FR3037146A1 - PRESSURE MEASURING DEVICE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de mesure de pression (230) d'un écoulement d'air (E), ledit dispositif comprenant un tube (250) fixé à une base (260), le tube étant de forme sensiblement cylindrique et comprenant une extrémité libre (312) et au moins un orifice de passage d'air (320a-b,330 ), qui est associé à des moyens de mesure de la pression (240), lesdits moyens de mesure (240) comprenant un élément mécanique (370) sensible à la pression associé à des moyens optiques (380), ledit élément mécanique étant arrangé dans ledit orifice et comprenant un élément déformable (530,630) sous l'action de la pression de l'air au niveau dudit orifice, les moyens optiques comprenant au moins une fibre optique ayant au moins un capteur optique à réseau optique fixé audit élément déformable de sorte à mesurer les déformations dudit élément et un interrogateur optique configuré pour déterminer une valeur de la pression d'air à partir de la mesure de la déformation de l'élément optique. Ce dispositif de mesure de pression peut être arrangé sur un fuselage d'aéronef en complément des dispositifs de mesure de pression de type tubes de Pitot.The invention relates to a device for measuring the pressure (230) of an air flow (E), said device comprising a tube (250) fixed to a base (260), the tube being of substantially cylindrical shape and comprising a free end (312) and at least one air passage opening (320a-b, 330), which is associated with pressure measuring means (240), said measuring means (240) comprising a mechanical element ( 370) responsive to optical means (380), said mechanical member being arranged in said orifice and comprising a deformable member (530, 630) under the action of the air pressure at said orifice, the optical means comprising at least one optical fiber having at least one optical network optical sensor attached to said deformable element so as to measure the deformations of said element and an optical interrogator configured to determine a value of the air pressure from the deformation measurement. of the optical element. This pressure measuring device can be arranged on an aircraft fuselage in addition to the Pitot tube type pressure measuring devices.
Description
1 DISPOSITIF DE MESURE DE PRESSION L'invention se situe dans le domaine de la métrologie et concerne un aéronef comportant un dispositif de mesure de pression arrangé sur son fuselage ainsi qu'un tel dispositif de mesure. L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure de pression d'un écoulement d'air qui puisse être monté sur le fuselage d'un aéronef et qui utilise une technologie autre que les dispositifs de mesure de pression de type Pitot actuellement employés. A cet effet l'invention concerne un dispositif de mesure de pression d'un écoulement d'air, ledit dispositif comprenant un tube fixé à une base, le tube étant de forme sensiblement cylindrique et comprenant une extrémité libre et au moins un orifice de passage d'air qui est associé à des moyens de mesure de la pression, lesdits moyens de mesure comprenant un élément mécanique sensible à la pression associé à des moyens optiques, ledit élément mécanique étant arrangé dans ledit orifice et comprenant un élément déformable sous l'action de la pression de l'air au niveau dudit orifice, les moyens optiques comprenant au moins une fibre optique ayant au moins un capteur optique à réseau optique fixé audit élément déformable de sorte à mesurer les déformations dudit élément et un interrogateur optique configuré pour déterminer une valeur de la pression d'air à partir de la mesure de la déformation de l'élément optique. Le dispositif de mesure de pression selon l'invention peut être arrangé sur un fuselage d'aéronef en complément des dispositifs de mesure de pression de type tubes de Pitot. Un aéronef équipé de tubes Pitot et de dispositifs selon l'invention a une redondance des circuits de mesures des pressions statiques et totales puisque le dispositif selon l'invention utilise une technologie mécanique/optique au lieu de la technologie anémométrique des tubes de Pitot. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'aéronef comprenant un dispositif de mesure de pression selon l'invention, ledit dispositif comprenant un tube arrangé sur le fuselage de l'aéronef et des moyens de mesures de pression arrangés en partie dans le tube et dans ledit fuselage ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale du tube du dispositif de mesure de pression de la figure 1 et comprenant une pluralité d'orifices de prise d'air à chacun desquels sont associés des éléments mécaniques sensibles à la pression associés à des moyens optiques ; - la figure 3 est une vue schématique des moyens optiques de la figure 2 ; 3037146 2 - la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un des orifices de prise d'air du tube de la figure 2 et dans lequel sont arrangés des éléments mécaniques sensibles à la pression selon