WO2000022378A1 - Dispositif de mesure de distance a effet magneto-optique et chaine de mesure incorporant ce dispositif - Google Patents

Dispositif de mesure de distance a effet magneto-optique et chaine de mesure incorporant ce dispositif Download PDF

Info

Publication number
WO2000022378A1
WO2000022378A1 PCT/FR1999/002417 FR9902417W WO0022378A1 WO 2000022378 A1 WO2000022378 A1 WO 2000022378A1 FR 9902417 W FR9902417 W FR 9902417W WO 0022378 A1 WO0022378 A1 WO 0022378A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
polarizer
magneto
diode
analyzer
Prior art date
Application number
PCT/FR1999/002417
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Marc Breda
Original Assignee
Thomson-Csf Sextant
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson-Csf Sextant filed Critical Thomson-Csf Sextant
Priority to CA002346507A priority Critical patent/CA2346507A1/fr
Priority to JP2000576236A priority patent/JP2002527728A/ja
Priority to US09/806,471 priority patent/US6521884B1/en
Priority to EP99970459A priority patent/EP1119740A1/fr
Publication of WO2000022378A1 publication Critical patent/WO2000022378A1/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/344—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using polarisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Definitions

  • Magneto-optical effect distance measuring device and measuring chain incorporating this device.
  • the present invention relates to a magneto-optical effect distance measuring device and a measuring chain incorporating this device which are more particularly adapted to controlling the closing of aircraft doors.
  • This device is often criticized for providing unreliable information generating false alarms, these being most often due to mechanical or electrical degradation of the micro-contacts themselves or caused by deformations of the hull of the aircraft which produce a leak in the door with its frame when the door is closed and which reduce the pressure exerted on the contacts.
  • the binary functioning of the micro-contacts by all or nothing does not make it possible to inform the cockpit and the internal pressurization system of the aircraft of the tightness of the doors, this cannot be determined. in a precise way that by measuring all along the periphery of the doors the distances which separate in closed position the supporting edges of the doors on their frames.
  • the subject of the invention is a device for measuring the distance separating two parts which can be moved relative to each other by magneto-optical effect comprising a permanent magnet fixed to one of the parts and a electro-optical device fixed to the other part, characterized in that the electro-optical device comprises:
  • a photodiode receiving the optical beam retransmitted by the analyzer to transform the light intensity of the beam into an electrical signal whose amplitude depends on the distance separating the two parts when they are near one of the 'other.
  • the invention also relates to a chain for measuring the distance between two parts that can be moved relative to one another, characterized in that it comprises a determined number N of sensors coupled by a single optical fiber to a optical emitting diode and a receiving photo-diode, each sensor comprising a permanent magnet fixed to one of the parts and an electro-optical device comprising:
  • - a Faraday effect magneto-optical film placed on the one hand, between a polarizer and an analyzer and on the other hand, in the magnetic field of the magnet when the two parts are close to each other, - and an optical fiber of determined and different length for each sensor coupled by a first end to the input of the polarizer and the output of the analyzer, and coupled by its second end, via an optical coupler, to a first end of the single optical fiber for coupling the N sensors to the photo-emitting diode and to the receiving photo-diode (15), the second end of the single optical fiber being coupled to the emitting diode and to the receiving photo-diode.
  • a magneto-optical film placed between the polarizer and a mirror for returning the beam emitted by the emitting diode on the polarizer, the mirror of reference and the polarizer having the role of analyzer.
  • the device according to the invention has the advantage of using only static opto-electronic elements which brings great reliability to the systems incorporating this device.
  • the invention has the other advantage that it makes it possible to use only a single optical fiber to transmit the N information coming from the N sensors remotely, which presents an economy. of appreciable weight.
  • the use of an optical fiber as a connection means also offers the possibility of transmitting other information on the same fiber such as the temperature for example, or of integrating without any particular adaptation the measurement chain thus produced. to a fiber optic network.
  • the measuring chain according to the invention also has the advantage of being very reliable because it makes it possible to detect any malfunction of an element of the chain which results either in the appearance of a spurious signal, or by an abnormal amplitude of a signal.
  • FIG. 1 a block diagram of a distance measuring device according to the invention
  • FIG. 2 a first example of implementation of devices according to the invention making it possible to compensate for the variations in sensitivity of the different elements making up each device as a function of the temperature.
  • FIG. 3 a distance measuring chain implementing several devices according to the invention in conjunction with a remote acquisition device.
  • FIG. 4 an embodiment of a device according to the invention operating according to the principle of FIG. 1.
  • the distance measuring device which is represented in FIG. 1 comprises a permanent magnet 1 secured to a moving part 2 and an electro-optical device 3 secured to a fixed frame 4.
