WO2006123068A1 - Procede et appareil pour la determination d’un allongement, et capteur d’extensometrie mis en oeuvre pour ce procede - Google Patents

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WO2006123068A1
WO2006123068A1 PCT/FR2006/001152 FR2006001152W WO2006123068A1 WO 2006123068 A1 WO2006123068 A1 WO 2006123068A1 FR 2006001152 W FR2006001152 W FR 2006001152W WO 2006123068 A1 WO2006123068 A1 WO 2006123068A1
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WO
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optical fiber
sensor
extensometry
bragg grating
host material
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PCT/FR2006/001152
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Alain Courteville
Marie Delaveau
Sylvie Delepine-Lesoille
Erick Merliot
Original Assignee
Nanotec Solution
Laboratoire Central Des Ponts Et Chaussees
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    • G01D5/35354—Sensor working in reflection

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining elongation. It also relates to an apparatus implementing this method, as well as an extensometry sensor that can be associated with this device.
  • the invention is particularly useful in the field of civil engineering for monitoring structures. It can also be used in any field requiring its material monitoring from the point of view of deformation (concrete, composite material, etc.).
  • the sensor is read by spectral analysis of the reflected beams.
  • WO 02/082010 discloses an optical fiber-based sensor comprising gratings.
  • This sensor is secured to the host material by means of two anchoring means. The reading is done by spectral analysis.
  • WO 03014657 discloses an optical fiber-based extensometry sensor. This fiber comprises a Fabry Perrot cavity disposed between two Bragg gratings. The reading is done by spectral analysis of a reflected broadband beam.
  • the object of the present invention is a new method for determining an elongation, allowing a simplified reading of a temperature-compensated sensor. Another object of the invention is the design of an extensometry sensor for which the temperature compensation is active. Another object of the present invention is a continuously sensitive extensometry sensor, that is to say sensitively distributed along this sensor.
  • At least one of the aforementioned first objectives is achieved with a method for determining elongation implemented in an extensometry sensor comprising an optical fiber having at least one interferometric cavity and at least one Bragg grating, which method comprises simultaneous measurement, by low coherence interferometry means, of the length of said at least one interferometric cavity, and of the variation in frequency of said at least one Bragg grating.
  • the method according to the invention advantageously comprises a measurement of the length of the interferometric cavity (s) ( ⁇ ) by a first interferometer at a first length of oride and a measure of the frequency variation of the network (s) (x ) of Bragg by a second interferometer at a second wavelength.
  • the elongation and the temperature of this host material are determined from the measurement of the cavity length and the variation frequency.
  • the method further comprises an illumination, by the interferometry means, of the extensometry sensor, from two light beams of two different wavelengths that the multiplexed, the multiplexed beam being sent to a coupler before reaching said extensometry sensor, and then the beam reflected from the extensometry sensor being recovered by the coupler and then sent by coupling to a demultiplexer, each beam thus demultiplexed being introduced in interferometry means.
  • the extension determination method implements a Bragg grating, thermally insulated and constraints of any measuring element 'of the extensometer sensor to serve as a reference grating at the measuring the frequency variation.
  • the originality of this process is the use of the same technique, low coherence interferometry, to measure both the stress exerted by the material and the temperature variation through the measurement of the length of cavities interferometric, in particular Fabry-Perot type on the one hand, and the frequency variation of Bragg gratings present in one or more optical fibers on the other hand.
  • the measurements of the deformations and of the temperature are carried out simultaneously, which makes it possible to achieve an active and exact temperature compensation.
  • this compensation is carried out all along the optical fiber when the Bragg gratings and the cavities are distributed along the optical fiber, which is more advantageous and more accurate than a one-off measurement as in most documents of the prior art.
  • an apparatus for determining an elongation including an extensometry sensor made from an optical fiber, comprising first low coherence interferometry means arranged to perform simultaneously a measurement of the length on said optical fiber and second low coherence interferometry means arranged to perform a measurement of frequency variation on said optical fiber.
  • the optical fiber comprises at least one interferometric cavity and at least one Bragg grating.
  • the apparatus according to the invention may also advantageously comprise, as first and second low coherence interferometry means, a first interferometer at a first wavelength for measuring the length of the interferometric cavity (s). (s) by and a second interferometer at a second wavelength for measuring the frequency variation of the Bragg grating (s).
  • this apparatus further comprises means for determining the elongation and the temperature of this host material. from the measurement of the cavity length and the frequency variation.
  • the apparatus further comprises: first and second means for generating first and second light beams at first and second wavelengths,
  • It may further comprise a thermally isolated Bragg grating and constraints of any measuring element of said extensometry sensor for use as a reference network in measuring the frequency variation.
  • This Bragg grating may be disposed either inside the optical fiber of the sensor or outside the optical fiber of the sensor.
  • the interferometric device may comprise at least one double amplitude division interferometer, and / or least one wavefront division interferometer.
  • an optical fiber based extensometry sensor which can be implemented with the method according to the invention, this sensor being intended to be embedded or placed on the surface of a host material for monitoring said host material, characterized in that it comprises at least one optical fiber, of distributed type, coated with a mechanical sheath of periodic geometry; and in that the equivalent longitudinal Young's modulus of the optical fiber and the mechanical sheath are substantially identical to the Young's modulus of the host material.
  • the same optical fiber comprises at 'least one interferometric cavity and at least one Bragg grating to simultaneously measure the éîongation and the temperature of the host material.
  • the optical fiber may advantageously comprise a plurality of interferometric cavities and Bragg gratings distributed along the optical fiber so as to allow the measurement of the integral of the axial deformation along the sensitive portion (s) of the optical fiber.
  • the optical fiber may also include a plurality of interferometric cavities arranged in cascade.
  • the interferometric cavity is a Fabry-Perrot cavity formed of reflectors and continuously sensitive to deformation and temperature.
  • the optical fiber may comprise at least one thermally insulated Bragg grating and constraints of the host material so as to serve as a reference network when reading the optical fiber.
  • An extensometry sensor according to the invention combines two techniques along a single fiber: interferometric cavities, such as of the Fabry Perot type for example, continuously sensitive to deformation and temperature, which can be mounted in cascade, and Bragg gratings, which may or may not be temperature-sensitive and possibly temperature-constrained, which perform a local measurement of temperature.
  • the optical fiber comprises at least one thermally insulated Bragg grating and constraints of the host material so as to serve as a reference network during a reading of the optical fiber.
  • the mechanical sheath is constituted by a composite material formed for example of glass fibers embedded in an epoxy resin. It can also be constituted by a plastic material.
  • the geometry of this mechanical sheath may advantageously consist of a periodic pattern in shape, twist, waviness, or any other periodic pattern. In any case, it is a periodic geometry globally shaped wave. The geometry and composition of the sheath mechanics are thus defined so as to ensure a continuous coupling between the mechanical sheath and the host material.
