certains ouvrages, tels que des ouvrages industriels oucivils, il est nécessaire de surveiller l'apparition et l'évolution de déformations quipourraient être un signe de dégradation dans la structure de ces ouvrages. Une tellesurveillance, permet d'évaluer l'état de ces ouvrages et ainsi prévenir à l'avance lesrisques d'endommagement, voire d'effondrement, de ces derniers.
Cette surveillance est généralement réalisée au moyen de dispositifs desurveillance de la déformation d'un ouvrage qui comprennent une fibre optique, laditefibre optique étant installée dans une zone de l'ouvrage à surveiller. Ces dispositifs sontparticulièrement adaptés pour la surveillance d'un ouvrage de grandes dimensions, lafibre optique permettant de couvrir des surfaces d'ouvrage particulièrement importantes. L'invention concerne donc plus précisément un dispositif de surveillancede la déformation d'un ouvrage, une utilisation d'une fibre optique et un procédé desurveillance d'un ouvrage particulièrement adaptés aux environnements irradiés.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Parmi les dispositifs de surveillance de déformation d'ouvrage, lesdispositifs mettant en œuvre une mesure du type Brillouin le long d'une fibre optiquepermettent de fournir une mesure à la fois résolue spatialement, avec une résolution inférieure au mètre, et résolue en déformation, de l'ordre de 10 μιτι/ιτι, sur des distancessupérieures à 10 kilomètres.
Le principe d'un tel dispositif consiste à préalablement équiper une zonede l'ouvrage à surveiller d'une fibre optique et à ensuite utiliser un système de mesureoptique pour effectuer une mesure du type Brillouin le long de cette fibre optique. Ledécalage en fréquence du pic Brillouin qui est obtenu lors de cette mesure estdirectement dépendant de la déformation le long de cette fibre optique et donc de ladéformation de la zone de l'ouvrage équipée de ladite fibre optique.
Cette dépendance entre le décalage en fréquence du pic Brillouin et ladéformation de la fibre optique est définie par l'équation ci-dessous :
avec Δν le décalage en fréquence du pic Brillouin, Ce le coefficient decalibrage en déformation de la fibre optique, e et e0 respectivement la déformation lelong de la fibre et une déformation de référence, CT le coefficient de calibrage entempérature, et T et T0 respectivement la température le long de la fibre optique et unetempérature de référence. La sensibilité en déformation qu'autorise la fibre optique estdonc directement reliée au coefficient de calibrage en déformation Ce. Dans une fibreoptique classiquement mise en œuvre dans ce type de dispositif, les coefficients decalibration en température et en déformation sont respectivement de l'ordre de 1MHz/°C et 0,05 MHz/(pm/m) pour une longueur d'onde de 1.55 pm.
Ainsi, si de tels dispositifs fournissent une mesure résolue spatialementet en déformation, ils sont, néanmoins et comme montré dans l'équation (1) ci-dessus,fortement dépendant de la température régnant dans la zone de l'ouvrage. Sansopération de compensation adaptée, de tels dispositifs de surveillance ne permettentdonc pas d'identifier si une variation du signal mesuré a pour origine l'application d'unedéformation à la fibre optique, c'est-à-dire une évolution de la structure de l'ouvrage, ouune augmentation locale de la température.
Afin de remédier à cet inconvénient, il est connu, notamment de l'articlescientifique de P. Dragic et al. [1], d'utiliser dans de tels dispositifs des fibres optiquescomportant de l'aluminium en tant qu'élément dopant de cœur de fibre. Une telle fibre
optique permet de fournir une sensibilité à la déformation qui est significativementaccrue, jusqu'à un doublement du coefficient de calibrage en déformation Ce, vis-à-visd'une fibre optique classique. Une telle sensibilité permet de réduire l'influence de latempérature sur la mesure de déformation et facilite ainsi la mise en œuvre d'uneopération de compensation pour décorréler la mesure de déformation des éventuellesvariations de température le long de la fibre optique. Néanmoins des travaux récents, tels que les travaux de Faustov eto/.[2]ont montré que de telles fibres sont particulièrement sensibles aux rayonnementsradioactifs. Ces fibres optiques sont donc inadaptées pour la surveillance de lieux danslesquels un environnement irradié est susceptible de régner, tels que les lieux de stockagede déchets radioactifs ou les lieux de productions d'énergies radioactifs. Il n'est ainsi paspossible de fournir un dispositif de surveillance fiable dans un environnement radioactifqui bénéficie de la sensibilité accrue d'une fibre dopée à l'aluminium.
EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant undispositif de surveillance d'une zone de l'ouvrage qui autorise une mesure dedéformation avec une influence de la température qui est réduite par rapport à undispositif équipé d'une fibre optique classique et qui puisse être fiable dans unenvironnement radioactif, c'est-à-dire irradié, contrairement aux dispositif de surveillancede l'art antérieur comportant une fibre optique dopée à l'aluminium. A cet effet l'invention concerne un dispositif de surveillance de ladéformation d'au moins une zone d'un ouvrage, ledit dispositif comportant : - une première fibre optique destinée à être installée dans la zone del'ouvrage, - un système de mesure optique configuré pour effectuer le long d'unepartie de la première fibre optique une mesure du type Brillouin de manière à déterminerla déformation de ladite partie de première fibre optique, la première fibre optique comportant de l'azote en tant qu'élément dopant de cœur defibre.
Les inventeurs ont découvert qu'une fibre optique comportant del'azote en tant qu'élément dopant de cœur de fibre optique permet de fournir undispositif avec une sensibilité à la déformation particulièrement importante sansmodification significative de l'influence de la température. Cette observation a étéobtenue avec des niveaux de proportion en azote contenus. En effet, pour une proportionmassique en azote de 0,6% dans le cœur de fibre de la fibre optique, la sensibilité à ladéformation est similaire à celui d'un dispositif comportant une fibre optique avec uneproportion massique en aluminium de 10%.
Il en résulte que pour un dopage du cœur de fibre en azote relativementréduit, une telle fibre optique autorise une mesure de déformation avec une bonnesensibilité à la déformation qui est similaire à celle autorisée par une fibre optiquecomportant un dopage d'aluminium de près de 20 fois supérieur. Cette quantité enélément dopant restant relativement contenue, elle n'affecte pas significativement lespertes en transmission de la fibre optique et a donc peu d'influence sur la longueurmaximale de fibre optique sur laquelle la mesure de déformation peut être réalisée.
