FR3071610A1 - Systeme d'analyse par reflectometrie a fibre optique - Google Patents

Systeme d'analyse par reflectometrie a fibre optique Download PDF

Info

Publication number
FR3071610A1
FR3071610A1 FR1758843A FR1758843A FR3071610A1 FR 3071610 A1 FR3071610 A1 FR 3071610A1 FR 1758843 A FR1758843 A FR 1758843A FR 1758843 A FR1758843 A FR 1758843A FR 3071610 A1 FR3071610 A1 FR 3071610A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
optical
analysis system
signal
optical signal
optical fiber
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.)
Granted
Application number
FR1758843A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3071610B1 (fr
Inventor
Anthony LEFEBVRE
Stephane Gluck
Nicolas Zuanon
Benjamin Maze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
A2 Photonic Sensors
Original Assignee
A2 Photonic Sensors
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by A2 Photonic Sensors filed Critical A2 Photonic Sensors
Priority to FR1758843A priority Critical patent/FR3071610B1/fr
Publication of FR3071610A1 publication Critical patent/FR3071610A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3071610B1 publication Critical patent/FR3071610B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/661—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters using light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7086—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using optical detecting arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G01N21/431—Dip refractometers, e.g. using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G01N21/431—Dip refractometers, e.g. using optical fibres
    • G01N2021/432—Dip refractometers, e.g. using optical fibres comprising optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N2021/551—Retroreflectance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8405—Application to two-phase or mixed materials, e.g. gas dissolved in liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
    • G01N2021/8528—Immerged light conductor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/08—Optical fibres; light guides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un système d'analyse par réflectométrie à fibre optique adapté à déterminer une grandeur caractéristique d'un objet (2) en déplacement, comportant : • une sonde optique (10) comportant une fibre optique (11) monomode ; • un dispositif optique (20), comportant : ? une source (21) de lumière, adaptée à émettre un signal primaire (Sp), o un photodétecteur (22), adapté à détecter un signal de retour (Sr), en réponse à l'émission du signal primaire (Sp), contenant des oscillations périodiques représentatives d'interférences ; • une unité de traitement (30), adaptée à déterminer la grandeur caractéristique à partir des oscillations périodiques contenues dans le signal de retour (Sr) ; caractérisé en ce que la face de mesure (11b) forme une pointe conique (15) dont l'extrémité (16) est définie par le cœur (14) de la fibre optique (11).

Description

DOMAINE TECHNIQUE [ooi] Le domaine de l’invention est celui des systèmes d’analyse par réflectométrie à fibre optique adaptés à déterminer au moins une grandeur caractéristique d’un objet tel que des particules, ou inclusions, présentes dans des écoulements multiphasiques. De telles inclusions peuvent ainsi être des bulles dans un milieu liquide, voire des gouttes ou des particules solides évoluant dans un milieu gazeux ou liquide, dont il s’agit de déterminer la vitesse et/ou la taille, voire le taux de vide dans le cas des écoulements à bulles, la fraction liquide dans le cas d’un spray ou la concentration pour un écoulement de particules solides.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [002] Les systèmes d’analyse adaptés à déterminer des grandeurs caractéristiques d’inclusions présentes dans des écoulements multiphasiques peuvent comporter des sondes optiques intrusives, par exemple des sondes optiques à fibre optique, dont une extrémité de mesure de la fibre optique est insérée directement dans la phase continue de l’écoulement multiphasique.
[003] D’une manière générale, dans le cadre des écoulements liquide/gaz, les caractéristiques telles que la vitesse et la taille des inclusions (bulles ou gouttes) peuvent être obtenues à partir d’un signal optique dont la forme en créneau traduit les instants où l’extrémité de mesure de la fibre optique perce l’interface amont puis l’interface aval de l’inclusion. La forme en créneau du signal optique mesuré provient de la variation de la valeur du coefficient de réflexion à l’extrémité de mesure de la fibre optique du fait de la modification de l’indice de réfraction de l’environnement de l’extrémité de mesure, selon qu’elle est située dans la phase continue ou dans la phase dispersée (l’inclusion). Cependant, la mesure de la grandeur caractéristique peut être fortement perturbée par la présence de la fibre optique dans l’écoulement, qui peut induire une modification de la vitesse et/ou la taille de l’inclusion.
[004] La publication de Chang et al. intitulée Fiber optic reflectometerfor velocity and fraction ratio measurements in multiphaseflows, Rev. Sci. Instrum. 74, 3559 (2003), décrit un système et une méthode d’analyse par réflectométrie à fibre optique, permettant de déterminer notamment la vitesse de l’inclusion. Un tel système d’analyse permet de minimiser la perturbation de l’écoulement induite par la présence de la sonde optique, dans la mesure où il n’est pas nécessaire à la fibre optique de percer l’interface liquide/gaz des inclusions pour déterminer la grandeur caractéristique, et notamment la vitesse de l’inclusion.
[005] La figure 1A illustre de manière schématique un système d’analyse tel que décrit par Chang et al. 2003. Il comporte une sonde optique 10 à fibre optique 11 monomode dont une extrémité de mesure 12 est placée dans l’écoulement multiphasique, un dispositif optique (non représenté) connecté à la fibre optique 11 et comportant une source de lumière cohérente SP de longueur d’onde λ égale à i,3pm et un photodétecteur, ainsi qu’une unité de traitement (non représenté). La fibre optique 11 est monomode dans le sens où un seul mode optique du signal optique est supporté par le cœur 14 de la fibre optique 11. La fibre optique 11 est une fibre SMF-28 dont le cœur 14 présente un diamètre de 8,2pm et la gaine 13 un diamètre de I25pm.
[006] Il apparaît que le signal optique de retour Sr peut comporter des oscillations périodiques représentatives d’interférences formées par combinaison de la partie Sre du signal optique primaire SP réfléchie à l’extrémité de mesure 12, avec une partie Srd du signal optique primaire SP rétrodiffusée par la bulle 2.