un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 5 est une vue similaire à la figure 2 d'un orifice de prise d'air dans lequel sont 5 arrangés des éléments mécaniques sensibles à la pression selon un autre mode de réalisation de l'invention. En référence avec les figures 1 et 2, le dispositif de mesure de pression 230 selon l'invention comprend un tube 250 coudé fixé à l'une de ses extrémités à une base 260 fixée sur la peau du 10 fuselage 210 d'un aéronef 200, ainsi que des moyens de mesure de la pression 240 arrangés en partie dans le tube et en partie dans le fuselage de l'aéronef, par exemple dans sa baie avionique 220. Le tube 250, de forme sensiblement cylindrique, a une extrémité libre 312 de forme hémisphérique formant un point d'arrêt pour des lignes d'air d'un écoulement E se dirigeant vers le 15 tube 250 parallèlement à ce dernier. Le tube 250 comprend trois d'orifices de passage d'air 320a-b,330 arrangés sur son enveloppe externe , avec : - deux orifices de passage d'air, dit orifices périphérique 320a-b, situés dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X du tube 250. Les deux orifices périphériques sont en regard 20 l'un de l'autre ; et - un orifice de passage d'air, dit orifice central 330, situé à son extrémité libre 312 le long de l'axe longitudinal X du tube. Ces orifices sont reliés à des conduits 350 arrangés dans le tube et s'étendant jusqu'à une surface 261 de la base destinée à être fixée au fuselage d'aéronef. Chaque conduit 350 a une section 25 telle qu'au moins une fibre optique de dimension standard peut y être introduite. L'orifice central a une profondeur inférieure à 2 fois le diamètre extérieur du tube tandis qu'un orifice périphérique a une profondeur inférieure à 0.5 fois le diamètre extérieur du tube. De préférence, l'orifice central 330 a un diamètre sensiblement égal à 0.3 fois le diamètre extérieur du tube 250 Afin de limiter l'influence de l'orifice central 330 sur l'écoulement de l'air 30 au niveau des orifices périphériques 320a-b, chaque orifice périphérique est maintenu séparé de l'extrémité du tube 312 d'une distance qui est au minimum égale à 2.5 fois le diamètre extérieur du tube. Selon l'invention, pour chaque orifice, le dispositif de mesure de la pression 230 comprend des moyens de mesure de la pression 240 arrangés en partie dans ledit orifice.The invention is in the field of metrology and relates to an aircraft comprising a device for measuring pressure arranged on its fuselage and such a measuring device. The object of the present invention is to provide a device for measuring the pressure of an air flow which can be mounted on the fuselage of an aircraft and which uses a technology other than Pitot type pressure measuring devices. currently employed. For this purpose the invention relates to a device for measuring the pressure of an air flow, said device comprising a tube attached to a base, the tube being substantially cylindrical in shape and comprising a free end and at least one through hole. of air which is associated with means for measuring the pressure, said measuring means comprising a mechanical element sensitive to the pressure associated with optical means, said mechanical element being arranged in said orifice and comprising a deformable element under the action of the air pressure at said orifice, the optical means comprising at least one optical fiber having at least one optical network optical sensor fixed to said deformable element so as to measure the deformations of said element and an optical interrogator configured to determine a value of the air pressure from the measurement of the deformation of the optical element. The pressure measuring device according to the invention can be arranged on an aircraft fuselage in addition to the Pitot tube type pressure measuring devices. An aircraft equipped with Pitot tubes and devices according to the invention has a redundancy of the static and total pressure measurement circuits since the device according to the invention uses a mechanical / optical technology instead of the Pitot tube anemometric technology. The characteristics of the invention mentioned above, as well as others, will emerge more clearly on reading the following description of exemplary embodiments, said description being given in relation to the attached drawings, among which: FIG. 1 is a schematic view of an aircraft comprising a pressure measuring device according to the invention, said device comprising a tube arranged on the fuselage of the aircraft and pressure measuring means arranged partly in the tube and in said fuselage ; FIG. 2 is a diagrammatic view in longitudinal section of the tube of the pressure measuring device of FIG. 1 and comprising a plurality of air intake orifices, each of which is associated with mechanical elements sensitive to pressure associated with optical means; FIG. 3 is a schematic view of the optical means of FIG. 2; FIG. 4 is a schematic view in longitudinal section of one of the air intake