FR3135324A1 - Method, system and sensor for monitoring a structure by optical fiber - Google Patents

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Alireza Morsali
Pierre Pfeiffer
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Abstract

Procédé et système pour surveiller une structure à l’aide d’une fibre optique ayant une étendue longitudinale passant par i) au moins une première zone (Z1) susceptible de variation dimensionnelle selon une direction, en agençant dans l’au moins une première zone une longueur développée de fibre qui est multiple d’une dimension de la zone selon cette direction, et par ii) au moins une deuxième zone (Z2) le long de laquelle la fibre optique (1) assure la continuité entre un point d’injection de signal entrant dans la fibre et l’au moins une première zone, la fibre optique étant mise dans la deuxième zone (Z2) en lien mécanique avec la structure de façon que la fibre soit active pour la détection. On assure ainsi à la fois une surveillance répartie dans les deuxièmes zones et une surveillance à forte sensibilité et excellente résolution spatiale dans les premières zones (Z1). Figure pour l’abrégé : Fig. 1Method and system for monitoring a structure using an optical fiber having a longitudinal extent passing through i) at least one first zone (Z1) capable of dimensional variation in one direction, by arranging in the at least one first zone a developed length of fiber which is a multiple of a dimension of the zone in this direction, and by ii) at least a second zone (Z2) along which the optical fiber (1) ensures continuity between an injection point signal entering the fiber and the at least one first zone, the optical fiber being placed in the second zone (Z2) in mechanical connection with the structure so that the fiber is active for detection. This ensures both distributed surveillance in the second zones and surveillance with high sensitivity and excellent spatial resolution in the first zones (Z1). Figure for abstract: Fig. 1

Description

Procédé, système et capteur pour surveiller une structure par fibre optiqueMethod, system and sensor for monitoring a structure by optical fiber

La présente invention concerne un procédé pour surveiller une structure, et plus particulièrement ses déformations ou tout autre paramètre d’intérêt qui est la cause ou la conséquence de ses déformations, en injectant un signal optique dans une fibre optique agencée sur ou dans la structure à surveiller.The present invention relates to a method for monitoring a structure, and more particularly its deformations or any other parameter of interest which is the cause or consequence of its deformations, by injecting an optical signal into an optical fiber arranged on or in the structure to be to watch.

La présente invention concerne également un système pour la mise en œuvre du procédé.The present invention also relates to a system for implementing the method.

La présente invention concerne également un capteur pour la mise en œuvre du procédé ou faire partie du système.The present invention also relates to a sensor for implementing the method or being part of the system.

État de la technique antérieureState of the prior art

Les déformations peuvent être de nature variée. Il peut s’agir de s’assurer de la solidité de la structure. Il peut également s’agir de repérer des franchissements de limites (frontières, périmètres protégés) par des personnes, animaux, véhicules etc., d’après les pressions exercées sur une structure de sol ou de délimitation, de détecter des vibrations, par exemple pour repérer des présences d’après les ondes acoustiques, etc. La structure peut par exemple être un ouvrage de génie civil, un pipeline, un sol, un milieu aquatique, une route, une tour de téléphonie mobile, un réacteur nucléaire, une éolienne etc.The deformations can be of varied nature. This may involve ensuring the solidity of the structure. It may also involve identifying crossings of limits (borders, protected perimeters) by people, animals, vehicles, etc., based on the pressures exerted on a ground or boundary structure, detecting vibrations, for example to identify presences based on acoustic waves, etc. The structure can for example be a civil engineering work, a pipeline, soil, an aquatic environment, a road, a mobile telephone tower, a nuclear reactor, a wind turbine, etc.

Il est connu de surveiller les déformations d’une structure, ou un paramètre d’intérêt associé à ces déformations, en assujettissant à la structure une fibre optique sensible dans laquelle on injecte un signal optique. Les déformations subies par la structure sont transmises à la fibre optique. En cas de déformation, celle-ci est détectée d’après la variation d’un paramètre relatif à un signal optique de sortie fourni par la fibre optique en réponse au signal entrant.It is known to monitor the deformations of a structure, or a parameter of interest associated with these deformations, by attaching a sensitive optical fiber to the structure into which an optical signal is injected. The deformations suffered by the structure are transmitted to the optical fiber. In the event of deformation, this is detected according to the variation of a parameter relating to an optical output signal provided by the optical fiber in response to the incoming signal.

Selon certains procédés qui ne permettent pas de localiser la déformation, le paramètre est la puissance optique du signal de sortie. Ce paramètre ne fournit qu’une indication moyennée sur l’étendue de la zone surveillée. Une mesure rassurante peut dissimuler un phénomène local qui aurait mérité un intérêt particulier, une alerte, une intervention ou autre décision/réaction appropriée. En cas de résultat alarmant ou significatif d’un évènement, ce type de procédé ne renseigne pas sur le site affecté.According to certain methods which do not make it possible to localize the deformation, the parameter is the optical power of the output signal. This parameter only provides an averaged indication of the extent of the monitored area. A reassuring measure can conceal a local phenomenon which would have merited particular interest, an alert, an intervention or other appropriate decision/reaction. In the event of an alarming or significant result of an event, this type of process does not provide information on the affected site.

Selon d’autres procédés, le signal de sortie correspond à des réflexions et/ou rétrodiffusions du signal entrant, créées intentionnellement dans la fibre optique ou dues à des variations aléatoires de certains paramètres physiques de la fibre. Ces réflexions et/ou rétrodiffusions sont altérées par les déformations subies par la fibre optique. En raison de la vitesse de propagation des signaux optiques dans la fibre, un intervalle de temps s’écoule entre l’injection du signal sous forme d’impulsion et l’instant de capture d’une réflexion ou rétrodiffusion. L’altération de cette réponse renseigne sur l’existence et la localisation d’une déformation ou variation de déformation le long de la fibre. Ce procédé est connu sous le nom d’OTDR (« Optical Time Domain Reflectometry », c’est-à-dire « réflectométrie optique temporelle »). On connaît en particulier le procédé OTDR exploitant les rétrodiffusions de Rayleigh dues à l’interaction des photons avec les particularités physiques locales de la fibre optique. Même avec la technique OTDR, la localisation d’un phénomène survenu le long de la fibre est sujette à des limites en termes de résolution spatiale, liées à la durée de l’impulsion d’entrée, qui ne peut pas être infiniment petite.According to other methods, the output signal corresponds to reflections and/or backscattering of the incoming signal, created intentionally in the optical fiber or due to random variations in certain physical parameters of the fiber. These reflections and/or backscattering are altered by the deformations undergone by the optical fiber. Due to the speed of propagation of optical signals in the fiber, a time interval elapses between the injection of the signal in the form of a pulse and the instant of capture of a reflection or backscatter. The alteration of this response provides information on the existence and location of a deformation or variation in deformation along the fiber. This process is known as OTDR (“Optical Time Domain Reflectometry”). In particular, we know the OTDR process exploiting Rayleigh backscattering due to the interaction of photons with the local physical particularities of the optical fiber. Even with the OTDR technique, the localization of a phenomenon occurring along the fiber is subject to limits in terms of spatial resolution, linked to the duration of the input pulse, which cannot be infinitely small.

Pour des structures de petite taille, notamment de taille inférieure à la résolution spatiale du procédé de détection, il est connu d’agencer la fibre selon une géométrie formant des courbes de façon à équiper la structure avec une longueur de fibre supérieure à la dimension du site surveillé. Ainsi on renforce la sensibilité de la détection sans dégrader la qualité de localisation. Dans cet esprit, le document US 2005/02 05 718 A1 décrit des détecteurs individuels équipant des sites localisés le long d’une voie ferrée.For small structures, in particular of a size less than the spatial resolution of the detection method, it is known to arrange the fiber according to a geometry forming curves so as to equip the structure with a fiber length greater than the dimension of the monitored site. This increases the sensitivity of detection without degrading the quality of localization. With this in mind, document US 2005/02 05 718 A1 describes individual detectors equipping sites located along a railway line.

Le brevet US 7,274,441 B2 préconise de limiter la détection à des sites localisés, espacés entre eux. En ces sites, la fibre est disposée de manière spatialement concentrée, notamment enroulée en spires hélicoïdales jointives autour d’un mandrin creux. Là encore, la limitation de la surveillance à des sites de faibles dimensions équipés d’une grande longueur de fibre accroît la sensibilité. Entre les sites surveillés la fibre ne sert que de raccordement optique essentiellement passif, tout en générant entre les signaux provenant des différents sites surveillés, des intervalles de temps qui éliminent toute problématique relative à la résolution spatiale.US patent 7,274,441 B2 recommends limiting detection to localized sites, spaced apart. At these sites, the fiber is arranged in a spatially concentrated manner, notably wound in contiguous helical turns around a hollow mandrel. Here again, limiting monitoring to small sites equipped with a long length of fiber increases sensitivity. Between the monitored sites, the fiber only serves as an essentially passive optical connection, while generating time intervals between the signals coming from the different monitored sites which eliminate any problem relating to spatial resolution.

Le brevet EP 1 360 672 B1 concerne la surveillance du trafic routier en divers points d’un itinéraire. Là encore, une fibre optique comprend des zones actives exposées au phénomène à détecter, à savoir le passage de véhicule, et au moins une zone de liaison essentiellement passive. Toutefois il s’agit ici de limiter la sensibilité des zones actives, pour filtrer les phénomènes parasites. A cet effet, la fibre est rectiligne dans les zones actives. Il s’agit aussi d’accroître la longueur développée de la fibre dans la zone de liaison entre zones actives. Pour cela, dans ses zones de liaison, la fibre est agencée hélicoïdalement à l’intérieur d’un mandrin support, ou autour d’un noyau cylindrique, ou encore en spires oblongues autour d’un noyau plat ou autour de deux plots d’extrémité.Patent EP 1 360 672 B1 concerns the monitoring of road traffic at various points on a route. Here again, an optical fiber comprises active zones exposed to the phenomenon to be detected, namely the passage of a vehicle, and at least one essentially passive connection zone. However, this involves limiting the sensitivity of the active zones, to filter out parasitic phenomena. For this purpose, the fiber is straight in the active zones. It is also a question of increasing the developed length of the fiber in the connection zone between active zones. For this, in its connection zones, the fiber is arranged helically inside a support mandrel, or around a cylindrical core, or in oblong turns around a flat core or around two studs of end.

Pour des structures comportant des zones à surveiller relativement petites et peu espacées entre elles, il est connu d’après le document US 2008/01 66 120 A1 d’agencer la fibre alternativement dans les zones à surveiller, où la fibre est associée à la structure, et dans des zones de liaison où la fibre est désolidarisée de la structure. Là encore, les signaux de sortie issus des zones de liaison ne signalent aucune déformation. Pour faciliter l’identification d’un site surveillé qui subit une déformation, il est proposé d’accroître la longueur de fibre dans les zones de liaison, ou entre le point d’injection et le premier site surveillé, par comparaison avec la distance entre ces sites. Dans le cadre d’un procédé OTDR, on sépare ainsi plus distinctement les domaines temporels correspondant à chacun des sites, respectivement.For structures comprising relatively small and closely spaced areas to be monitored, it is known from document US 2008/01 66 120 A1 to arrange the fiber alternately in the areas to be monitored, where the fiber is associated with the structure, and in connection zones where the fiber is separated from the structure. Here again, the output signals from the connection zones do not indicate any deformation. To facilitate the identification of a monitored site which is undergoing deformation, it is proposed to increase the fiber length in the connection zones, or between the injection point and the first monitored site, by comparison with the distance between these sites. As part of an OTDR process, the time domains corresponding to each of the sites, respectively, are thus more distinctly separated.

Il a été trouvé selon l’invention que certaines structures, notamment hétérogènes, soulèvent un problème particulier pour une détection performante. Certaines zones de la structure sont exposées à certains types de déformation et d’autres zones à d’autres types de déformation. Notamment, il peut y avoir des premières zones susceptibles d’une déformation concentrée, d’autres zones le long desquelles on attend plutôt une déformation répartie. Il peut y avoir une zone requérant une attention particulière, par exemple la zone de passage à travers une enceinte. Il peut aussi y avoir un désir de collecter des mesures quasi-ponctuelles sans renoncer aux mesures réparties.It has been found according to the invention that certain structures, in particular heterogeneous, raise a particular problem for efficient detection. Certain areas of the structure are exposed to certain types of deformation and other areas to other types of deformation. In particular, there may be initial zones susceptible to concentrated deformation, other zones along which distributed deformation is expected. There may be an area requiring special attention, for example the area of passage through an enclosure. There may also be a desire to collect quasi-punctual measurements without giving up distributed measurements.

Par exemple, un pont est susceptible de déformations localisées dans la zone des piliers porteurs -ou piles-, et de déformation répartie entre les piles. Dans tous ces cas, et d’autres du même genre, le risque est de sous-estimer une déformation localisée qui aura été trop fortement moyennée du fait de la résolution spatiale insuffisante du procédé mis en œuvre, même en technologie OTDR.For example, a bridge is susceptible to localized deformation in the area of the supporting pillars -or piers-, and to deformation distributed between the piers. In all these cases, and others of the same kind, the risk is to underestimate a localized deformation which will have been too strongly averaged due to the insufficient spatial resolution of the process implemented, even in OTDR technology.