[007] Les figures 1B et 1C illustrent un exemple de l’évolution temporelle d’une tension électrique U représentative de la puissance optique d’un signal optique reçu Sr par le photodétecteur. Comme le montre la fig.iB, la puissance optique présente une variation en créneau qui traduit le percement de la bulle 2 par l’extrémité de mesure 12 (seule la montée du créneau est illustrée sur la fig.iB). En effet, la puissance optique reçue Pr est proportionnelle à Pp.[(n-nc)/(n+nc)]2, où Pp est la puissance optique du signal optique primaire SP émis par la source de lumière 21, n est l’indice de réfraction du milieu dans lequel se trouve l’extrémité de mesure 12, à savoir n=i,o pour l’air, et n=i,33 pour l’eau, et où nc est l’indice de réfraction du cœur 14 de la fibre optique 11, à savoir ici nc=i,44 pour un cœur 14 en verre. Cependant, comme le montre la fig.iC (dont le signal optique est similaire à celui illustré sur la fig.iB mais acquis à plus haute fréquence), la puissance optique reçue, avant le percement de l’interface amont de la bulle 2, présente des oscillations périodiques, dont la période T permet de déduire la vitesse d’ascension v de la bulle à partir de la relation v = λ/(2.n.T).
[008] Cependant, il existe un besoin de disposer d’un système d’analyse par réflectométrie à fibre optique qui présente une précision accrue dans la détermination de la grandeur caractéristique.
EXPOSÉ DE L’INVENTION [009] L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et plus particulièrement de proposer un système d’analyse permettant de déterminer avec davantage de précision une grandeur caractéristique d’un objet par réflectométrie à fibre optique.
[ooio] Pour cela, l’objet de l’invention est un système d’analyse par réflectométrie à fibre optique, adapté à déterminer au moins une grandeur caractéristique d’un objet en déplacement, comportant :
o au moins une sonde optique, comportant : une fibre optique monomode, comportant un cœur entouré au moins en partie par une gaine, et comportant une face de mesure destinée à transmettre un signal optique en direction de l’objet ;
o un dispositif optique, comportant : une source de lumière cohérente, adaptée à émettre un signal optique primaire monochromatique de longueur d’onde λ dans la fibre optique en direction de la face de mesure ; et un photodétecteur, adapté à détecter un signal optique de retour en réponse à l’émission du signal optique primaire, le signal optique de retour contenant des oscillations périodiques représentatives d’interférences optiques ;
o une unité de traitement, adaptée à déterminer la grandeur caractéristique à partir des oscillations périodiques contenues dans le signal de retour.
[ooii] Selon l’invention, la face de mesure forme une pointe conique dont l’extrémité est définie par le cœur de la fibre optique.
[ooi2] L’extrémité de la pointe conique est de préférence arrondie.
[0013] L’extrémité arrondie de la pointe conique présente de préférence un rayon de courbure moyen rc compris entre o,O5.dc et o,65.dc, de étant un diamètre moyen du cœur de la fibre optique.
[0014] La pointe conique de la face de mesure peut présenter une surface inclinée vis-à-vis d’un axe longitudinal du cœur, la surface inclinée reliant une face latérale de la gaine et l’extrémité arrondie, la surface inclinée étant formée en partie par le cœur.
[ooi5] Le rayon de courbure moyen rc peut être compris entre o,05.de et o,25.de.
[0016] La pointe conique de la face de mesure peut présenter une surface inclinée vis-à-vis d’un axe longitudinal du cœur, la surface inclinée reliant une face latérale de la gaine et l’extrémité arrondie, la surface inclinée étant formée entièrement par la gaine.
[ooi7] Le rayon de courbure moyen rc peut être compris entre o,25.de et o,65.de.
[0018] Le rayon de courbure moyen rc peut être compris entre o,4pm et 5,2pm pour un cœur dont un diamètre moyen de est égal à 8pm, à 5% près.
[0019] L’invention porte également sur un procédé de détermination d’une grandeur caractéristique d’un objet en déplacement, au moyen d’un système d’analyse selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant les étapes suivantes :
- émission d’un signal optique primaire par la source de lumière cohérente, celui-ci étant partiellement transmis par la face de mesure en direction de l’objet et partiellement réfléchi par la face de mesure,
- réception d’un signal optique par le photodétecteur en réponse à l’émission du signal optique primaire, le signal optique de réponse contenant des oscillations périodiques représentatives d’interférences entre la partie réfléchie du signal optique primaire et une partie du signal optique transmis rétrodiffusée par l’objet ;
- détermination de la grandeur caractéristique de l’objet par l’unité de traitement, à partir des oscillations périodiques contenues dans le signal optique de réponse.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0020] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
les figures 1A, 1B et 1C, déjà décrites, illustrent un système d’analyse par réflectométrie à fibre optique selon un exemple de l’art antérieur (fig.iA), et des exemples de signaux électriques représentatifs du signal optique de retour lors d’un percement d’une bulle par la sonde optique dans le cadre d’un écoulement diphasique (fig.iB), mettant en évidence la présence d’interférences (fig.iC) ;
les figures 2A et 2B sont des vues schématiques, respectivement, d’un système d’analyse par réflectométrie à fibre optique selon un premier mode de réalisation (fig.2A), et de la pointe de mesure de la fibre optique du système d’analyse (fig.2B) ;
les figures 3A à 3C illustrent un exemple de signal électrique représentatif du signal optique reçu par le photodétecteur du système d’analyse selon le premier mode de réalisation dans le cadre d’un écoulement à bulles, les fig-3B et 3C illustrant le signal électrique lors du percement de l’interface amont (fig.3B) et de l’interface aval (fig.3C) d’une bulle ;
les figures 4A et 4B sont des vues schématiques et partielles, en coupe longitudinale, de deux variantes d’une pointe de mesure d’une sonde optique d’un système d’analyse selon un deuxième mode de réalisation, dans lequel la pointe de mesure présente une extrémité arrondie ;
la figure 5A et 5B illustrent l’influence du rayon de courbure moyen sur la répartition angulaire du signal optique transmis hors de la fibre optique (fig.sA) d’une part, et sur les coefficients de réflexion Rf et de transmission Tf lors du percement d’une bulle par la pointe de mesure (fig.sB) d’autre part.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS [0021] Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à io% près. Par ailleurs, l’expression « comportant un » doit être comprise comme « comportant au moins un », sauf indication contraire.