ports of the tube of FIG. 2 and in which mechanical pressure-sensitive elements are arranged according to one embodiment of the invention. ; and FIG. 5 is a view similar to FIG. 2 of an air intake orifice in which pressure-sensitive mechanical elements are arranged according to another embodiment of the invention. With reference to FIGS. 1 and 2, the pressure measuring device 230 according to the invention comprises a bent tube 250 fixed at one of its ends to a base 260 fixed to the skin of the fuselage 210 of an aircraft 200 , as well as pressure measuring means 240 arranged partly in the tube and partly in the fuselage of the aircraft, for example in its avionics bay 220. The tube 250, of substantially cylindrical shape, has a free end 312 of hemispherical shape forming a stopping point for air lines of a flow E towards the tube 250 parallel thereto. The tube 250 comprises three air passages 320a-b, 330 arranged on its outer casing, with: two air passage holes, said peripheral orifices 320a-b, located in a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the tube 250. The two peripheral orifices are opposite one another; and - an air passage orifice, said central orifice 330, located at its free end 312 along the longitudinal axis X of the tube. These orifices are connected to conduits 350 arranged in the tube and extending to a surface 261 of the base intended to be fixed to the aircraft fuselage. Each duct 350 has a section 25 such that at least one optical fiber of standard size can be introduced therein. The central orifice has a depth less than 2 times the outer diameter of the tube while a peripheral orifice has a depth less than 0.5 times the outer diameter of the tube. Preferably, the central orifice 330 has a diameter substantially equal to 0.3 times the outer diameter of the tube 250 in order to limit the influence of the central orifice 330 on the flow of air 30 at the peripheral orifices 320a. b, each peripheral orifice is kept separate from the end of the tube 312 by a distance which is at least equal to 2.5 times the outer diameter of the tube. According to the invention, for each orifice, the device for measuring the pressure 230 comprises pressure measuring means 240 arranged partly in said orifice.
3037146 3 Chaque moyen de mesure de la pression 240 comprend un élément mécanique 370 sensible à la pression arrangé dans l'orifice associé à des moyens optiques 380 arrangés en partie dans le tube 250 et dans la baie avionique 220 de l'aéronef. En relation avec la figure 3, les moyens optiques 380 associés à un orifice 320a-b,330 5 comprennent par exemple au moins une fibre optique 410 terminée par un miroir 411 et sur laquelle sont arrangés aux moins deux capteurs optiques à réseau de Bragg sur fibre R1,R2 ayant des propriétés optiques différentes l'un de l'autre, ainsi qu'un interrogateur optique 420 pour interroger la fibre avec des signaux lumineux prédéterminés et effectuer des mesures. L'interrogateur 420 est composé d'une unité centrale 421 contrôlant une source lumineuse 422 à 10 large bande pour envoyer un signal lumineux à la fibre optique 410 et un photodétecteur 423 synchronisé à la source pour analyser le signal optique réfléchi par les capteurs optiques R1,R2. L'interrogateur 420 comprend en outre un coupleur optique 424 arrangé entre la source lumineuse et la fibre et entre la fibre et le photodétecteur. La fibre optique 410 reçoit un signal incident émis par la source lumineuse à large bande 15 422, par exemple un laser Fabry-Pérot accordable, qui est optiquement connectée à la fibre optique via le coupleur 424 qui transmet le signal incident venant de la source lumineuse à la fibre optique. L'onde réfléchie par les capteurs optiques R1,R2 ou le miroir 411 en extrémité de la fibre optique 410 est renvoyée au travers de la fibre optique 410 vers le photodétecteur 423 via le coupleur 424. L'interrogateur 420 est situé hors du tube 250 et est par exemple, arrangé dans la baie 20 avionique 220 de l'aéronef. Dans un premier mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 4, l'élément mécanique 370 associé à un orifice comprend un boitier 510 de forme cylindrique inséré dans l'orifice et ouvert à son extrémité proximale de la paroi extérieure du tube 250 pour laisser passer 25 l'air extérieur au tube. L'autre extrémité 511 du boitier est percée de sorte à laisser passer au moins une fibre optique 410 cheminant jusqu'au boitier via un conduit 350. Le boitier comprend un cadre 520 circulaire creux s'étendant dans un plan radial à l'orifice 320a-b,330. Un élément élastique déformable 530, typiquement une membrane, est fixé au cadre 520 de sorte à séparer deux chambres : une première chambre 540 entre l'extérieur du tube et le 30 cadre et une seconde chambre 550, étanche, entre le cadre 520 et un fond de l'orifice 431. Il est à noter que l'étanchéité de la seconde chambre 550 enferme un volume d'air à une pression prédéterminée et son étanchéité est obtenue via des moyens classiques qui