Par ailleurs, lorsque la dimension de la structure à surveiller est grande, par exemple plusieurs kilomètres ou dizaines de kilomètres, il faut augmenter la durée des impulsions du signal entrant d’un procédé OTDR. Il en résulte une dégradation de la résolution spatiale.Furthermore, when the size of the structure to be monitored is large, for example several kilometers or tens of kilometers, it is necessary to increase the duration of the pulses of the incoming signal from an OTDR process. This results in a degradation of spatial resolution.

Le but de l’invention est ainsi de proposer un procédé qui permette de prendre en compte de façon spécifiquement différente les déformations selon leur typologie probable et/ou leur origine et/ou conséquence probable en fonction de leur site de survenance, et/ou la nature et/ou précision souhaitée pour le ou les paramètres d’intérêt en différents sites.The aim of the invention is thus to propose a method which makes it possible to take into account in a specifically different way deformations according to their probable typology and/or their origin and/or probable consequence depending on their site of occurrence, and/or the desired nature and/or precision for the parameter(s) of interest at different sites.

Suivant l’invention, le procédé pour surveiller relativement à au moins un paramètre d’intérêt une structure naturelle ou construite par l’homme, ce procédé comprenant les étapes suivantes :
– agencer en lien mécanique avec la structure au moins une fibre optique sensible en un site de détection ayant une étendue longitudinale passant par i) au moins une première zone susceptible de variation dimensionnelle selon au moins une direction de variation dimensionnelle, en agençant dans l’au moins une première zone une longueur développée de fibre qui est multiple d’une dimension de la zone selon la direction de déformation, et par ii) au moins une deuxième zone le long de laquelle la fibre optique assure la continuité entre un point d’injection de signal optique dans la fibre et l’au moins une première zone ;
– injecter dans la fibre optique, à travers le point d’injection, un signal optique entrant ;
capter un signal optique de sortie, qui est fourni au moins indirectement par la fibre optique après avoir parcouru au moins une partie de la longueur de la fibre optique ;
– obtenir des informations sur la déformation de la structure par traitement du signal optique de sortie ;
est caractérisé en ce que dans au moins une partie de l’au moins une deuxième zone, la fibre est en lien mécanique avec la structure de façon à y être active pour la détection.
According to the invention, the method for monitoring a natural or man-made structure in relation to at least one parameter of interest, this method comprising the following steps:
– arrange in mechanical connection with the structure at least one sensitive optical fiber at a detection site having a longitudinal extent passing through i) at least a first zone capable of dimensional variation in at least one direction of dimensional variation, by arranging in the at least a first zone a developed length of fiber which is a multiple of a dimension of the zone according to the direction of deformation, and by ii) at least a second zone along which the optical fiber ensures continuity between a point of injection of optical signal into the fiber and the at least one first zone;
– inject an incoming optical signal into the optical fiber, through the injection point;
capturing an optical output signal, which is provided at least indirectly by the optical fiber after traveling at least part of the length of the optical fiber;
– obtain information on the deformation of the structure by processing the optical output signal;
is characterized in that in at least part of the at least one second zone, the fiber is mechanically linked to the structure so as to be active there for detection.

Ainsi, suivant l’invention, une même fibre optique assure une détection différenciée selon la zone concernée de la structure. Dans une première zone de relativement faible dimension, on agence une relativement grande longueur développée de fibre optique. La sensibilité de la fibre optique à une déformation dans cette première zone est donc amplifiée. Le procédé permet ainsi de détecter efficacement des déformations locales significatives, si ce n’est dangereuses, alors que de telles déformations pourraient passer inaperçues, ou être mal interprétées, si elles n’étaient détectées que comme élément non surpondéré d’une moyenne, qu’il s’agisse de la moyenne d’un procédé fonctionnant par détection d’amplitude ou de la moyenne sur une distance correspondant à la résolution spatiale d’un procédé OTDR.Thus, according to the invention, the same optical fiber ensures differentiated detection depending on the area of the structure concerned. In a first zone of relatively small dimension, a relatively large developed length of optical fiber is arranged. The sensitivity of the optical fiber to deformation in this first zone is therefore amplified. The method thus makes it possible to effectively detect significant, if not dangerous, local deformations, whereas such deformations could go unnoticed, or be misinterpreted, if they were only detected as a non-overweighted element of an average, which This is the average of a method operating by amplitude detection or the average over a distance corresponding to the spatial resolution of an OTDR process.

En même temps, dans le cadre de ladite détection différenciée, la fibre est couplée à la structure dans une partie au moins de l’au moins une deuxième zone, fournissant dans celle-ci une précision de détection qui est typiquement, par exemple, celle d’une fibre disposée longitudinalement par rapport à l’étendue de détection.At the same time, as part of said differentiated detection, the fiber is coupled to the structure in at least part of the at least one second zone, providing therein a detection precision which is typically, for example, that of a fiber arranged longitudinally relative to the detection range.

Dans le cadre d’un procédé fonctionnant par détection d’amplitude, le signal indicatif de la déformation globale bénéficie d’une surpondération des réponses aux déformations des premières zones. Dans le cadre d’un procédé OTDR, les déformations détectées peuvent être affectées aux premières zones et respectivement aux deuxièmes zones puisque celles-ci correspondent à des domaines temporels respectifs du signal de sortie.In the context of a method operating by amplitude detection, the signal indicative of the overall deformation benefits from an overweighting of the responses to the deformations of the first zones. As part of an OTDR process, the detected deformations can be assigned to the first zones and respectively to the second zones since these correspond to respective time domains of the output signal.

Typiquement, l’au moins une première zone est une zone essentiellement susceptible de déformation, ou variation dimensionnelle, concentrée et l’au moins une deuxième zone est une zone essentiellement susceptible de déformation, ou variation dimensionnelle, répartie. Chaque zone bénéficie alors de la sensibilité de détection la plus efficace au regard de sa typologie.Typically, the at least one first zone is a zone essentially susceptible to deformation, or concentrated dimensional variation, and the at least one second zone is a zone essentially susceptible to distributed deformation, or dimensional variation. Each zone then benefits from the most effective detection sensitivity with regard to its typology.

Dans certaines applications, la longueur de fibre installée dans au moins une partie de l’au moins une deuxième zone est sensiblement égale à 1m par mètre d’étendue longitudinale. Cette disposition permet notamment de détecter les déformations sur des sites de très grande étendue longitudinale, par exemple plusieurs dizaines de km, tout en minimisant, par rapport à cette étendue, la puissance requise pour la source fournissant le signal entrant.In certain applications, the length of fiber installed in at least part of the at least one second zone is substantially equal to 1m per meter of longitudinal extent. This arrangement makes it possible in particular to detect deformations on sites with a very large longitudinal extent, for example several tens of km, while minimizing, in relation to this extent, the power required for the source supplying the incoming signal.

De préférence, dans l’au moins une première zone, la fibre optique est agencée selon plusieurs aller-retours parallèles à une direction de variation dimensionnelle locale attendue. Ainsi la variation dimensionnelle est appliquée à la fibre de façon multipliée par la somme des nombres d’allers et des nombres de retours. Par exemple la fibre optique peut être agencée sous forme de spires oblongues.Preferably, in the at least one first zone, the optical fiber is arranged in several round trips parallel to an expected direction of local dimensional variation. Thus the dimensional variation is applied to the fiber multiplied by the sum of the numbers of outward journeys and the number of returns. For example, the optical fiber can be arranged in the form of oblong turns.

Selon une version avantageuse, dans l’au moins une première zone, la fibre est agencée en spirale, notamment avec des spires oblongues comme exposé ci-dessus.According to an advantageous version, in at least one first zone, the fiber is arranged in a spiral, in particular with oblong turns as explained above.

Dans l’au moins une première zone, la fibre optique peut être agencée sur un support comportant pour le positionnement de la fibre optique un canal configuré en spires, deux spires du canal communiquant entre elles pour permettre à une des deux spires précitées du canal de recevoir au moins deux spires de fibre optique.In the at least one first zone, the optical fiber can be arranged on a support comprising for the positioning of the optical fiber a channel configured in turns, two turns of the channel communicating with each other to allow one of the two aforementioned turns of the channel to receive at least two turns of optical fiber.

Non-limitativement, dans l’au moins une première zone, la fibre optique est agencée selon un plan, en particulier un plan parallèle à une surface de la structure contre laquelle est agencée la fibre sensible. Ainsi l’encombrement du système est optimisé dans la première zone. En outre toute l’étendue de la fibre est dans une relation bien définie avec la surface de la structure à surveiller.Non-limitatively, in the at least one first zone, the optical fiber is arranged in a plane, in particular a plane parallel to a surface of the structure against which the sensitive fiber is arranged. Thus the size of the system is optimized in the first zone. Furthermore, the entire extent of the fiber is in a well-defined relationship with the surface of the structure to be monitored.

Dans une autre version, dans l’au moins une première zone, la fibre optique est enroulée en forme de bobine. Cette version est notamment avantageuse lorsque le capteur doit être noyé dans une masse constitutive (par exemple béton, polymère, fibres de carbone, …) de la structure.In another version, in the at least one first zone, the optical fiber is wound in the form of a spool. This version is particularly advantageous when the sensor must be embedded in a constituent mass (for example concrete, polymer, carbon fibers, etc.) of the structure.

Dans l’au moins une première zone, la fibre optique peut être agencée sur un support comportant des moyens pour positionner la fibre selon une géométrie prédéterminée, le support étant en lien mécanique avec la structure et suffisamment déformable pour transmettre à la fibre optique les variations dimensionnelles de la structure selon la direction de variation dimensionnelle lorsque ledit support est en lien mécanique avec la structure. Grâce à la géométrie prédéterminée conférée à la fibre optique, une variation dimensionnelle de la structure dans la première zone influe de façon prévisible sur la fibre optique.In the at least one first zone, the optical fiber can be arranged on a support comprising means for positioning the fiber according to a predetermined geometry, the support being in mechanical connection with the structure and sufficiently deformable to transmit the variations to the optical fiber dimensions of the structure according to the direction of dimensional variation when said support is mechanically linked to the structure. Thanks to the predetermined geometry given to the optical fiber, a dimensional variation of the structure in the first zone influences the optical fiber in a predictable manner.

Dans un mode particulier de mise en œuvre du procédé, l’au moins une première zone comprend une zone pluridirectionnelle où l’on agence la fibre selon au moins deux directions formant un angle entre elles. La fibre optique est ainsi rendue sensible à des variations dimensionnelles selon lesdites au moins deux directions.In a particular mode of implementing the method, the at least one first zone comprises a multidirectional zone where the fiber is arranged in at least two directions forming an angle between them. The optical fiber is thus made sensitive to dimensional variations in said at least two directions.

Comme déjà évoqué plus haut, dans un mode perfectionné de mise en œuvre du procédé, le signal de sortie est composé de réflexions –ou rétrodiffusions– du signal entrant générées par interaction du signal entrant avec le matériau de la fibre optique, on identifie les sites de réflexion d’après un domaine temporel de capture de chaque rétrodiffusion, et on affecte une déformation à un site de rétrodiffusion d’après une variation d’au moins un paramètre physique du signal de sortie dans le domaine temporel de capture associé à ce site de rétrodiffusion (réflectométrie « OTDR »).As already mentioned above, in an improved mode of implementation of the method, the output signal is composed of reflections – or backscattering – of the incoming signal generated by interaction of the incoming signal with the material of the optical fiber, the sites are identified reflection according to a time domain of capture of each backscatter, and a deformation is assigned to a backscatter site according to a variation of at least one physical parameter of the output signal in the time domain of capture associated with this site backscatter (“OTDR” reflectometry).

De préférence, la longueur développée de fibre optique agencée dans l’au moins une première zone est au moins sensiblement égale à une résolution spatiale du traitement en réflectométrie optique. Ainsi, dans un domaine temporel du signal de sortie, le signal de sortie ne décrit que les variations dimensionnelles de la première zone correspondante, sans mélange avec l’influence de la ou des secondes zones adjacentes.Preferably, the developed length of optical fiber arranged in the at least one first zone is at least substantially equal to a spatial resolution of the optical reflectometry processing. Thus, in a time domain of the output signal, the output signal only describes the dimensional variations of the first corresponding zone, without mixing with the influence of the second adjacent zone(s).

Typiquement, la dimension de la première zone mesurée parallèlement à la direction de variation dimensionnelle à laquelle la fibre optique est sensible dans cette zone est inférieure ou sensiblement égale à 50 cm. Autrement dit, au regard des dimensions, souvent très grandes, de la structure à surveiller, le procédé selon l’invention fournit une mesure que l’on peut qualifier de ponctuelle ou quasi-ponctuelle dans l’au moins une première zone.Typically, the dimension of the first zone measured parallel to the direction of dimensional variation to which the optical fiber is sensitive in this zone is less than or substantially equal to 50 cm. In other words, with regard to the dimensions, often very large, of the structure to be monitored, the method according to the invention provides a measurement which can be described as punctual or quasi-punctual in at least one first zone.