[0022] L’invention porte sur un système d’analyse par réflectométrie à fibre optique permettant de déterminer au moins une grandeur caractéristique d’un objet en déplacement, par exemple une inclusion évoluant dans un écoulement multiphasique. Le système d’analyse permet en particulier de déterminer la vitesse de déplacement de l’inclusion relativement à la fibre optique. Il s’applique de préférence aux écoulements multiphasiques, tels que les écoulements diphasiques à bulles dans lesquels des bulles de gaz se déplacent dans un milieu liquide, ou à gouttes dans lesquels des gouttes d’un liquide évoluent dans un milieu liquide ou gazeux. Il s’applique également aux écoulements dans lesquels des inclusions solides sont en déplacement dans un milieu liquide ou gazeux, voire aux écoulements à mousse où des interfaces liquides délimitent des bulles adjacentes les unes aux autres. D’une manière générale, les inclusions sont appelées la phase dispersée et le milieu porteur la phase continue. Dans la suite de la description, et de manière purement illustrative, le système d’analyse est décrit dans le cadre d’un écoulement à bulles.
[0023] La figure 2A est une vue schématique d’un système d’analyse 1 par réflectométrie à fibre optique selon un premier mode de réalisation, adapté à déterminer au moins une grandeur caractéristique d’un objet 2 en déplacement. La figure 2B est une vue schématique en coupe longitudinale de la pointe conique 15 de la fibre optique 11. Dans cet exemple, le système d’analyse 1 est adapté à déterminer la vitesse de bulles de gaz 2 évoluant dans le milieu liquide d’un écoulement diphasique. Il peut en outre être utilisé pour déterminer notamment le taux de vide et la taille des bulles (diamètre ou corde).
[0024] Le système d’analyse 1 par réflectométrie à fibre optique comporte une sonde optique 10 à fibre optique 11 monomode, un dispositif optique 20 comportant une source 21 de lumière cohérente et un photodétecteur 22, et une unité de traitement 30. Le système d’analyse 1 est dit par réflectométrie à fibre optique 11 dans la mesure où la grandeur caractéristique est déterminée à partir de l’exploitation d’interférences contenues dans le signal optique Sr reçu par le photodétecteur 22 en réponse à l’émission du signal optique primaire Sp, ces interférences étant formées par combinaison d’une partie Sre du signal optique primaire Sp réfléchie par la face de mesure 11b de la fibre optique 11 d’une part, et d’une partie Srd du signal optique primaire Sp rétrodiffusée par l’objet 2, ici par une bulle de gaz.
[0025] La sonde optique 10 comporte une fibre optique 11, qui s’étend entre une première face dite de connexion 11a et une deuxième face dite de mesure 11b, opposée à la première face. Une face latérale 11c s’étend parallèlement à l’axe longitudinal Δ de la fibre optique 11, et relie entre elles la face de connexion 11a et la face de mesure 11b. La face de connexion 11a est couplée optiquement au dispositif optique 20, et la face de mesure 11b est destinée à transmettre un signal optique en direction de l’objet 2. Dans le cas d’un écoulement multiphasique, la face de mesure 11b est placée dans la phase continue de l’écoulement.
[0026] La fibre optique 11 comporte un cœur 14 qui assure la fonction de guide d’onde, et une gaine 13 qui entoure au moins en partie le cœur 14. Le cœur 14 est réalisé en un matériau de haut indice de réfraction et la gaine 13 est réalisée en un matériau de bas indice de réfraction. Le cœur 14 et la gaine 13 peuvent être réalisés à partir de verre, ou en tout autre matériau adapté. Une couche de protection 3 peut recouvrir au moins une partie de la gaine 13. La fibre optique 11 est monomode, ce qui se traduit par le fait que les dimensions transversales du cœur 14 sont telles qu’un signal optique s’y propageant ne présente qu’un seul mode transversal, à savoir le mode fondamental. A titre d’exemple, la fibre optique 11 peut être une fibre SMF-28 commercialisée par la société Corning dont le cœur 14 présente un diamètre égal à 8,2pm et la gaine 13 un diamètre de i25pm. Elle est monomode pour un signal optique de longueur d’onde λ de l’ordre du micron, par exemple égale à i,3ipm ou à i,55ùm.
[0027] La face de mesure 11b de la fibre optique 11 forme une pointe conique 15 dont l’extrémité 16 est définie par le cœur 14 de la fibre optique 11. La pointe conique 15 est donc destinée à être située dans le milieu porteur de l’inclusion 2. Une telle fibre optique 11 se distingue ainsi des fibres optiques dont l’extrémité de mesure est clivée suivant un plan de coupe orthogonal ou incliné vis-à-vis de l’axe longitudinal Δ. Un exemple de fibre optique monomode clivée de manière orthogonale est décrit dans la publication de Chang et al. 2003 citée précédemment, et un exemple de fibre optique multimode clivée de manière inclinée est décrit notamment dans la publication de Mizushima et Saito intitulée Détection method of a position pierced by a single-tip optical fibre probe in bubble measurement, Meas. Sci. Technol. 23 (2012) 085308.