Un tel élément dopant permet de fournir une fibre optique peu sensibleà la radioactivité contrairement à des éléments dopants tels que l'aluminium. Il en résultequ'un dispositif comportant une telle fibre optique est particulièrement adapté pour lasurveillance d'ouvrage soumis, ou susceptible d'être soumis, à des radiations, tel que desouvrages de production d'énergie nucléaire ou de stockage de produits radioactifs.
Ainsi, un dispositif de surveillance comportant une telle fibre optiquebénéficie d'une sensibilité à la déformation similaire, voire améliorée, par rapport à undispositif de surveillance équipé d'une fibre optique dopée aluminium sans présenter lesincompatibilités aux environnements radioactifs inhérentes à ces derniers dispositifs desurveillance.
On entend ci-dessus et dans le reste de ce document, par dopant decœur de fibre, un élément qui est inclus dans le cœur de fibre de la fibre optique lors desa formation pour en changer au moins une propriété, telle que la sensibilité de laditefibre optique à la déformation. L'élément dopant, pour être qualifié en tant que tel, présente une proportion massique minoritaire du cœur de fibre optique, c'est-à-dire,inférieure à 20%.
Par mesure selon le principe d'une mesure du type Brillouin, on entendci-dessus et dans le reste de ce document, la mesure d'au moins un paramètreconcernant le spectre de rétrodiffusion Brillouin (qu'il s'agisse des fréquences Stokes ouanti-Stokes, des pics principal ou secondaires, liés aux différents modes acoustiques ayantun recouvrement non nul avec le mode optique). Ce paramètre peut être par exemple, ledécalage en fréquence d'un pic principal de rétrodiffusion Brillouin par rapport àl'impulsion électromagnétique à l'origine du phénomène de rétrodiffusion Brillouin ouencore le décalage en fréquence entre deux pics principaux de rétrodiffusion Brillouin.
On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par pic Brillouin,aussi bien un pic de rétrodiffusion Brillouin qu'un pic de gain Brillouin, le type de picdépendant directement du type de mesures Brillouin effectuées par le dispositif lors de samise en œuvre que ce soit en régime spontané ou en régime stimulé.
On entend, ci-dessus et dans le reste de ce document, par ouvrage, unensemble architectural tel qu'un barrage, un tunnel, un immeuble, un ensembled'immeubles, ou encore un ensemble de galeries minières ou un site de stockage deproduit chimiques ou radioactifs, ou encore un complexe industriel tel qu'une usine oucentrale de production d'énergie
La mesure le long de la première fibre optique peut être réalisée selonun principe de mesure du type Brillouin sélectionné parmi la mesure de réflectométrieoptique Brillouin associée à une méthode de résolution spatiale par codage dans ledomaine temporel, la mesure de réflectométrie optique Brillouin associée à une méthodede localisation par codage dans le domaine fréquentiel, la mesure de réflectométrieoptique Brillouin dans le domaine de corrélation, la mesure optique de gain Brillouinassocié à une analyse dans le domaine temporel, la mesure optique de gain Brillouin dansle domaine fréquentiel et la mesure optique de gain Brillouin par analyse dans le domainede la corrélation.
Les mesures de réflectométrie optique Brillouin dans le domainetemporel, de réflectométrie optique Brillouin dans le domaine fréquentiel, de réflectométrie optique Brillouin dans le domaine de corrélation, optique Brillouin paranalyse dans le domaine temporel, optique Brillouin dans le domaine fréquentiel etoptique Brillouin par analyse dans le domaine de corrélation sont plus connues sous leurdénomination anglaise et le sigle correspondant qui sont respectivement, Brillouin OpticalTime Domain Reflectometry (BOTDR), Brillouin Optical Frequency Domain Reflectometry(BOFDR), Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA), Brillouin Optical TimeFrequency Domain Analysis (BOFDA) et Brillouin Optical Corrélation Domain (BOCDA). Cesmesures sont des mesures qui sont généralement mises en œuvre dans les dispositifs demesure de température à fibre optique et/ou dans les dispositifs de mesure dedéformation.
La première fibre optique peut comporter un cœur de fibre et une gaineoptique, avec la proportion massique en azote dans le cœur de fibre comprise entre 0,1 %et 7%, préférentiellement comprise entre 0,5% et 5%, encore plus préférentiellemententre 0,5% et 2%.
Le dispositif peut comprendre en outre des moyens de mesure detempérature adaptés pour réaliser une mesure afin de déterminer la température le longd'au moins une partie d'une fibre optique.
Le système de mesure peut être configuré pour effectuer une mesureen température le long de la première fibre optique selon un principe de mesure autrequ'une mesure du type Brillouin.
De telles mesures de température autorisent la mise en placed'opérations de compensation permettant de décorréler la mesure de déformation deséventuelles variations de température le long de la première la fibre optique.
Il peut être prévu en outre une deuxième fibre optique comportant uncœur de fibre et une gaine optique, la deuxième fibre optique comportant une proportionmassique en azote différente de celle de la première fibre optique, ladite proportionmassique étant préférentiellement sensiblement nulle, le système de mesure étantconfiguré pour réaliser une mesure afin de déterminer la température le long d'au moinsune partie de la deuxième fibre optique.
Une telle deuxième fibre optique permet d'effectuer une mesure avecune réponse à la déformation différente de celle de la première fibre optique et offreainsi la possibilité d'effectuer une opération de compensation pour limiter l'influence desvariations de température sur la mesure de déformation.
La deuxième fibre optique peut comporter du fluor en tant qu'élémentdopant de gaine optique.
Une telle deuxième fibre, présentant une bonne tenue à la radioactivité,est particulièrement adaptée pour fournir un dispositif destiné à la surveillanced'ouvrages soumis à des radiations, tels que des ouvrages de production d'énergienucléaire ou de stockage de produits radioactifs.
La deuxième fibre optique peut être associée ou destinée à êtreassociée à la première fibre optique en s'étendant au moins en partie le long de cettedernière.
Une telle association est particulièrement avantageuse pour fairecorrespondre les mesures réalisées sur la première fibre optique avec celles réalisées surla deuxième fibre optique. Il est ainsi plus aisé de faire correspondre ces mesures poureffectuer une opération de compensation pour limiter l'influence de la température sur lamesure de déformation déterminée à partir de la première fibre optique.
Le système de mesure peut être configuré pour effectuer une premièreet une deuxième mesure du type Brillouin le long de respectivement la première et de ladeuxième fibre optique de manière à déterminer pour chacune de ces deux fibresoptiques un décalage en fréquence d'un pic Brillouin sur au moins une partie de leurlongueur, le dispositif comportant un outre une unité de traitement configurée pour, àpartir des décalages de fréquence de pic Brillouin mesurés, déterminer une mesure dedéformation et une mesure de température décorrélées l'une de l'autre.