  • the mechanical sheath is in structured composite materials whose function is to adapt the rigidities of the optical fiber to that of the host material for optimal transmission of the deformation to the measuring element, the optical fiber, all by limiting the intrusiveness of the sensor.
  • the equivalent rigidity of the optical fiber - mechanical sheath assembly is then substantially identical or close to the rigidity of the host material.
  • the geometry and the material of the sheath allow a continuous and homogeneous transmission over the entire length of the sensor of the local deformation of the host medium, and this, symmetrically in tension and in compression.
  • the measurement can then be integrated over the entire length, as opposed to the two-point anchored systems that are sensitive to the Euclidean distance between these two anchor points, and the localized sensing elements (such as Bragg gratings) that give a measure localized, as described in WO 02082010,
  • the measurement can also be distributed, since the transmission of deformations is ensured distributed throughout the fiber.
  • Figure 1 is a general diagram of an extension sensor according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram of an optical device for reading the extensometry sensor, in an apparatus according to the invention
  • FIG. 3 is a graph illustrating the interference signals used by the reading device of the extensometer sensor
  • FIG. 4 represents the envelope of the interference signals of a plurality of cavities cascaded in an optical fiber
  • FIG. 5 represents the reflection interference of two Bragg gratings, a reference network and a measuring network
  • Figure 6 shows the interference of the reflection of three Bragg gratings, a reference network and two measuring networks
  • Figure 7 shows the interference of the reflection of three Bragg gratings, a reference network and two measuring networks, in the Fourier domain.
  • An extensometry sensor is schematically shown in Figure 1 in longitudinal section. It measures the deformations of a host material 1.
  • the host material taken as an example is concrete in structures or buildings of civil engineering.
  • the sensor may be embedded in a host material or may be attached to the surface of an existing structure.
  • This sensor comprises one or more optical fibers 2 for example formed of a core and a jacket 5 for example made of silica and a sheath 6 for example of polyimide; this assembly thus defined is embedded in a mechanical sheath 3, the functionality of which is on the one hand the protection of the fiber and, on the other hand, the transfer of the deformations of the host material 1 towards the transducer which is the optical fiber.
  • the material of the mechanical sheath 3 must be chosen of composition and geometry such that the equivalent stiffness of the sensor (including fiber and coating) of the invention is close to the rigidity of the host material: as will be seen here. below, it is by the Young's modulus, the Poisson's ratio and the normal surfaces that we define the rigidities. In addition, they are chosen so as to ensure the attachment between the mechanical sheath 3 and the host material 1 regardless of the conditions of contact between them. Furthermore, the geometric and mechanical characteristics of the material or materials constituting the mechanical sheath 3 must also keep the sensitive element that is the optical fiber an almost identical response in traction and in compression.
  • the double arrow symbolizes a tensor; E is the Young's modulus, ⁇ the Poisson's ratio, ⁇ the tensor of the stresses and ⁇ that of the deformations. At equilibrium, the sum of the forces applied is zero, which makes it possible to calculate the transfers of displacement fields between the different subsets.
  • the composition and the geometry of the mechanical sheath 3 are thus chosen so as to satisfy an optimal transfer of the displacement field.
  • the relief ensures the attachment between the materials: it limits the slips, whatever the properties of the contacts between materials.
  • This shape associated with the Young's modulus of the sheath material conditions the transfer between the deformation fields of the host material to the optical fiber.
  • the general formula being complex its resolution is carried out for example by calculation codes exploiting the finite elements.
  • the material of the mechanical sheath 3 may for example be a composite material such as glass fibers embedded in epoxy resin, with a wave-like geometry.
  • the extensometry sensor of the present invention comprises at least one single-mode silica optical fiber in which one or more Fabry-Perot cavities and one or more Bragg gratings are formed.
  • the reflectors R 0 forming the Fabry-Perot cavities in the fibers are produced by generating local variations of refractive indices in the optical fiber.
  • the following types of reflector may be used in a nonlimiting manner: air gaps, surface treatments, hopping of indices by exposure, Bragg reflectors, localized mechanical stresses. It is possible to climb cascading cavities by varying their length slightly to differentiate them.
  • Bragg gratings B 1 are formed in the heart of the optical fiber by photo-inscription.
  • the optical fiber may contain one or more Bragg gratings for temperature compensation. Indeed, the so-called Bragg wavelength, which is the reflection wavelength of these gratings, varies with temperature and with stress.
  • the Bragg grating or networks are isolated from the constraint or not and make it possible to measure the temperature locally.
  • optical path in each Fabry-Perot cavity varies according to the temperature and the stress exerted by the host material in a known manner according to the following equation.
  • the Bragg wavelength also varies with temperature and stress according to the following equation:
  • a ⁇ B ⁇ B (a + ⁇ ) AT + ⁇ B (l ⁇ Pe ) ⁇ (2)
  • thermooptic coefficient the thermooptic coefficient
  • a ⁇ B ⁇ B (a + ⁇ ) to T
  • the parameters varying in these equations are AL, A ⁇ B , AT and ⁇ , where ⁇ is the parameter allowing to follow the deformation of the material, expressing its compression or extension.
  • the system of two equations (1) and (2) with two unknowns AT and ⁇ is thus solved by having the values of AL and A ⁇ B , which are measured by low coherence interferometry using the reading device of the present invention. .
  • AL is the optical path variation in a Fabry-Perot cavity whose initial length is known.
  • the reading mode of the Bragg gratings consists in comparing the central frequency of the networks mounted on the measurement fiber with that of a reference network isolated from the stress and the thermal variations.
  • the networks are illuminated by a broad-spectrum light source and reflect a portion thereof in accordance with their bandwidth.
  • the measurement of the beat frequency between the two waves reflected respectively by the observed Bragg grating and the reference Bragg grating is performed by correlation with the same delay line as before.
  • One or more sources can be used to cover a wider range of networks, as well as one or more reference networks that can be switched over.
  • the device for reading the extensometer sensors of the invention comprises a double amplitude division interferometer.
  • a wavefront division interferometer can enable the reading of the sensors as described in the document FR2817040, NERIN Philippe et AL, "Optical system and method of interferometric measurement at high speed, and integrated optical circuit implemented in the process ".
  • amplitude such as for example a Michelson interferometer
  • an incident light beam is separated into two parts.
  • a first beam is sent to a medium Mi in which one seeks to measure a physical parameter, and the second beam is introduced into a device called delay line or medium M2.
  • the beams are reflected or scattered by the media M1 and M2 and then mixed back to the surface of a detector.
  • the light source is monochromatic, such as a laser, or polychromatic such as a source of the LED, SDEL, thermal, ASE, photonic fiber, etc. type.
  • the medium M2 can be a mirror of uniform rectilinear translation.
  • the role of the delay line is to correlate the signals from the M1 and M2 mediums. This correlation operation is performed between the electromagnetic waves el (t) and e2 (t) from the media Ml and M2.