[0028] La pointe conique 15 est formée par une droite génératrice passant par un point fixe. Dans le cas d’un cône de révolution, la pointe conique 15 présente un angle d’inclinaison Θ par rapport à l’axe longitudinal Δ. La face de mesure 11b en pointe conique 15 comporte une surface inclinée 15a qui relie la face latérale 11c de la gaine 13 à l’extrémité de la pointe conique 15. Elle est dite inclinée dans la mesure où elle forme l’angle d’inclinaison Θ non nul et inférieur à 90° par rapport à l’axe longitudinal Δ. Dans l’exemple de la fig.2B, la surface inclinée 15a est définie en partie par la gaine 13 et en partie par le cœur 14.
[0029] Le dispositif optique 20 comporte une source 21 de lumière cohérente et un photodétecteur 22. Il est couplé optiquement à la face de connexion 11a de la fibre optique 11 d’une part, et est connecté à funité de traitement 30 d’autre part. Une lame semi-transparente 23 est, dans cet exemple, disposée sur le chemin optique entre la source 21 de lumière et le photodétecteur 22 d’une part, et la face de connexion 11a d’autre part. En variante de la lame semi-transparente 23, un coupleur ou un circulateur peut être prévu, ou tout autre élément optique adapté.
[0030] La source 21 de lumière est adaptée à émettre un signal optique dit primaire SP, cohérent et monochromatique de longueur d’onde λ, dans la fibre optique 11 à partir de la face de connexion 11a, de sorte que le signal optique primaire SP se propage en direction de la face de mesure 11b. Par signal monochromatique, on entend un signal optique dont le spectre en longueur d’onde présente un pic centré sur la longueur d’onde λ, et une largeur spectrale à mi-hauteur Δλ inférieure ou égale à 5% de λ, et de préférence inférieure ou égale à 0,5% de λ. La source 21 de lumière peut être une diode laser adaptée à émettre un signal optique primaire SP de longueur d’onde par exemple égale à i,3ipm ou à i,55pm. La longueur d’onde λ et les dimensions transversales du cœur 14 sont choisies pour que la fibre optique 11 soit monomode.
[0031] Le photodétecteur 22 est adapté à recevoir, à partir de la face de connexion 11a, un signal optique de retour Sr se propageant dans la fibre optique 11 à partir de la face de mesure 11b à pointe conique 15. Le signal optique de retour Sr peut comporter ou non des oscillations périodiques, celles-ci étant le cas échéant représentatives d’interférences formées entre la partie réfléchie Sre et la partie rétrodiffusée Srd du signal optique primaire SP. Le photodétecteur 22 est connecté à l’unité de traitement 30 et est adapté à émettre un signal électrique, par exemple une tension, dont l’intensité est représentative de la puissance optique du signal optique de retour Sr.
[0032] L’unité de traitement 30 est connectée au photodétecteur 22, et est adaptée à déterminer, à partir du signal électrique reçu, au moins une grandeur caractéristique de l’objet 2, par exemple la vitesse et/ou la taille de l’inclusion 2. L’unité de traitement 30 comporte les moyens techniques usuels, par exemple un processeur et des mémoires vives et/ou mortes, un bus de transmission de données numériques, etc.
[0033] Le fonctionnement du système d’analyse 1 est maintenant décrit dans le cas d’un écoulement diphasique de bulles, en référence à la figure 2B et aux figures 3A à 3C. La figure 3A illustre un exemple d’évolution temporelle du signal électrique S fourni par le photodétecteur 22 lors du percement d’une bulle d’air 2 par la pointe conique 15 de la sonde optique 10, les figures 3B et 3C illustrant, respectivement, les instants de percement de l’interface amont et de l’interface aval de la bulle 2 par la pointe conique 15. Dans cet exemple, la fibre optique 11 est une fibre monomode SMF-28 dont le cœur 14 est réalisé à base de verre (indice de réfraction nc=i,44) présente un diamètre de 8,2pm, et le signal optique primaire SP présente une longueur d’onde de i,55pm. La pointe conique présente dans cet exemple un angle d’inclinaison Θ égal à 120 environ, et une extrémité arrondie selon un rayon de courbure moyen de îpm environ. L’écoulement diphasique est un écoulement à bulles d’air dans l’eau.
[0034] La source 21 de lumière émet dans la fibre optique 11 monomode, en direction de la pointe conique 15, un signal optique primaire SP cohérent et monochromatique d’une longueur d’onde égale à i,55pm. Une partie Sre du signal optique primaire SP est réfléchie par la face de mesure 11b et une autre partie St est transmise hors de la fibre optique n en direction de la bulle 2. Une partie Srd du signal transmis St est rétrodiffusée par l’interface de la bulle 2 en direction de la fibre optique il, puis est transmise à l’intérieur de celle-ci et se propage en direction de la face de connexion lia. Le photodétecteur 22 reçoit un signal optique de retour Sr. Dans la mesure où la partie réfléchie Sre et la partie rétrodiffusée Srd sont issues du même signal optique monochromatique Sp, et que la fibre optique 11 est monomode, le signal optique de retour Sr peut contenir des oscillations périodiques représentatives d’interférences formées par la partie réfléchie Sre et la partie rétrodiffusée Srd du signal optique primaire Sp.
[0035] Comme le montre la fig-3A, le signal optique de retour Sr présente une forme de créneau représentative du percement de la bulle 2 par la pointe conique 15 de la fibre optique 11, et plus précisément du percement de l’interface amont puis de l’interface aval de la bulle 2. La variation de l’indice de réfraction du milieu dans lequel se trouve l’extrémité 16 de la pointe conique 15, ici entre n=i.33 de l’eau et n=i.o de l’air, modifie la valeur du coefficient de réflexion Rf du signal optique primaire Sp à l’extrémité 16. Aussi, la puissance optique réfléchie est de l’ordre de 0,16% de la puissance Pp du signal optique primaire Sp lorsque la pointe conique 15 est dans l’eau, et est de l’ordre de 3,25% de Pp lorsque la pointe conique 15 est dans la bulle 2.