ne seront pas détaillés ci-après. La pression prédéterminée est, par exemple, de l'ordre de 1 013,25 hectopascals (hPa), qui correspond à la pression de l'air moyenne au niveau de la mer.Each pressure measuring means 240 comprises a pressure-sensitive mechanical element 370 arranged in the orifice associated with optical means 380 arranged partly in the tube 250 and in the avionics bay 220 of the aircraft. In connection with FIG. 3, the optical means 380 associated with an orifice 320a-b, 330 comprise for example at least one optical fiber 410 terminated by a mirror 411 and on which at least two Bragg grating optical sensors are arranged on fiber R1, R2 having different optical properties from each other, and an optical interrogator 420 for interrogating the fiber with predetermined light signals and making measurements. The interrogator 420 is composed of a central unit 421 controlling a broadband light source 422 for sending a light signal to the optical fiber 410 and a source synchronized photodetector 423 for analyzing the optical signal reflected by the optical sensors R1. , R2. The interrogator 420 further comprises an optical coupler 424 arranged between the light source and the fiber and between the fiber and the photodetector. The optical fiber 410 receives an incident signal emitted by the broadband light source 422, for example a tunable Fabry-Perot laser, which is optically connected to the optical fiber via the coupler 424 which transmits the incident signal from the light source. to the optical fiber. The wave reflected by the optical sensors R1, R2 or the mirror 411 at the end of the optical fiber 410 is sent back through the optical fiber 410 to the photodetector 423 via the coupler 424. The interrogator 420 is located outside the tube 250 and is, for example, arranged in the avionics bay 220 of the aircraft. In a first embodiment of the invention illustrated in FIG. 4, the mechanical element 370 associated with an orifice comprises a casing 510 of cylindrical shape inserted in the orifice and open at its proximal end of the outer wall of the tube 250. to allow the outside air to pass to the tube. The other end 511 of the housing is pierced so as to let at least one optical fiber 410 traveling to the housing via a conduit 350. The housing comprises a hollow circular frame 520 extending in a radial plane to the orifice 320a -b, 330. A deformable elastic element 530, typically a membrane, is attached to the frame 520 so as to separate two chambers: a first chamber 540 between the outside of the tube and the frame and a second chamber 550, sealed between the frame 520 and a bottom of the orifice 431. It should be noted that the tightness of the second chamber 550 encloses a volume of air at a predetermined pressure and its sealing is obtained via conventional means which will not be detailed below. The predetermined pressure is, for example, of the order of 1013.25 hectopascals (hPa), which corresponds to the mean air pressure at sea level.
3037146 4 De préférence, le cadre 520 et la membrane 530 sont réalisés dans un même matériau en alliage métallique traité thermiquement afin de leur conférer des propriétés de mémoire de forme. L'alliage métallique est par exemple un alliage Ti-Ni, Cu-Zn-Al, Cu-Be-Al ou Cu-Al-Ni. L'élément mécanique 370 est placé dans l'orifice de sorte que l'élément déformable 530 est 5 situé à une distance maximale de l'enveloppe extérieure du tube qui est égale à une fois le diamètre extérieur du tube. De préférence, l'élément mécanique est situé à fleur de l'enveloppe externe du tube 250. La face de l'élément déformable 530 située dans la première chambre 540 subit des forces exercée par la pression de l'air extérieur au dispositif tandis que la face de l'élément déformable 10 située dans la seconde chambre 550 subit des forces exercées par le volume d'air enfermé à la pression d'air prédéterminée. Par conséquent, lorsque la pression de l'air dans la première chambre 540 est supérieure à la pression de l'air dans la seconde chambre 550, l'élément déformable 530 se déplace vers la seconde chambre et la longueur dudit élément grandit dans cette direction. Inversement, lorsque la pression de l'air dans la première chambre 540 est inférieure à la pression 15 de l'air dans la seconde chambre 550, l'élément déformable 530 se déplace vers la première chambre et la longueur dudit élément grandit dans cette direction. Une fibre optique 410 du moyen optique associé à l'élément mécanique est fixée à la face de l'élément déformable 530 située dans la seconde chambre 550 et est également fixée au cadre 520. La portion A de cette fibre optique située entre le cadre et l'élément déformable est fixée de sorte 20 qu'elle est précontrainte lorsque l'élément déformable 520 est en position de repos. La contrainte de la portion précontrainte A de la fibre optique varie avec les déplacements de l'élément déformable dus à la pression de l'air extérieur à l'orifice. Le premier capteur optique à réseau