  • the correlation operation is given by the relation:
  • ⁇ is the delay introduced by the delay line and ⁇ the photoreceptor response time.
  • i ( ⁇ ) is known as the interference signal caused by the superposition of the light beams from the M1 and M2 mediums.
  • the device illustrated in FIG. 2 is an example of an interferometer that can be used in the reading device of the extensometry sensors of the present invention.
  • This device comprises a double optical fiber interferometer in which two light sources 9 and 10 of different wavelengths are multiplexed by means of the multiplexer 11 and feed a coupler 12. It is possible to use, in a nonlimiting manner, the broad-spectrum light sources. LEDs (Light Emitting Diodes), S-LEDs (Super Light Emitting Diodes), E-LEDs (Edge Light Emitting Diodes), superfluorescent, thermal sources, or fiber-based or photonic crystals.
  • the coupler 12 makes it possible to inject a light beam into the optical fiber extensometry sensor or sensors 8 of the present invention, which can also be in parallel on all the output arms of the coupler.
  • the beams reflected in a sensor (by the reflectors of the cavities and Bragg gratings) are routed by the coupler 12 to a demultiplexer 13 for separating the signals corresponding to each of the wavelengths.
  • the demultiplexed signals feed two couplers 14 and 15.
  • Each coupler separates the incoming beam into two parts: the first beam is reflected on a fixed reference mirror M1 and the other beam is reflected on a movable mirror M2, M3.
  • the reflected beams interfering on the detector 16 for the coupler 14, and on the detector 17 for the coupler 15.
  • the optical path variations in the cavities are thus measured by performing interference on the detector 16: the arms F 1 and F 2 of the interferometer cited as examples are unbalanced. This imbalance is of the order of the length of the cavity studied. When several cavities are cascaded along the same optical fiber, their lengths are shifted so as to be able to dissociate them.
  • the method used in the document "Serial Multiplexing of Optical Fibers for Sensing Structural Strains", CHEN Z. and AI., Journal of Structural Control, Vol. No. 1 June 2000, p.103 to 117, for reading cascaded cavities is to use a simple interferometer in which an optical switch is used to change the delay line.
  • the envelope of the interference signals in the case of four cascaded cavities shows the envelope of the interference signals in the case of four cascaded cavities: the 'lengths are offset sufficiently to avoid having to superposition of the peaks of interference.
  • the movement of the moving mirror is chosen so as to be able to visualize the interference signals of all the cascaded cavities.
  • the wavelength variations of the Bragg gratings are also measured by interferometry.
  • this parameter is not measured directly: it is determined by measuring the frequency of interference between a reference Bragg grating and the considered network. information carrier.
  • the interference is carried out at the zero order, which corresponds to the equilibrium of the arms F 3 and F 4 of the interference being cited as examples.
  • networks are considered monochromatic, which is not the case in reality. They have a certain spectral width and the intensity of the interference is weighted by an envelope centered at the origin.
  • FIG. 5 represents the shape of the envelope of such an interference signal between a reference Bragg and a measurement Bragg.
  • the measurement of the frequency A of the envelope of the interferences between the two Bragg gratings thus makes it possible to know the wavelength of the measurement Bragg grating knowing that the wavelength of the reference network is kept constant.
  • Another way to know the variation of the interference frequency is to pass the signal in the Fourier domain.
  • This method is particularly useful in the case where an optical fiber contains several Bragg gratings.
  • the interferences of each pair of reference network / measurement network are superimposed and the Fourier transform makes it possible to isolate each frequency.
  • Figure 6 shows the interference signal in the case of two measurement Bragg gratings and a reference network and
  • Figure 7 shows its Fourier transform.
  • the present invention therefore allows the monitoring of structures or structures, in the field of civil engineering in particular.
  • the invention is not however, not limited to this example of arrangements can be made to this example without departing from the scope of the invention.
  • the elongation determination method according to the invention can be implemented with other fiber optic extensometry sensors than the one just described.

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Abstract

L'invention concerne la réalisation pratique et le mode de lecture de capteurs d'extensométrie à fibre optique destinés à être noyés dans des matériaux ou montés en surface, dans le but de suivre les déformations de ceux-ci. Le capteur proposé, de type quasi-distribué, comprend une ou plusieurs fibres optiques (2), de base longue ou courte, permettant de mesurer l'intégrale de la déformation axiale le long de la partie sensible et entre des points spécifiques préalablement définis. Les fibres optiques comprennent au moins une cavité Fabry-Pérot formée de réflecteurs (R1...RI) continûment sensible à la déformation et à la température et au moins un réseau de Bragg sensible à la température (B1...Bj). La fibre ou l'ensemble de fibres est enrobé dans une gaine de matériau (3) de composition et géométrie permettant une transmission optimale et continue de la déformation du matériau-hôte (1) à l'élément mesurant. LJn dispositif de lecture (4) utilise la technique d'interférométrie à faible cohérence, pour mesurer à la fois la longueur des cavités et la variation de fréquence des réseaux de Bragg.

Description

" Procédé et appareil pour la détermination d'un allongement, et capteur d'extensométrie mis en œuvre pour ce procédé "
La présente invention se rapporte à un procédé pour la détermination d'un allongement. Elle vise également un appareil mettant en œuvre ce procédé, ainsi qu'un capteur d'extensométrie pouvant être associé à cet appareil.
L'invention est notamment utilisable dans le domaine du génie civil pour la surveillance de structures. Elle est également utilisable dans tout domaine nécessitant Sa surveillance de matériau du point de vue de la déformation (béton, matériau composite, etc.).
Parmi les capteurs d'extensométrie destinés à la surveillance des structures de génie civil, la technologie dite à corde vibrante est la plus éprouvée. Cette technologie, si elle est de par son ancienneté la plus répandue au point d'être devenue la référence, présente toutefois quelques limites : de par le principe, on doit fixer une corde tendue entre deux extrémités, donc on mesure les variations de distance euclidienne entre deux points. En effet, la technologie ne permet pas d'accrochage continu au milieu d'emploi. De plus, il existe peu de possibilité de mesurer à la fois la température et l'allongement, donc les compensations thermiques des extensomètres à corde vibrante ne peuvent être que passives. Dans ces conditions, remonter à l'état de contrainte de Ia structure instrumentée devient très difficile.