[0036] Comme le montre la fig-3B, avant percement de l’interface amont de la bulle 2, à partir d’une certaine distance entre l’extrémité de la pointe conique 15 et la bulle 2, le signal optique de retour Sr présente des oscillations périodiques dont l’amplitude augmente progressivement jusqu’à se stabiliser. Comme le montre la publication de Chang et al 2003, ces oscillations périodiques sont issues du terme d’interférences bre.brd.cos(v), où bre est l’amplitude du champ électrique réfléchi et brd est l’amplitude du champ électrique rétrodiffusé, et où ψ est un terme de déphasage entre les deux champs électriques. Une période T correspond à une distance Ad=X/2n parcourue par la bulle pour laquelle ψ passe de o à 2π, où n est l’indice de la phase continue. Aussi, la vitesse v de la bulle 2 est définie à partir de la relation v = Ad/T. L’unité de traitement 30 détecte la présence des oscillations périodiques dans le signal optique de retour Sr et détermine la période T correspondante, puis peut déterminer la vitesse v de la bulle 2, et plus précisément la vitesse de l’interface amont.
[0037] Comme le montre la fig.3C, avant percement de l’interface aval de la bulle 2, le signal optique de retour Sr présente à nouveau des oscillations périodiques dont l’amplitude augmente progressivement. L’amplitude est ici plus importante que celle avant le percement de l’interface amont dans la mesure où la puissance de la partie réfléchie Sre du signal optique SP est plus importante, l’extrémité 16 de la pointe conique 15 étant dans l’air. L’unité de traitement 30 détecte à nouveau la présence des oscillations périodiques dans le signal optique de retour Sr et détermine la période T correspondante, puis peut déterminer à nouveau la vitesse v de la bulle 2, et plus précisément la vitesse de l’interface aval. La vitesse de la bulle 2 peut être obtenue par comparaison des vitesses déterminées relatives aux interfaces amont et aval.
[0038] Ainsi, le système d’analyse 1 est en mesure de déterminer au moins une grandeur caractéristique d’un objet 2 en déplacement relativement à la fibre optique 11, par exemple des bulles ou gouttes évoluant dans une phase continue, par une technique de réflectométrie à fibre optique 11. Le fait que la face de mesure 11b de la fibre optique 11 forme une pointe conique 15 permet de limiter l’impact de la fibre optique 11 sur l’évolution de l’objet 2 en déplacement. En effet, une fibre optique 11 à face de mesure 11b clivée peut induire une modification du comportement dynamique de l’objet 2, par exemple provoquer une diminution de sa vitesse de déplacement et/ou une déviation de sa trajectoire, voire même peut induire une modification de sa taille. L’aspect profilé de la pointe conique 15 permet ainsi de minimiser l’influence de la présence de la fibre optique 11 sur le comportement dynamique de l’inclusion 2, ce qui améliore la précision de la mesure de la grandeur caractéristique.
[0039] De plus, la forme en pointe conique 15 de la face de mesure 11b permet de contrôler la répartition angulaire de la partie transmise St hors de la fibre optique 11 du signal optique primaire SP. Ainsi, un angle d’inclinaison Θ important permet de distribuer la puissance du signal optique transmis St dans un cône de transmission relativement ‘fermé’, de manière à limiter la divergence angulaire du signal optique transmis St. Le système d’analyse 1 est alors en mesure de déterminer la vitesse d’une particule 2 située à une plus grande distance, mais de préférence évoluant sensiblement dans l’axe longitudinal Δ. Lorsque l’axe de déplacement de l’inclusion est sensiblement colinéaire à l’axe longitudinal Δ, la dimension de l’inclusion mesurée par le système d’analyse correspond sensiblement à son diamètre.
[0040] En variante, un angle d’inclinaison Θ faible permet d’ouvrir le cône de transmission du signal optique transmis St, et ainsi d’augmenter la divergence angulaire du signal optique transmis St. Le système d’analyse 1 est alors en mesure de déterminer la vitesse d’inclusions 2 qui n’évoluent pas dans l’axe longitudinal Δ. La dimension de l’inclusion mesurée correspond alors sensiblement à une corde, et non pas au diamètre. Une corde est une ligne rectiligne joignant un point de l’interface amont à un point de l’interface aval de l’inclusion. Ainsi, un angle d’inclinaison Θ faible se traduit par une plus grande ouverture numérique de la fibre optique il, de sorte qu’est augmentée la proportion d’inclusions pour lesquelles la grandeur caractéristique, en particulier la vitesse, peut être déterminée.
[0041] Les figures 4A et 4B sont des vues schématiques et partielles, en coupe longitudinale, de deux variantes d’une sonde optique 10 d’un système d’analyse 1 selon un deuxième mode de réalisation, dans lequel l’extrémité 16 de la pointe conique 15, définie par le cœur 14 de la fibre optique 11, est arrondie. Elle présente alors un rayon de courbure moyen rc.
[0042] Le rayon de courbure rc peut être défini comme la moyenne des rayons de courbure locaux en chaque point de l’extrémité 16 de la pointe conique 15. Il peut s’agir du rayon de courbure d’une sphère dont une partie de la surface coïncide avec la surface de l’extrémité arrondie 16 de la pointe conique 15.
[0043] La fig-4A illustre une variante dans laquelle la surface inclinée 15a de la face de mesure 11b, formée par la droite génératrice de la pointe conique 15, et qui relie la face latérale 11c de la gaine 13 à l’extrémité arrondie 16 de la pointe conique 15, est en partie définie par la gaine 13 et en partie définie par le cœur 14. Dans cet exemple, le rayon de courbure moyen rc peut être inférieur au quart du diamètre moyen de du cœur 14.
[0044] D’une manière générale, le diamètre du cœur est une dimension associée à une section droite de celui-ci, dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal Δ. Le cœur 14 peut ainsi présenter une section droite de forme circulaire, voire ovale, polygonale ou autre. Le diamètre local est le diamètre d’un disque présentant la même surface que la section droite locale du cœur 14. Le diamètre moyen de est la moyenne, par exemple arithmétique, des diamètres locaux le long du cœur 14.