de Bragg sur fibre R1 est arrangé dans la portion précontrainte A. De préférence, plusieurs capteurs optiques à réseau de Bragg sur fibre, de 25 propriétés optiques différentes les unes des autres, sont arrangés sur la portion A afin d'augmenter la précision des mesures qui seront effectuées par l'interrogateur. Les variations de contraintes et de température de la portion précontrainte de la fibre 410 affectent l'indice de réfraction effectif et le pas du réseau de ce capteur Rl. De manière connue, la modification de l'indice de réfraction effectif et du pas d'un réseau d'un capteur optique à réseau de Bragg R1 entraîne un décalage de la 30 longueur d'onde réfléchie par rapport à la longueur d'onde incidente reçue par ledit capteur optique Rl. En outre, le second capteur optique à réseau de Bragg sur fibre R2 est également situé dans la seconde chambre 550 mais à l'extérieur de la portion précontrainte A de la fibre. De préférence, plusieurs capteurs optiques à réseau de Bragg sur fibre, de propriétés optiques différentes les unes des autres, sont arrangés à l'extérieur de la portion précontrainte de la fibre afin d'augmenter la précision des mesures qui seront effectuées par l'interrogateur. Les variations locales de 3037146 5 température de la fibre affectent à la fois l'indice de réfraction effectif et le pas du réseau de ce second capteur optique R2. Dans le fonctionnement, l'unité centrale 421 commande la source lumineuse 422 pour 5 balayer une bande de lumière étroite sur une gamme de longueur d'onde tout en utilisant de manière synchrone le photodétecteur 423 afin de mesurer les réflexions des capteurs optiques à réseau de Bragg R1,R2 arrangés sur la fibre optique 410. Lorsque la longueur d'onde de la source correspond à la longueur d'onde de Bragg d'un des capteurs optiques R1,R2, l'unité centrale 421 identifie une réponse correspondante via le photodetecteur 423. L'unité centrale 421 est configurée pour 10 analyser la longueur d'onde à laquelle cette réponse se produit et déterminer, après traitement numérique, la température et/ou la contrainte de la portion précontrainte mesurée par le premier capteur optique R1 ainsi que la température locale de la fibre optique mesurée par le second capteur optique R2. On notera que le traitement numérique comprend notamment des étapes de filtrage 15 permettant de filtrer les perturbations de l'écoulement dans l'orifice qui altèrent la précision des mesures. L'unité centrale 421 est configurée pour corriger les mesures effectuées par le premier capteur optique R1 afin éliminer les dérives, sous l'effet des variations de température, des mesures de contrainte issues du premier capteur optique Rl. Cette correction est obtenue en prenant en 20 compte les mesures de températures obtenues via le second capteur optique R2. La mesure de la pression de l'air à l'extérieur d'un orifice 320a-b,330 est obtenue via une comparaison, effectuée par l'unité centrale 421, entre des valeurs inscrites dans une base de données et les valeurs de contraintes corrigées issues du premier capteur Rl. La base de données comprend à cet effet des données obtenues après étalonnage permettant de lier des valeurs de 25 contraintes mesurées par le premier capteur à des pressions d'air de l'écoulement à l'extérieur de l'orifice 320a-b,330. En référence avec les figures 1 et 2, le tube 250 est monté sur l'aéronef 200 de sorte que l'axe longitudinal X du tube est toujours orienté dans la direction de l'écoulement de l'air E lors du vol de l'aéronef 200. Les orifices périphériques 320a-b sont perpendiculaires à la direction 30 d'écoulement d'air : la pression dans ces orifices est la pression statique Ps de l'air. En revanche, la pression dans l'orifice central 330 est la pression totale Pt. Le dispositif 230 selon l'invention permet ainsi de mesurer la pression totale de l'écoulement de l'air au niveau de l'orifice central 330 et la pression statique au niveau des orifices périphériques 320a-b. Pour ce faire, l'unité centrale 421 fournit, sous forme d'un signal numérique, la valeur du 35 différentiel entre la pression totale Pt et la pression statique Ps à l'avionique de l'aéronef 200, par exemple dans un format de type Arinc. Connaissant le différentiel entre la pression totale et la 3037146 6 pression statique, la vitesse air d'un aéronef équipé d'un tel dispositif 230 peut ainsi être calculée par l'avionique de l'aéronef de manière classique. Comme décrit en relation avec la figure 2, le tube 250 comprend au moins une paire 5 d'orifices périphériques diamétralement opposés afin de compenser tout dérapage de l'aéronef. L'unité centrale 421 est alors configurée pour calculer une valeur de pression statique corrigée Ps en prenant en compte la moyenne des pressions statiques fournies par les moyens de mesures de pression associées à chacun des deux orifices périphériques 320a-b. Le dispositif de mesure de pression 230 selon l'invention peut être arrangé sur un fuselage 10 220 d'aéronef en complément