Dans une réalisation, on noie la fibre optique dans une masse constitutive de la structure et pour mettre la fibre optique en lien mécanique avec la structure dans la première zone le support comporte des moyens d’ancrage qui lient le support à la masse constitutive au moins pour les variations dimensionnelles parallèles à la direction de sensibilité locale de la fibre optique. Quand la masse subit des variations dimensionnelles, les moyens d’ancrage transmettent lesdites variations au support, lequel les fait subir à la fibre optique sensible avec le facteur de multiplication propre à l’agencement de la fibre optique sur le support.In one embodiment, the optical fiber is embedded in a constituent mass of the structure and to place the optical fiber in mechanical connection with the structure in the first zone the support comprises anchoring means which link the support to the constituent mass at least for dimensional variations parallel to the direction of local sensitivity of the optical fiber. When the mass undergoes dimensional variations, the anchoring means transmit said variations to the support, which makes them subject to the sensitive optical fiber with the multiplication factor specific to the arrangement of the optical fiber on the support.

Dans des modes de mise en œuvre où l’on noie la fibre optique dans une masse constitutive de la structure, pour mettre la fibre optique en lien mécanique avec la structure dans la première zone, le support comporte des moyens d’ancrage qui lient le support à la masse constitutive, au moins pour les variations dimensionnelles parallèles à la direction de sensibilité locale de la fibre optique.In implementation modes where the optical fiber is embedded in a constituent mass of the structure, to put the optical fiber in mechanical connection with the structure in the first zone, the support comprises anchoring means which bind the support to the constituent mass, at least for dimensional variations parallel to the direction of local sensitivity of the optical fiber.

Dans certaines applications, on peut aussi fixer le support à un élément solide avant de noyer dans la masse de la structure cet élément solide et ledit support équipé de la fibre optique sensible. L’élément solide peut par exemple être une armature métallique mise en place puis noyée dans du béton pour former une structure en béton armé.In certain applications, it is also possible to fix the support to a solid element before embedding this solid element and said support equipped with the sensitive optical fiber in the mass of the structure. The solid element can for example be a metal frame placed then embedded in concrete to form a reinforced concrete structure.

Dans un exemple privilégié, la structure est une ligne filaire aérienne comprenant des câbles soutenus par des supports de ligne tels que poteaux ou pylônes, l’au moins une première zone est adjacente à un support de ligne, l’au moins une deuxième zone s’étend le long d’un tracé sur les supports de ligne, et la fibre optique comprend des zones de liaison, constituant des troisièmes zones essentiellement passives pour la détection, qui s’étendent entre les supports de ligne.In a preferred example, the structure is an overhead wire line comprising cables supported by line supports such as poles or pylons, the at least one first zone is adjacent to a line support, the at least one second zone is extends along a path on the line supports, and the optical fiber comprises connection zones, constituting essentially passive third zones for detection, which extend between the line supports.

Dans un autre exemple privilégié, la structure est un pont comportant au moins un tablier supporté par des piles, l’au moins une deuxième zone s’étend le long du tablier entre les piles, et l’au moins une première zone est adjacente à au moins une pile.In another preferred example, the structure is a bridge comprising at least one deck supported by piers, the at least one second zone extends along the deck between the piers, and the at least one first zone is adjacent to at least one battery.

La structure peut encore être une structure exposée au vandalisme, auquel cas l’au moins une première zone correspond à au moins un élément exposé au vandalisme, et l’au moins une deuxième zone correspond à au moins un élément structurel de la structure.The structure may also be a structure exposed to vandalism, in which case the at least one first zone corresponds to at least one element exposed to vandalism, and the at least one second zone corresponds to at least one structural element of the structure.

La structure peut aussi être est un réacteur nucléaire. La structure peut également être une canalisation telle qu’un pipeline, un gazoduc, une conduite d’eau ou analogue, et l’au moins une première zone comprend tout ou partie de regards d’inspection, raccordements, sites géologiques à risque, sites sensibles au vandalisme.The structure may also be a nuclear reactor. The structure can also be a pipeline such as a pipeline, a gas pipeline, a water pipe or the like, and the at least one first zone comprises all or part of inspection manholes, connections, geological sites at risk, sites susceptible to vandalism.

Dans un mode de mise en œuvre, la structure est une éolienne. On agence la fibre optique sensible sur le mât de l’éolienne, et on détecte une défaillance d’une partie tournante de l’éolienne lorsqu’on détecte une altération d’un mode vibratoire du mât. De préférence on équipe le mât de l’éolienne avec la fibre optique sensible selon l’invention, alternant des premières et des deuxièmes zones.In one embodiment, the structure is a wind turbine. The sensitive optical fiber is arranged on the mast of the wind turbine, and a failure of a rotating part of the wind turbine is detected when an alteration of a vibration mode of the mast is detected. Preferably, the wind turbine mast is equipped with the sensitive optical fiber according to the invention, alternating first and second zones.

Plus généralement, l’au moins une première zone est typiquement adjacente à un site de fragilité de la structure.More generally, the at least one first zone is typically adjacent to a site of fragility of the structure.

Suivant un second aspect de l’invention, le système pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect complété le cas échéant par tout ou partie de ses perfectionnements, ce système comprenant :
– au moins une fibre optique sensible monomode qui en service est en lien mécanique avec une structure à surveiller ;
un laser à haute cohérence ;
– des moyens pour injecter des impulsions optiques cohérentes dans la fibre optique de détection à partir du laser ;
– un circuit de traitement pour capter et hétérodyner un signal de rétrodiffusion fourni au moins indirectement par la fibre optique sensible en réponse à chaque impulsion ;
– des moyens pour détecter la phase du signal hétérodyne ;
est caractérisé en ce que la fibre optique sensible est mise en lien mécanique avec la structure dans des premières zones et dans des deuxièmes zones, la longueur développée de fibre étant plus grande dans les premières zones que dans les deuxièmes zones par rapport à une dimension respective de chaque zone selon une direction de variation dimensionnelle à laquelle la fibre optique est sensible.
According to a second aspect of the invention, the system for implementing the method according to the first aspect supplemented where appropriate by all or part of its improvements, this system comprising:
– at least one sensitive single-mode optical fiber which in service is mechanically linked to a structure to be monitored;
a high coherence laser;
– means for injecting coherent optical pulses into the optical detection fiber from the laser;
– a processing circuit for capturing and heterodyning a backscatter signal provided at least indirectly by the sensitive optical fiber in response to each pulse;
– means for detecting the phase of the heterodyne signal;
is characterized in that the sensitive optical fiber is placed in mechanical connection with the structure in first zones and in second zones, the developed length of fiber being greater in the first zones than in the second zones with respect to a respective dimension of each zone according to a direction of dimensional variation to which the optical fiber is sensitive.

De préférence la longueur développée de fibre optique agencée dans chaque première zone est au moins sensiblement égale à une résolution spatiale du traitement en réflectométrie optique.Preferably the developed length of optical fiber arranged in each first zone is at least substantially equal to a spatial resolution of the optical reflectometry processing.

Dans l’au moins une première zone, la fibre optique est de préférence agencée conformément à l’une des dispositions exposées plus haut concernant le procédé.In at least one first zone, the optical fiber is preferably arranged in accordance with one of the provisions explained above concerning the method.

Suivant un troisième aspect de l’invention, le capteur pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect de l’invention complété le cas échéant par tout ou partie de ses perfectionnements, ou faire partie du système selon le deuxième aspect de l’invention complété le cas échéant par tout ou partie de ses perfectionnements, est caractérisé en ce qu’il comprend un support sur lequel est agencée une fibre optique, le support comportant des moyens de positionnement définissant pour la fibre optique une géométrie ayant une direction d’allongement selon laquelle la fibre optique effectue plusieurs allers et retours, le support et la fibre optique étant solidarisés de façon qu’une variation dimensionnelle du support selon la direction d’allongement est transmise à la fibre optique avec un coefficient multiplicateur correspondant sensiblement à la somme du nombre d’allers et du nombre de retours, le support comportant des moyens de solidarisation pour être rendu solidaire d’une structure à surveiller au moins à l’égard des variations dimensionnelles selon la direction d’allongement.According to a third aspect of the invention, the sensor for implementing the method according to the first aspect of the invention supplemented where appropriate by all or part of its improvements, or form part of the system according to the second aspect of the invention. invention supplemented where appropriate by all or part of its improvements, is characterized in that it comprises a support on which an optical fiber is arranged, the support comprising positioning means defining for the optical fiber a geometry having a direction of elongation according to which the optical fiber performs several round trips, the support and the optical fiber being joined so that a dimensional variation of the support according to the direction of elongation is transmitted to the optical fiber with a multiplying coefficient corresponding substantially to the sum of the number of outward journeys and the number of returns, the support comprising securing means to be made integral with a structure to be monitored at least with regard to dimensional variations according to the direction of elongation.

Dans une réalisation, le support est intégré dans une boîte qui renferme la fibre optique dans la première zone. De préférence l’intérieur de la boîte renferme une masse de remplissage, dans laquelle est noyée la fibre optique sensible.In one embodiment, the support is integrated into a box which encloses the optical fiber in the first zone. Preferably the inside of the box contains a filling mass, in which the sensitive optical fiber is embedded.

Notamment lorsque le capteur est destiné à être noyé dans une masse constitutive de la structure à surveiller, les moyens de solidarisation peuvent comprendre des conformations d’ancrage dans la masse de la structure, telle que béton, polymère, fibres de carbone etc.Particularly when the sensor is intended to be embedded in a constituent mass of the structure to be monitored, the securing means may include anchoring conformations in the mass of the structure, such as concrete, polymer, carbon fibers, etc.

Dans certaines réalisations les moyens de positionnement définissent pour la fibre optique une géométrie en spirale oblongue.In certain embodiments, the positioning means define an oblong spiral geometry for the optical fiber.

Dans d’autres réalisations les moyens de positionnement comprennent un noyau oblong définissant pour la fibre optique une géométrie en bobine aplatie pour définir la direction d’allongement.In other embodiments, the positioning means comprise an oblong core defining for the optical fiber a flattened coil geometry to define the direction of elongation.

Dans certaines applications la fibre optique sensible est montée dans une gaine, de préférence sans possibilité de glissement. Cette gaine protège la fibre optique, notamment si le capteur doit être noyé dans une masse constitutive de la structure sans comporter un boîtier ou autre protection globale pour la fibre.In some applications the sensitive optical fiber is mounted in a sheath, preferably without the possibility of slipping. This sheath protects the optical fiber, particularly if the sensor must be embedded in a mass constituting the structure without including a housing or other overall protection for the fiber.

Dans une version le capteur comprend un coupleur optique, ou connecteur optique, à chaque extrémité du tronçon de la fibre optique appartenant au capteur, pour permettre l’insertion du capteur dans un circuit optique, notamment le raccordement à des deuxièmes zones telles que définies dans le cadre du procédé. Un tel capteur forme un composant prêt à l’emploi qui facilite grandement l’installation d’un système tel que celui du deuxième aspect de l’invention.In one version the sensor comprises an optical coupler, or optical connector, at each end of the section of the optical fiber belonging to the sensor, to allow the insertion of the sensor into an optical circuit, in particular the connection to second zones as defined in the framework of the process. Such a sensor forms a ready-to-use component which greatly facilitates the installation of a system such as that of the second aspect of the invention.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, non limitative, qui suit.Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the detailed, non-limiting description which follows.

La description détaillée qui suit fait référence aux dessins annexés sur lesquels :The detailed description which follows refers to the appended drawings in which:

est un schéma d’un système pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention selon la technique OTDR à hétérodynage et détection de phase ; is a diagram of a system for implementing the method according to the invention according to the OTDR technique with heterodyning and phase detection;

est une vue en plan d’un capteur à bobine de fibre en spirale pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention avant pose d’une masse noyant la fibre optique et pose d’un couvercle du capteur ; is a plan view of a spiral fiber coil sensor for implementing the method according to the invention before installation of a mass embedding the optical fiber and installation of a sensor cover;

est une vue d’un détail, à échelle agrandie, du capteur de la ; is a view of a detail, on an enlarged scale, of the sensor of the ;

est une vue en coupe selon IV-IV de la , montrant le capteur avec son couvercle ; is a sectional view according to IV-IV of the , showing the sensor with its cover;

est une vue partielle, en élévation, d’un pont équipé du système selon l’invention ; is a partial elevation view of a bridge equipped with the system according to the invention;

est une vue partielle, en perspective, d’une poutre équipée d’un ensemble capteur bidirectionnel ; is a partial perspective view of a beam equipped with a bidirectional sensor assembly;

est une vue partielle, en perspective, d’une poutre équipée d’un ensemble capteur tri-directionnel ; is a partial perspective view of a beam equipped with a tri-directional sensor assembly;

est une vue schématique, en élévation, d’un réacteur nucléaire équipé pour la mise en œuvre de l’invention, l’enceinte du réacteur étant vue en coupe ; is a schematic elevation view of a nuclear reactor equipped for implementing the invention, the reactor enclosure being seen in section;

est une vue de dessus du réacteur de la , la cuve étant là encore représentée en coupe ; is a top view of the reactor of the , the tank being again shown in section;

est une vue partielle d’une canalisation souterraine équipée pour la mise en œuvre de l’invention ; is a partial view of an underground pipeline equipped for the implementation of the invention;

est une vue en élévation d’une tour de téléphonie mobile équipée pour la mise en œuvre de l’invention ; is an elevation view of a mobile telephone tower equipped for implementing the invention;

est une vue partielle en élévation d’une ligne électrique équipée pour la mise en œuvre de l’invention ; is a partial elevation view of an electrical line equipped for the implementation of the invention;

, ,

et And

sont des vues (vue partielle en ce qui concerne la ) en perspective de trois modes de réalisation pour un capteur selon l’invention destiné à être noyé dans une masse constitutive de la structure à surveiller ; et are views (partial view with regard to the ) in perspective of three embodiments for a sensor according to the invention intended to be embedded in a mass constituting the structure to be monitored; And

est une vue partielle en perspective d’une éolienne équipée pour la mise en œuvre de l’invention. is a partial perspective view of a wind turbine equipped for the implementation of the invention.