[0045] La fig.4B illustre une autre variante dans laquelle la surface inclinée 15a de la face de mesure 11b est entièrement définie par la gaine 13. Le cœur 14 ne participe sensiblement pas à définir la surface inclinée 15a. Le cœur 14 définit alors essentiellement la surface de l’extrémité arrondie 16. Dans cet exemple, le rayon de courbure moyen rc est supérieur ou égal au quart du diamètre moyen de du cœur 14.
[0046] Les figures 5A et 5B illustrent un exemple d’influence du rayon de courbure moyen rc sur la répartition angulaire de la puissance optique du signal optique transmis St hors de la fibre optique 11 (fig-sA) d’une part, et sur les coefficients de réflexion Rt et de transmission Tf à l’extrémité de la pointe conique 15 dans un liquide, ici l’eau, et dans un gaz, ici l’air (fig.sB). Dans cet exemple, la fibre optique est une fibre SMF-28 telle que mentionnée précédemment.
[0047] Selon la fig.sA, le rayon de courbure moyen rc a une influence directe sur la répartition angulaire β de la puissance optique du signal transmis St hors de la fibre au niveau de l’extrémité arrondie 16. Il apparaît en effet qu’une augmentation du rayon de courbure rc se traduit par une collimation du signal optique transmis St, de sorte que le cône de transmission présente une ouverture angulaire qui diminue à mesure que le rayon de courbure rc augmente. L’intensité de la puissance du signal optique transmis St augmente alors en conséquence (sur la fig.sB, les valeurs ont été normalisées pour que la valeur maximale soit égale à 100). L’angle d’inclinaison θ de la pointe conique 15 n’a que peu d’influence sur la répartition angulaire du signal optique transmis St : celle-ci reste sensiblement constante que l’angle d’inclinaison θ soit faible, par exemple égal à 50, ou important, par exemple égal à 450.
[0048] Au contraire, une diminution du rayon de courbure rc se traduit par une augmentation de l’ouverture angulaire du cône de transmission jusqu’à ce que le signal optique transmis St se dédouble suivant deux cônes distincts de transmission. Ce dédoublement est particulièrement observé lorsque l’angle d’inclinaison θ de la pointe conique 15 est supérieur à io° et de préférence inférieur à 450, par exemple compris entre 20° et 30°. A titre d’exemple, pour une fibre optique 11 monomode de type SMF-28 et un signal optique de longueur d’onde égale à i,55pm, et lorsque la pointe conique 15 présente un angle d’inclinaison Θ égal à 20°, le signal optique St est transmis suivant deux cônes de transmission, les cônes étant centrés sur des angles principaux de +30° et -30° autour de l’axe longitudinal Δ.
[0049] Ainsi, le choix de la valeur du rayon de courbure moyen rc, notamment par rapport au quart du diamètre dc du cœur 14, permet de modifier la répartition angulaire du signal optique transmis St et donc en conséquence l’ouverture numérique de la fibre optique 11. Le choix de la valeur de rc pourra dépendre de l’application souhaitée du système d’analyse 1. Un rayon de courbure faible, par exemple inférieur à o,25.dc, permet, avec l’angle d’inclinaison Θ, d’ouvrir le cône de transmission et donc de couvrir davantage d’inclusions, notamment celles n’ayant pas un axe de déplacement sensiblement colinéaire à l’axe longitudinal Δ. Le taux de retour sera ainsi augmenté. A l’inverse, un rayon de courbure important, par exemple supérieur à o,25.dc, permet de collimater le signal optique transmis, et donc d’analyser les inclusions 2 se trouvant à une distance éloignée de la pointe conique 15, mais ayant un axe de déplacement sensiblement colinéaire à l’axe longitudinal Δ. Un rayon de courbure moyen rc important permet également d’être relativement insensible au choix de l’angle d’inclinaison Θ.
[0050] Selon la fig.sB, il apparaît que la valeur du rayon de courbure moyen rc peut influencer fortement la valeur du coefficient de réflexion Rf et du coefficient de transmission Tf du signal optique primaire Sp à l’extrémité arrondie 16 du cœur 14, en particulier lorsque celle-ci se trouve dans un gaz. En effet, lorsque le rayon de courbure moyen rc présente une valeur comprise entre o,O5.dc et o,05.dc, le coefficient de réflexion Rî,g dans le gaz devient supérieur à la valeur Rî,g,c1 du même coefficient dans le cas d’une fibre optique 11 à l’extrémité clivée de manière orthogonale (trait pointillé). Ainsi, le coefficient de réflexion Rî,g passe de près de 3% pour la fibre optique clivée à près de 9%, correspondant alors à une augmentation de 200% environ. En conséquence, le coefficient de transmission Tî,g dans le gaz passe de 82% environ à près de 55% environ. En revanche, la valeur du rayon de courbure moyen rc présente une influence modérée sur le coefficient de transmission Tî,l dans le liquide, et une influence sensiblement négligeable sur le coefficient de réflexion Rî,l dans le liquide.
[0051] Aussi, le rayon de courbure moyen rc est avantageusement compris entre o,O5.dc et o,65.dc, se traduisant par une augmentation de la précision de la détermination de la grandeur représentative de l’inclusion 2 en déplacement, en particulier de la vitesse. En effet, la précision de la détermination de la vitesse dépend notamment de la valeur de l’amplitude des oscillations périodiques représentatives des interférences optiques. Or, il peut être établi que l’amplitude est proportionnelle au terme - Rf)2Rrd où Rrd est le coefficient de rétrodiffusion par l’inclusion. Ainsi, un rayon de courbure moyen rc compris entre o,O5.dc et o,05.dc permet d’augmenter la valeur du coefficient Rf dans le gaz, ce qui se traduit par une augmentation de l’amplitude des oscillations lorsque l’extrémité arrondie 16 de la pointe conique 15 est dans le gaz. Aussi, le système d’analyse 1 présente une précision accrue dans la détermination de la vitesse d’une particule 2, en particulier lorsque la pointe conique 15 est située dans le gaz.