Ces dernières années, plusieurs types de capteurs à fibre optique ont été développés pour réaliser des extensomètres, comme le souligne le document "Les fibres optiques, un nouvel outil pour le génie civil", CAUSSIGNAC Jean-Marie et AL, Bulletin des laboratoires de ponts et chaussées -223- septembre a décembre 1999 - p93 à 104. Ces capteurs sont aujourd'hui disponibles sur Ie marché. Très prometteuse, la technologie optique permet de réaliser des capteurs dont la base de mesure peut être longue et les performances métrologiques quelquefois élevées, et qui sont insensibles aux perturbations électromagnétiques. Pour certaines mises en œuvres, les mesures peuvent être muitiplexées sur une même fibre. Dans les deux types de capteurs, à corde vibrante ou à fibre optique, le packaging du capteur proprement dit conduit à une rigidité toujours mal accordée avec celle du béton, par exemple. Surtout, le mode de fixation, souvent en deux points, ne permet pas d'obtenir de réelles mesures distribuées. Tous ces capteurs sont également configurés avec des points d'ancrage plus ou moins importants, qui ont le défaut de modifier le champ de contraintes.
Le document "Lessons leamed in the use of fiber optic sensor for civil structural monitoring", INAUDI Daniele et AI., "The présent and the future in health monitoring", 3-6.09.2000, Weimar, Germany, divulgue un capteur d'extensométrie à base de fibre comprenant une série de réseaux de Bragg.
La lecture du capteur s'effectue par analyse spectrale des faisceaux réfléchis.
Pour obtenir simultanément la température et les contraintes, il est nécessaire de mesurer la température sur un réseau de Bragg libre de référence, c'est à dire une mesure ponctuelle. Là encore, l'accrochage- de la fibre optique s'effectue sur deux points d'ancrage.
On connaît également le document "Quasi-distributed fiber-optic strain sensor : principle and experiment", ZHAO Yang et al., Applied optics, Vol.40,
N°19, 1 JuIy 2001, p.3176 à 3181. Ce document décrit un procédé de lecture d'un capteur quasi-distribué avec compensation en température. La lecture des contraintes s'effectue au moyen d'un double interféromètre. Mais, la température est mesurée de manière ponctuelle sur un capteur isolé.
Le document WO 02/082010, MAGNE Sylvain et .AL, "Long-base, stretched fibre-optic, Bragg network extensometer and production method for same", décrit un capteur à base de fibre optique comprenant des réseaux de
Bragg. Ce capteur est solidarisé du matériau hôte au moyen de deux moyens d'ancrage. La lecture s'effectue par analyse spectrale.
Le document WO 03014657 décrit un capteur d'extensométrie à base de fibre optique. Cette fibre comprend une cavité Fabry Perrot disposée entre deux réseaux de Bragg. La iecture s'effectue par analyse spectrale d'un faisceau large bande réfléchi.
La présente invention a pour but un nouveau procédé de détermination d'un allongement, permettant une lecture simplifiée d'un capteur compensé en température. Un autre but de l'invention est la conception d'un capteur d'extensométrie pour lequel la compensation en température est active. La présente invention a encore pour but un capteur d'extensométrie continûment sensible, c'est à dire sensible de façon répartie le long de ce capteur. On atteint au moins le premier objectif précité avec un procédé pour la détermination d'un allongement, mis en œuvre dans un capteur d'extensométrie comprenant une fibre optique comportant au moins une cavité interférométrique et au moins un réseau de Bragg, ce procédé comprenant une mesure simultanée, par des moyens d'interférométrie à faible cohérence, de la longueur de ladite au moins une cavité interférométrique, et de la variation de fréquence dudit au moins un réseau de Bragg.
Le procédé selon l'invention comprend avantageusement une mesure de la longueur de la ou des cavité(s) interférométrique(ε) par un premier interféromètre à une première longueur d'oride et une mesure de la variation de fréquence du ou des réseau (x) de Bragg par un second interféromètre à une seconde longueur d'onde.
Lorsque ce procédé est mis en œuvre dans un capteur d'extensométrie noyé ou disposé en surface d'un matériau hôte, on détermine l'élongation et la température de ce matériau hôte à partir de la mesure de la longueur de cavité et de la variation de fréquence.
Dans une forme particulière de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend en outre une illumination, par les moyens d'interférométrie, du capteur d'extensométrie, à partir de deux faisceaux lumineux de deux longueurs d'onde différentes que l'on multiplexe, le faisceau multiplexe étant envoyé vers un coupleur avant d'atteindre ledit capteur d'extensométrie, puis le faisceau réfléchi depuis le capteur d'extensométrie étant récupéré par le coupleur puis envoyé par couplage vers un démultiplexeur, chaque faisceau ainsi démultiplexé étant introduit dans des moyens d'interférométrie.
Dans un mode spécifique de réalisation, le procédé de détermination d'allongement met en œuvre un réseau de Bragg, isolé thermiquement et des contraintes de tout élément de mesure ' du capteur d'extensométrie, pour servir comme réseau de référence lors de la mesure de la variation de fréquence. L'originalité de ce procédé est l'utilisation de la même technique, l'interférométrie à faible cohérence, pour mesurer à la fois la contrainte exercée par le matériau et la variation de température par l'intermédiaire de la mesure de la longueur de cavités interférométriques, notamment de type Fabry-Pérot d'une part, et la variation de fréquence de réseaux de Bragg présents dans une ou plusieurs fibres optiques d'autre part. Ainsi, les mesures des déformations et de la température sont effectuées de façon simultanée, ce qui permet de réaliser une compensation en température active et exacte. En outre, cette compensation s'effectue tout le long de la fibre optique lorsque les réseaux de Bragg et les cavités sont distribués le long de la fibre optique, ce qui est plus avantageux et plus juste qu'une mesure ponctuelle comme dans la plupart des documents de l'art antérieur.
Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un appareil pour la détermination d'un allongement, incluant un capteur d'extensométrie réalisé à partir d'une fibre optique, comprenant des premiers moyens d'interférométrie à faible cohérence agencés pour effectuer simultanément une mesure de la longueur sur ladite fibre optique et des seconds moyens d'interférométrie à faible cohérence agencés pour effectuer une mesure de variation de fréquence sur ladite fibre optique. Dans une forme préférée de l'invention, la fibre optique comporte au moins une cavité interférométrique et au moins un réseau de Bragg.
L'appareil selon l'invention peut en outre avantageusement comprendre, au titre des premiers et seconds moyens d'interférométrie à faible cohérence, un premier interféromètre à une première longueur d'onde pour mesurer la longueur de la ou des cavité(s) interférométrique(s) par et un second interféromètre à une seconde longueur d'onde pour mesurer la variation de fréquence du ou des réseau(x) de Bragg.
Dans une version avantageuse de l'invention, dans laquelle l'appareil inclut un capteur d'extensométrie noyé ou disposé en surface d'un matériau hôte, cet appareil comprend en outre des moyens pour déterminer l'élongation et la température de ce matériau hôte à partir de la mesure de la longueur de cavité et de la variation de fréquence.