Description détaillée de modes de réalisationDetailed description of embodiments

Il est précisé que la présente description, ci-dessus et ci-dessous, s’entend comme couvrant toute particularité susceptible de conférer la brevetabilité à une combinaison, même si cette particularité n’est pas décrite séparément ni décrite dans le cadre de la combinaison, et même si elle fait partie d’une phrase ou d’un paragraphe évoquant des particularités absentes de la combinaison.It is specified that the present description, above and below, is understood to cover any particularity likely to confer patentability on a combination, even if this particularity is not described separately or described in the context of the combination. , and even if it is part of a sentence or paragraph evoking particularities absent from the combination.

Dans l’exemple non-limitatif représenté à la , le système selon l’invention est du type OTDR avec hétérodynage et détection de phase. Il comprend une fibre optique sensible 1 destinée à être reliée mécaniquement à la structure à surveiller (non représentée à la ) de façon que des variations du paramètre d’intérêt qui affectent la structure entraînent des variations dimensionnelles correspondantes de la fibre optique. Par exemple dans le cas d’une structure solide exposée à des variations dimensionnelles selon au moins une certaine direction, la fibre optique peut être assujettie à la structure, par exemple collée à la structure, de façon à subir des variations dimensionnelles correspondant auxdites variations dimensionnelles de la structure. Dans le cas où la structure n’est pas solide, par exemple un milieu aquatique ou encore un terrain dont le paramètre d’intérêt est la pression ou un paramètre dont les variations font varier la pression (par exemple un passage sur le terrain ou une vibration dans l’eau), ou encore un terrain dont le paramètre d’intérêt est relatif aux mouvements de ce terrain (mouvements telluriques, effondrements etc.), la fibre est placée au contact de la structure de façon que les variations de pression ou selon le cas les mouvements se traduisent par des variations de longueur, éventuellement vibratoires, de la fibre optique.In the non-limiting example shown in , the system according to the invention is of the OTDR type with heterodyning and phase detection. It comprises a sensitive optical fiber 1 intended to be mechanically connected to the structure to be monitored (not shown in Figure 1). ) so that variations in the parameter of interest which affect the structure result in corresponding dimensional variations of the optical fiber. For example in the case of a solid structure exposed to dimensional variations in at least a certain direction, the optical fiber can be secured to the structure, for example glued to the structure, so as to undergo dimensional variations corresponding to said dimensional variations of the structure. In the case where the structure is not solid, for example an aquatic environment or even land whose parameter of interest is the pressure or a parameter whose variations cause the pressure to vary (for example a passage over the land or a vibration in water), or even a terrain whose parameter of interest is relative to the movements of this terrain (telluric movements, collapses etc.), the fiber is placed in contact with the structure so that variations in pressure or depending on the case, the movements result in variations in length, possibly vibration, of the optical fiber.

A son extrémité proximale 2, la fibre optique 1 est reliée à un dispositif d’exploitation comprenant un circuit d’injection 3, un circuit de réception 4 et un circuit d’acquisition 6.At its proximal end 2, the optical fiber 1 is connected to an operating device comprising an injection circuit 3, a reception circuit 4 and an acquisition circuit 6.

Le circuit d’injection comprend un laser 7 à haute cohérence dont le faisceau laser continu est transmis par une liaison optique 8 à un modulateur acousto-optique AOM relié électriquement à un générateur de fréquence acoustique AWG. De façon connue, le modulateur AOM transforme le faisceau laser continu en impulsions optiques rectangulaires de très courte durée dont la fréquence d’impulsions est celle du générateur AWG. Chaque impulsion contient un certain nombre de périodes optiques. La fréquence optique dans ces impulsions est égale à la somme de la fréquence optique du laser et de la fréquence acoustique, beaucoup plus faible, fournie par le générateur AWG.The injection circuit comprises a high coherence laser 7 whose continuous laser beam is transmitted by an optical link 8 to an acousto-optic modulator AOM electrically connected to an acoustic frequency generator AWG. In a known manner, the AOM modulator transforms the continuous laser beam into rectangular optical pulses of very short duration whose pulse frequency is that of the AWG generator. Each pulse contains a certain number of optical periods. The optical frequency in these pulses is equal to the sum of the optical frequency of the laser and the much lower acoustic frequency provided by the AWG generator.

Les impulsions optiques fournies par le modulateur AOM sont amplifiées par un amplificateur optique 11, par exemple à fibre dopée aux ions erbium (EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier), puis filtrées par un filtre optique passe-bande 12, avant d’être transmises à la fibre optique sensible 1 à travers un circulateur optique 13.The optical pulses supplied by the AOM modulator are amplified by an optical amplifier 11, for example with a fiber doped with erbium ions (EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier), then filtered by a band-pass optical filter 12, before being transmitted to the sensitive optical fiber 1 through an optical circulator 13.

Les rétrodiffusions de Rayleigh sont reçues par le circulateur optique 13 qui les dirige vers le circuit de réception 4 via une fibre optique 14 d’entrée dans le circuit de réception 4.The Rayleigh backscatters are received by the optical circulator 13 which directs them towards the reception circuit 4 via an optical fiber 14 input to the reception circuit 4.

Un coupleur 18 ayant un rapport de division 1:99 (exemple) permet de prélever le signal de la source 7 (1% de sa puissance dans l’exemple) sur une fibre optique 17 pour effectuer l’hétérodynage. L’hétérodynage est réalisé entre le signal de la fibre 17 et celui issu de la fibre 14 au niveau de la photodiode d’un détecteur 23 après recombinaison, par exemple 50:50, desdits signaux par un coupleur optique 19.A coupler 18 having a division ratio 1:99 (example) makes it possible to take the signal from source 7 (1% of its power in the example) on an optical fiber 17 to carry out heterodyning. Heterodyning is carried out between the signal from fiber 17 and that coming from fiber 14 at the photodiode of a detector 23 after recombination, for example 50:50, of said signals by an optical coupler 19.

Or les fréquences de ces deux signaux sont légèrement différentes : l’une est la fréquence du laser et l’autre la fréquence du signal de rétrodiffusion, à savoir celle, légèrement accrue, élaborée par le modulateur acousto-optique AOM. Il en résulte que la photodiode du détecteur 23 fournit un signal de battement dont la fréquence est la fréquence acoustique (en tant que différence entre les deux fréquences mélangées), et la phase est exactement la phase du signal rétrodiffusé. Autrement dit quand la phase du signal rétrodiffusé varie d’un certain angle, la phase du signal hétérodyne varie du même angle puisque la phase du signal provenant du laser est stable. Et grâce à la fréquence acoustique bien plus faible que la fréquence optique du laser, cette phase est mesurable par des moyens connus.However, the frequencies of these two signals are slightly different: one is the frequency of the laser and the other the frequency of the backscatter signal, namely the slightly increased frequency produced by the acousto-optic modulator AOM. As a result, the photodiode of detector 23 provides a beat signal whose frequency is the acoustic frequency (as the difference between the two mixed frequencies), and the phase is exactly the phase of the backscattered signal. In other words, when the phase of the backscattered signal varies by a certain angle, the phase of the heterodyne signal varies by the same angle since the phase of the signal coming from the laser is stable. And thanks to the acoustic frequency much lower than the optical frequency of the laser, this phase can be measured by known means.

La technique de l’OTDR avec hétérodynage et détection de phase est préférée car elle fournit une précision bien supérieure à celle qui serait fourni, par exemple, par une simple mesure de décalage temporel du signal rétrodiffusé, qui en outre serait plus complexe à mettre en œuvre.The OTDR technique with heterodyning and phase detection is preferred because it provides much greater precision than that which would be provided, for example, by a simple measurement of time shift of the backscattered signal, which in addition would be more complex to implement. artwork.

Le détecteur ou convertisseur optoélectronique 23 fournit son signal électrique à un module de prétraitement électronique 24 dont la sortie est transmise au circuit d’acquisition 6 qui comporte un convertisseur analogique/numérique 26 et un dispositif de traitement 27 qui extrait la phase du signal à chaque instant. A un instant donné, la phase ainsi déterminée correspond à un site déterminé le long de la fibre optique sensible 1 en fonction du temps écoulé depuis la dernière impulsion injectée. Le système est donc capable de fournir une information sur le paramètre d’intérêt pour chaque région le long de la fibre.The optoelectronic detector or converter 23 supplies its electrical signal to an electronic preprocessing module 24 whose output is transmitted to the acquisition circuit 6 which includes an analog/digital converter 26 and a processing device 27 which extracts the phase of the signal at each moment. At a given moment, the phase thus determined corresponds to a site determined along the sensitive optical fiber 1 as a function of the time elapsed since the last injected pulse. The system is therefore capable of providing information on the parameter of interest for each region along the fiber.

La structure décrite jusqu’à présent, notamment pour produire les impulsions, générer une légère différence de fréquence entre le signal optique de sortie et un signal optique de référence en vue de l’hétérodynage, et traiter le signal hétérodyne pour en extraire la phase n’est qu’un exemple parmi d’autres possibles dont certains exemples sont donnés dans l’art antérieur mentionné en introduction.The structure described so far, in particular for producing the pulses, generating a slight frequency difference between the optical output signal and an optical reference signal with a view to heterodyning, and processing the heterodyne signal to extract the phase n This is only one example among other possible ones, some examples of which are given in the prior art mentioned in the introduction.

La résolution spatiale du système tel que décrit jusqu’à présent est limitée par la durée des impulsions fournies par le modulateur AOM, qui ne peut pas être infiniment petite. Un signal rétrodiffusé peut, à un instant donné, provenir du début d’une impulsion ayant rencontré une variation de l’indice de réfraction relativement loin dans la fibre ou de la fin d’une impulsion ayant rencontré une variation de l’indice de réfraction moins loin dans la fibre. Plus la fibre sensible 1 est longue (jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres pour certaines applications), plus il faut accroître la puissance du laser. Cela conduit à accroître la durée des impulsions pour maintenir les effets parasites du début et de la fin d’une impulsion à un niveau acceptable, et conduit donc à dégrader la résolution spatiale.The spatial resolution of the system as described so far is limited by the duration of the pulses provided by the AOM modulator, which cannot be infinitely small. A backscattered signal can, at a given time, come from the start of a pulse having encountered a variation in the refractive index relatively far in the fiber or from the end of a pulse having encountered a variation in the refractive index less far in the fiber. The longer the sensitive fiber 1 is (up to several tens of kilometers for certain applications), the more the power of the laser must be increased. This leads to increasing the duration of the pulses to maintain the parasitic effects of the start and end of a pulse at an acceptable level, and therefore leads to degrading the spatial resolution.

En outre, la sensibilité du système tel que décrit jusqu’à présent est limitée par l’amplitude de la déformation de la fibre en fonction de la nature du paramètre d’intérêt et en fonction de l’amplitude des variations à détecter.In addition, the sensitivity of the system as described so far is limited by the amplitude of the deformation of the fiber depending on the nature of the parameter of interest and depending on the amplitude of the variations to be detected.

Par ailleurs, dans certaines applications, le paramètre d’intérêt peut être par nature réparti, comme par exemple une déformation en flexion d’une structure, dans certaines zones, et localisé dans d’autres zones, par exemple en un site de fragilité potentielle. Le paramètre d’intérêt peut même être différent d’une zone à l’autre. Dans certaines autres applications ou les mêmes, on peut souhaiter une mesure globale pour certaines zones et une mesure précise en certains sites précis, même si ces sites précis ne sont pas fonctionnellement différents du reste de la structure.Furthermore, in certain applications, the parameter of interest can be distributed by nature, such as for example a bending deformation of a structure, in certain zones, and localized in other zones, for example in a site of potential fragility . The parameter of interest may even be different from one area to another. In certain other or the same applications, we may want a global measurement for certain areas and a precise measurement at certain specific sites, even if these specific sites are not functionally different from the rest of the structure.

Pour répondre à cette problématique multiple, l’invention prévoit de définir sur la structure au moins deux types de zones, à savoir des premières zones Z1, quasi-ponctuelles, destinées à une détection offrant une grande sensibilité et une excellente résolution spatiale, et des deuxièmes zones Z2 s’étendant entre les zones Z1 et le long desquelles la détection opèrera avec une sensibilité et une résolution spatiale moindres.To respond to this multiple problem, the invention provides for defining on the structure at least two types of zones, namely first zones Z1, quasi-point, intended for detection offering great sensitivity and excellent spatial resolution, and second zones Z2 extending between the zones Z1 and along which the detection will operate with lower sensitivity and spatial resolution.