  • the electro-optical device 3 comprises a magneto-optical film 5 with a Faraday effect, for example of the YIG (Yttrium-Iron-Garnet) type or of the Bi-YIG (Bismuth-Yttrium-Iron-Garnet) type commonly used in optical isolators, disposed between a polarizer 6 and an analyzer 7.
  • the electro-optical device 3 has the known property of producing a rotation of the plane of polarization of a light beam which crosses it parallel to the direction of the magnetic field which is applied to the film by the magnet 1.
  • the angle of rotation of the beam is doubled, which increases the sensitivity.
  • a photo-emitting diode 9 of the electroluminescent or laser type for example emits a beam 8 of light of wavelengths compatible with magneto-optical films (of 1300 nm and 1550 nm for example), in the direction of a photo-diode receiver 10.
  • the beam 8 crosses the polarizer 6 and emerges from the latter after having successively passed through the magneto-optical film 5 and the analyzer 7.
  • the receiving photo-diode 10 is coupled to an electronic processing device 11 via a connecting cable 12.
  • the permanent magnet 1 induces inside the magneto-optical film 5 magnetic field lines H whose intensity depends on the distance which separates the magnet from the electro-optical device 3.
  • This embodiment implements two electro-optical devices 3 ⁇ and 3 2 .
  • the elements homologous to those of FIG. 1 bear the same references, however, assigned an index equal to 1 or 2 to indicate that they belong to one or the other of the modules 3 ⁇ and 3 2 .
  • each of the two emitting diodes 9 ⁇ and 9 2 emits in the direction of the two receiving photo-diodes 10 ⁇ and 10 2 .
  • a and B designate the emitting photodiodes 9 ⁇ and 9 2 and C and D designate the receiving photodiodes 1 d and
  • the sequencing of the device is as follows.
  • K C , K are constants depending on the receiving photodiodes 10 ⁇ and 10 2 KA, K B are constants depending on the emitting photodiodes, 9- ⁇ and 9 2 .
  • T d , T d + d o are the transmission factors of magneto-optical films at distances d and d + do. separating the moving part 2 from the frame 4. Secondly the transmitter 9 2 is activated and the photodetectors 10 ⁇ and 10 2 receive two signals denoted SBC and SBD such as:
  • the fiber optic measurement chain which is represented in FIG. 3 comprises N sensors composed of electro-optical devices 3- ⁇ ... 3 N of the type of those represented in FIGS. 1 and 2.
  • the N sensors are coupled to a unit 13 by means of a multimode fiber optic connection cable 12.
  • the acquisition unit 13 comprises an optical transmitter 14 composed of a photo-emitting diode of the electroluminescent or laser type for example, and a photo-receiving diode 15, the assembly being coupled to an optical coupler 16 in Y.
  • An optical coupler 1 -N 17 couples all of the N sensors to the cable 12.
  • the operation of the measurement chain is of the type known by the Anglo-Saxon abbreviation OTDR of "Optical Time Domain Reflectometer".
  • the emitter 14 emits a very short light pulse of a few nanoseconds for example, and very intense on the cable 12 via the coupler 16. This pulse is applied to the input of the coupler 17 where it is separated into N pulses of equal intensities. Each of the N pulses is transmitted to an electro-optical device 3 ⁇ to 3 N.
  • each sensor comprises a magneto-optical film 5i comprised between a deflection mirror 19 and a polarizer 6j which also acts as an analyzer.
  • a lens 20 is interposed between a first end of a coil 18 of optical fiber and the polarizer 6j.
  • the optical fiber wound on the reel 18 has a length which depends on the serial number of the sensor on which it is mounted. For example, we can choose that the first sensor includes an optical fiber L meters long, the second contains 2L meters etc and the Nth contains one length of NL meters.
  • each sensor to reflect light with a light intensity whose amplitude is representative of the proximity of the magnet 1 with the electro-optical device associated with it.
  • the coupler 17 receives, after the passage of the pulses in the N sensors, N reflected pulses temporally offset and whose amplitudes are representative of the different proximities.
  • one of the sensors comprising an electro-optical device 3j is designated to serve as a reference and to provide a constant proximity distance value.
  • the N pulses pass successively through the optical connection cable 12 and the coupler 16 to reach the receiving photo-diode 15.
  • the processing device 11 analyzes the amplitudes of the N signals obtained at the output of the receiving photo-diode 15 in order to transform them into proximity value.
  • the polarizers can be replaced by using single-mode optical fibers with polarization maintenance in place of multimode fibers. It is necessary in this case to use a source emitting polarized light, and to place an analyzer at the reception in front of the receiving diode.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Le dispositif est destiné à mesurer la distance séparant deux pièces pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autre par effet magnéto-optique. Il comprend un aimant permanent (1) fixé sur l'une des pièces (2) et un dispositif électro-optique (3) fixé sur l'autre pièce (4). Le dispositif électro-optique (3) comprend: une diode émettrice (9) d'un faisceau optique (8); un film magnéto-optique (5) à effet Faraday disposé d'une part, entre un polariseur (6) et un analyseur (7) et d'autre part, dans le champ magnétique de l'aimant (1) lorsque les deux pièces sont à proximité l'une de l'autre, l'ensemble étant traversé par le faisceau optique (8); et une diode réceptrice du faisceau optique retransmis par l'analyseur (7) pour transformer l'intensité lumineuse du faisceau en un signal électrique dont l'amplitude dépend de la distance séparant les deux pièces (2, 3) lorsqu'elles sont à proximité l'une de l'autre. Application: contrôle de fermeture de portes d'aéronefs.