Dans une forme particulière de réalisation, l'appareil selon l'invention comprend en outre : - des premiers et seconds moyens pour générer un premier et un second faisceaux lumineux à une première et à une seconde longueur d'onde,
- des moyens pour multiplexer lesdits premier et second faisceaux lumineux,
- des moyens pour coupler lesdits premier et second faisceaux lumineux, agencés pour diriger lesdits faisceaux lumineux vers ledit capteur d'extensométrie et pour récupérer les faisceaux réfléchis et les diriger vers des moyens démultiplexeurs, lesdits faisceaux démultiplexés étant ensuite introduits dans des moyens d'interférométrie.
Il peut en outre comprendre un réseau de Bragg, isolé thermiquement et des contraintes de tout élément de mesure dudit capteur d'extensométrie, pour servir comme réseau de référence lors de la mesure de la variation de fréquence.
Ce réseau de Bragg peut être disposé soit à l'intérieur de la fibre optique du capteur, soit à l'extérieur de la fibre optique du capteur Le dispositif interférométrique peut comprendre au moins un double interféromètre à division d'amplitude, et/ou au moins un interféromètre à division de front d'onde.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, ii est proposé un capteur d'extensométrie à base de fibre optique, pouvant être mis en œuvre avec le procédé selon l'invention, ce capteur étant prévu pour être noyé ou placé en surface d'un matériau hôte afin d'assurer la surveillance dudit matériau hôte, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une fibre optique, de type distribué, enrobée d'une gaine mécanique de géométrie périodique; et en ce que le module d'Young longitudinal équivalent de la fibre optique et de la gaine mécanique sont sensiblement identiques au module d'Young du matériau hôte.
Suivant une forme préférée de réalisation d'un capteur d'extensométrie selon l'invention, la même fibre optique comprend au ' moins une cavité interférométrique et au moins un réseau de Bragg permettant de mesurer simultanément l'éîongation et la température du matériau hôte.
La fibre optique peut avantageusement comprendre une pluralité de cavités interférométriques et de réseaux de Bragg répartis le long de la fibre optique de façon à permettre la mesure de l'intégrale de la déformation axiale le long de la ou des parties sensibles de la fibre optique. La fibre optique peut aussi comprendre plusieurs cavités interférométriques disposées en cascade.
Dans une forme particulière de réalisation d'un capteur d'extensométrie selon l'invention, la cavité interféro métrique est une cavité Fabry-Perrot formée de réflecteurs et continûment sensible à la déformation et à la température.
La fibre optique peut comprendre au moins un réseau de Bragg isolé thermiquement et des contraintes du matériau hôte de façon à servir comme réseau de référence lors d'une lecture de la fibre optique. Un capteur d'extensométrie selon l'invention associe deux techniques le long d'une fibre unique : des cavités interférométriques, telles que du type Fabry Pérot par exemple, continûment sensibles à la déformation et à la température, qui peuvent être montées en cascade, et des réseaux de Bragg protégés ou non des contraintes et sensibles à la température et éventuellement aux contraintes, qui effectuent une mesure locale de température. Le fait d'associer ces deux techniques sur la même fibre diffère du document de Inaudie et al qui compense en température grâce à des réseaux de Bragg dans une fibre et qui mesure la déformation grâce à deux fibres entrelacées mises en parallèle avec la fibre précédente. Dans le document de ZHAO Yang et al., on met en cascade plusieurs cavités dont une est prise comme référence pour Ia compensation en température, ce qui n'est pas forcément représentatif de la température en tout point du capteur.
Selon une caractéristique de l'invention, la fibre optique comprend au moins un réseau de Bragg isolé thermiquement et des contraintes du matériau hôte de façon à servir comme réseau de référence lors d'une lecture de la fibre optique.
De préférence, la gaine mécanique est constituée par un matériau composite formé par exemple de fibres de verres noyées dans une résine époxy. Elle peut également être constituée par un matériau plastique. La géométrie de cette gaine mécanique peut avantageusement consister en un motif périodique en forme, de torsade, d'ondulation, ou de tout autre motif périodique. En tout état de cause, il s'agit d'une géométrie périodique globalement en forme d'ondulation. La géométrie et la composition de la gaine mécanique sont donc définies de façon à assurer un accrochage continu entre la gaine mécanique et le matériau hôte.
D'une façon générale, la gaine mécanique est en matériaux composites structurés dont la fonction est d'adapter les rigidités de la fibre optique à celle du matériau hôte pour une transmission optimale de la déformation à l'élément mesurant, la fibre optique, tout en limitant le caractère intrusif du capteur. La rigidité équivalente de l'ensemble fibre optique - gaine mécanique est alors sensiblement identique ou proche de la rigidité du matériau hôte. La géométrie et le matériau de la gaine permettent une transmission continue et homogène sur la totalité de la longueur du capteur de la déformation locale du milieu hôte, et ce, de manière symétrique en traction et en compression. La mesure peut alors être intégrée sur toute la longueur, par opposition aux systèmes ancrés en deux points qui sont sensibles à la distance euclidienne entre ces deux points d'ancrages, et aux éléments sensibles localisés (comme les réseaux de Bragg) qui donnent une mesure localisée, comme décrit dans le document WO 02082010, La mesure peut également être répartie, puisque la transmission des déformations est assurée de manière répartie tout le long de la fibre.
D'autres caractéristiques de l'invention seront détaillées ci-après à travers un mode de mise en œuvre non limitatif et des figures annexées sur lesquelles :
La figure 1 est un schéma général d'un capteur d'extension selon la présente invention ;
La figure 2 est un schéma d'un dispositif optique de lecture du capteur d'extensométrie, au sein d'un appareil selon l'invention ;
La figure 3 est une courbe illustrant les signaux d'interférences exploités par le dispositif de lecture du capteur d'extensomètre ;
La figure 4 représente l'enveloppe des signaux d'interférence de plusieurs cavités montées en cascade dans une fibre optique ; - La figure 5 représente l'interférence de la réflexion de deux réseaux de Bragg, un réseau de référence et un réseau mesurant ;
La figure 6 représente l'interférence de la réflexion de trois réseaux de Bragg, un réseau de référence et deux réseaux mesurant ; et La figure 7 représente l'interférence de la réflexion de trois réseaux de Bragg, un réseau de référence et deux réseaux mesurant, dans le domaine de Fourier.