Dans les deuxièmes zones Z2 la fibre est reliée mécaniquement à la structure dans une configuration qui peut être classique, typiquement à raison d’un mètre de fibre pour 1 mètre de structure mesurée selon la direction de variation de longueur de la fibre en conséquence des variations du paramètre d’intérêt.In the second zones Z2 the fiber is mechanically connected to the structure in a configuration which can be conventional, typically at the rate of one meter of fiber for 1 meter of structure measured according to the direction of variation in length of the fiber as a result of the variations of the parameter of interest.

Une même fibre optique sensible 1 parcourt au moins une première zone Z1 et une deuxième zone Z2, typiquement, de manière successive et alternée, plusieurs premières zones Z1 en alternance avec plusieurs deuxièmes zones Z2. Ceci n’exclut pas que le système soit multivoies, avec par exemple un laser commun alimentant plusieurs fibres optiques sensibles dont une au moins passerait par des premières zones Z1 et des secondes zones Z2 telles que décrites.The same sensitive optical fiber 1 runs through at least a first zone Z1 and a second zone Z2, typically, successively and alternately, several first zones Z1 alternating with several second zones Z2. This does not exclude that the system is multi-channel, with for example a common laser supplying several sensitive optical fibers, at least one of which would pass through first zones Z1 and second zones Z2 as described.

Les premières zones Z1 ont de préférence, parallèlement à la direction de la variation de longueur à détecter, une longueur très inférieure à la résolution spatiale du système. Dans les premières zones Z1, la fibre optique sensible 1 forme des boucles de façon que la longueur développée de la fibre 1 posée dans une zone Z1 soit un multiple de la longueur de la zone Z1.The first zones Z1 preferably have, parallel to the direction of the variation in length to be detected, a length much lower than the spatial resolution of the system. In the first zones Z1, the sensitive optical fiber 1 forms loops so that the developed length of the fiber 1 placed in a zone Z1 is a multiple of the length of the zone Z1.

De préférence, on fait en sorte de maximiser, parmi cette longueur développée, la proportion de cette longueur qui est disposée parallèlement à ladite direction. Pour cela, on fait par exemple en sorte que la fibre effectue des aller-retours parallèles à ladite direction.Preferably, we make sure to maximize, among this developed length, the proportion of this length which is arranged parallel to said direction. To do this, for example, we ensure that the fiber moves back and forth parallel to said direction.

Dans une réalisation avantageuse, la longueur développée de la fibre dans une première zone Z1 est au moins égale à la résolution spatiale du système. Par exemple, dans une première zone Z1 ayant selon la direction de variation dimensionnelle une longueur d’environ 40 cm, la longueur développée de la fibre sensible peut être d’environ 4 mètres.In an advantageous embodiment, the developed length of the fiber in a first zone Z1 is at least equal to the spatial resolution of the system. For example, in a first zone Z1 having, depending on the direction of dimensional variation, a length of approximately 40 cm, the developed length of the sensitive fiber can be approximately 4 meters.

Dans chacune des premières zones, la déformation de la fibre est amplifiée du fait de la multiplication de la déformation de la fibre par rapport à la déformation du milieu dans la zone. Ceci signifie un accroissement de la sensibilité dans les premières zones. D’autre part, à certains instants donnés comptés à partir de l’impulsion, le signal de rétrodiffusion reçu est en grande partie ou entièrement issu d’une première zone Z1 respective, de sorte que la mesure du paramètre d’intérêt peut sans incertitude être affectée à cette zone.In each of the first zones, the deformation of the fiber is amplified due to the multiplication of the deformation of the fiber relative to the deformation of the medium in the zone. This means an increase in sensitivity in the first areas. On the other hand, at certain given times counted from the pulse, the received backscatter signal comes largely or entirely from a first respective zone Z1, so that the measurement of the parameter of interest can without uncertainty be assigned to this area.

Dans une réalisation représentée de façon plus détaillée aux Figures 2 à 4, dans chaque première zone Z1 la fibre optique est configurée en spirale à spires allongées parallèlement à la direction des déformations à capter.In an embodiment shown in more detail in Figures 2 to 4, in each first zone Z1 the optical fiber is configured in a spiral with elongated turns parallel to the direction of the deformations to be captured.

Il est également prévu, dans une réalisation également illustrée par les Figures 2 à 4, que le système comporte des capteurs 28 destinés à équiper les premières zones Z1. Chaque capteur 28 comprend des moyens pour positionner la fibre optique selon la configuration prévue, par exemple la configuration spiralée évoquée plus haut. Dans l’exemple représenté, les moyens de positionnement comprennent une platine support 29 sur laquelle sont formés des guides 31 définissant un canal pour la fibre. Les guides 31 sont formés sur l’une des deux faces principales opposées de la platine. La spirale s’étend dans un plan sensiblement parallèle à cette face principale.It is also planned, in an embodiment also illustrated by Figures 2 to 4, that the system includes sensors 28 intended to equip the first zones Z1. Each sensor 28 includes means for positioning the optical fiber according to the planned configuration, for example the spiral configuration mentioned above. In the example shown, the positioning means comprise a support plate 29 on which guides 31 are formed defining a channel for the fiber. The guides 31 are formed on one of the two opposite main faces of the plate. The spiral extends in a plane substantially parallel to this main face.

De préférence, les guides 31 sont des barrettes séparées par des interruptions qui permettent à au moins une spire de la fibre de se refermer au moins une fois sur elle-même de façon qu’au moins une spire de canal contienne au moins deux spires de fibre, voir le détail de la .Preferably, the guides 31 are bars separated by interruptions which allow at least one turn of the fiber to close at least once on itself so that at least one channel turn contains at least two turns of fiber, see the details of the .

Dans une réalisation, la platine support constitue le fond d’une boîte 32. Après mise en place de la fibre 1 sur la platine support 29, on ferme la boîte avec un couvercle 33. Une fois fermée, la boîte 32 définit entre platine et couvercle deux orifices opposés 34 pour la fibre optique.In one embodiment, the support plate constitutes the bottom of a box 32. After placing the fiber 1 on the support plate 29, the box is closed with a cover 33. Once closed, the box 32 defines between plate and cover two opposite orifices 34 for the optical fiber.

De préférence, une fois la fibre mise dans la configuration prévue on la noie dans une masse 36 qui peut être par exemple un polymère ou un goudron. Dans la réalisation avec boîte 32 (Figures 2 à 4), cette masse est mise en place avant fermeture du couvercle, ou bien après fermeture par un orifice d’injection non représenté. Cet orifice ainsi que les orifices 34 pour la fibre sont rendus étanches par débordement de la masse en fin d’injection.Preferably, once the fiber has been placed in the planned configuration, it is embedded in a mass 36 which can for example be a polymer or a tar. In the embodiment with box 32 (Figures 2 to 4), this mass is put in place before closing the cover, or after closing by an injection orifice not shown. This orifice as well as the orifices 34 for the fiber are sealed by overflow of the mass at the end of injection.

En service, la platine support est assujettie à la structure à surveiller. Une deuxième face principale de la platine support, opposée à la face principale recevant la fibre optique, est appliquée contre une surface de la structure à surveiller. Dans l’exemple représenté la platine présente des trous 37 pour fixer la platine à la structure à l’aide de vis, clous, rivets ou autres moyens appropriés en fonction de la nature de la structure à surveiller. Il est encore possible de coller la platine à la structure si cela est compatible avec la nature de la structure à surveiller.In service, the support plate is attached to the structure to be monitored. A second main face of the support plate, opposite the main face receiving the optical fiber, is applied against a surface of the structure to be monitored. In the example shown, the plate has holes 37 for fixing the plate to the structure using screws, nails, rivets or other appropriate means depending on the nature of the structure to be monitored. It is still possible to glue the plate to the structure if this is compatible with the nature of the structure to be monitored.

Dans chaque première zone Z1 la fibre est reliée mécaniquement à la structure de façon que toute variation dimensionnelle de la structure selon la direction de variation à détecter soit effectivement transmise à la fibre avec le facteur multiplicatif prévu, sans pouvoir, par exemple, être en partie transmise à une région adjacente de la fibre, équipant une zone Z2 adjacente. Il faut aussi éviter que les moyens de positionnement de la fibre dans les premières zones Z1 empêchent la fibre de se déformer librement sous l’action des variations dimensionnelles de la structure dans la zone Z1.In each first zone Z1 the fiber is mechanically connected to the structure so that any dimensional variation of the structure according to the direction of variation to be detected is effectively transmitted to the fiber with the planned multiplicative factor, without being able, for example, to be partially transmitted to an adjacent region of the fiber, equipping an adjacent zone Z2. It is also necessary to prevent the means of positioning the fiber in the first zones Z1 from preventing the fiber from deforming freely under the action of dimensional variations of the structure in zone Z1.

Pour cela, dans la réalisation représentée, le support, plus particulièrement la platine support, présente une grande déformabilité selon la direction de détection, par comparaison avec la structure à surveiller. Ceci est obtenu par un choix judicieux du matériau de la platine et de l’aire de sa section mesurée perpendiculairement à la direction de détection. Un matériau judicieux peut être un élastomère. Lorsqu’un couvercle 33 et/ou une masse de remplissage 36 sont prévus, ils doivent aussi être suffisamment déformables pour ne pas entraver la transmission des déformations de la structure à la fibre optique.For this, in the embodiment shown, the support, more particularly the support plate, has a high deformability in the direction of detection, in comparison with the structure to be monitored. This is obtained by a judicious choice of the material of the plate and the area of its section measured perpendicular to the direction of detection. A suitable material may be an elastomer. When a cover 33 and/or a filling mass 36 are provided, they must also be sufficiently deformable so as not to hinder the transmission of deformations from the structure to the optical fiber.

Dans une réalisation, on empêche la fibre optique de passer par coulissement d’une zone à une zone adjacente, de façon que les déformations de la fibre afférentes à chaque zone respectivement reflète fidèlement les variations dimensionnelles respectives de ces zones. Pour cela, il est possible de fixer la fibre à la structure aux deux extrémités de la zone Z1. Par exemple, dans le cas de l’utilisation d’un support tel que la platine support 29, il est possible de soumettre la fibre optique à un certain serrage aux deux extrémités de la zone Z1, par exemple dans les deux orifices 34, par exemple par un certain serrage entre la platine 29 et le couvercle 33.In one embodiment, the optical fiber is prevented from passing by sliding from one zone to an adjacent zone, so that the deformations of the fiber relating to each zone respectively faithfully reflect the respective dimensional variations of these zones. To do this, it is possible to fix the fiber to the structure at both ends of zone Z1. For example, in the case of using a support such as the support plate 29, it is possible to subject the optical fiber to a certain tightening at the two ends of the zone Z1, for example in the two orifices 34, by example by a certain tightening between the plate 29 and the cover 33.

En variante ou en supplément, on peut fixer la fibre à un support, par exemple la platine support 29 sur tout ou partie de l’étendue de la région de la fibre associée à la zone Z1. La masse 36 peut assurer une telle solidarisation. Un collage de la fibre au support, notamment avant la mise en place de la masse, peut aussi assurer cette fonction, en remplacement ou en complément de l’effet adhésif de la masse.Alternatively or in addition, the fiber can be fixed to a support, for example the support plate 29 over all or part of the extent of the region of the fiber associated with zone Z1. The mass 36 can ensure such connection. Bonding the fiber to the support, particularly before placing the mass, can also provide this function, replacing or complementing the adhesive effect of the mass.

Dans la zone Z1 équipée du capteur 28, une déformation subie par la structure parallèlement à la direction d’allongement des spires du capteur génère dans la région de la fibre optique qui est logée dans le capteur une variation de longueur qui est n fois celle subie par la structure, n’étant égal à deux fois le nombre de spires du capteur dans cette région. La sensibilité du système à l’égard des déformations dans la zone Z1 est donc multipliée par n. Dans l’exemple représenté il y a 6,5 spires donc la sensibilité est multipliée par 13.In the zone Z1 equipped with the sensor 28, a deformation undergone by the structure parallel to the direction of elongation of the turns of the sensor generates in the region of the optical fiber which is housed in the sensor a variation in length which is n times that undergone by the structure, being equal to twice the number of turns of the sensor in this region. The sensitivity of the system with regard to deformations in zone Z1 is therefore multiplied by n. In the example shown there are 6.5 turns so the sensitivity is multiplied by 13.

De préférence, le tronçon la fibre 1 qui fait partie du capteur 28 présente deux extrémités de raccordement, de part et d’autre du capteur 28, destinées à être raccordées, par tout moyen tel que soudure ou connecteur optique, avec deux autres tronçons constitutifs des deux zones adjacentes, telles que deux deuxièmes zones Z2.Preferably, the fiber section 1 which is part of the sensor 28 has two connection ends, on either side of the sensor 28, intended to be connected, by any means such as welding or optical connector, with two other constituent sections of the two adjacent zones, such as two second zones Z2.