[0052] A titre illustratif, pour une fibre optique 11 monomode dont le cœur 14 présente un diamètre égal à 8pm environ, à 5% près, et un indice de réfraction égal à 1,4 environ, et pour une longueur d’onde du signal optique primaire Sp comprise entre i,3pm et i,6pm environ, le rayon de courbure moyen rc est avantageusement compris entre o,4pm et 5,2pm.
[0053] Le rayon de courbure moyen rc peut ainsi être compris entre o,25.dc et o,65.dc. Ainsi, le coefficient de réflexion Rf dans le gaz est augmenté et le signal optique transmis St est sensiblement collimaté. Les inclusions en déplacement peuvent ainsi être analysées à une distance accrue, et l’amplitude des oscillations périodiques représentatives des interférences optiques est augmentée, ce qui améliore la précision de mesure du système d’analyse 1.
[0054] En variante, le rayon de courbure moyen rc peut être compris entre o,O5.dc et o,25.dc. Ainsi, le coefficient de réflexion Rf dans le gaz est également augmenté, ce qui améliore la précision de mesure du système d’analyse 1. Et la répartition angulaire du signal optique transmis St est élargie, de sorte que le système d’analyse 1 peut ainsi déterminer la vitesse de particules 2 en déplacement suivant un axe non colinéaire à l’axe longitudinal Δ. Dans un écoulement à bulles, la proportion de bulles pour lesquelles la vitesse peut être déterminée est alors de l’ordre de 30% à 50%.
[0055] L’extrémité arrondie 16 de la pointe conique 15 de la fibre optique 11 peut être obtenue simplement, par des techniques classiques connues de l’homme du métier, par exemple par polissage mécanique progressif de l’extrémité de la pointe conique 15, voire par attaque chimique. La valeur du rayon de courbure moyen rc peut être vérifiée par des techniques classiques d’imagerie à haute résolution.
[0056] Des modes de réalisation particuliers viennent d’être décrits. Différentes variantes et modifications apparaîtront à l’homme du métier. Ainsi, d’autres applications du système d’analyse 1 sont possibles, par exemple la détermination d’une grandeur caractéristique d’interface liquide d’écoulement à mousse, par exemple la vitesse des interfaces délimitant les bulles.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système d’analyse (1) par réflectométrie à fibre optique, adapté à déterminer au moins une grandeur caractéristique d’un objet (2) en déplacement, comportant : o au moins une sonde optique (10), comportant :
    - une fibre optique (11) monomode, comportant un cœur (14) entouré au moins en partie par une gaine (13), et comportant une face de mesure (11b) destinée à transmettre un signal optique en direction de l’objet (2) ;
    o un dispositif optique (20), comportant :
    - une source (21) de lumière cohérente, adaptée à émettre un signal optique primaire (SP) monochromatique de longueur d’onde λ dans la fibre optique (11) en direction de la face de mesure (11b),
    - un photodétecteur (22), adapté à détecter un signal optique de retour (Sr) en réponse à l’émission du signal optique primaire (SP), le signal optique de retour (Sr) contenant des oscillations périodiques représentatives d’interférences optiques ;
    o une unité de traitement (30), adaptée à déterminer la grandeur caractéristique à partir des oscillations périodiques contenues dans le signal de retour (Sr) ;
    caractérisé en ce que la face de mesure (11b) forme une pointe conique (15) dont l’extrémité (16) est définie par le cœur (14) de la fibre optique (11).
  2. 2. Système d’analyse (1) selon la revendication 1, dans lequel l’extrémité (16) de la pointe conique (15) est arrondie.
  3. 3. Système d’analyse (1) selon la revendication 2, dans lequel l’extrémité arrondie (16) de la pointe conique (15) présente un rayon de courbure moyen rc compris entre o,O5.dc et o,05.dc, dc étant un diamètre moyen du cœur (14) de la fibre optique (11).
  4. 4. Système d’analyse (1) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la pointe conique (15) de la face de mesure (11b) présente une surface (15a) inclinée vis-à-vis d’un axe longitudinal (Δ) du cœur (14), la surface inclinée (15a) reliant une face latérale (11c) de la gaine (13) et l’extrémité arrondie (16), la surface inclinée (15a) étant formée en partie par le cœur (14).
  5. 5- Système d’analyse (1) selon les revendications 3 et 4, dans lequel le rayon de courbure moyen rc est compris entre o,O5.dc et o,25.dc.
  6. 6. Système d’analyse (1) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la pointe conique (15) de la face de mesure (11b) présente une surface (15a) inclinée vis-à-vis d’un axe longitudinal (Δ) du cœur (14), la surface inclinée (15a) reliant une face latérale (11c) de la gaine (13) et l’extrémité arrondie (16), la surface inclinée (15a) étant formée entièrement par la gaine (13).
  7. 7. Système d’analyse (1) selon les revendications 3 et 6, dans lequel le rayon de courbure moyen rc est compris entre o,25.dc et o,05.dc.
  8. 8. Système d’analyse (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel le rayon de courbure moyen rc est compris entre o,4pm et 5,2pm pour un cœur (14) dont un diamètre moyen de est égal à 8pm, à 5% près.