Un capteur d'extensométrie selon la présente invention est schématiquement représenté sur la figure 1 en coupe longitudinale. Il permet de mesurer les déformations d'un matériau hôte 1. Le matériau hôte pris comme exemple est le béton dans les structures ou bâtiments de génie civil. Le capteur peut être noyé dans un matériau hôte ou être fixé en surface d'une structure existante. Ce capteur comprend une ou plusieurs fibres optiques 2 par exemple formées d'un cœur et d'un manteau 5 par exemple en silice et d'une gaine 6 par exemple en polyimide; cet ensemble ainsi défini est enrobé dans une gaine mécanique 3 dont la fonctionnalité est d'une part la protection de la fibre et d'autre part le transfert des déformations du matériau-hôte 1 vers le transducteur qu'est la fibre optique. Pour ce faire, le matériau de la gaine mécanique 3 doit être choisi de composition et de géométrie telles que la rigidité équivalente du capteur (incluant fibre et enrobage) de l'invention soit voisine de la rigidité du matériau hôte : comme on le verra ci-dessous, c'est par le module d'Young, le coefficient de Poisson et les surfaces normales que l'on définit les rigidités. De plus, elles sont choisies de manière à assurer l'accrochage entre la gaine mécanique 3 et le matériau-hôte 1 quelles que soient les conditions de contacts entre ceux-ci. Par ailleurs, les caractéristiques géométriques et mécaniques du ou des matériaux constituant la gaine mécanique 3 doivent également conserver à l'élément sensible qu'est la fibre optique une réponse quasi identique en traction et en compression. Dans l'art antérieur, la géométrie la plus répandue est la forme en haltère mais la majorité des publications restent silencieuses sur le fait d'avoir une réponse quasi identique en traction et en compression, voir notamment le document "Structural integrity monitoring of concrète structures via optical fiber sensors : sensor protection Systems", WINTER D. et AL, Structural health monitoring, vol 2(2), p.123 à 135, 2003, Enfin, l'épaisseur de la gaine doit être suffisante pour réaliser la géométrie telle qu'elle a été définie précédemment, c'est à dire en forme d'ondulation, mais ne doit pas être trop importante et trop saillante afin de ne pas rendre le capteur invasif. Pour les matériaux élastiques linéaires et isotropes la formule générale reliant les déformations aux contraintes est :
ε = σ (trσjï
E E
La double flèche symbolise un tenseur ; E est le module d'Young, υ le coefficient de Poisson, σ le tenseur des contraintes et ε celui des déformations. A l'équilibre, Ia somme des forces appliquées est nulle, ce qui permet de calculer les transferts de champs de déplacements entre les différents sous- ensembles. La composition et la géométrie de la gaine mécanique 3 sont donc choisies de façon à satisfaire un transfert optimal du champ de déplacement.
Le relief assure l'accrochage entre les matériaux : il limite les glissements, quelles que soient les propriétés des contacts entre matériaux. Cette forme, associée au module d'Young du matériau de Ia gaine conditionne le transfert entre les champs de déformations du matériau hôte à la fibre optique. La formule générale étant complexe, sa résolution s'effectue par exemple par des codes de calculs mettant à profit les éléments finis. Le matériau de la gaine mécanique 3 peut par exemple être un matériau composite comme des fibres de verres noyées dans de la résine époxy, avec une géométrie de type ondulation.
De plus, l'absence de forme saillante d'une géométrie ondulée limite les concentrations de contrainte. Enfin, le caractère périodique de la géométrie concoure à répartir les transferts de charge tout le long du capteur et non en quelques points spécifiques.
Le capteur d'extensométrie de la présente invention comprend au moins une fibre optique monomode en silice dans laquelle sont formées une ou plusieurs cavités Fabry-Pérot ainsi qu'un ou plusieurs réseaux de Bragg.
Les réflecteurs R0 formant les cavités Fabry-Pérot dans les fibres sont réalisés par génération de variations locales d'indices de réfraction dans la fibre optique. On peut utiliser de façon non limitatives les types de réflecteurs suivant : gaps d'air, traitements de surface, sauts d'indices par insolation, réflecteurs Bragg, contraintes mécaniques localisées. Il est possible de monter en cascade les cavités en faisant varier légèrement leur longueur pour les différencier.
Les réseaux de Bragg B1 sont formés dans le cœur de la fibre optique par photo-inscription. La fibre optique peut contenir un ou plusieurs réseaux de Bragg, permettant la compensation en température. En effet, la longueur d'onde dite de Bragg, qui est la longueur d'onde de réflexion de ces réseaux, varie avec la température et avec la contrainte. Dans le cadre de l'invention, le ou les réseaux de Bragg sont isolés de la contrainte ou non et permettent de mesurer la température localement.
Le chemin optique dans chaque cavité Fabry-Pérot varie en fonction de la température et de la contrainte exercée par le matériau hôte de manière connue selon l'équation suivante.
AL = E ε (D
Figure imgf000012_0001
Avec B-ADfD0 l'étirement relatif de la fibre, D0 la longueur initiale de la cavité Fabry-Pérot et AD sa variation, AT la variation de température, n est l'indice de réfraction de la fibre, σ la contrainte longitudinale, E le module d'Young de la fibre, a le coefficient d'expansion linéaire de la fibre.
La longueur d'onde de Bragg varie également avec la température et la contrainte selon l'équation suivante :
AλB = λB(a + ξ)AT + λB (l ~ Pe)ε (2)
Avec a le coefficient de dilatation thermique, ξ le coefficient thermooptique, pe la constante effective de la fibre.
Lorsque le réseau de Bragg est isolé de la contrainte, l'équation est simplifiée et devient :
AλB = λB(a +ξ)àT Les paramètres variant dans ces équations sont AL, AλB, AT et ε, ε étant le paramètre permettant de suivre la déformation du matériau, traduisant sa compression ou son extension. Le système de deux équations (1) et (2) à deux inconnues AT et ε est donc résolu en ayant les valeurs de AL et AλB, qui sont mesurées par interférométrie basse cohérence à l'aide du dispositif de lecture de la présente invention.
AL est la variation de chemin optique dans une cavité Fabry-Pérot dont la longueur initiale est connue. Pour mesurer ce paramètre, on mesure au moyen d'une ligne à retard optique le délai entre les signaux réfléchis aux deux extrémités de la cavité. Le mode de lecture des réseaux de Bragg consiste à comparer la fréquence centrale des réseaux montés sur la fibre de mesure à celle d'un réseau de référence isolé de la contrainte et des variations thermiques. Les réseaux sont illuminés par une source lumineuse large spectre et en réfléchissent une partie conformément à leur bande passante. La mesure de la fréquence de battement entre les deux ondes réfléchies respectivement par le réseau de Bragg observé et par le réseau de Bragg de référence est effectuée par corrélation avec la même ligne à retard que précédemment. Lorsque plusieurs réseaux sont gravés dans la même fibre, il faut décaler leur longueur d'onde de Bragg afin de pouvoir les distinguer. Il est possible d'utiliser une ou plusieurs sources afin de couvrir une plus grande gamme de réseaux, de même qu'un ou plusieurs réseaux de référence sur lesquels on peut commuter.
Le dispositif permettant la lecture des capteurs d 'extenso métrie de l'invention comprend un double interféromètre à division d'amplitude. De la même manière, un interféromètre à division de front d'onde peut permettre la lecture des capteurs comme décrit dans le document FR2817040, NERIN Philippe et AL, "Système optique et procédé de mesure interférométrique à haute cadence, et circuit d'optique intégrée mis en œuvre dans le procédé".