Dans l’exemple de la , l’ouvrage à surveiller est un pont comprenant un tablier 41 reposant sur des piles 42. Le paramètre d’intérêt est la déformation du tablier en flexion autour d’axes horizontaux transversaux. La fibre optique sensible 1 est disposée longitudinalement sur une face latérale du tablier, à distance de la fibre neutre du tablier illustrée par le trait mixte 43. Ainsi toute variation de la flexion du tablier sous l’effet d’une charge telle qu’un véhicule franchissant le pont génère des variations de longueur (extensions et compressions selon les emplacements) du tablier le long de la fibre optique 1. On a choisi comme premières zones Z1 des sites de mesure situés au-dessus des piles 42. Les deuxièmes zones Z2 s’étendent le long des travées entre les piles 42.In the example of the , the structure to be monitored is a bridge comprising a deck 41 resting on piers 42. The parameter of interest is the deformation of the deck in bending around transverse horizontal axes. The sensitive optical fiber 1 is arranged longitudinally on a side face of the apron, at a distance from the neutral fiber of the apron illustrated by the dotted line 43. Thus any variation in the bending of the apron under the effect of a load such as a vehicle crossing the bridge generates variations in length (extensions and compressions depending on the locations) of the deck along the optical fiber 1. We chose as first zones Z1 measurement sites located above the piers 42. The second zones Z2 extend along the spans between the piers 42.

La illustre schématiquement la mise en œuvre de l’invention pour se procurer une mesure bidirectionnelle dans une première zone Z1 dans l’exemple d’une poutre 51. D’une manière générale, et plus particulièrement dans les deuxièmes zones Z2, la fibre optique sensible 1 est fixée longitudinalement sur une face choisie en fonction du paramètre d’intérêt, ici une face latérale 52.There schematically illustrates the implementation of the invention to obtain a bidirectional measurement in a first zone Z1 in the example of a beam 51. Generally speaking, and more particularly in the second zones Z2, the sensitive optical fiber 1 is fixed longitudinally on a face chosen according to the parameter of interest, here a lateral face 52.

Dans la première zone Z1 on a disposé un capteur individuel 28x orienté pour être sensible aux variations dimensionnelles de la poutre 51 selon la direction longitudinale de la fibre 1 et de la poutre, et un capteur 28y orienté pour être sensible aux variations dimensionnelles de la poutre 51 selon une direction transversale de la face 52 fibre de la poutre. La fibre optique sensible 1 passe successivement par les deux capteurs individuels, en formant un virage à 90° entre eux. Du côté du capteur individuel 28y opposé au capteur individuel 28x, la fibre optique sensible forme un virage à 180° pour revenir dans l’axe général de la fibre 1 puis un virage à 90° pour constituer la région de la fibre 1 associée à la deuxième zone Z2 voisine.In the first zone Z1 we have placed an individual sensor 28x oriented to be sensitive to dimensional variations of the beam 51 according to the longitudinal direction of the fiber 1 and the beam, and a sensor 28y oriented to be sensitive to dimensional variations of the beam 51 in a transverse direction of the fiber face 52 of the beam. The sensitive optical fiber 1 passes successively through the two individual sensors, forming a 90° turn between them. On the side of the individual sensor 28y opposite the individual sensor 28x, the sensitive optical fiber forms a 180° turn to return to the general axis of the fiber 1 then a 90° turn to constitute the region of the fiber 1 associated with the second neighboring zone Z2.

En service, le système fournit pour la première zone Z1 équipée du capteur bidirectionnel 28xy des informations sur les déformations locales selon les deux directions correspondant chacune à l’orientation d’un capteur individuel respectif. Grâce à l’invention, les informations bénéficieront d’une excellente sensibilité. Pour que les informations relatives à chacune des deux directions soient encore plus clairement distinguées de celles relatives à l’autre direction, grâce à l’excellente résolution spatiale des capteurs selon l’invention, il peut être prévu que la longueur de fibre entre les deux capteurs individuels 28x et 28y soit au moins égale à la résolution spatiale hors capteur. Cette longueur de fibre intercalaire est de préférence découplée mécaniquement de la structure à surveiller et plus généralement de toute source de déformation variable.In service, the system provides for the first zone Z1 equipped with the bidirectional sensor 28xy information on local deformations in the two directions each corresponding to the orientation of a respective individual sensor. Thanks to the invention, the information will benefit from excellent sensitivity. So that the information relating to each of the two directions is even more clearly distinguished from that relating to the other direction, thanks to the excellent spatial resolution of the sensors according to the invention, it can be provided that the length of fiber between the two individual sensors 28x and 28y are at least equal to the spatial resolution outside the sensor. This length of interlayer fiber is preferably mechanically decoupled from the structure to be monitored and more generally from any source of variable deformation.

Plus généralement, par un agencement successif des deux capteurs individuels le long de la fibre optique sensible 1, les rétrodiffusions associées à chacune des deux directions de variation dimensionnelle sont clairement séparées temporellement. De préférence la longueur développée de la fibre optique dans chacun des deux capteurs individuels est au moins égale à la résolution spatiale du système.More generally, by a successive arrangement of the two individual sensors along the sensitive optical fiber 1, the backscattering associated with each of the two directions of dimensional variation are clearly separated in time. Preferably the developed length of the optical fiber in each of the two individual sensors is at least equal to the spatial resolution of the system.

Comme le montre la dans un exemple qui ne sera décrit que pour ses différences avec celui de la , l’invention permet également de réaliser un capteur tridimensionnel 28xyz. Ce dernier comprend un troisième capteur individuel 28z assujetti à la structure à surveiller de façon à être en outre sensible aux variations dimensionnelles de la structure selon une troisième direction qui est transversale, de préférence perpendiculaire aux directions de détection des capteurs individuels 28x et 28y. La fibre optique sensible passe successivement par les trois capteurs individuels. Dans cet exemple le troisième capteur individuel 28z est assujetti à une face 53 de la poutre 51 qui est adjacente à la face 52 recevant les deux autres capteurs individuels 28x et 28y. Les trois capteurs individuels 28x, 28y et 28z sont par exemple identiques à celui décrit en tant que capteur 28 en référence aux Figures 2 à 4.As shown in the in an example which will only be described for its differences with that of the , the invention also makes it possible to produce a 28xyz three-dimensional sensor. The latter comprises a third individual sensor 28z secured to the structure to be monitored so as to be further sensitive to dimensional variations of the structure in a third direction which is transverse, preferably perpendicular to the detection directions of the individual sensors 28x and 28y. The sensitive optical fiber passes successively through the three individual sensors. In this example the third individual sensor 28z is attached to a face 53 of the beam 51 which is adjacent to the face 52 receiving the two other individual sensors 28x and 28y. The three individual sensors 28x, 28y and 28z are for example identical to that described as sensor 28 with reference to Figures 2 to 4.

En service, le système fournit pour la première zone Z1 équipée du capteur tri-directionnel 28xyz des informations sur les déformations locales selon les trois directions correspondant chacune à l’orientation d’un capteur individuel respectif. Grâce à l’invention, les informations relatives à chaque direction bénéficieront d’une excellente sensibilité. De façon analogue à ce qui a été décrit à propos du capteur bidirectionnel 28xy, les trois capteurs individuels 28x, 28y et 28z sont de préférence raccordés entre eux par deux tronçons intercalaires de longueur appropriée et découplés mécaniquement de la structure à surveiller ou toute autre source de déformation.In service, the system provides for the first zone Z1 equipped with the 28xyz tri-directional sensor information on local deformations according to the three directions each corresponding to the orientation of a respective individual sensor. Thanks to the invention, the information relating to each direction will benefit from excellent sensitivity. Analogous to what has been described with regard to the bidirectional sensor 28xy, the three individual sensors 28x, 28y and 28z are preferably connected to each other by two intermediate sections of appropriate length and mechanically decoupled from the structure to be monitored or any other source deformation.

Dans une réalisation non représentée, le capteur bidirectionnel comprend deux capteurs individuels selon les directions x et z, disposés selon deux faces différentes de la structure à surveiller, par exemple les deux faces 52 et 53 de la .In an embodiment not shown, the bidirectional sensor comprises two individual sensors in the x and z directions, arranged on two different faces of the structure to be monitored, for example the two faces 52 and 53 of the .

Dans l’exemple représenté aux Figures 8 et 9, le système selon l’invention équipe un réacteur nucléaire 61 comprenant une cuve 62 du réacteur et une enceinte 63 renfermant la cuve 62. La cuve 62 et l’enceinte 63 sont de forme générale cylindrique avec un axe vertical. Divers capteurs 28, par exemple tels que décrits en référence aux Figures 2 à 4, sont assujettis à la surface extérieure de la cuve 62 et à la surface extérieure de l’enceinte 63. Ces capteurs sont ici placés de façon à être sensibles à des variations dimensionnelles parallèles à l’axe commun de la cuve et de l’enceinte. Une fibre optique sensible 1 passe successivement par les capteurs 28 de la cuve 62. La même fibre, ou une autre, passe successivement par les capteurs 28 de l’enceinte 63. S’il y a deux fibres elles peuvent être alimentées par la même source laser et reliées au même circuit de réception. Elles ont chacune leur propre modulateur acousto-optique qui émettent des impulsions en alternance de façon que lors du traitement les rétrodiffusions puissent être traitées séparément et affectées sans erreur à l’une ou l’autre des deux fibres optiques.In the example shown in Figures 8 and 9, the system according to the invention equips a nuclear reactor 61 comprising a vessel 62 of the reactor and an enclosure 63 enclosing the vessel 62. The vessel 62 and the enclosure 63 are of generally cylindrical shape with a vertical axis. Various sensors 28, for example as described with reference to Figures 2 to 4, are attached to the exterior surface of the tank 62 and to the exterior surface of the enclosure 63. These sensors are here placed so as to be sensitive to dimensional variations parallel to the common axis of the tank and the enclosure. A sensitive optical fiber 1 passes successively through the sensors 28 of the tank 62. The same fiber, or another, passes successively through the sensors 28 of the enclosure 63. If there are two fibers they can be powered by the same laser source and connected to the same reception circuit. They each have their own acousto-optic modulator which emits pulses alternately so that during processing the backscattering can be processed separately and assigned without error to one or the other of the two optical fibers.

La possibilité de système à plusieurs fibres sensibles n’est pas limitée à l’exemple d’application des Figures 8 et 9, ni plus généralement à l’application à un réacteur nucléaire.The possibility of a system with several sensitive fibers is not limited to the example of application in Figures 8 and 9, nor more generally to the application to a nuclear reactor.

Dans l’exemple de la , le système selon l’invention équipe une canalisation 71, par exemple un pipeline. La fibre 1 est d’une manière générale assujettie à la canalisation, parallèlement à la direction longitudinale de la canalisation. Les premières zones Z1 correspondent à des particularités telles que des raccords 72, regards 73, équipés ou non de vannes 74 etc. Au moins un capteur tel que 28 des Figures 2 à 4 est fixé contre la canalisation 71 ou le corps de la vanne 73 dans les zones Z1. De façon non représentée d’autres capteurs tels que 28 pourraient être fixés sur des équipements autres que faisant directement partie de la canalisation, la fibre 1 faisant alors un ou plusieurs détours pour passer par ce ou ces capteurs.In the example of the , the system according to the invention equips a pipe 71, for example a pipeline. The fiber 1 is generally attached to the pipe, parallel to the longitudinal direction of the pipe. The first zones Z1 correspond to particularities such as connections 72, manholes 73, equipped or not with valves 74, etc. At least one sensor such as 28 of Figures 2 to 4 is fixed against the pipe 71 or the body of the valve 73 in zones Z1. Not shown, other sensors such as 28 could be fixed on equipment other than directly part of the pipeline, the fiber 1 then making one or more detours to pass through this or these sensors.

Dans l’exemple représenté à la , le système selon l’invention équipe une tour de téléphonie mobile 81 comprenant un mât 82 supportant des antennes 83, et comprenant un coffret technique 84 au pied du mât 82. Le coffret 84 est relié par un câblage 86 aux antennes 83 et autres dispositifs 87 installés en sommet de mât. Ce type d’équipement encourt un risque de défaillance mécanique du mât 82, et un risque de vandalisme, envers le coffret 84 ou le câblage 86 ou encore, par escalade du mât, envers les antennes 83 et autres dispositifs 87 placés en hauteur, en général accessibles par une échelle (non représentée) aménagée à l’intérieur du mât.In the example shown in , the system according to the invention equips a mobile telephone tower 81 comprising a mast 82 supporting antennas 83, and comprising a technical box 84 at the foot of the mast 82. The box 84 is connected by cabling 86 to the antennas 83 and other devices 87 installed at the top of the mast. This type of equipment runs a risk of mechanical failure of the mast 82, and a risk of vandalism, towards the box 84 or the cabling 86 or, by climbing the mast, towards the antennas 83 and other devices 87 placed at height, in generally accessible by a ladder (not shown) fitted inside the mast.