des dispositifs de mesure de pression de type tubes de Pitot. Un aéronef ainsi équipé possède une redondance des circuits de mesures des pressions statiques et totales puisque, le dispositif 230 utilise une technologie mécanique/optique au lieu de la technologie anémométrique des tubes de Pitot.Preferably, the frame 520 and the membrane 530 are made of the same thermally treated metal alloy material in order to impart shape memory properties thereto. The metal alloy is for example a Ti-Ni alloy, Cu-Zn-Al, Cu-Be-Al or Cu-Al-Ni. The mechanical element 370 is placed in the orifice so that the deformable element 530 is located at a maximum distance from the outer casing of the tube which is equal to one times the outer diameter of the tube. Preferably, the mechanical element is located flush with the outer casing of the tube 250. The face of the deformable element 530 located in the first chamber 540 undergoes forces exerted by the pressure of the outside air to the device while the face of the deformable element 10 located in the second chamber 550 is subjected to forces exerted by the volume of air enclosed at the predetermined air pressure. Therefore, when the air pressure in the first chamber 540 is greater than the air pressure in the second chamber 550, the deformable member 530 moves to the second chamber and the length of said member grows in that direction . Conversely, when the air pressure in the first chamber 540 is less than the air pressure in the second chamber 550, the deformable member 530 moves to the first chamber and the length of said member grows in that direction . An optical fiber 410 of the optical means associated with the mechanical element is fixed to the face of the deformable element 530 located in the second chamber 550 and is also fixed to the frame 520. The portion A of this optical fiber located between the frame and the deformable element is fixed so that it is prestressed when the deformable element 520 is in the rest position. The stress of the prestressing portion A of the optical fiber varies with the displacements of the deformable element due to the pressure of the air outside the orifice. The first fiber-optic Bragg grating optical sensor R1 is arranged in the preloaded portion A. Preferably, a plurality of fiber-optic Bragg grating optical sensors of different optical properties are arranged on the portion A to increase the accuracy of the measurements that will be made by the interrogator. The stress and temperature variations of the prestressed portion of the fiber 410 affect the effective refractive index and the grating pitch of this sensor R1. In known manner, the modification of the effective refractive index and the pitch of a grating of a Bragg grating optical sensor R1 results in a shift of the reflected wavelength with respect to the incident wavelength. received by said optical sensor R1. In addition, the second optical fiber grating sensor Bragg R2 is also located in the second chamber 550 but outside the prestressing portion A of the fiber. Preferably, several fiber-optic Bragg grating optical sensors of different optical properties are arranged outside the prestressing portion of the fiber to increase the accuracy of the measurements to be made by the interrogator. . The local temperature variations of the fiber affect both the effective refractive index and the grating pitch of this second optical sensor R2. In operation, the CPU 421 controls the light source 422 to scan a narrow light band over a range of wavelengths while synchronously using the photodetector 423 to measure the reflections of the optical array sensors. Bragg R1, R2 arranged on the optical fiber 410. When the wavelength of the source corresponds to the Bragg wavelength of one of the optical sensors R1, R2, the central unit 421 identifies a corresponding response via the 423. The central unit 421 is configured to analyze the wavelength at which this response occurs and to determine, after digital processing, the temperature and / or the stress of the preloaded portion measured by the first optical sensor R1 as well as the local temperature of the optical fiber measured by the second optical sensor R2. It will be noted that the digital processing notably comprises filtering steps 15 making it possible to filter the disturbances of the flow in the orifice which alter the accuracy of the measurements. The central unit 421 is configured to correct the measurements made by the first optical sensor R1 in order to eliminate the drifts, under the effect of temperature variations, of the measurements of stress originating from the first optical sensor R1. This correction is obtained by taking into account the temperature measurements obtained via the second optical sensor R2. The measurement of the air pressure outside an orifice 320a-b, 330 is obtained via a comparison, performed by the central unit 421, between values entered in a database and the values of constraints. corrected from the first sensor