Un tel dispositif permet de mettre à profit la différence de sensibilité endéformation de la première et de la deuxième fibre optique pour fournir une mesure dedéformation qui soit décorrélée des variations de température dans l'ouvrage.
La première et la deuxième fibre optique peuvent être reliéesoptiquement l'une à l'autre par une de leurs extrémités, le système de mesure étant préférentiellement configuré pour effectuer une première et une deuxième mesure dutype Brillouin simultanément le long de respectivement la partie de la première fibreoptique et la partie de la deuxième fibre optique.
Avec une telle configuration il est possible de connecter directementqu'une seule de la première et la deuxième fibre optique au système de mesure, lamesure le long de l'autre fibre optique non connectée directement pouvant ce faire enpassant par la fibre optique connectée au système de mesure. Il est donc possible defournir un système de mesure simplifié. De même, avec un système de mesure adapté,cette configuration de la première et de la deuxième fibre optique permet d'effectuer lamesure Brillouin le long de la première et de la deuxième fibre optique en une seule fois,ces deux mesures étant donc ainsi réalisées simultanément.
Le système de mesure peut être configuré pour réaliser le long d'aumoins une partie de la deuxième fibre optique une mesure d'un autre type qu'unemesure du type Brillouin, telle qu'une mesure du type Raman, afin de déterminer lavariation de température le long de cette partie de la deuxième fibre optique, et danslequel il est en outre prévu une unité de traitement configurée pour déterminer lavariation de température le long de la partie de la deuxième fibre optique et pourdéterminer, de manière décorrélée de la température, la déformation le long de la partiede la première fibre optique.
La première fibre optique et la deuxième fibre optique peuvent êtrereliées indépendamment l'une de l'autre au système de mesure. L'invention concerne en outre une utilisation d'une fibre optiquecomportant de l'azote en tant qu'élément dopant de cœur de fibre pour mesurer unedéformation d'un ouvrage dans au moins une zone de cet ouvrage.
Une telle utilisation d'une fibre optique comportant de l'azote en tantqu'élément dopant de cœur de fibre permet de fournir une mesure de déformation dansun ouvrage présentant une relativement faible dépendance avec les variations detempérature dans ledit ouvrage sans pour autant impliquer une limitation quant à lalongueur de fibre optique le long de laquelle peut être réalisée la mesure de déformation.
La mesure de déformation peut être une mesure décorrélée de latempérature. L'invention concerne en outre un procédé de surveillance d'au moinsune zone d'un ouvrage dans laquelle est installée au moins une première fibre optiquecomprenant de l'azote en tant qu'élément dopant de cœur de fibre, ledit procédécomprenant les étapes suivantes de : -réalisation d'une première mesure du type Brillouin le long d'au moinsune partie de la première fibre optique, - détermination à partir de ladite première mesure la déformation subiepar ladite partie de première fibre optique, - déduction de la déformation dans la zone de l'ouvrage surveillée àpartir de la déformation de la partie de première fibre optique déterminée.
Un tel procédé de surveillance permet de fournir une mesure dedéformation dans la zone de l'ouvrage avec une relativement faible dépendance avec lesvariation de température dans ladite zone de l'ouvrage sans présenter de limitationparticulière par rapport à la longueur de fibre optique le long de laquelle la mesure dedéformation peut être réalisée.
Il peut être en outre prévu une étape de réalisation d'une deuxièmemesure le long d'une partie de fibre optique et une étape de détermination à partir deladite deuxième mesure de la température le long de ladite partie de fibre optique,l'étape de détermination de la déformation à partir de la première mesure comprend aumoins une opération de compensation de la température à partir de ladite températuredéterminée.
Une deuxième fibre optique peut être installée dans ladite zone del'ouvrage, la deuxième fibre optique comportant un cœur de fibre dont la proportionmassique en azote est différente de celle du cœur de fibre de la première fibre optique,cette proportion massique étant préférentiellement nulle, l'étape de réalisation de ladeuxième mesure étant réalisée le long d'au moins une partie de la deuxième fibreoptique.
De telles étapes permettent de fournir une mesure de déformationparticulièrement fiable puisque peu susceptible d'être affectée par d'éventuellesvariations de température dans l'ouvrage. L'étape de réalisation d'une deuxième mesure peut être une étape deréalisation d'une mesure du type Brillouin. L'invention concerne en outre un ouvrage irradié ou susceptible del'être, l'ouvrage comportant un dispositif de surveillance selon l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la descriptiond'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, enfaisant référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre un exemple d'un dispositif de surveillanceselon un premier mode réalisation de l'invention, la figure 2 illustre le décalage en fréquence de deux picsBrillouin en fonction de la déformation appliquée à une fibre optique comportant del'azote en tant qu'élément dopant de cœur de fibre, la figure 3 illustre un dispositif selon un deuxième mode deréalisation de l'invention, dans lequel la première et la deuxième fibre optique sontreliées l'une à l'autre par l'une de leurs extrémités,
La figure 4 illustre un dispositif selon un troisième mode deréalisation de l'invention dans lequel la première et la deuxième fibre optique sont reliéesl'une à l'autre par l'une de leurs extrémités l'autre extrémité respective de la première etla deuxième fibre optique étant chacune reliée individuellement au système de mesure,
La figure 5 illustre un dispositif selon un quatrième mode deréalisation dans lequel chacune de la première et de la deuxième fibre optique est reliéeindividuellement au système de mesure et dans lequel la première et la deuxième fibreoptique sont associées l'une avec l'autre.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figuresportent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure àl'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pasnécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doiventêtre comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combinerentre elles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 1 illustre un ouvrage 100 équipé d'un dispositif 200 desurveillance selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ledit ouvrage peut êtreun ouvrage irradié ou susceptible d'être irradié.
Un tel dispositif 200 comporte : - une première fibre optique 210 équipant une zone de l'ouvrage 100 àsurveiller, - un système de mesure 220 optique configuré pour effectuer unemesure du type Brillouin le long de la première fibre optique 210, - une unité de traitement 230 configurée pour déterminer ladéformation le long de la partie de la première fibre optique 210 à partir d'une mesureBrillouin le long de cette même partie effectuée par le système de mesure 220.
La première fibre optique 210 est une fibre optique adaptée pourautoriser une mesure de déformation sur toute sa longueur selon le principe de la mesureBrillouin. Ainsi, la première fibre optique 210. La première fibre optique 210 est plusparticulièrement destinée à être excitée au moyen d'une impulsion électromagnétiquedont la longueur d'onde est comprise dans le proche infrarouge, par exemple 1,55 pm.