Dans cet exemple, la fibre 1 est disposée selon un trajet en aller-retour jusqu’en haut du mât. Dans un sens la fibre est assujettie au mât parallèlement à sa direction verticale, et passe par un certain nombre de capteurs 28a. Au sommet du mât la fibre passe par au moins un capteur 28b monté sur les dispositifs 87 pour être sensibles à une action malintentionnée à leur encontre. Dans l’autre sens la fibre 1 est assujettie au câblage 86, en passant par au moins un capteur 28c destiné à être sensible à des efforts de vandalisme s’exerçant sur le câblage 86, puis par un capteur 28d sur le coffret 84, là encore pour être sensible à des efforts résultant de vandalisme.In this example, fiber 1 is arranged in a round-trip path to the top of the mast. In one sense the fiber is attached to the mast parallel to its vertical direction, and passes through a certain number of sensors 28a. At the top of the mast the fiber passes through at least one sensor 28b mounted on the devices 87 to be sensitive to malicious action against them. In the other direction, the fiber 1 is subject to the cabling 86, passing through at least one sensor 28c intended to be sensitive to vandalism forces exerted on the cabling 86, then through a sensor 28d on the box 84, there again to be sensitive to efforts resulting from vandalism.

La représente une partie d’une ligne électrique 91 équipée d’un système selon l’invention. Un pylône 92 supporte un certain nombre de câbles 93 par l’intermédiaire d’isolateurs 94. Les intempéries telles que le vent, le givre etc. peuvent surcharger les pylônes et conduire à une rupture. Il importe de déceler des amorces de rupture qui peuvent être réparées avant destruction du pylône et rupture de la liaison électrique. Le système selon l’invention permet à la fois de localiser le pylône défaillant et de localiser le site fragilisé sur le pylône défaillant.There represents a part of an electrical line 91 equipped with a system according to the invention. A pylon 92 supports a certain number of cables 93 via insulators 94. Bad weather such as wind, frost, etc. can overload the pylons and lead to breakage. It is important to detect the beginnings of a break which can be repaired before destroying the pylon and breaking the electrical connection. The system according to the invention makes it possible both to locate the faulty pylon and to locate the weakened site on the faulty pylon.

Pour cela, la fibre 1 passe successivement par les pylônes successifs. Entre deux pylônes la fibre s’étend librement dans une troisième zone Z3 qui est passive pour la détection. Sur chaque pylône la fibre s’étend selon un trajet passant par différents sites de fragilité probable, à chacun desquels on a placé un capteur 28. A la on n’a représenté la fibre que sur la moitié gauche du pylône pour que la figure soit mieux lisible par comparaison avec la moitié droite, mais il faut comprendre qu’il est prévu que la moitié droite sera en général également instrumentée, par exemple comme le symétrique de la moitié gauche.To do this, fiber 1 passes successively through successive pylons. Between two pylons the fiber extends freely in a third zone Z3 which is passive for detection. On each pylon the fiber extends along a path passing through different sites of probable fragility, at each of which a sensor 28 has been placed. we have only shown the fiber on the left half of the pylon so that the figure is better readable in comparison with the right half, but it must be understood that it is expected that the right half will generally also be instrumented, for example as the symmetrical of the left half.

Les Figures 13 à 15 représentent des exemples de capteurs selon l’invention adaptés à être noyés dans une masse telle qu’un béton, une matière synthétique, ou encore un corps en fibre de carbone.Figures 13 to 15 represent examples of sensors according to the invention adapted to be embedded in a mass such as concrete, a synthetic material, or even a carbon fiber body.

Dans le mode de réalisation de la , la platine du capteur, au lieu de présenter des trous 37 de fixation sur une surface de structure à surveiller, présente en chacune de ses deux extrémités opposées relativement à la direction de déformation à laquelle ledit capteur est sensible, une collerette d’ancrage 101 saillant transversalement à ladite direction. L’intérieur du capteur est par exemple semblable à celui du capteur 28, notamment en ce qui concerne la disposition spiralée de la fibre sensible. Les collerettes d’ancrage 101 ont pour fonction de solidariser positivement le capteur avec la masse environnante, notamment en ce qui concerne les déplacements ayant une composante parallèle à la direction de sensibilité du capteur.In the embodiment of the , the sensor plate, instead of having holes 37 for fixing on a structural surface to be monitored, has at each of its two opposite ends relative to the direction of deformation to which said sensor is sensitive, an anchoring collar 101 projecting transversely to said direction. The interior of the sensor is, for example, similar to that of the sensor 28, particularly with regard to the spiral arrangement of the sensitive fiber. The anchoring collars 101 have the function of positively securing the sensor with the surrounding mass, particularly with regard to movements having a component parallel to the direction of sensitivity of the sensor.

Lors de la fabrication de la structure, le capteur est inséré dans la masse encore malléable. Après durcissement de la masse, toute variation de dimension de la masse parallèlement à la direction de sensibilité du capteur produit une variation de distance entre les deux collerettes 101 et donc une variation dimensionnelle correspondante de chaque aller et chaque retour de la portion de fibre sensible agencée dans le capteur.During the manufacture of the structure, the sensor is inserted into the still malleable mass. After hardening of the mass, any variation in dimension of the mass parallel to the direction of sensitivity of the sensor produces a variation in distance between the two flanges 101 and therefore a corresponding dimensional variation of each outward and each return of the portion of sensitive fiber arranged in the sensor.

Le mode de réalisation de la est semblable à celui de la excepté que les collerettes sont remplacées, à chaque extrémité du capteur, par des dentures d’ancrage 102 saillant transversalement à la direction de sensibilité du capteur. Les dentures 102 sont formées par découpage et pliage d’une plaque métallique 103 sur laquelle est fixé le capteur tel que 28 des Figures 2 à 4. La plaque 103, tout en étant très peu coûteuse, permet d’utiliser un même modèle de capteur, par exemple tel que 28, pour la fixation en surface d’une structure et pour l’installation dans la masse d’une structure. Des rivets 104 fixent le capteur 28 à la plaque 103.The method of carrying out the is similar to that of the except that the flanges are replaced, at each end of the sensor, by anchor teeth 102 projecting transversely to the direction of sensitivity of the sensor. The teeth 102 are formed by cutting and folding a metal plate 103 on which the sensor such as 28 of Figures 2 to 4 is fixed. The plate 103, while being very inexpensive, allows the same model of sensor to be used , for example such as 28, for surface fixing of a structure and for installation in the mass of a structure. Rivets 104 attach the sensor 28 to the plate 103.

Dans l’exemple de la , la platine est remplacée par une bobine 106 ayant un axe 107 transversal à la direction de sensibilité. Un noyau 108 de la bobine présente, vue suivant son axe 107, un profil oblong, allongé selon la direction de sensibilité. Le noyau est bordé à chaque extrémité par une joue 109 saillant radialement vers l’extérieur. Le noyau 108 présente un passage 111, traversant ou non, le long de son axe. La fibre 1 est enroulée en plusieurs spires autour de la face radialement extérieure du noyau 108, entre les deux joues 109. Typiquement la bobine 106 est métallique, par exemple en tôle. Par exemple, on peut partir d’un tronçon de tube métallique que l’on aplatit radialement pour lui donner le profil oblong précité, puis on déforme plastiquement les deux extrémités du tube pour former les deux joues 109. On a également illustré schématiquement à la un connecteur optique 105 à l’une des deux extrémités du tronçon de fibre 1 appartenant au capteur.In the example of the , the plate is replaced by a coil 106 having an axis 107 transverse to the direction of sensitivity. A core 108 of the coil has, seen along its axis 107, an oblong profile, elongated in the direction of sensitivity. The core is bordered at each end by a cheek 109 projecting radially outwards. The core 108 has a passage 111, through or not, along its axis. The fiber 1 is wound in several turns around the radially outer face of the core 108, between the two cheeks 109. Typically the coil 106 is metallic, for example made of sheet metal. For example, we can start from a section of metal tube which we flatten radially to give it the aforementioned oblong profile, then we plastically deform the two ends of the tube to form the two cheeks 109. We have also shown schematically in the an optical connector 105 at one of the two ends of the fiber section 1 belonging to the sensor.

Cette réalisation a le double avantage d’être très économique et d’assurer une excellente solidarisation avec la masse environnante qui, avant solidification, vient se loger entre les joues 109 et dans le passage 111.This realization has the double advantage of being very economical and of ensuring excellent connection with the surrounding mass which, before solidification, is housed between the cheeks 109 and in the passage 111.

Dans la mise en œuvre représentée à la , l’invention est appliquée à une éolienne 112 comportant un mât 113, une nacelle pivotante 114 au sommet du mât 113, et un rotor 116 supporté en rotation par la nacelle 114. La fibre optique sensible 1 est agencée sur le mât 113 en formant des allers et retours vers le haut et vers le bas du mât 113, avec une alternance de premières et de deuxièmes zones Z1 et Z2 respectivement. Bien que les parties mobiles 114 et 116 ne soient pas équipées de fibre sensible, leurs défaillances sont détectables par le biais de la fibre sensible 1 du fait de l’altération des modes vibratoires du mât.In the implementation shown in , the invention is applied to a wind turbine 112 comprising a mast 113, a pivoting nacelle 114 at the top of the mast 113, and a rotor 116 supported in rotation by the nacelle 114. The sensitive optical fiber 1 is arranged on the mast 113 forming back and forth up and down the mast 113, with an alternation of first and second zones Z1 and Z2 respectively. Although the moving parts 114 and 116 are not equipped with sensitive fiber, their failures are detectable via the sensitive fiber 1 due to the alteration of the vibration modes of the mast.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples décrits et représentés. La fibre optique pourrait être disposée par exemple en zigzag et non en spirale dans les capteurs tels que 28. Le procédé peut utiliser une technique d’hétérodynage autre que celle décrite, et un procédé d’acquisition différent de celui décrit. Le procédé selon l’invention est applicable à des structures autres que celles décrites, par exemple sur ou dans un mur, par exemple un mur d’enceinte, sur une clôture, dans un milieu aquatique pour détecter les ondes acoustiques, dans un terrain etc.Of course, the invention is not limited to the examples described and represented. The optical fiber could be arranged for example in a zigzag and not in a spiral in sensors such as 28. The method can use a heterodyning technique other than that described, and an acquisition method different from that described. The method according to the invention is applicable to structures other than those described, for example on or in a wall, for example a surrounding wall, on a fence, in an aquatic environment to detect acoustic waves, in land, etc. .

Claims (32)