R1. The database includes, for this purpose, data obtained after calibration for linking stress values measured by the first sensor to air pressures of the flow outside the orifice 320a-b, 330. With reference to FIGS. 1 and 2, the tube 250 is mounted on the aircraft 200 so that the longitudinal axis X of the tube is always oriented in the direction of the flow of the air E during the flight of the 200. The peripheral ports 320a-b are perpendicular to the direction of air flow: the pressure in these orifices is the static pressure Ps of the air. In contrast, the pressure in the central orifice 330 is the total pressure Pt. The device 230 according to the invention thus makes it possible to measure the total pressure of the flow of air at the central orifice 330 and the pressure static at the peripheral orifices 320a-b. For this purpose, the central unit 421 supplies, in the form of a digital signal, the value of the differential between the total pressure Pt and the static pressure Ps at the avionics of the aircraft 200, for example in a format of Arinc type. Knowing the differential between the total pressure and the static pressure, the air speed of an aircraft equipped with such a device 230 can thus be calculated by the avionics of the aircraft in a conventional manner. As described in connection with FIG. 2, the tube 250 comprises at least a pair of diametrically opposite peripheral ports to compensate for any skidding of the aircraft. The central unit 421 is then configured to calculate a corrected static pressure value Ps taking into account the average of the static pressures provided by the pressure measurement means associated with each of the two peripheral orifices 320a-b. The pressure measuring device 230 according to the invention can be arranged on an aircraft fuselage 220 in addition to the Pitot tube pressure measuring devices. An aircraft thus equipped has a redundancy of static and total pressure measurement circuits since the device 230 uses a mechanical / optical technology instead of anemometric technology of Pitot tubes.
15 Dans un second mode de réalisation de l'invention illustrée en figure 5, l'élément mécanique 370 est formé d'un cadre plein 620 fixé dans un orifice 330, 320a-b, et s'étendant dans un plan radial à l'orifice. Un élément déformable 630 de type membrane emboutie, est fixé au cadre 620 au niveau de la face du cadre en regard avec le fond de l'orifice 431 et enferme, de manière étanche, un volume d'air à une pression prédéterminée, par exemple, de l'ordre de 20 1 013,25 hectopascals (hPa). L'élément déformable 630 et le cadre 620 sont réalisés dans un même matériau en alliage métallique traité thermiquement afin de leur conférer des propriétés de mémoire de forme. L'alliage métallique est par exemple un alliage Ti-Ni, Cu-Zn-Al, Cu-Be-Al ou Cu-Al-Ni. Lorsque la pression de l'air extérieur au niveau de l'orifice 320a-b, 330 varie, l'élément 25 déformable va se déformer dans un sens dépendant de la différence de pression entre l'air extérieur et la pression du volume d'air enfermé. La fibre optique 410 du moyen optique 380 associé à l'élément mécanique 370 a un brin entrant dans le volume d'air enfermé entre le cadre 620 et l'élément déformable 630 et un brin 30 sortant de ce volume d'air. La fibre optique est terminée par un miroir 411 situé sur le brun sortant. La fibre optique 410 comprend une portion A, située dans le volume entre le cadre 620 et l'élément déformable 630, fixée à la fois au cadre et à l'élément déformable. Cette portion A est précontrainte lorsque l'élément déformable 630 est en position de repos. La contrainte de la portion A varie avec les déplacements de l'élément déformable 630 dus à la pression de l'air extérieur à 35 l'orifice 320a-b,330. Le premier capteur optique à réseau de Bragg sur fibre R1 est arrangé sur la portion précontrainte A. De préférence, plusieurs capteurs optiques à réseau de Bragg sur fibre, de 3037146 7 propriété optiques différentes les unes des autres, sont arrangés sur cette portion afin d'augmenter la précision des mesures qui seront effectuées par l'interrogateur. Les variations locales de température et de contrainte de la portion précontrainte A affectent à la fois l'indice de réfraction effectif et le pas du réseau de ce second capteur optique.In a second embodiment of the invention illustrated in FIG. 5, the mechanical element 370 is formed of a solid frame 620 fixed in an orifice 330, 320a-b, and extending in a radial plane to the orifice. A deformable element 630 of the stamped diaphragm type is fixed to the frame 620 at the face of the frame facing the bottom of the orifice 431 and sealingly encloses a volume of air at a predetermined pressure, for example of the order of 1013.25 hectopascals (hPa). The deformable member 630 and the frame 620 are made of the same thermally treated metal alloy material to impart shape memory properties. The metal alloy is for example a Ti-Ni alloy, Cu-Zn-Al, Cu-Be-Al or Cu-Al-Ni. When the