  9. 9. Procédé de détermination d’une grandeur caractéristique d’un objet (2) en déplacement, au moyen d’un système d’analyse (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant les étapes suivantes :
    - émission d’un signal optique primaire (Sp) par la source (21) de lumière cohérente, celui-ci étant partiellement transmis (St) par la face de mesure (11b) en direction de l’objet (2) et partiellement réfléchi (Sre) par la face de mesure (11b),
    - réception d’un signal optique (Sr) par le photodétecteur (22) en réponse à l’émission du signal optique primaire (Sp), le signal optique de réponse (Sr) contenant des oscillations périodiques représentatives d’interférences entre la partie réfléchie (Sre) du signal optique primaire (Sp) et une partie (Srd) du signal optique transmis (St) rétrodiffusée par l’objet (2) ;
    - détermination de la grandeur caractéristique de l’objet (2) par l’unité de traitement (30), à partir des oscillations périodiques contenues dans le signal optique de réponse (Sr).
FR1758843A 2017-09-25 2017-09-25 Systeme d'analyse par reflectometrie a fibre optique Active FR3071610B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1758843A FR3071610B1 (fr) 2017-09-25 2017-09-25 Systeme d'analyse par reflectometrie a fibre optique

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1758843A FR3071610B1 (fr) 2017-09-25 2017-09-25 Systeme d'analyse par reflectometrie a fibre optique
FR1758843 2017-09-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3071610A1 true FR3071610A1 (fr) 2019-03-29
FR3071610B1 FR3071610B1 (fr) 2024-06-07

Family

ID=60765814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1758843A Active FR3071610B1 (fr) 2017-09-25 2017-09-25 Systeme d'analyse par reflectometrie a fibre optique

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3071610B1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3867033A (en) * 1973-06-04 1975-02-18 Us Air Force Multi-component flow probe
EP0225256A2 (fr) * 1985-11-27 1987-06-10 Electricite De France Dispositif de discrimination de fluides d'indices différents et dispositif de mesure de la fraction volumique d'au moins un fluide d'un courant de fluides non miscibles en comportant application
FR2940687A1 (fr) * 2008-12-29 2010-07-02 Univ Joseph Fourier Dispositif a fibre optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface d'un objet

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3867033A (en) * 1973-06-04 1975-02-18 Us Air Force Multi-component flow probe
EP0225256A2 (fr) * 1985-11-27 1987-06-10 Electricite De France Dispositif de discrimination de fluides d'indices différents et dispositif de mesure de la fraction volumique d'au moins un fluide d'un courant de fluides non miscibles en comportant application
FR2940687A1 (fr) * 2008-12-29 2010-07-02 Univ Joseph Fourier Dispositif a fibre optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface d'un objet

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BOYER C ET AL: "Measuring techniques in gas-liquid and gas-liquid-solid reactors", CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE, OXFORD, GB, vol. 57, no. 16, August 2002 (2002-08-01), pages 3185 - 3215, XP004378171, ISSN: 0009-2509, DOI: 10.1016/S0009-2509(02)00193-8 *
CHANG KUANG-AN ET AL: "Fiber optic reflectometer for velocity and fraction ratio measurements in multiphase flows", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AIP, MELVILLE, NY, US, vol. 74, no. 7, July 2003 (2003-07-01), pages 3559 - 3565, XP012040959, ISSN: 0034-6748, DOI: 10.1063/1.1578152 *
SPAJER M ET AL: "A scanning local probe profilometer and reflectometer: application to optical control of integrated circuits", OPTICS COMMUNICATIONS, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 106, no. 4-6, 15 March 1994 (1994-03-15), pages 139 - 145, XP024552109, ISSN: 0030-4018, [retrieved on 19940315], DOI: 10.1016/0030-4018(94)90310-7 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR3071610B1 (fr) 2024-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0564366B1 (fr) Détecteur à fibre optique de contraintes
FR2815118A1 (fr) Mesure de contrainte dans les puits d'hydrocarbures
EP3019822B1 (fr) Dispositif optique de mesure d'un paramètre physique et procédé associé
EP3353502B1 (fr) Systeme de mesure et capteur de temperature et/ou de deformation par analyse de retroreflexion brillouin.
EP0512919A1 (fr) Dispositif de mesure à distance de la position d'un objet
CN109193325B (zh) 一种光学谐振腔中的模式劈裂识别系统
EP0094864A1 (fr) Procédé et dispositif de mesure simultanée de caractéristiques géométriques d'une fibre optique
EP0415838B1 (fr) Procédé de microscopie et microscope en champ proche en réflexion
FR2849694A1 (fr) Capteur de deviation
EP0846274B1 (fr) Sonde velocimetrique optique
CA2136583A1 (fr) Detecteur d'intensite lumineuse diffusee par des films minces de milieux colloidaux
EP3408647B1 (fr) Dispositif distribué de détection d'une substance
WO2007144373A1 (fr) Capteur a base de fibre optique microstructuree et a reseau de bragg
FR3071610A1 (fr) Systeme d'analyse par reflectometrie a fibre optique
EP2370779B1 (fr) Utilisation d'un dispositif a fibre optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface d'un objet
EP0822408B1 (fr) Capteur tubulaire à onde évanescente pour spectroscopie d'absorption moléculaire
EP2876459A1 (fr) Dispositif et procédé de détermination de présence de dégradations ou salissures sur un hublot de sonde d'anémométrie laser Doppler
FR2710150A1 (fr) Procédé de mesure de la diffusion Brillouin dans une fibre optique et dispositif de mise en Óoeuvre de ce procédé.
EP0433240A2 (fr) Cellule optique transductrice à haute efficacité et ses applications aux capteurs optiques
EP0943906A1 (fr) Capteur d'effort à fibre optique, procédé de fabrication d'un tel capteur, et dispositif de détection d'effort utilisant ce capteur
FR2673284A1 (fr) Capteur a fibre optique multimodes.
FR2930342A1 (fr) Sonde optique pour la determination de grandeurs d'un ecoulement biphasique.
CN114729867A (zh) 用于检测对象的装置和方法
FR3073940A1 (fr) Dispositif optique autocalibrant pour la mesure sans contact du niveau d'un liquide
EP3400488A2 (fr) Dispositif d'imagerie du champs électromagnétique d'un échantillon

Legal Events

Date Code Title Description
PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20190329

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