Procédé pour surveiller relativement à au moins un paramètre d’intérêt une structure naturelle ou construite par l’homme, ce procédé comprenant les étapes suivantes :
– agencer en lien mécanique avec la structure au moins une fibre optique sensible (1) en un site de détection ayant une étendue longitudinale passant par i) au moins une première zone (Z1) susceptible de variation dimensionnelle selon une direction de variation dimensionnelle, en agençant dans l’au moins une première zone une longueur développée de fibre qui est multiple d’une dimension de la zone (Z1) selon la direction de variation dimensionnelle, et par ii) au moins une seconde zone (Z2) le long de laquelle la fibre optique (1) assure la continuité entre un point d’injection de signal optique entrant dans la fibre et l’au moins une première zone (Z1) ;
– injecter dans la fibre optique, à travers le point d’injection, un signal optique entrant ;
– capter un signal optique de sortie, qui est fourni au moins indirectement par la fibre optique après avoir parcouru au moins une partie de la longueur de la fibre optique ;
– obtenir des informations sur le paramètre d’intérêt par traitement du signal optique de sortie ;
caractérisé en ce que dans au moins une partie de l’au moins une deuxième zone (Z2), la fibre (1) est en lien mécanique avec la structure de façon à être active pour la détection.
Method for monitoring a natural or man-made structure relative to at least one parameter of interest, this method comprising the following steps:
– arrange in mechanical connection with the structure at least one sensitive optical fiber (1) in a detection site having a longitudinal extent passing through i) at least a first zone (Z1) capable of dimensional variation according to a direction of dimensional variation, in arranging in the at least one first zone a developed length of fiber which is a multiple of a dimension of the zone (Z1) according to the direction of dimensional variation, and by ii) at least one second zone (Z2) along which the optical fiber (1) ensures continuity between an optical signal injection point entering the fiber and the at least one first zone (Z1);
– inject an incoming optical signal into the optical fiber, through the injection point;
– capture an optical output signal, which is provided at least indirectly by the optical fiber after having traveled at least part of the length of the optical fiber;
– obtain information on the parameter of interest by processing the optical output signal;
characterized in that in at least part of the at least one second zone (Z2), the fiber (1) is mechanically linked to the structure so as to be active for detection.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’au moins une première zone (Z1) est une zone susceptible de variation dimensionnelle concentrée et l’au moins une deuxième zone (Z2) est une zone susceptible de variation dimensionnelle répartie.Method according to claim 1, characterized in that the at least one first zone (Z1) is a zone susceptible to concentrated dimensional variation and the at least one second zone (Z2) is a zone susceptible to distributed dimensional variation. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans au moins une partie de l’au moins une deuxième zone (Z2) la longueur de fibre installée est sensiblement égale à 1m par mètre d’étendue longitudinale.Method according to claim 1 or 2, characterized in that in at least part of the at least one second zone (Z2) the length of fiber installed is substantially equal to 1m per meter of longitudinal extent. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans l’au moins une première zone la fibre optique est agencée selon plusieurs aller-retours parallèles à une direction de variation dimensionnelle locale attendue.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that in at least one first zone the optical fiber is arranged in several round trips parallel to an expected direction of local dimensional variation. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans l’au moins une première zone la fibre optique est agencée en spirale.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the at least one first zone the optical fiber is arranged in a spiral. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans l’au moins une première zone la fibre optique est agencée sur un support (29) comportant pour le positionnement de la fibre optique un canal configuré en spires, deux spires du canal communiquant entre elles pour permettre à une des deux spires précitées du canal de recevoir au moins deux spires de fibre optique.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that in at least one first zone the optical fiber is arranged on a support (29) comprising, for positioning the optical fiber, a channel configured in turns, two turns of the channel communicating with each other to allow one of the two aforementioned turns of the channel to receive at least two turns of optical fiber. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans l’au moins une première zone (Z1), la fibre optique (1) est agencée selon un plan, en particulier un plan parallèle à une surface de la structure contre laquelle est agencée la fibre sensible.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the at least one first zone (Z1), the optical fiber (1) is arranged along a plane, in particular a plane parallel to a surface of the structure against which the sensitive fiber is arranged. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans l’au moins une première zone la fibre optique est enroulée en forme de bobine.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the at least one first zone the optical fiber is wound in the form of a spool. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que dans l’au moins une première zone la fibre optique est agencée sur un support (29, 106) comportant des moyens (31, 108, 109) pour positionner la fibre selon une géométrie prédéterminée, le support étant en lien mécanique avec la structure et suffisamment déformable pour transmettre à la fibre optique les variations dimensionnelles de la structure selon la direction de variation dimensionnelle lorsqu’il est en lien mécanique avec la structure.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that in at least one first zone the optical fiber is arranged on a support (29, 106) comprising means (31, 108, 109) for positioning the fiber according to a predetermined geometry, the support being in mechanical connection with the structure and sufficiently deformable to transmit to the optical fiber the dimensional variations of the structure according to the direction of dimensional variation when it is in mechanical connection with the structure. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’on noie la fibre optique dans une masse constitutive de la structure et en ce que pour mettre la fibre optique en lien mécanique avec la structure dans la première zone le support comporte des moyens d’ancrage (101, 102, 109, 111) qui lient le support à la masse constitutive au moins pour les variations dimensionnelles parallèles à la direction de sensibilité locale de la fibre optique (1).Method according to claim 9, characterized in that the optical fiber is embedded in a mass constituting the structure and in that to put the optical fiber in mechanical connection with the structure in the first zone the support comprises anchoring means (101, 102, 109, 111) which link the support to the constituent mass at least for dimensional variations parallel to the direction of local sensitivity of the optical fiber (1). Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l’au moins une première zone comprend une zone pluridirectionnelle où l’on agence la fibre selon au moins deux directions de détection, formant un angle entre elles.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the at least one first zone comprises a multidirectional zone where the fiber is arranged in at least two detection directions, forming an angle between them. Procédé selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la dimension de la première zone mesurée parallèlement à la direction de variation dimensionnelle à laquelle la fibre optique est sensible dans cette zone est inférieure ou sensiblement égale à 50cm.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the dimension of the first zone measured parallel to the direction of dimensional variation to which the optical fiber is sensitive in this zone is less than or substantially equal to 50cm. Procédé selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le signal de sortie est composé de rétrodiffusions générées par interaction du signal entrant avec le matériau de la fibre optique, en ce qu’on identifie les sites de rétrodiffusion d’après un domaine temporel de captation de chaque rétrodiffusion, et en ce qu’on affecte une déformation à un site de rétrodiffusion d’après une variation d’au moins un paramètre physique du signal de sortie dans le domaine temporel de captation associé à ce site de rétrodiffusion (réflectométrie « OTDR »).Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the output signal is composed of backscatter generated by interaction of the incoming signal with the material of the optical fiber, in that the backscatter sites are identified according to a time domain of capture of each backscatter, and in that a deformation is assigned to a backscatter site according to a variation of at least one physical parameter of the output signal in the time domain of capture associated with this site of capture backscatter (“OTDR” reflectometry). Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la longueur développée de fibre optique agencée dans l’au moins une première zone (Z1) est au moins sensiblement égale à une résolution spatiale du traitement en réflectométrie optique.Method according to claim 13, characterized in that the developed length of optical fiber arranged in the at least one first zone (Z1) is at least substantially equal to a spatial resolution of the optical reflectometry processing. Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la structure est une ligne filaire aérienne (91) comprenant des câbles (93) soutenus par des supports de ligne tels que poteaux ou pylônes (92), en ce que l’au moins une première zone (Z1) est adjacente à un support de ligne, en ce que l’au moins une deuxième zone (Z2) s’étend le long d’un tracé sur les supports de ligne, et en ce que la fibre optique comprend des zones de liaison (Z3) entre les supports de ligne (92).Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the structure is an overhead wire line (91) comprising cables (93) supported by line supports such as poles or pylons (92), in that the 'at least a first zone (Z1) is adjacent to a line support, in that the at least one second zone (Z2) extends along a path on the line supports, and in that the optical fiber comprises connection zones (Z3) between the line supports (92). Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la structure est un pont comportant au moins un tablier (41) supporté par des piles (42), en ce que l’au moins une deuxième zone (Z2) s’étend le long du tablier (41) entre les piles, et en ce que l’au moins une première zone (Z1) est adjacente à au moins une pile.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the structure is a bridge comprising at least one deck (41) supported by piles (42), in that the at least one second zone (Z2) is 'extends along the apron (41) between the piles, and in that the at least one first zone (Z1) is adjacent to at least one pile. Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la structure est une structure (81) exposée au vandalisme, en ce que l’au moins une première zone (Z1) correspond à au moins un élément (84, 86, 87) exposé au vandalisme, et en ce que l’au moins une deuxième zone (Z2) correspond à au moins un élément structurel de la structure.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the structure is a structure (81) exposed to vandalism, in that the at least one first zone (Z1) corresponds to at least one element (84, 86 , 87) exposed to vandalism, and in that the at least one second zone (Z2) corresponds to at least one structural element of the structure. Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la structure est un réacteur nucléaire (61).Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the structure is a nuclear reactor (61). Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la structure est une canalisation (71) telle qu’un pipeline, un gazoduc, une conduite d’eau ou analogue, et en ce que l’au moins une première zone (Z1) comprend tout ou partie de regards d’inspection (73), raccords (72), sites géologiques à risque, sites sensibles au vandalisme.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the structure is a pipeline (71) such as a pipeline, a gas pipeline, a water pipe or the like, and in that the at least one first zone (Z1) includes all or part of inspection manholes (73), connections (72), geological sites at risk, sites sensitive to vandalism. Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la structure est une éolienne (112), en ce qu’on agence la fibre optique sensible sur le mât (113) de l’éolienne, et en ce qu’on détecte une défaillance d’une partie tournante (114, 116) de l’éolienne lorsqu’on détecte une altération d’un mode vibratoire du mât.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the structure is a wind turbine (112), in that the sensitive optical fiber is arranged on the mast (113) of the wind turbine, and in that a failure of a rotating part (114, 116) of the wind turbine is detected when an alteration of a vibration mode of the mast is detected. Procédé selon l’une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l’au moins une première zone comprend une première zone adjacente à un site de fragilité de la structure.Method according to one of claims 1 to 20, characterized in that the at least one first zone comprises a first zone adjacent to a site of fragility of the structure. Système pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 21, comprenant :
– au moins une fibre optique sensible monomode (1) qui en service est en lien mécanique avec une structure à surveiller ;
– un laser à haute cohérence (7) ;
– des moyens (AOM) pour injecter des impulsions optiques cohérentes dans la fibre optique de détection à partir du laser ;
– un circuit de traitement pour capter et hétérodyner un signal de rétrodiffusion fourni au moins indirectement par la fibre optique sensible en réponse à chaque impulsion ;
– des moyens pour détecter la phase du signal hétérodyne ;
caractérisé en ce que la fibre optique sensible (1) est assujettie à la structure selon une étendue de détection dans des premières zones (Z1) et dans des secondes zones (Z2), la longueur développée de fibre étant plus grande dans les premières zones (Z1) que dans les secondes zones (Z2) par rapport à une dimension respective de chaque zone selon une direction de variation dimensionnelle à laquelle la fibre optique est sensible.
System for implementing the method according to one of claims 1 to 21, comprising:
– at least one sensitive single-mode optical fiber (1) which in service is mechanically linked to a structure to be monitored;
– a high coherence laser (7);
– means (AOM) for injecting coherent optical pulses into the optical detection fiber from the laser;
– a processing circuit for capturing and heterodyning a backscatter signal provided at least indirectly by the sensitive optical fiber in response to each pulse;
– means for detecting the phase of the heterodyne signal;
characterized in that the sensitive optical fiber (1) is secured to the structure over a detection range in first zones (Z1) and in second zones (Z2), the developed fiber length being greater in the first zones ( Z1) only in the second zones (Z2) with respect to a respective dimension of each zone in a direction of dimensional variation to which the optical fiber is sensitive.
Système selon la revendication 22, caractérisé en ce que la longueur développée de fibre optique agencée dans chaque première zone (Z1) est au moins sensiblement égale à une résolution spatiale du traitement en réflectométrie optique.System according to claim 22, characterized in that the developed length of optical fiber arranged in each first zone (Z1) is at least substantially equal to a spatial resolution of the optical reflectometry processing. Système selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que dans l’au moins une première zone (Z1) la fibre optique sensible (1) est agencée conformément à l’une des revendications 4 à 12.System according to claim 22 or 23, characterized in that in the at least one first zone (Z1) the sensitive optical fiber (1) is arranged in accordance with one of claims 4 to 12. Capteur pour être utilisé lors de la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 21 ou faire partie du système selon l’une des revendications 22 à 24, caractérisé en ce qu’il comprend un support (29, 106) sur lequel est agencée une fibre optique (1), le support comportant des moyens de positionnement (31, 108, 109) définissant pour la fibre optique une géométrie ayant une direction d’allongement selon laquelle la fibre optique effectue plusieurs allers et retours, le support et la fibre optique étant solidarisés de façon qu’une variation dimensionnelle du support selon la direction d’allongement est transmise à la fibre optique avec un coefficient multiplicateur correspondant sensiblement à la somme du nombre d’allers et du nombre de retours, le support comportant des moyens de solidarisation (37, 101, 102, 111) pour être rendu solidaire d’une structure à surveiller au moins à l’égard des variations dimensionnelles selon la direction d’allongement.Sensor to be used during the implementation of the method according to one of claims 1 to 21 or to form part of the system according to one of claims 22 to 24, characterized in that it comprises a support (29, 106) on which an optical fiber (1) is arranged, the support comprising positioning means (31, 108, 109) defining for the optical fiber a geometry having a direction of elongation according to which the optical fiber makes several trips back and forth, the support and the optical fiber being joined so that a dimensional variation of the support according to the direction of elongation is transmitted to the optical fiber with a multiplying coefficient corresponding substantially to the sum of the number of outward journeys and the number of returns, the support comprising securing means (37, 101, 102, 111) to be secured to a structure to be monitored at least with regard to dimensional variations according to the direction of elongation. Capteur selon la revendication 25, caractérisé en ce que le support (29) est intégré dans une boîte (32) qui renferme la fibre optique (1) dans une première zone (Z1).Sensor according to claim 25, characterized in that the support (29) is integrated into a box (32) which encloses the optical fiber (1) in a first zone (Z1). Capteur selon la revendication 26, caractérisé en ce que l’intérieur de la boîte renferme une masse de remplissage (36), dans laquelle est noyée la fibre optique sensible (1).Sensor according to claim 26, characterized in that the interior of the box contains a filling mass (36), in which the sensitive optical fiber (1) is embedded. Capteur selon l’une des revendications 25 à 27, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation comprennent des conformations d’ancrage (101, 102, 111) pour l’ancrage du support dans une masse constitutive de la structure.Sensor according to one of claims 25 to 27, characterized in that the securing means comprise anchoring conformations (101, 102, 111) for anchoring the support in a constituent mass of the structure. Capteur selon l’une des revendications 25 à 28, caractérisé en ce que les moyens de positionnement (36, 108, 109) définissent pour la fibre optique (1) une géométrie en spirale oblongue.Sensor according to one of claims 25 to 28, characterized in that the positioning means (36, 108, 109) define an oblong spiral geometry for the optical fiber (1). Capteur selon l’une des revendications 25 à 28, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent un noyau oblong (108) définissant pour la fibre optique une géométrie en bobine aplatie selon la direction d’allongement.Sensor according to one of claims 25 to 28, characterized in that the positioning means comprise an oblong core (108) defining for the optical fiber a coil geometry flattened in the direction of elongation. Capteur selon l’une des revendications 25 à 30, caractérisé en ce que la fibre optique sensible est montée dans une gaine sans possibilité de glissement.Sensor according to one of claims 25 to 30, characterized in that the sensitive optical fiber is mounted in a sheath without the possibility of sliding. Capteur selon l’une des revendications 25 à 31, caractérisé en ce qu’il comprend un connecteur optique (105) à chaque extrémité du tronçon de la fibre optique appartenant au capteur, pour permettre l’insertion du capteur dans un circuit optique.Sensor according to one of claims 25 to 31, characterized in that it comprises an optical connector (105) at each end of the section of the optical fiber belonging to the sensor, to allow the insertion of the sensor into an optical circuit.
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