external air pressure at the orifice 320a-b, 330 varies, the deformable member will deform in a direction depending on the pressure difference between the outside air and the volume pressure. air locked up. The optical fiber 410 of the optical means 380 associated with the mechanical element 370 has a strand entering the volume of air enclosed between the frame 620 and the deformable element 630 and a strand 30 leaving this volume of air. The optical fiber is terminated by a mirror 411 located on the outgoing brown. The optical fiber 410 comprises a portion A, located in the volume between the frame 620 and the deformable element 630, fixed to both the frame and the deformable element. This portion A is prestressed when the deformable element 630 is in the rest position. The stress of the portion A varies with the displacements of the deformable element 630 due to the pressure of the air outside the orifice 320a-b, 330. The first fiber-optic Bragg grating optical sensor R1 is arranged on the prestressing portion A. Preferably, a plurality of optical Bragg grating optical fiber optical fiber optical sensors different from each other are arranged on this portion so as to increase the accuracy of the measurements that will be made by the interrogator. The local temperature and stress variations of the prestressing portion A affect both the effective refractive index and the grating pitch of this second optical sensor.
5 Le second capteur optique à réseau de Bragg sur fibre R2 est situé également dans le volume d'air enfermé mais à l'extérieur de la portion précontrainte A de la fibre optique. De préférence, plusieurs capteurs optiques à réseau de Bragg sur fibre, de propriétés optiques différentes les unes des autres, sont arrangés à l'extérieur de la portion précontrainte de la fibre afin d'augmenter la précision des mesures qui seront effectuées par l'interrogateur. Les variations 10 locales de température de la fibre affectent à la fois l'indice de réfraction effectif et le pas du réseau de ce second capteur optique. La méthode de mesure de pression via un dispositif de mesure 230 équipé de tels moyens de mesure de pression est identique à celle décrite en relation avec le premier mode de réalisation. L'élément mécanique 370 selon ce second mode de réalisation de l'invention a une 15 conception plus simple et un poids inférieur à l'élément mécanique selon le premier mode de réalisation de l'invention. Enfin, le dispositif de mesure de pression 230 décrit ci-dessus permet de mesurer la pression statique Ps et la pression totale Pt d'un écoulement d'air. Le principe à la base de l'invention vaut pour un dispositif de mesure de pression permettant de mesurer : 20 - uniquement la pression statique Ps : dans ce cas, le tube 250 comprend seulement au moins un orifice périphérique ; ou - uniquement la pression totale Pt : dans ce cas, le tube 250 comprend uniquement un orifice. En alternative à l'utilisation des capteurs optiques à réseau de Bragg sur fibre pour extraire 25 des fibres optiques les informations de pression et/ou de température, il pourra aussi être utilisé les principes des cavités Fabry-Pérot, la diffusion Rayleigh, les réseaux Ramon et Brillouin ou tout autre principe physique basé sur l'utilisation des fibres optiques.The second Bragg grating optical sensor on fiber R2 is also located in the enclosed air volume but outside the preloaded portion A of the optical fiber. Preferably, several fiber-optic Bragg grating optical sensors of different optical properties are arranged outside the prestressing portion of the fiber to increase the accuracy of the measurements to be made by the interrogator. . The local temperature variations of the fiber affect both the effective refractive index and the grating pitch of this second optical sensor. The method of measuring pressure via a measuring device 230 equipped with such pressure measuring means is identical to that described in relation to the first embodiment. The mechanical element 370 according to this second embodiment of the invention has a simpler design and a lower weight than the mechanical element according to the first embodiment of the invention. Finally, the pressure measuring device 230 described above makes it possible to measure the static pressure Ps and the total pressure Pt of an air flow. The basic principle of the invention is for a pressure measuring device for measuring: - only the static pressure Ps: in this case, the tube 250 comprises only at least one peripheral orifice; or - only the total pressure Pt: in this case, the tube 250 comprises only one orifice. As an alternative to using Bragg grating optical sensors on fiber to extract optical and / or temperature information from optical fibers, it will also be possible to use the principles of Fabry-Perot cavities, Rayleigh scattering, networks Ramon and Brillouin or any other physical principle based on the use of optical fibers.
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