La première fibre optique 210 comporte un cœur de fibre et une gaineoptique, non représentés. Le cœur de fibre est principalement réalisé en silice SiO2. Lecœur de fibre de la première fibre optique 210 comporte également de l'azote N en tant qu'élément dopant de cœur de fibre. La proportion massique en azote dans le cœur defibre de la première fibre optique 210 est comprise entre 0,1% et 7%. Avantageusement,cette proportion massique en azote dans le cœur de fibre de la première fibre optique210 peut être comprise entre 0,5% et 5%, voire entre 0,5% et 2%.
Le cœur de fibre de la première fibre optique 210 peut comporter enoutre un autre oxyde sélectionné parmi les oxydes de phosphore, les oxydes de titane, lesoxydes de bore, les oxydes de fluor et les oxydes comportant au moins un élément choisiparmi les terres rares.
La première fibre optique 210, afin de permettre une compatibilitéoptimisée avec les systèmes optiques du commerce, peut posséder une taille de modeéquivalente à une fibre optique selon la norme G652.
La première fibre optique 210 est reliée optiquement par l'une de sesextrémités au système de mesure 220. Le système de mesure 220 illustré sur la figure 1est un système de mesure configuré pour effectuer une mesure de type Brillouin selon leprincipe de mesure Brillouin par réflectométrie. Le système de mesure peut être plusparticulièrement configuré pour effectuer une mesure de réflectométrie de type Brillouinsélectionné parmi la mesure de réflectométrie optique Brillouin dans le domainetemporel (sigle anglais BOTDR), la mesure de réflectométrie optique Brillouin dans ledomaine fréquentiel (sigle anglais BOFDR) et la mesure de réflectométrie optiqueBrillouin dans le domaine de corrélation (BOCDR).
Lors de l'installation du dispositif dans l'ouvrage 100, la première fibreoptique 210 est installée dans l'ouvrage 100 de manière à ce qu'elle soit solidaire de cedernier. De cette manière, les déformations de l'ouvrage sont transmises à la premièrefibre optique et peuvent être détectées par le dispositif. Un tel équipement solidaire del'ouvrage par la fibre optique peut être obtenu, par exemple, pas une mise en place de lafibre optique lors de la formation de l'ouvrage par exemple en l'intégrant lors du coulagede la dalle dudit ouvrage 100.
Le système de mesure 220 comprend à cet effet : - au moins un appareil émetteur de lumière, non illustré, tel qu'un laser,adapté pour émettre au moins un rayonnement électromagnétique, - au moins un appareil de mesure optique, non illustré, adapté pourdétecter et mesurer un rayonnement électromagnétique, tel qu'un système d'analysespectrale, un système d'analyse de gain ou un système d'analyse de pertes. L'appareil émetteur et l'appareil de mesure sont tout deux reliésoptiquement à la première fibre optique 210 de manière à autoriser la réalisation d'unemesure selon le principe de mesure Brillouin par réflectométrie. L'appareil émetteur peut comporter au moins un laser dont la longueurd'onde peut être fixe ou accordable en fonction des possibilités et des besoins dusystème de mesure. L'appareil émetteur, en fonction du type de mesure Brillouin peutcomporter un ou plusieurs lasers qui émettent en continu ou en pulsé. Parmi ce ou ceslasers, un laser est dit principal, également dénommé pompe, et émet un rayonnementprincipal à une longueur d'onde principale.
La longueur d'onde d'émission principale de l'appareil émetteur peutêtre, par exemple, située dans le proche infrarouge, par exemple 1,55 pm. L'appareil demesure est configuré pour mesurer et détecter des rayonnements électromagnétiquesdont la longueur d'onde est proche de celle de l'appareil émetteur. L'appareil émetteur et l'appareil de mesure, ne présentant pas departicularité vis-à-vis des appareils mis en œuvre dans l'art antérieur, ils ne sont pasdécrits plus précisément dans ce document. L'unité de traitement 230 est configurée pour commander le système demesure 220 de manière à effectuer la mesure du type Brillouin le long de la premièrefibre optique 210. L'unité de traitement 230 est également configurée pour analyser lerésultat de la mesure du type Brillouin et pour déterminer à partir de cette mesure ladéformation le long de la première fibre optique.
Selon une première possibilité d'un dispositif 200 selon ce premiermode de réalisation, l'ouvrage à surveiller peut présenter une température peu variable,préférentiellement homogène, voire constante. Avec une telle possibilité, la mesure dedéformation étant donc peu influencée par la température et bénéficiant d'unesensibilité accrue au moyen de la première fibre optique 210, il n'est pas nécessaire que l'unité de traitement réalise une opération de compensation afin de décorréler la mesurede déformation des variations de température.
Selon une deuxième possibilité d'un dispositif 200 selon ce premiermode de réalisation, il peut être prévu le long de la première fibre optique des capteursde température, non illustrés, pour mesurer la variation de température le long de lapremière fibre optique 210. Ces capteurs de températures sont en communication avecl'unité de traitement 230. De cette manière, l'unité de traitement 230, est à même, àpartir des valeurs de température obtenues à partir des capteurs de température, deréaliser une opération de compensation sur la base de l'équation (1) et de fournir unemesure de déformation au moins partiellement décorrélée des variations de températuredans l'ouvrage à surveiller. Selon cette deuxième possibilité, les capteurs de températureforment des moyens de mesure de la température adaptés pour réaliser une mesure afinde déterminer la température le long d'au moins une partie de la première fibre optique210.
Un tel dispositif 200 est mis en œuvre pour la surveillance d'un ouvrageou d'une zone de cet ouvrage 100 au moyen d'un procédé de surveillance comportant lesétapes suivantes : - réalisation d'une première mesure du type Brillouin le long de lapremière fibre optique 210, - détermination à partir de ladite première mesure du type Brillouin lelong de la première fibre optique 210 de la déformation de ladite première fibre optique210, - déduction de la déformation dans la zone de l'ouvrage surveillée àpartir de la déformation de la première fibre optique 210 déterminée.
La figure 2 illustre graphiquement l'apport de l'utilisation de la premièrefibre optique 210 dans une configuration selon ce premier mode de réalisation. Lesmesures présentées sur ce graphique ont été réalisées sur une première fibre optique210 comportant une proportion massique d'azote de 0,6% et pour deux pics Brillouin 301,302 à 11,269 GHz et 11,188 GHz.