Description

Dispositif de mesure de distance à effet magnéto-optique et chaîne de mesure incorporant ce dispositif.
La présente invention concerne un dispositif de mesure de distance à effet magnéto-optique et une chaîne de mesure incorporant ce dispositif adaptés plus particulièrement au contrôle de la fermeture des portes d'aéronefs.
La fermeture des portes dans un aéronef est actuellement signalée au poste de pilotage grâce à des micro-contacts disposés dans l'entourage des portes.
Il est souvent reproché à ce dispositif de fournir une information peu fiable génératrice de fausses alarmes, celles ci étant dues le plus souvent à des dégradations mécaniques ou électriques des micro-contacts eux mêmes ou engendrées par des déformations de la coque de l'aéronef qui produisent un défaut d'étanchéité de la porte avec son huisserie lorsque la porte est fermée et qui diminuent la pression exercée sur les contacts.
D'autre part, le fonctionnement binaire des micro-contacts par tout ou rien, ne permet pas de renseigner le poste de pilotage et le système de pressurisation interne de l'aéronef de l'étanchéité des portes, celle-ci ne pouvant être déterminée de façon précise qu'en mesurant tout le long du pourtour des portes les distances qui séparent en position fermée les rebords d'appui des portes sur leurs huisseries.
Il peut être envisagé pour résoudre ce problème d'utiliser des capteurs à ultra -sons ou des capteurs optiques mais la mise en oeuvre de ces capteurs nécessitent des câblages qui augmentent le devis de poids des aéronefs. A titre indicatif pour un avion long courrier, un câblage d'une cinquantaine de capteurs nécessite pas moins de 4 kms de fils ce qui augmente le devis de poids d'environ 15 kgs si des fibres optiques sont utilisées, et d'environ 36 kgs et 52 kgs si respectivement des câbles coaxiaux ou des paires blindées sont utilisés. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de la distance séparant deux pièces pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autre par effet magnéto-optique comprenant un aimant permanent fixé sur l'une des pièces et un dispositif électro-optique fixé sur l'autre pièce caractérisé en ce que le dispositif électro-optique comprend :
- une diode émettrice d'un faisceau optique,
- un film magnéto-optique à effet Faraday disposé d'une part, entre un polariseur et un analyseur et d'autre part, dans le champ magnétique de l'aimant lorsque les deux pièces sont à proximité l'une de l'autre, l'ensemble étant traversé par le faisceau optique,
- et une photo-diode réceptrice du faisceau optique retransmis par l'analyseur pour transformer l'intensité lumineuse du faisceau en un signal électrique dont l'amplitude dépend de la distance séparant les deux pièces lorsqu'elles sont à proximité l'une de l'autre.
L'invention a également pour objet, une chaîne de mesure de distance entre deux pièces pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autre caractérisé en ce qu'elle comprend un nombre déterminé N de capteurs couplés par une fibre optique unique à une diode optique émettrice et une photo-diode réceptrice, chaque capteur comprenant un aimant permanent fixé sur l'une des pièces et un dispositif électro-optique comprenant:
- un film magnéto-optique à effet Faraday disposé d'une part, entre un polariseur et un analyseur et d'autre part, dans le champ magnétique de l'aimant lorsque les deux pièces sont à proximité l'une de l'autre, - et une fibre optique de longueur déterminée et différente pour chaque capteur couplée par une première extrémité à l'entrée du polariseur et la sortie de l'analyseur, et couplée par sa deuxième extrémité, par l'intermédiaire d'un coupleur optique, à une première extrémité de la fibre optique unique de couplage des N capteurs à la diode photo-émettrice et à la photo-diode réceptrice (15), la deuxième extrémité de la fibre optique unique étant couplée à la diode émettrice et à la photo-diode réceptrice.
Suivant un autre mode possible de mise en œuvre de l'invention on pourra utiliser pour la réalisation d'un capteur un film magnéto-optique disposé entre le polariseur et un miroir de renvoi du faisceau émis par la diode émettrice sur le polariseur, le miroir de renvoi et le polariseur ayant le rôle d'analyseur.
Le dispositif selon l'invention a pour avantage de ne mettre en oeuvre que des éléments opto-électroniques statiques ce qui apporte une grande fiabilité aux systèmes incorporant ce dispositif.
Elle a aussi pour avantage qu'elle permet de mesurer avec une précision d'environ 1% des espacements faibles entre pièces mécaniques distantes de quelques millimètres ce qui, appliqué à un aéronef, peut permettre un contrôle efficace de son système de pressurisation en fonction des distances mesurées dans l'espace situé entre le rebord des portes et leur position d'appui sur les huisseries en vis à vis.