D'une façon générale, comme décrit dans le document FR 2817039, NERIN Philippe et al., "Dispositif de mesure optique utilisant un interféromètre à division d'amplitude, et procédé mettant en œuvre ce dispositif", dans les interféromètres à division d'amplitude, tels que par exemple un interféromètre de Michelson, un faisceau de lumière incident est séparé en deux parties. Un premier faisceau est envoyé vers un milieu Mi dans lequel on cherche à mesurer un paramètre physique, et le deuxième faisceau est introduit dans un dispositif appelé ligne à retard ou milieu M2. De manière générale les faisceaux sont réfléchis ou diffusés par les milieux Ml et M2 puis mélangés en retour à la surface d'un détecteur. Dans de tels montages, la source de lumière est monochromatique, telle un laser, ou polychromatique telle une source de type DEL, SDEL, thermique, ASE, fibre photonique, etc. Le milieu M2 peut être un miroir de translation rectiligne uniforme.
Le rôle de la ligne à retard est de réaliser une corrélation entre les signaux issus des milieux Ml et M2. Cette opération de corrélation est réalisée entre les ondes électromagnétiques el(t) et e2(t) issues des milieux Ml et M2. L'opération de corrélation est donnée par la relation :
Figure imgf000014_0001
où τ est le retard introduit par la ligne à retard et ε le temps de réponse du photorécepteur. i(τ) est connu sous le terme de signal d'interférence occasionné par la superposition des faisceaux de lumière issus des milieux Ml et M2.
Dans le cas d'un double interféromètre, le principe utilisé est similaire. Le dispositif illustré sur la figure 2 est un exemple d'interféromètre pouvant être utilisé dans le dispositif de lecture des capteurs d'extensométrie de la présente invention. Ce dispositif comprend un double interféromètre à fibre optique dans lequel deux sources de lumières 9 et 10 de longueurs d'onde différentes sont multiplexées grâce au multiplexeur 11 et alimentent un coupleur 12. On peut utiliser de manière non limitative les sources de lumière à spectre large suivantes : , LED (Light Emitting Diodes), S-LED (Super Light Emitting Diodes), E-LED (Edge Light Emitting Diodes), sources superfluorescentes, thermiques, ou à base de fibres ou cristaux photoniques. Le coupleur 12 permet d'injecter un faisceau lumineux dans le ou les capteurs d'extensométrie à fibre optique 8 de la présente invention, qui peuvent être également en parallèle sur tout les bras de sortie du coupleur. Les faisceaux réfléchis dans un capteur (par les réflecteurs des cavités et par les réseaux de Bragg) sont acheminés par le coupleur 12 vers un démultiplexeur 13 permettant de séparer les signaux correspondant à chacune des longueurs d'onde. Les signaux démultiplexés alimentent deux coupleurs 14 et 15. Chaque coupleur sépare le faisceau entrant en deux parties : le premier faisceau est réfléchi sur un miroir de référence fixe Ml et l'autre faisceau est réfléchi sur un miroir mobile M2, M3. Les faisceaux réfléchis viennent interférer sur le détecteur 16 pour le coupleur 14, et sur le détecteur 17 pour le coupleur 15.
Dans le cas d'un double interféromètre de ce type, trois pics d'interférences apparaissent lorsque les conditions d'interférences sont satisfaites (voir figure 3) : lorsque les deux bras du coupleur 14 (ou 15) sont équilibrés, donc que les fibres Fi et F2 (F3 et F4) sont de mêmes longueurs, ou lorsque le déséquilibre entre les deux fibres est égal à la distance entre les deux réflecteurs considérés (qui peuvent être des réseaux de Bragg). Un dispositif de balayage temporel (miroir mobile, lame à face parallèle comme décrit dans document FR 2817039, ou autre, etc.) situé dans un des bras du coupleur 14 (ou 15) permet d'acquérir le signal d'interférence considéré en balayant la zone d'interférence.
Les variations de chemin optique dans les cavités sont donc mesurées en réalisant des interférences sur le détecteur 16 : les bras F^ et F2 de i'interféromètre cité en exemple sont déséquilibrés. Ce déséquilibre est de l'ordre de la longueur de la cavité étudiée. Lorsque plusieurs cavités sont mises en cascade le long d'une même fibre optique, leurs longueurs sont décalées de manière à pouvoir les dissocier. La méthode utilisée dans le document "Sériai multiplexing of optical fibers for sensing of structural strains", CHEN Z. et AI., Journal of structural control, vol. 7 N. 1 June 2000, p.103 à 117, pour lire des cavités cascadées est d'utiliser un simple interféromètre dans lequel un commutateur optique permet de changer de ligne à retard. La figure 4 représente les enveloppes des signaux d'interférences dans le cas de quatre cavités cascadées : les' longueurs sont suffisamment décalées pour ne pas avoir de superposition des pics d'interférences. La course du miroir mobile est choisie de façon à pouvoir visualiser les signaux d'interférence de toutes les cavités cascadées.
Les variations de longueurs d'onde des réseaux de Bragg sont également mesurées par interférométrie. Dans ce cas, ce paramètre n'est pas mesuré directement : il est déterminé grâce à la mesure de la fréquence des interférences entre un réseau de Bragg de référence et le réseau considéré porteur d'information. L'interférence est réalisée à l'ordre zéro, ce qui correspond à l'équilibre des bras F3 et F4 de l 'interféra m être cité en exemple.
Les deux ondes réfléchies par un couple de réseaux de Bragg (référence et mesure), de longueur d'onde centrale λr et λm respectivement, vont interférer sur le détecteur 17 selon l'équation suivante :
Figure imgf000016_0001
Avec J l'intensité du signal, z la position du miroir, A et Ab des fréquences fonctions des longueurs d'ondes du couple de réseaux de Bragg :
Λ = - et Λ, =. 1A λ,. - l λ + λ
Dans l'équation (3), les réseaux sont considérés monochromatiques, ce qui n'est pas le cas en réalité. Ils possèdent une certaine largeur spectrale et l'intensité des interférences est pondérée par une enveloppe centrée à l'origine. La figure 5 représente la forme de l'enveloppe d'un tel signal d'interférence entre un Bragg de référence et un Bragg de mesure.
La mesure de la fréquence A de l'enveloppe des interférences entre les deux réseaux de Bragg permet donc de connaître la longueur d'onde du réseau de Bragg de mesure sachant que la longueur d'onde du réseau de référence est maintenue constante.