Le graphique illustre pour ces deux pics Brillouin 301, 302 le décalage enfréquence en fonction de la déformation appliquée à la fibre optique. Comme attendu del'équation (1), le décalage en fréquence varie pour ces deux pics Brillouin 301, 302linéairement avec la déformation appliquée. Une régression linéaire permet dedéterminer pour cette fibre que le coefficient de calibrage en déformation est d'environ0,07 MHz/(pm/m), soit le même coefficient de calibrage en déformation obtenu pour unefibre optique dont le cœur de fibre est dopé à l'aluminium avec une proportion massiquede 10%. Cette valeur de coefficient de calibrage en déformation de 0,07 MHz/(pm/m)représente, par rapport à une fibre classiquement mise en œuvre dans une mesure endéformation selon le principe de la mesure Brillouin une augmentation de près de 40%.
La figure 3 illustre un dispositif 200 selon un deuxième mode deréalisation de l'invention mettant en œuvre une deuxième fibre optique 240 associée à lapremière fibre optique 210 de manière à permettre la fourniture d'une mesure endéformation décorrélée de la température. Un dispositif 200 selon ce deuxième mode deréalisation se différencie d'un dispositif selon le premier mode de réalisation en ce qu'ilcomporte la deuxième fibre optique 240 et en ce que le système de mesure 220 estconfiguré pour réaliser une mesure le long de la deuxième fibre optique 240 pourdéterminer la variation de température le long de ladite deuxième fibre optique 240.
La deuxième fibre optique 240 comporte, de même que la premièrefibre optique, un cœur de fibre, non représenté, et une gaine optique, également nonreprésentée. La deuxième fibre optique 240 comporte une proportion massique d'azoteen tant qu'élément dopant du cœur de fibre qui est différente de celle de la premièrefibre optique et qui est préférentiellement sensiblement nulle. Cette proportion massiqueen azote en tant qu'élément dopant du cœur de fibre de la deuxième fibre optiquepermet à la deuxième fibre optique de présenter un coefficient de calibrage endéformation différent de celui de la première fibre optique ce qui favorise les opérationsde compensation.
En particulier, la deuxième fibre optique 240 peut comporter du fluor entant qu'élément dopant de la gaine optique. Cette possibilité de l'invention estparticulièrement avantageuse dans le cas où le dispositif équipe, ou est destiné à équiper, un ouvrage soumis à la radioactivité, tel que les ouvrages de production d'énergienucléaire ou les ouvrage de stockage de produits ou de déchets radioactifs. En effet unetelle présence de fluor dans la gaine optique permet la fourniture d'une fibre optiqueprésentant une bonne tenue à la radioactivité.
Ainsi selon cette possibilité, la deuxième fibre optique 240 peutcomporter par exemple, un cœur de fibre en silice dopé au fluor, avec une proportionmassique de fluor comprise entre 0 et 1%, et une gaine fluorée avec une proportionmassique de fluor supérieure à 2%, préférentiellement supérieure à 4% et pouvant allerjusqu'à 8%. Une telle deuxième fibre optique peut ainsi par exemple comporter un cœurde fibre de 5 pm de diamètre non dopé et une gaine dopée au fluor avec une uneproportion massique de 1,25% de fluor et un diamètre de 80 pm.
La première et la deuxième fibre optique 210, 240 sont préférentiellement associées l'une avec l'autre de manière que la deuxième fibre optique240 s'étend le long de la première fibre optique 210. Une telle association peut êtrefournie soit par un ou plusieurs liens physique entre la première et la deuxième fibreoptique 210, 240, tel qu'une installation dans une gaine de protection commune ou desattaches permettant de solidariser la deuxième fibre optique 240 sur la première fibreoptique 240, soit par une installation sur l'ouvrage des deux fibres optiques 210, 240ensembles.
Cette association entre la première et la deuxième fibre optique 210,240 permet d'assurer que les deux fibres optiques 210, 240 sont soumises aux mêmescontraintes environnementales en termes de déformation et de température.
La première et la deuxième fibre optique 210, 240 sont reliées l'une àl'autre par une de leurs extrémités, la première fibre optique 210 étant reliée au systèmede mesure 220 par son extrémité opposée à celle par laquelle elle est reliée à la deuxièmefibre optique 240. L'extrémité de la deuxième fibre optique 240 qui est opposée àl'extrémité par laquelle elle est reliée à la première fibre optique 210 reste libre.
Le système de mesure 220, dans ce deuxième mode de réalisation, estsimilaire à celui d'un dispositif 200 selon le premier mode de réalisation. La première et ladeuxième fibre optique 210, 240 étant reliées optiquement en série avec le système de mesure 220, le système de mesure peut effectuer en une seule fois une mesure du typeBrillouin le long de la première et la deuxième fibre optique 210, 240.
Ainsi, le système de mesure 220 peut effectuer une première et unedeuxième mesure du type Brillouin le long de respectivement la première et de ladeuxième fibre optique 210, 240 et déterminer pour chacune de ces deux fibres optiques210, 240 un décalage en fréquence Δνΐ et Δν2 d'un pic Brillouin. L'unité de traitement 230 permet, à partir du résultat de la mesure dutype Brillouin effectuée par le système de mesure 220, de déterminer une mesure dedéformation le long de la première fibre optique et une mesure de température le longde la deuxième fibre optique, ces deux mesures étant décorrélées l'une de l'autre.
Pour fournir une telle décorrélation entre les mesures de déformationet de température, l'unité de traitement 230 met en œuvre l'opération de déterminationet de compensation décrite ci-après.
La première et la deuxième fibre optiques comportent respectivementun premier et un deuxième coefficient de calibration en déformation Cei et Ce2 etrespectivement une premier et un deuxième coefficient de calibration en températureCTi et CT2. Le système de mesure optique permet de déterminer pour chacune des fibresoptiques 210 et 240 et pour un emplacement donné le long de ces deux fibres optiques210, 240, un décalage de fréquence Brillouin respectif Δνΐ et Δν2.
Ainsi, à partir de ces valeurs et de l'équation (1) pour la première et ladeuxième fibre optique, il est possible de définir un système de deux équations à deuxinconnues, la déformation ε et la température T, dont le déterminant est le suivant :
Les valeurs de déformation et de température peuvent donc êtredéterminées avec les deux équations suivantes :
Avec une première fibre optique 210 comportant de l'azote en tant quedopant de cœur de fibre avec une proportion massique dans le cœur de fibre de 0,6% etune deuxième fibre optique comportant du fluor en tant que dopant de gaine optique, lesvaleurs respectives sont les suivantes
Pour une résolution spectrale du système de mesure 220 de 0,1 MHz,une telle opération de détermination et de compensation permet, avec ce même couplede première et deuxième fibres optiques d'obtenir respectivement une mesure entempérature avec une résolution d'environ 0,6°C et une mesure de déformationd'environ 11 pm/m.