Appliquée à la réalisation de chaînes de mesure comportant plusieurs capteurs, l'invention a pour autre avantage qu'elle permet de n'utiliser qu'une seule fibre optique pour transmettre à distance les N informations provenant des N capteurs, ce qui présente une économie de poids appréciable. D'autre part, l'utilisation d'une fibre optique comme moyen de liaison offre aussi la possibilité de transmettre d'autres informations sur la même fibre comme la température par exemple, ou d'intégrer sans adaptation particulière la chaîne de mesure ainsi réalisée à un réseau à fibre optique. La chaîne de mesure selon l'invention a aussi pour avantage d'être d'une grande fiabilité car elle permet de détecter tout disfonctionnement d'un élément de la chaîne qui se traduit soit par l'apparition d'un signal parasite, soit par une amplitude anormale d'un signal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent:
La figure 1 un schéma de principe d'un dispositif de mesure de distance selon l'invention,
La figure 2 un premier exemple de mise en oeuvre de dispositifs selon l'invention permettant de compenser les variations de sensibilité des différents éléments composant chaque dispositif en fonction de la température. La figure 3 une chaîne de mesure de distance mettant en oeuvre plusieurs dispositifs selon l'invention en liaison avec un dispositif d'acquisition placé à distance.
La figure 4 un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention fonctionnant suivant le principe de la figure 1. Le dispositif de mesure de distance qui est représenté à la figure 1 comprend un aimant permanent 1 solidaire d'une pièce mobile 2 et un dispositif électro-optique 3 solidaire d'un bâti fixe 4.
Le dispositif éiectro-optique 3 comprend un film magnéto-optique 5 à effet Faraday par exemple du type Y.I.G (Yttrium-Iron-Garnet) ou du type Bi- Y.I.G (Bismuth-Yttrium-Iron-Garnet) couramment utilisés dans les isolateurs optiques, disposé entre un polariseur 6 et un analyseur 7. Le dispositif électro-optique 3 présente la propriété connue de produire une rotation du plan de polarisation d'un faisceau lumineux qui le traverse parallèlement à la direction du champ magnétique qui est appliqué sur le film par l'aimant 1. L'angle de rotation α obtenu obéit à la loi connue de Vernet, cet angle est proportionnel à l'épaisseur I du film magnéto-optique 5, à l'intensité H du champ magnétique appliqué par l'aimant 1 ,et à une constante V dite constante de Verdet selon la relation: α≈V.H.L (1 ) Après traversée de l'ensemble polariseur, film magnéto-optique et analyseur, l'intensité transmise It vaut: lτ=lo cos2α (2) où lo est l'intensité initiale. Naturellement la relation (2) n'est vraie que si les axes de polarisation du polariseur et de l'analyseur sont parallèles et que les transmissions des différents éléments sont parfaites, c'est à dire égales à 1.
Dans le cas où la lumière effectue un aller retour en passant une fois dans un sens aller et une fois dans un sens retour au travers du film magnéto-optique, l'angle de rotation du faisceau s'en trouve doublé, ce qui augmente la sensibilité.
Une diode photo-émettrice 9 du type électroluminescente ou Laser par exemple, émet un faisceau 8 de lumière de longueurs d'ondes compatibles des films magnéto-optiques (de 1300 nm et 1550 nm par exemple), en direction d'une photo-diode réceptrice 10. Le faisceau 8 traverse le polariseur 6 et ressort de ce dernier après avoir traversé successivement le film magnéto-optique 5 et l'analyseur 7. La photo-diode réceptrice 10 est couplée à un dispositif électronique de traitement 11 par l'intermédiaire d'un câble de liaison 12.
L'aimant permanent 1 induit à l'intérieur du film magnéto-optique 5 des lignes de champ magnétique H dont l'intensité dépend de la distance qui sépare l'aimant du dispositif électro-optique 3.
Lorsque la lumière polarisée qui est issue de la diode émettrice 9 traverse le film magnéto-optique 5, son plan de polarisation tourne de l'angle α dont la valeur est fonction de l'intensité H du champ magnétique et par conséquent de la distance qui sépare l'aimant 1 du dispositif électro-optique 3. L'intensité lumineuse du faisceau de lumière qui sort de l'analyseur 7 dépend aussi de l'angle de rotation α du plan de polarisation, sa valeur est convertie en une grandeur électrique qui est transmise au dispositif de traitement 11. Ce dernier détermine en fonction de la grandeur électrique qu'il reçoit la distance qui sépare l'objet mobile 2 du bâti 4. Le mode de réalisation de la figure 2 tient compte des variations de sensibilité des différents éléments composant le dispositif électro-optique 3 en fonction de la température. Ce mode de réalisation met en oeuvre deux dispositifs électro-optiques 3ι et 32. Sur la figure 2 les éléments homologues à ceux de la figure 1 portent les mêmes références affectées cependant d'un indice égale à 1 ou 2 pour indiquer leur appartenance à l'un ou l'autre des modules 3ι et 32.
A la différence du dispositif de la figure 1 , chacune des deux diodes émettrices 9ι et 92 émet en direction des deux photo-diodes réceptrices 10ι et 102. Dans les relations qui suivent A et B désignent les photodiodes émettrices 9ι et 92 et C et D désignent les photodiodes réceptrices 1 d et
102.
Le séquencement du dispositif est le suivant.
Dans un premier temps seul l'émetteur 9-\ est activé et les photo- diodes réceptrices reçoivent donc deux signaux notés SAC et SAD tels que:
SAc=KcxKAxTd
Figure imgf000008_0001
où KC,K sont des constantes dépendant des photodiodes réceptrices 10ι et 102 KA,KB sont des constantes dépendant des photodiodes émettrices, 9-ι et 92.
Td,Td+do sont les facteurs de transmission des films magnéto optiques aux distances d et d+do. séparant la pièce mobile 2 du bâti 4. Dans un deuxième temps l'émetteur 92 est activé et les photodétecteurs 10ι et 102 reçoivent deux signaux notés SBC et SBD tels que:
Figure imgf000008_0002
SBD≈KβX DXTd+do
En effectuant le rapport: R=(SADXSBD)/(SACXSBc)=(Td+do)2/(Td)2 ii apparaît que R est indépendant des paramètres d'émission et de réception. La connaissance de R à partir de do permet de déduire la distance d.
La chaîne de mesure à fibre optique qui est représentée à la figure 3 comprend N capteurs composés de dispositifs électro-optiques 3-ι...3N du type de ceux représentés aux figures 1 et 2. Les N capteurs sont couplés à une unité d'acquisition 13 par l'intermédiaire d'un câble de liaison à fibre optique multimode 12. L'unité d'acquisition 13 comprend un émetteur optique 14 composé d'une diode photo émettrice dé type électroluminescente ou Laser par exemple, et d'une photo diode réceptrice 15, l'ensemble étant couplé à un coupleur optique 16 en Y. Un coupleur optique 1 -N 17 réalise le couplage de l'ensemble des N capteurs au câble 12.
Le fonctionnement de la chaîne de mesure est du type de celui connu sous l'abréviation anglo saxonne O.T.D.R de "Optical Time Domain Reflectometer". Dans le cadre de la figure 3 l'émetteur 14 émet une impulsion lumineuse très brève de quelques nanosecondes par exemple, et très intense sur le câble 12 par l'intermédiaire du coupleur 16. Cette impulsion est appliquée à l'entrée du coupleur 17 où elle est séparée en N impulsions d'intensités égales. Chacune des N impulsions est transmise à un dispositif électro-optique 3ι à 3N.
Une mise en oeuvre d'un dispositif électro-optique appliquée à ce mode de fonctionnement est montré à la figure 4. Suivant ce mode de réalisation chaque capteur comprend un film magnéto-optique 5i compris entre un miroir de renvoi 19 et un polariseur 6j qui fait également office d'analyseur. Une lentille 20 est interposée entre une première extrémité d'une bobine 18 de fibre optique et le polariseur 6j. La fibre optique enroulée sur la bobine 18 possède une longueur qui dépend du numéro d'ordre du capteur sur lequel elle est montée. A titre d'exemple, on pourra choisir que le premier capteur comprenne une fibre optique de L mètres de long, le deuxième en contienne 2L mètres etc et le Nιeme en contienne une longueur de NL mètres. Cette disposition permet à chaque capteur, de réfléchir la lumière avec une intensité lumineuse dont l'amplitude est représentative de la proximité de l'aimant 1 avec le dispositif électro-optique qui lui est associé. De la sorte le coupleur 17 reçoit, après le passage des impulsions dans les N capteurs, N impulsions réfléchies décalées temporellement et dont les amplitudes sont représentatives des différentes proximités. Afin d'étalonner les amplitudes réfléchies, un des capteurs comprenant un dispositif électro-optique 3j est désigné pour servir de référence et fournir une valeur de distance de proximité constante. Les N impulsions repassent successivement par le câble optique de liaison 12 et le coupleur 16 pour parvenir à la photo-diode réceptrice 15. Le dispositif de traitement 11 analyse ensuite les amplitudes des N signaux obtenus en sortie de la photo-diode réceptrice 15 afin de les transformer en valeur de proximité. Suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention, les polariseurs peuvent être remplacés en utilisant des fibres optiques monomodes à maintien de polarisation à la place de fibres multimodes.il est nécessaire dans ce cas d'utiliser une source émettrice de lumière polarisée, et de placer un analyseur à la réception devant la diode réceptrice.

Claims

Revendications
1. Dispositif de mesure de la distance séparant deux pièces pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autre par effet magnéto-optique comprenant un aimant permanent (1) fixé sur l'une des pièces (2) et un dispositif électro-optique (3) fixé sur l'autre pièce (4) ce dernier comprenant :
- une diode émettrice (9) d'un faisceau optique (8),
- un film magnéto-optique (5) à effet Faraday disposé d'une part, entre un polariseur (6) et un analyseur (7) et d'autre part, dans le champ magnétique de l'aimant (1 ) lorsque les deux pièces sont à proximité l'une de l'autre, l'ensemble étant traversé par le faisceau optique (8),
- et une diode réceptrice du faisceau optique retransmis par l'analyseur (7) pour transformer l'intensité lumineuse du faisceau en un signal électrique dont l'amplitude dépend de la distance séparant les deux pièces (2,3) lorsqu'elles sont à proximité l'une de l'autre, caractérisé en ce que le film magnéto-optique (5;5ι,52) est disposé entre le polariseur (6) et un miroir de renvoi (19) du faisceau émis par la diode laser (9) après sa traversé du polariseur (6), le miroir de renvoi (19) et le polariseur (6) jouant le rôle d'analyseur.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième dispositif électro-optique (32) identique au premier (3-ι),et en ce que les faisceaux (8) des diodes émettrices éclairent les photo-diodes réceptrices (10ι,102) des deux dispositifs opto-électroniques (3ι,32) au travers des deux films magnéto-optiques (5ι,52) et de polariseurs (6-ι,62) /analyseurs (7ι,72) associés.
3. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 au contrôle de la fermeture de portes d'aéronefs.
4. Chaîne de mesure de distance entre deux pièces pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'elle comprend un nombre déterminé N de capteurs couplés par une fibre optique unique (12) à une diode optique émettrice (14) et une photo-diode réceptrice (15), chaque capteur comprenant un aimant permanent (^ .... I ) fixé sur l'une des pièces et un dispositif électro-optique (3I ...3N) comprenant:
- un film magnéto-optique à effet Faraday (5) disposé d'une part, entre un polariseur (6) et un analyseur (7) et d'autre part, dans le champ magnétique de l'aimant (1 ) lorsque les deux pièces sont à proximité l'une de l'autre,
- et une fibre optique (18) de longueur déterminée et différente pour chaque capteur couplée par une première extrémité à l'entrée du polariseur (6) et la sortie de l'analyseur (7), et couplée par sa deuxième extrémité, par l'intermédiaire d'un coupleur optique (17), à une première extrémité de la fibre optique unique (12) de couplage des N capteurs à la diode photo- émettrice (14) et à la photo-diode réceptrice (15), la deuxième extrémité de la fibre optique unique (12) étant couplée à la diode émettrice (14) et à la diode électro-optique réceptrice (15).
5. Chaîne de mesure selon la revendication 4, caractérisée en ce que le film magnéto-optique (5) d'un capteur est disposé entre le polariseur (6i) et un miroir de renvoi (19) du faisceau émis par la diode émettrice (14) sur le polariseur (60 ,le miroir de renvoi (19)et le polariseur (6ι) ayant le rôle d'analyseur.
6. Chaîne de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que les longueurs des fibres optiques (18) des capteurs sont toutes différentes les unes des autres, afin de séparer les signaux émis par chaque dispositif électro-optique (3-| ...3N) en réponse à un signal d'excitation unique émis par la diode laser émettrice (14).
7. Chaîne de mesure selon la revendication 6, caractérisée en ce que les longueurs des fibres optiques sont choisies pour être proportionnelles d'un nombre entier à la longueur L de la fibre optique (18) du premier capteur.
8. Chaîne de mesure selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que un des capteurs est désigné pour servir de référence en donnant une valeur de distance de proximité constante.
9. Chaîne de mesure selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que les polariseurs sont remplacés par l'utilisation de fibres optiques monomodes à maintien de polarisation à la place de fibres multimodes et par l'utilisation d'une source émettrice de lumière polarisée et d'un analyseur disposé à la réception devant la diode réceptrice.
10. Utilisation de la chaîne de mesure selon l'une quelconque des revendications 4 à 8 au contrôle de la fermeture des portes d'aéronefs.
PCT/FR1999/002417 1998-10-09 1999-10-08 Dispositif de mesure de distance a effet magneto-optique et chaine de mesure incorporant ce dispositif WO2000022378A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002346507A CA2346507A1 (fr) 1998-10-09 1999-10-08 Dispositif de mesure de distance a effet magneto-optique et chaine de mesure incorporant ce dispositif
JP2000576236A JP2002527728A (ja) 1998-10-09 1999-10-08 磁気光学効果距離測定装置と該装置を組み込んだ測定設備
US09/806,471 US6521884B1 (en) 1998-10-09 1999-10-08 Distance measuring device with magneto-optical effect and measuring chain incorporating same
EP99970459A EP1119740A1 (fr) 1998-10-09 1999-10-08 Dispositif de mesure de distance a effet magneto-optique et chaine de mesure incorporant ce dispositif

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9812686A FR2784456B1 (fr) 1998-10-09 1998-10-09 Dispositif de mesure de distance a effet magneto-optique et chaine de mesure incorporant ce dispositif
FR98/12686 1998-10-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000022378A1 true WO2000022378A1 (fr) 2000-04-20

Family

ID=9531387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1999/002417 WO2000022378A1 (fr) 1998-10-09 1999-10-08 Dispositif de mesure de distance a effet magneto-optique et chaine de mesure incorporant ce dispositif

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6521884B1 (fr)
EP (1) EP1119740A1 (fr)
JP (1) JP2002527728A (fr)
CA (1) CA2346507A1 (fr)
FR (1) FR2784456B1 (fr)
WO (1) WO2000022378A1 (fr)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2820235B1 (fr) * 2001-01-26 2003-06-13 Thomson Csf Dispositif de retroeclairage pour ecran de visualisation par transmission compatible avec la vision de nuit
DE10243399B4 (de) * 2002-09-18 2006-10-05 ZF Lemförder Metallwaren AG Dreh- und/oder Kippwinkelerfassungseinrichtung für ein Kugelgelenk
US7176647B2 (en) * 2003-03-11 2007-02-13 The Chamberlain Group, Inc. Light-emitting device having a phosphor particle layer with specific thickness
US7365533B2 (en) * 2005-07-22 2008-04-29 Iowa State University Research Foundation, Inc. Magneto-optic remote sensor for angular rotation, linear displacements, and evaluation of surface deformations

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0226652A1 (fr) * 1985-12-20 1987-07-01 Honeywell Regelsysteme GmbH Capteur
FR2619909A1 (fr) * 1987-08-27 1989-03-03 Comp Generale Electricite Dispositif de mesure incrementale d'un deplacement lineaire
EP0323031A2 (fr) * 1987-12-28 1989-07-05 TEIJIN SEIKI CO. Ltd. Capteur de position optique
EP0437404A1 (fr) * 1990-01-12 1991-07-17 Bertin & Cie Capteur de détection et de mesure de l'angle de rotation d'un plan de polarisation de la lumière
US5149962A (en) * 1991-06-03 1992-09-22 Simmonds Precision Products, Inc. Proximity detector using faraday effect and bidirectional transmission

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931635A (en) * 1987-12-01 1990-06-05 Teijin Seiki Company Limited Optical position sensor using Faraday effect element and magnetic scale
EP0390341B1 (fr) * 1989-03-02 1995-06-07 The Furukawa Electric Co., Ltd. Méthode et appareil pour identifier un millieu de transmission optique
FR2670014B1 (fr) * 1990-12-04 1993-01-22 Sextant Avionique Capteur tachymetrrique intrinseque a fibre optique.
FR2670577B1 (fr) 1990-12-18 1993-02-12 Sextant Avionique Dispositif d'analyse de capteurs interferometriques de micro-deplacements.
US5408092A (en) * 1993-12-09 1995-04-18 Simmonds Precision Products, Inc. Multiple optic sensor system
FR2750215B1 (fr) 1996-06-25 1998-09-11 Sextant Avionique Sonde velocimetrique optique
US5859531A (en) * 1996-07-25 1999-01-12 Maurice; Lisa Brackenbury Displacement apparatus using a magnetic optic sensor and position dependent magnetic field
FR2768122B1 (fr) 1997-09-09 1999-11-19 Sextant Avionique Dispositif optique de detection de conditions givrantes sur aeronef
US6188811B1 (en) * 1998-10-31 2001-02-13 The Texas A&M Universtiy System Fiber optic current sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0226652A1 (fr) * 1985-12-20 1987-07-01 Honeywell Regelsysteme GmbH Capteur
FR2619909A1 (fr) * 1987-08-27 1989-03-03 Comp Generale Electricite Dispositif de mesure incrementale d'un deplacement lineaire
EP0323031A2 (fr) * 1987-12-28 1989-07-05 TEIJIN SEIKI CO. Ltd. Capteur de position optique
EP0437404A1 (fr) * 1990-01-12 1991-07-17 Bertin & Cie Capteur de détection et de mesure de l'angle de rotation d'un plan de polarisation de la lumière
US5149962A (en) * 1991-06-03 1992-09-22 Simmonds Precision Products, Inc. Proximity detector using faraday effect and bidirectional transmission

Also Published As

Publication number Publication date
FR2784456B1 (fr) 2000-12-08
US6521884B1 (en) 2003-02-18
CA2346507A1 (fr) 2000-04-20
EP1119740A1 (fr) 2001-08-01
JP2002527728A (ja) 2002-08-27
FR2784456A1 (fr) 2000-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6522797B1 (en) Seismic optical acoustic recursive sensor system
EP0395737B1 (fr) Commutateur optique et capteur de vitesse
EP0564366B1 (fr) Détecteur à fibre optique de contraintes
FR2582800A1 (fr) Dispositif interferometrique en anneau a fibre optique monomode
EP0266249B1 (fr) Interferomètre en anneau à fibres optiques à trois axes
EP0078731B1 (fr) Dispositif interférométrique de mesure de champ magnétique, et capteur de courant électrique comportant un tel dispositif
FR2495315A1 (fr) Dispositif de mesure a fibres optiques
EP0298091A1 (fr) Capteurs optiqes et reseaux de fibres optiques destines auxdits capteurs
JP2002520602A (ja) 光送信路での制御およびモニタリングの計測を実行する方法およびシステム
WO2000022378A1 (fr) Dispositif de mesure de distance a effet magneto-optique et chaine de mesure incorporant ce dispositif
EP0453693B1 (fr) Capteur de champ électrique à effet pockels
FR2520114A1 (fr) Dispositif de localisation d'une cassure d'une fibre optique et utilisation d'un tel dispositif
FR2697910A1 (fr) Dispositif de mesure d'une grandeur physique par codage temporel.
FR2703451A1 (fr) Dispositif de mesure interférométrique en lumière polarisée.
EP0448415B1 (fr) Dispositif de détection à distance d'une grandeur physique, fonctionnant en réflexion
FR2547049A1 (fr) Dispositif de telemesure par polarimetrie
FR3096453A1 (fr) Capteur acoustique a fibre optique et systeme de mesure, vehicule et procede de mesure associes
EP0511119B1 (fr) Capteur de vibrations à fibre optique et accéléromètre utilisant un tel capteur
FR2619909A1 (fr) Dispositif de mesure incrementale d'un deplacement lineaire
JP3145798B2 (ja) 光磁界センサおよび磁界測定装置
FR2703541A1 (fr) Dispositif d'interrogation et d'analyse d'un réseau de capteurs interférométriques de mesure en lumière polarisée.
FR2570836A1 (fr) Dispositif a ligne a retard optique circulante
FR2675650A1 (fr) Installation de transmission a liaison optique telesurveillee.
FR2505045A1 (fr) Dispositif de localisation d'une cassure d'une fibre optique transmettant deux signaux lumineux de longueurs d'onde differentes
FR2596513A1 (fr) Dispositif a fibres optiques pour le controle a distance de la position d'un organe

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999970459

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2346507

Country of ref document: CA

Ref country code: CA

Ref document number: 2346507

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

Ref country code: JP

Ref document number: 2000 576236

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09806471

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999970459

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1999970459

Country of ref document: EP