Une autre manière de connaître la variation de la fréquence des interférences est de passer le signal dans le domaine de Fourier. Cette méthode est notamment utile dans le cas où une fibre optique contient plusieurs réseaux de Bragg. Dans ce cas, les interférences de chaque couple réseau de référence / réseau de mesure sont superposées et la transformée de Fourier permet d'isoler chaque fréquence. La figure 6 montre le signal d'interférence dans le cas de deux réseaux de Bragg de mesure et un réseau de référence et la figure 7 représente sa transformée de Fourier. La présente invention permet donc la surveillance d'ouvrages ou de structures, dans le domaine du génie civil notamment. L'invention n'est cependant pas limitée à cet exemple des aménagements peuvent être apportés è cet exemple sans pour autant sortir du cadre de l'invention . Par ailleurs, le procédé de détermination d'allongement selon l'invention peut être mis en œuvre avec d'autres capteurs d'extensométrie à fibre optique que celui qui vient d'être décrit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour la détermination d'un allongement, mis en œuvre dans un capteur d'extensométrie comprenant une fibre optique comportant au moins 5 une cavité interférométrique et au moins un réseau de Bragg, ce procédé comprenant une mesure simultanée, par des moyens d'interférométrie à faible cohérence, de la longueur de ladite au moins une cavité interférométrique, et de la variation de fréquence dudit au moins un réseau de Bragg.
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2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une mesure de la longueur de ladite au moins une cavité interférométrique par un premier interféromètre à une première longueur d'onde et une mesure de la variation de fréquence dudit au moins un réseau de Bragg par un second interféromètre à une seconde longueur d'onde.
15
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, mis en œuvre pour capteur d'extensométrie noyé ou disposé en surface d'un matériau hôte, caractérisé en qu'on détermine l'élongation et la température de ce matériau hôte à partir de la mesure de la longueur de cavité et de la variation de fréquence. 0
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une illumination, par les moyens d'interférométrie, i du capteur d'extensométrie, à partir de deux faisceaux lumineux de deux longueurs d'onde différentes que l'on multiplexe, le faisceau 5 multiplexe étant envoyé vers un coupleur avant d'atteindre ledit capteur d'extensométrie, puis le faisceau réfléchi depuis le capteur d'extensométrie étant récupéré par le coupleur puis envoyé par couplage vers un démultiplexeur, chaque faisceau ainsi démultiplexé étant introduit dans des moyens d'interférométrie. 0
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en œuvre un réseau de Bragg, isolé thermiquement et des contraintes de tout élément de mesure dudit capteur d'extensométrie, pour servir comme réseau de référence lors de la mesure de la variation de 5 fréquence.
6. Appareil pour la détermination d'un allongement, incluant un capteur d 'extenso m étrie réalisé à partir d'une fibre optique, comprenant des premiers moyens d'interférométrie à faible cohérence agencés pour effectuer simultanément une mesure de la longueur sur ladite fibre optique et des seconds moyens d'interférométrie à faible cohérence agencés pour effectuer une mesure de variation de fréquence sur ladite fibre optique.
7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fibre optique comporte au moins une cavité interférométrique et au moins un réseau de Bragg.
S. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, au titre des premiers et seconds moyens d'interférométrie à faible cohérence, un premier interféromètre à une première longueur d'onde pour mesurer la longueur de ladite au moins une cavité interférométrique par et un second interféromètre à une seconde longueur d'onde pour mesurer la variation de fréquence dudit au moins un réseau de Bragg.
9. Appareil selon l'une des revendications 7 ou 8, incluant un capteur d'extensométrie noyé ou disposé en surface d'un matériau hôte, caractérisé en qu'il comprend en outre des moyens pour déterminer l'élongation et la température de ce matériau hôte à partir de la mesure de la longueur de cavité et de la variation de fréquence.
10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- des premiers et seconds moyens pour générer un premier et un second faisceaux lumineux à une première et à une seconde longueur d'onde,
- des moyens pour muitiplexer lesdits premier et second faisceaux lumineux, - des moyens pour coupler lesdits premier et second faisceaux lumineux, agencés pour diriger lesdits faisceaux lumineux , vers ledit capteur d 'extenso m étrie et pour récupérer les faisceaux réfléchis et les diriger vers des moyens démultiplexeurs, lesdits faisceaux démultiplexés étant ensuite introduits dans des moyens d'interférométrie.
11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un réseau de Bragg, isolé thermiquement et des contraintes de tout élément de mesure dudit capteur d'extensométrie, pour servir comme réseau de référence lors de la mesure de ia variation de fréquence.
12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ce réseau de Bragg de référence est disposé à l'intérieur de la fibre optique du capteur.
13. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le réseau de Bragg de référence est disposé à l'extérieur de la fibre optique du capteur
14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que le dispositif interférométrique comprend au moins un double interféromètre à division d'amplitude,
15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que le dispositif interférométrique comprend au moins un interféromètre à division de front d'onde,
16. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que le capteur d'extensométrie comprend une pluralité de cavités interférométriques et une pluralité de réseaux de Bragg répartis dans la fibre optique de façon à constituer un capteur quasi-distribué.
17. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit capteur d'extensométrie est prévu pour être noyé ou placé en surface d'un matériau hôte afin d'assurer la surveillance dudit matériau hôte; et en ce que ce capteur comprend au moins une fibre optique, de type distribué, enrobée d'une gaine mécanique de géométrie • périodique; et en ce que le module d'Young longitudinal , équivalent de la fibre optique et de la gaine mécanique sont sensiblement identiques au module d'Young du matériau hôte.
18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la même fibre optique comprend au moins une cavité interférométrique et au moins un réseau de Bragg permettant de mesurer simultanément l'élongation et la température du matériau hôte.
19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que la fibre optique comprend une pluralité de cavités interférométriques et de réseaux de Bragg répartis le long de la fibre optique de façon à permettre la mesure de l'intégrale de la déformation axiale le long de la ou des parties sensibles de la fibre optique.
20. Appareil selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que la fibre optique comprend plusieurs cavités interférométriques disposées en cascade.
21. Appareil selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que la au moins une cavité interférométrique est une cavité Fabry-Perrot formée de réflecteurs et continûment sensible à la déformation et à la température,
22. Appareil selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, caractérisé en ce que la fibre optique comprend au moins un réseau de Bragg isolé thermiquement et des contraintes du matériau hôte de façon à servir comme réseau de référence lors d'une lecture de la fibre optique.
23. Appareil selon l'une quelconque des revendications 17 à 22, caractérisé en ce que la gaine mécanique est constituée par un matériau composite.
24. Appareil selon la revendication 23, caractérisé en ce que le matériau composite est formé de fibres de verres noyées dans une résine époxy.
25. Appareil selon l'une quelconque des revendications 17 à 24, caractérisé en ce que la gaine mécanique est constituée par un matériau plastique.
26. Appareil selon l'une quelconque des revendications 17 à 25, caractérisé en ce que la géométrie de la gaine mécanique consiste en un motif périodique.
27. Appareil selon l'une quelconque des revendications 17 à 26, caractérisé en ce que la géométrie de la gaine mécanique consiste en un motif périodique en forme de torsade.
28. Appareil selon l'une quelconque des revendications 17 à 27, caractérisé en ce que la géométrie de la gaine mécanique consiste en un motif périodique en forme d'ondulation.
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