Le procédé mis en œuvre par l'unité de traitement afin de déterminer latempérature et la déformation à partir de la mesure de type Brillouin effectuer par lesystème de mesure 220 comporte les étapes suivantes de : - détermination à partir de la mesure du type Brillouin le long de lapremière et de la deuxième fibre optique respectivement la variation de déformation etde température au moyen des équations (3) et (4) de manière à effectuer une opérationde détermination et de compensation, - déduction de la déformation dans l'ouvrage 100 à surveiller à partir dela déformation déterminée le long de la première fibre optique 210.
Ainsi un procédé de surveillance d'un ouvrage selon ce deuxième modede réalisation se différencie du procédé mis en œuvre selon le premier mode deréalisation en ce que l'étape de détermination de la déformation le long de la premièrefibre optique 210 comprend les sous-étapes de : - détermination de la température le long de la deuxième fibre optique240, la température déterminée étant décorrélée de la déformation de la deuxième fibreoptique 240, - détermination de la déformation le long de la première fibre optique210, la déformation déterminée étant décorrélée de la variation de température le longde la première fibre optique 210.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le système de mesure et l'unitéde traitement forment des moyens de mesure de température adaptés pour réaliser unemesure afin de déterminer la température le long d'au moins une partie de la deuxièmefibre optique 240.
La figure 4 illustre un dispositif 200 selon un troisième mode deréalisation de l'invention dans lequel la première et la deuxième fibre optique 210, 240sont optiquement connectées en série l'une avec l'autre et relié au système de mesure220 selon une configuration de mesure de gain Brillouin. Un dispositif selon ce troisièmemode de réalisation se différencie d'un dispositif selon le deuxième mode de réalisationen ce que le système de mesure 220 est configuré pour effectuer une mesure de gain dutype Brillouin et en ce que l'extrémité de la deuxième fibre optique 240 qui n'est pasreliée à la première fibre optique est connectée au système de mesure 220 pourpermettre une mesure de gain Brillouin.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le système de mesure 220 estconfiguré pour effectuer une mesure du type Brillouin par analyse dans le domainetemporel, fréquentiel ou de la corrélation le long de la première et de la deuxième fibreoptique.
Une telle configuration est adaptée pour l'utilisation d'un système demesure 220 configuré pour effectuer la mesure de déformation selon le principe demesure du type Brillouin qui est une mesure optique Brillouin par analyse dans ledomaine temporel (BOTDA), une mesure optique Brillouin dans le domaine fréquentiel(BOFDA) ou une mesure optique Brillouin par analyse dans le domaine de la corrélation(BOCDA). L'unité de traitement présente un principe de mesure similaire à celuidu deuxième mode de réalisation. De même le procédé de surveillance selon ce troisièmemode de réalisation est sensiblement similaire à celui du deuxième mode de réalisation.
La figure 5 illustre un dispositif 200 selon un quatrième mode deréalisation dans lequel le système de mesure 220 est configuré pour réaliserindépendamment une mesure du type Brillouin par rétrodiffusion le long de la premièreet le long de la deuxième fibre optique 210, 240. Un dispositif selon ce quatrième mode de réalisation se différencie du deuxième mode de réalisation en ce que la première et ladeuxième fibre optique 210, 240 sont reliées indépendamment l'une de l'autre ausystème de mesure 220 et en ce que le système de mesure 220 est configuré pourréaliser une mesure le long de la première et de la deuxième fibre optique 210, 240.
Le système de mesure 220 présente une configuration sensiblementidentique à celui d'un dispositif 100 selon le premier mode de réalisation si ce n'est qu'ilcomporte un système de routage optique permettant de faire la mesure de type Brillouinsoit le long de la première fibre optique 210 soit le long de la deuxième fibre optique 240.
Ainsi dans ce quatrième mode de réalisation, les mesures de typeBrillouin le long de la première et la deuxième fibre optique 210, 240 sont séquentielleset non réalisées simultanément comme cela est le cas pour un dispositif 200 selon ledeuxième et le troisième mode de réalisation.
Il est bien entendu également envisageable dans un dispositif 200 selonce quatrième mode de réalisation, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que lesystème de mesure 220 soit double, c'est-à-dire qu'il comporte deux sous-parties demesure indépendantes chacune dédiée à l'une des fibres optiques parmi la première et ladeuxième fibre otique 210, 240. Avec cette configuration plus coûteuse du système demesure 220, les mesures du type Brillouin le long de la première et de la deuxième fibreoptique 210, 240 peuvent être sensiblement simultanées et n'ont donc pas besoin d'êtreséquentielles.
Selon une variante de cette possibilité du quatrième mode deréalisation, la sous-partie du système de mesure 220 dédiée à la mesure le long de ladeuxième fibre optique 240 peut être configurée pour effectuer une mesure selon unautre principe que la mesure du type Brillouin afin de déterminer la température le longde la deuxième fibre optique 240. Ainsi par exemple, cette sous-partie du système demesure 220 peut être configurée pour effectuer une mesure du type Raman pourdéterminer la température le long de la deuxième fibre optique. Cette même sous-partiedu système de mesure peut également faire une mesure de fréquence de Bragg le long dela deuxième fibre optique, la deuxième fibre optique 240 comportant des réseaux deBragg inscrits de manière à autoriser la détermination de température à partir des mesures effectuées par une telle sous-partie du système de mesure 220. Selon une autrepossibilité de l'invention, cette sous-partie du système de mesure 220 peut êtreconfigurée pour effectuer une mesure du type Rayleigh, par exemple dans le domaine dela corrélation spectrale, pour déterminer la température le long de la deuxième fibreoptique 240.
Bien entendu, selon cette possibilité et ces variantes décrites ci-dessus,la détermination de la déformation le long de la première fibre optique 210 est obtenueau moyen de l'équation (1) et non de l'équation (3), l'opération de compensation sefaisant sur la base du coefficient de calibrage en température de la première fibre optique210.
Les configurations de dispositif 200 décrites pour le deuxième ettroisième mode de réalisation sont particulièrement adaptées pour une mesure du typeBrillouin réalisée simultanément le long de la première et de la deuxième fibre optique210, 240. Il est néanmoins également envisageable dans ces deux modes de réalisation,sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que le système de mesure soit configuré poureffectuer une mesure de type Brillouin le long de la première fibre optique 210 et poureffectuer une mesure d'un autre type que du celui du type Brillouin, la mesure se faisantalors par un passage du rayonnement électromagnétique par la première fibre optique210.
Selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, non illustré, lapremière et la deuxième fibre optique 210, 240 peuvent être toutes deux reliées ausystème de mesure 220 parallèlement selon une configuration de gain Brillouin.
Un dispositif 200 selon ce cinquième mode de réalisation se différencied'un dispositif 200 selon le troisième mode de réalisation en ce que la première et ladeuxième fibre optique 210, 240 sont toutes deux reliées au système de mesure 220 parleurs deux extrémités ceci parallèlement l'une à l'autre et en ce que le système demesure 220 présente une adaptation similaire à celle mise en œuvre dans le quatrièmemode de réalisation pour autoriser une mesure le long de la première et de la deuxièmefibre optique 210, 240.
Ainsi, comme cela est le cas dans le cinquième mode de réalisation, unsystème de mesure 220 selon ce cinquième mode de réalisation peut : - soit comporter un système de routage optique permettant de faire lamesure de type Brillouin soit le long de la première fibre optique 210 soit le long de ladeuxième fibre optique 240, - soit être double, c'est-à-dire qu'il comporte deux sous-parties demesure indépendantes chacune dédiée à l'une des fibres optiques parmi la première et ladeuxième fibre otique 210, 240.
La mise en œuvre d'un dispositif 200 selon ce cinquième mode deréalisation reste similaire à celles décrites pour les autres modes de réalisation.
Si dans l'ensemble des modes de réalisation décrits ci-dessus, lesystème de mesure est configuré pour réaliser la mesure le long de la première fibreoptique, il est également possible sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que lesystème de mesure soit configuré pou réaliser la mesure le long seulement une partie dela première fibre optique, le reste de la fibre optique pouvant être dédié à un autre typede mesure. Références des documents cités : [1] P.Dragic et al. 12 août 2012, Nature photonics Vol. 6 pp.627-633 [2] A. Faustov et al., 07 août 2013, Nuclear Science, IEEE Transactions onVol.
60 Iss. 4 pp 2511-2517
Claims (4)
- REVENDICATIONS1. Dispositif (200) de surveillance de la déformation d'au moins unezone d'un ouvrage (100), ledit dispositif (200) comportant : - une première fibre optique (210) destinée à être installée la zone del'ouvrage (100), - un système de mesure (220) optique configuré pour effectuer le longd’une partie de la première fibre optique (210) une mesure du type Brillouin de manière àdéterminer la déformation de ladite partie de première fibre optique (210), Le dispositif (200) étant caractérisé en ce nue la première fibre optique (210) comporte del'azote en tant qu'élément dopant de cœur de fibre.
- 2. Dispositif (200) selon la revendication 1, dans lequel la première fibreoptique (210) comporte un cœur de fibre et une gaine optique, et en ce que la proportionmassique en azote dans le cœur de fibre est comprise entre 0,1 % et 7%, préférentiellementcomprise entre 0,5% et 5%, encore plus préférentiellement entre 0,5% et 2%. 3. Dispositif (200) selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outredes moyens de mesure de température adaptés pour réaliser une mesure afin dedéterminer la température le long d'au moins une partie d’une fibre optique. 4. Dispositif (200) selon la revendication précédente, comprenant enoutre une deuxième fibre optique (240) comportant un cœur de fibre et une gaine optique,la deuxième fibre optique (240) comportant une proportion massique en azote différentede celle de la première fibre optique (210), ladite proportion étant préférentiellementsensiblement nulle, le système de mesure (220) étant configuré pour réaliser une mesureafin de déterminer la température le long d'au moins une partie de la deuxième fibreoptique (220). 5. Dispositif (200) selon la revendication précédente, dans lequel ladeuxième fibre optique (240) est associée, ou est destinée à être associée, à la premièrefibre optique (210) en s'étendant au moins en partie le long de cette dernière. 6. Dispositif (200) selon l'une quelconque des deux revendicationsprécédentes, dans lequel le système de mesure (220) est configuré pour effectuer unepremière et une deuxième mesure du type Brillouin le long de respectivement la premièreet de la deuxième fibre optique (210, 240) de manière à déterminer pour chacune de cesdeux fibres optiques (210, 240) un décalage en fréquence d'un pic Brillouin sur au moinsune partie de leur longueur, le dispositif (200) comportant un outre une unité de traitement(230) configurée pour, à partir des décalages de fréquence de pic Brillouin mesurés,déterminer une mesure de déformation et une mesure de température décorrélées l'unede Fautre. 7. Dispositif (200) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, danslequel la première et la deuxième fibre optique (210, 240) sont reliées optiquement l'uneà l'autre par une de leurs extrémités, le système de mesure (220) étant préférentiellementadapté pour effectuer une premier et une deuxième mesure du type Brillouinsimultanément le long de respectivement la partie de la première fibre optique (210) et lapartie de la deuxième fibre optique (240). 8. Dispositif (200) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le systèmede mesure (220) est configuré pour réaliser le long d'au moins une partie de la deuxièmefibre optique (240) une mesure d'un autre type qu'une mesure du type Brillouin, tellequ'une mesure du type Raman, afin de déterminer la variation de température le long decette partie de la deuxième fibre optique (240), et dans lequel il est en outre prévu uneunité de traitement (230) configurée pour déterminer la variation de température le longde la partie de la deuxième fibre optique et pour déterminer, de manière décorrélée de latempérature, la déformation le long de la partie de première fibre optique. 9. Dispositif (200) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6 et dela revendication 8, dans lequel la première fibre optique (210) et la deuxième fibre optique(240) sont reliées indépendamment l'une de l'autre au système de mesure (220). 10. Utilisation d’une fibre optique (210) comportant de l'azote en tantqu'élément dopant de cœur de fibre pour mesurer par une mesure du type Brillouin unedéformation d’un ouvrage (100) dans au moins une zone de cet ouvrage (100). 11. Procédé de surveillance d’au moins une zone d’un ouvrage (100)dans laquelle est installée au moins une première fibre optique (210) comprenant del'azote en tant qu'élément dopant de cœur de fibre, ledit procédé comprenant les étapessuivantes de : "réalisation d’une première mesure du type Brillouin le long d'au moinsune partie de la première fibre optique (210), - détermination à partir de ladite première mesure la déformation subiepar ladite partie de première fibre optique (210), - déduction de la déformation dans la zone de l’ouvrage (100) surveilléeà partir de la déformation de la partie de première fibre optique (210) déterminée.
- 12. Procédé de surveillance selon la revendication précédente, danslequel il est en outre prévu une étape de réalisation d'une deuxième mesure le long d'unepartie de fibre optique et une étape de détermination à partir de ladite deuxième mesurede la température le long de ladite partie de fibre optique, l'étape de détermination de ladéformation à partir de la première mesure comprend au moins une opération decompensation de la température à partir de ladite température déterminée. 13. Procédé de surveillance selon la revendication précédente, danslequel une deuxième fibre optique (240) est installée dans ladite zone de l'ouvrage (100),la deuxième fibre optique (240) comportant un cœur de fibre dont la proportion massiqueen azote est différente de celle du cœur de fibre de la première fibre optique (210), cette proportion massique étant préférentiellement nulle, l'étape de réalisation de la deuxièmemesure étant réalisée le long d'au moins une partie de la deuxième fibre optique (240).
- 14. Procédé de surveillance selon la revendication précédente, danslequel l’étape de réalisation d'une deuxième mesure est une étape de réalisation d'unemesure du type Brillouin. 15. Ouvrage irradié ou susceptible de l’être, caractérisé en ce ou*ilcomporte un dispositif de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1362193A FR3014552B1 (fr) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Dispositif de surveillance de la deformation d'un ouvrage, utilisation d'une fibre optique et procede de surveillance particulierement adaptes aux environnements irradies |
| PCT/EP2014/076631 WO2015082640A2 (fr) | 2013-12-05 | 2014-12-04 | Dispositif de surveillance de la déformation d'un ouvrage, utilisation d'une fibre optique et procédé de surveillance particulièrement adaptés aux environnements irradiés |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1362193 | 2013-12-05 | ||
| FR1362193A FR3014552B1 (fr) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Dispositif de surveillance de la deformation d'un ouvrage, utilisation d'une fibre optique et procede de surveillance particulierement adaptes aux environnements irradies |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3014552A1 FR3014552A1 (fr) | 2015-06-12 |
| FR3014552B1 true FR3014552B1 (fr) | 2019-08-09 |
Family
ID=50543137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1362193A Active FR3014552B1 (fr) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Dispositif de surveillance de la deformation d'un ouvrage, utilisation d'une fibre optique et procede de surveillance particulierement adaptes aux environnements irradies |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3014552B1 (fr) |
| WO (1) | WO2015082640A2 (fr) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108533048A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-09-14 | 上海史狄尔建筑减震科技有限公司 | 具有芯板变形监测功能的屈曲约束支撑 |
| FR3084741B1 (fr) * | 2018-08-02 | 2021-05-21 | Inst De Radioprotection Et De Surete Nucleaire | Procede de determination de la deformation d'une structure de beton au cours du temps |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1939596A4 (fr) * | 2005-09-29 | 2012-04-25 | Sumitomo Electric Industries | Capteur et procédé de mesure de turbulence externe utilisant ledit capteur |
| FR2903773B1 (fr) * | 2006-07-13 | 2009-05-08 | Bidim Geosynthetics Soc Par Ac | Dispositif, systeme et procede de detection et de localisation de dysfonctionnement dans un ouvrage hydraulique, ainsi qu'un ouvrage hydraulique equipe de ce dispositif. |
| FR2962555B1 (fr) * | 2010-07-09 | 2013-05-17 | Ixfiber | Fibre optique dopee terre rare resistante aux radiations et procede de durcissement aux radiations d'une fibre optique dopee terre rare |
| US20120106893A1 (en) * | 2010-11-03 | 2012-05-03 | Raman Kashyap | Grating inscribing in optical waveguides |
-
2013
- 2013-12-05 FR FR1362193A patent/FR3014552B1/fr active Active
-
2014
- 2014-12-04 WO PCT/EP2014/076631 patent/WO2015082640A2/fr active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015082640A2 (fr) | 2015-06-11 |
| FR3014552A1 (fr) | 2015-06-12 |
| WO2015082640A3 (fr) | 2015-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8520197B2 (en) | Distributed optical fibre sensing | |
| US8988669B2 (en) | Power monitor for optical fiber using background scattering | |
| US9581495B2 (en) | Spectral analysis device based on Brillouin dynamic grating and analysis method thereof | |
| US8333505B2 (en) | Methods and systems for extending the range for fiber optic distributed temperature (DTS) systems | |
| Soto et al. | Impact of loss variations on double-ended distributed temperature sensors based on Raman anti-Stokes signal only | |
| Zhao et al. | Spatial-division multiplexed hybrid Raman and Brillouin optical time-domain reflectometry based on multi-core fiber | |
| EP3425358A1 (fr) | Fibre optique multimode, son application et système de mesure de température | |
| CN102967389A (zh) | 一种实时校准的分布式光纤测温装置及校准方法 | |
| Wu et al. | Few-mode optical fiber based simultaneously distributed curvature and temperature sensing | |
| NL2007280A (en) | Measuring method of longitudinal distribution of bending loss of optical fiber, measuring method of longitudinal distribution of actual bending loss value of optical fiber, test method of optical line, manufacturing method of optical fiber cable, manufacturing method of optical fiber cord, and manufacturing method of optical fiber. | |
| KR20120122612A (ko) | 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템 | |
| EP2798334B1 (fr) | Dispositif de detection et/ou de dosage d'hydrogene et procede de detection et/ou de dosage d'hydrogene | |
| FR3014552B1 (fr) | Dispositif de surveillance de la deformation d'un ouvrage, utilisation d'une fibre optique et procede de surveillance particulierement adaptes aux environnements irradies | |
| CN101769762B (zh) | 一种光纤啁啾光栅传感解调系统 | |
| WO2014056801A1 (fr) | Dispositif de mesure de deformations le long d'au moins une fibre optique, utilisation d'une fibre optique pour faire une mesure de deformations et procede de mesure de deformations | |
| Li et al. | Dual core optical fiber for distributed Brillouin fiber sensors | |
| WO2018211634A1 (fr) | Dispositif de mesure de température, procédé de mesure de température et programme de mesure de température | |
| Taranov et al. | Achievement of an 85 km distance range of strain (temperature) measurements using low-coherence Rayleigh reflectometry | |
| Li et al. | Breakthrough the physical barrier on spatial resolution in Raman distributed fiber sensing using chaotic correlation demodulation | |
| Srinivasan et al. | 12 Distributed Fiber-Optic Sensors and Their Applications | |
| KR20140016088A (ko) | 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템 | |
| Romanet et al. | Towards single-photon Brillouin optical time domain reflectometry | |
| CN113092082B (zh) | Opgw光缆寿命预测系统 | |
| Guo et al. | A novel multimode fiber for distributed temperature sensing based on anti-stokes Raman scattering | |
| Srinivasan et al. | 12 Distributed Fiber-Optic |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |