WO2022123182A1 - Device for measuring mechanical movement of a part - Google Patents

Device for measuring mechanical movement of a part Download PDF

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WO2022123182A1
WO2022123182A1 PCT/FR2021/052250 FR2021052250W WO2022123182A1 WO 2022123182 A1 WO2022123182 A1 WO 2022123182A1 FR 2021052250 W FR2021052250 W FR 2021052250W WO 2022123182 A1 WO2022123182 A1 WO 2022123182A1
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WO
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mechanical displacement
elastically deformable
deformable member
measuring device
bragg grating
Prior art date
Application number
PCT/FR2021/052250
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French (fr)
Inventor
Nassim SALHI
Minh Chau Phan Huy
Original Assignee
Safran
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    • G01L1/24Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G01L1/246Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using integrated gratings, e.g. Bragg gratings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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Definitions

  • TITLE DEVICE FOR MEASUREMENT OF MECHANICAL DISPLACEMENT OF A PART
  • the present invention relates to a device for measuring the mechanical displacement of a part, using several Bragg gratings.
  • This type of mechanical displacement measuring device is, in particular but not exclusively, suitable for on-board equipment, used in an environment under severe conditions, in which the mechanical displacement measuring device is subjected to strong variations in ambient temperature and electromagnetic disturbances.
  • the mechanical displacement measuring device finds applications in various fields, such as civil engineering, geotechnics, aeronautics, etc.
  • the state of the art includes, in particular, documents EP-A2-0867688, WO-A1 -2009/073913, FR-A1 -2983954 and JP-A-2017198628.
  • a mechanical displacement measuring device also called an extensometer in the technical field, is commonly used in the industrial sectors to characterize and guarantee the state of structural integrity and operation of a part in use, in particular without the degrade.
  • the extensometer is therefore an instrument used to measure a displacement, or deformation, in a measurement range that can range from a few millimeters to several tens of centimeters. It can be used on a part subjected to traction, compression or torsion.
  • the extensometer comprises one or more Bragg gratings integrated in a "heart" of a fiber optic sensor, also designated by FBG for "Fiber Bragg Grating" in English.
  • the fiber optic sensor therefore comprises two layers. In the center of the fiber optic sensor, is arranged the core having a high refractive index and a very small diameter and allows the transport of light. Around the core is arranged a sheath having a lower refractive index preventing light from exiting the core.
  • the Bragg grating is able to measure the modification of the light propagating in the fiber optic sensor consisting of a periodic modulation of the refractive index of the heart creating a resonant structure.
  • FIG. 1 presents a schematic view in perspective of a device for measuring the mechanical displacement of a part 5 whose mechanical displacement is to be measured according to the state of the art on which an extensometer 1 comprises an optical fiber sensor 2 integrating two Bragg gratings 3a and 3b positioned symmetrically on a lower face 4a and an upper face 4b of a flexible blade 4, generally designated by the term cantilever in English.
  • the flexible blade 4 is connected to the part 5, so that any displacement of the part 5 is transmitted to the Bragg gratings 3a and 3b.
  • the Bragg gratings 3a and 3b are capable of measuring the modification of the light propagating in the optical fiber sensor 2.
  • the displacement of the part 5 is determined by calculating the difference between the two measurements of the Bragg gratings 3a and 3b.
  • a reliable, space-saving mechanical displacement measurement device may be required in the thrust reversers of an aircraft propulsion system.
  • a mechanical displacement measuring device can be fixed to a control unit fitted to a structural casing of the thrust reverser to check the positions (closing, opening and during opening) of the thrust reverser flaps .
  • the present invention thus proposes a device for measuring the mechanical displacement of at least one part, in particular of an aircraft propulsion assembly, comprising:
  • At least one optical fiber sensor comprising at least one first Bragg grating and at least one second Bragg grating
  • a movable member in particular of elongated shape and in particular able to slide in translation along the longitudinal axis, integral with the elastically deformable member and comprising a first longitudinal end of the movable member configured to be fixed to the part.
  • the first Bragg grating extends between the movable member and a first end of the elastically deformable member and the second Bragg grating extends between the movable member and a second end of the elastically deformable member.
  • the device for measuring mechanical displacement further comprises a fixed support to which are fixed the first end and the second end of the elastically deformable member.
  • the fiber optic sensor is capable of measuring at least one mechanical displacement of the part.
  • the mechanical displacement measuring device synergistically combines, on the one hand, at least one Bragg grating integrated directly between the movable member and each of the ends of the elastically deformable member, and on the other hand, to fix the ends of the elastically deformable member on a fixed support.
  • Such a configuration allows the elastically deformable member to ensure the functions of a feedback element and of a deformable element, to allow transmission and measurement by the Bragg gratings of the deformations generated by the displacements of the part whose mechanical displacement is to be measured and/or controlled.
  • the movable member is able to move, in particular to cause the elastically deformable member to slide, in particular in translation along the longitudinal axis, when the part to be measured moves.
  • This generates mechanical stresses on each of the ends of the elastically deformable member fixed to the fixed support. These stresses therefore cause deformation by compression of one of the ends of the elastically deformable member and deformation by traction of the other of the ends of the elastically deformable member.
  • These deformations by compression and by tension are thus measured, respectively, by the first Bragg grating and the second Bragg grating positioned specifically on each of the ends of the elastically deformable member.
  • the Bragg gratings are capable of measuring the modification of the light propagating in the optical fiber sensor. the calculation of the difference in measurements of the Bragg gratings makes it possible to determine the mechanical displacement of the part.
  • This differential measurement of the first Bragg grating and the second Bragg grating has the advantage of not requiring consideration of the contribution of the surrounding room temperature.
  • Such a configuration of the mechanical displacement measuring device according to the invention makes it possible to simplify and optimize the measurement of mechanical displacement of a part or of on-board equipment used in an environment under severe conditions in which the device mechanical displacement measuring device is subject to strong variations in ambient temperature and electromagnetic disturbances.
  • the invention therefore has the advantage of being based on a simple design, offering very high reliability and little disadvantage in terms of cost and size.
  • the mechanical displacement measuring device may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other or in combination with each other:
  • the first Bragg grating is configured to measure a tensile deformation of the elastically deformable member and the second Bragg grating is configured to measure a compressive deformation of the elastically deformable member;
  • the fixed support in particular having a generally elongated shape along the longitudinal axis, comprises longitudinal ends provided respectively with a first transverse wall and a second transverse wall on which are fixed the first end and the second end of the elastically deformable organ;
  • the movable member comprises a guide rod, in particular extending along the longitudinal axis, and a slider;
  • the movable member further comprises a guide roller extending in the elastically deformable member, in particular along the longitudinal axis; - the guide roller comprising a central opening able to allow the insertion of at least a part of the guide rod and at least one longitudinal groove of complementary shape with at least one junction member connecting the guide rod to the slider;
  • the fixed support comprises guide members cooperating with complementary members of the slider, the guide members and/or the complementary members being, for example, chosen from at least rails, grooves, stops and/or bores;
  • the elastically deformable member comprises an internal passage over its entire extent inside which the fiber optic sensor extends;
  • the optical fiber sensor is fixed along an outer surface of the elastically deformable member
  • the elastically deformable member comprises a sheath, in particular of heat-shrinkable material, capable of wrapping and securing the optical fiber sensor to the elastically deformable member;
  • the mechanical displacement measuring device further comprises a counter-reaction spring whose ends are connected, respectively, to the slider and to the fixed support;
  • the elastically deformable member is a helical spring formed by a tubular wire or by a solid wire.
  • the present invention also relates to a system for measuring mechanical displacements, in particular for an aircraft propulsion assembly, comprising at least one mechanical displacement measuring device according to the invention for measuring the mechanical displacements of a part of the assembly aircraft propellant.
  • the measurement system can also include a device for processing and analyzing data from the fiber optic sensor.
  • a processing and analysis device also referred to as an interrogator, makes it possible to emit a light wave in the optical fiber of the optical fiber sensor. By traversing the optical fiber, the wave is partly absorbed or diffused by the heart of the optical fiber. The part of the scattered wave is then analyzed by the interrogator.
  • the present invention also relates to an aircraft propulsion assembly, comprising in particular a turbomachine and a nacelle forming an outer annular envelope of the turbomachine, and an aircraft comprising such a propulsion assembly.
  • the propulsion assembly comprises at least one part connected to a mechanical displacement measuring device according to the invention or to a measuring system according to the invention.
  • the mechanical displacement measuring device or the measuring system can be fixed on a structural casing of the turbomachine and/or of the nacelle.
  • the part to be measured can be a part of a thrust reverser, such as flaps.
  • FIG.1 the figure is a schematic perspective view of a mechanical displacement measuring device according to the state of the art
  • Figure 2 is a schematic view in axial section of a first embodiment of a mechanical displacement measuring device according to the invention
  • Figure 3a is a schematic view in axial section of a first variant of an elastically deformable member of the mechanical displacement measuring device of Figure 2;
  • Figure 3b is a schematic view in axial section of the elastically deformable member of Figure 3a comprising an optical fiber sensor
  • Figure 4a is, respectively, a partial view and an enlarged view in axial section of a second variant of an elastically deformable member of the mechanical displacement measuring device of Figure 2 comprising a fiber sensor optical;
  • Figure 4b is, respectively, a partial view and an enlarged view in axial section of the elastically deformable member of Figure 4a comprising a sheath;
  • Figure 4c is, respectively, a partial view and an enlarged view in axial section of the elastically deformable member of Figure 4b after retraction of the sheath;
  • Figure 5a is a schematic view in axial section of a measuring system comprising the mechanical displacement measuring device of Figure 2;
  • Figure 5b is a schematic view in axial section of a variant of a mobile member of the measuring system of Figure 5a;
  • Figure 6a is a schematic view in axial section of a second embodiment of the mechanical displacement measuring device according to the invention, in which the elastically deformable member is in the rest position;
  • Figure 6b is a schematic view in axial section of the mechanical displacement measuring device of Figure 6a, in which the elastically deformable member is compressed on one side;
  • Figure 6c is a schematic front view of a variant of the movable member of the mechanical displacement measuring device of Figures 6a and 6b;
  • Figure 6d is a schematic front view of a variant of a fixed support of the mechanical displacement measuring device of Figures 6a and 6b;
  • Figure 7 is a schematic perspective view of a movable member of a third embodiment of the mechanical displacement measuring device according to the invention
  • Figure 8a is a schematic perspective view of a slider and a guide rod of the movable member of the third embodiment of the mechanical displacement measuring device according to Figure 7;
  • Figure 8b is a schematic front view of a variant of the movable member of Figure 8a;
  • Figure 9a is a schematic perspective view of a roller of the movable member of Figure 7;
  • Figure 9b is a schematic front view of the roller of Figure 9a
  • Figure 9c is a schematic front view of a variant of the roller of Figures 9a and 9b;
  • Figure 10 is a schematic perspective view of the third embodiment of the mechanical displacement measuring device comprising the movable member of Figure 7;
  • Figure 11 is a schematic perspective view of a fixing cap of the mechanical displacement measuring device of Figure 10;
  • Figure 12 is a schematic perspective view of a fourth embodiment of the mechanical displacement measuring device according to the invention.
  • Figure 13a is a schematic perspective view of a fifth embodiment of the mechanical displacement measuring device according to the invention.
  • Figure 13b is a schematic view of a feedback spring of Figure 13a.
  • a structural element extending along the longitudinal axis has an inner face facing the longitudinal axis and an outer surface, opposite the inner face.
  • Figure 1 has been described in the preamble of the description. It is a schematic perspective view of a device for measuring the mechanical displacement of a part 5 whose mechanical displacement is to be measured according to the state of the art.
  • Figures 2 to 13 show several embodiments of a mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
  • the mechanical displacement measuring device 10 is used to measure and/or control a mechanical displacement of a part 50, visible in particular in FIG. 5a.
  • the part 50 for which it is desired to measure and/or control a mechanical displacement can in particular be all or part of an aircraft propulsion assembly.
  • the mechanical displacement measuring device 10 comprises an optical fiber sensor 20. More particularly, the mechanical displacement measuring device 10 comprises at least a first Bragg grating 30a and a second Bragg grating 30b. In addition, the mechanical displacement measuring device 10 may comprise an elastically deformable member 40, a movable member 60, in particular a movable member 60 of elongated shape, and/or a fixed support 70.
  • FIGS. 2 to 5b illustrate a first embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
  • the elastically deformable member 40 has a generally elongated shape extending along a longitudinal axis A.
  • the elastically deformable member 40 comprises a first end 42 and a second end 44, in particular a first end 42 and a second end 44 opposite each other.
  • the elastically deformable member 40 also comprises an intermediate portion 46, or middle portion 46, connecting the first end 42 and the second end 44 to each other.
  • first end 42, the second end 44 and the intermediate portion 46 are monobloos.
  • first end 42, the second end 44 and the intermediate portion 46 could be unitary and interconnected.
  • the elastically deformable member 40 has an outer surface 47.
  • the elastically deformable member 40 is of a variable length and/or diameter depending on the dimensions of the part 50 to be measured and/or the environment in which the mechanical displacement measuring device 10 is used.
  • the elastically deformable member 40 is a helical spring 40 as illustrated without limitation in the figures.
  • Coil spring 40 includes a plurality of coils. The turns of the helical spring 40, in the rest position, can be separated to allow deformations by compression and by extension, or traction, along the longitudinal axis A. In the rest position, the helical spring 40 comprises a distance (d) between two adjacent turns, as illustrated in Figures 3a and 4c.
  • Figures 3a and 3b illustrate a first variant of the elastically deformable member 40, in which the elastically deformable member 40 is a helical spring 40 comprising an internal passage 48 extending over its entire extent.
  • coil spring 40 is hollow.
  • the hollow coil spring 40 can be made by winding a hollow capillary or a tubular wire in several turns.
  • FIGS. 4a to 4c illustrate a second variant of the elastically deformable member 40 comprising a sheath 49.
  • the sheath 49 is made of shrinkable material, advantageously made of heat-shrinkable material.
  • coil spring 40 may be non-hollow.
  • the non-hollow coil spring 40 can be made by winding a solid metal rod or a solid wire in several turns.
  • the elastically deformable member 40 is equipped with the fiber optic sensor 20.
  • the optical fiber sensor 20 is fixed inside the internal passage 48.
  • the optical fiber sensor 20 comprising the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b is inserted into the internal passage 48 of the helical spring 40, formed for example by a capillary.
  • the fiber optic sensor 20 comprising the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b is therefore wound in a spiral following the shape of the capillary forming the helical spring 40 directly integrating the fiber optic sensor 20.
  • the hollow coil spring 40 incorporating the fiber optic sensor 20 is wound with a radius of curvature of approximately 15 mm.
  • the radius of curvature can be variable depending on the dimensions and the type of optical fiber sensor 20 used.
  • the optical fiber sensor 20 is fixed along the outer surface 47 of the elastically deformable member 40. More particularly, the optical fiber sensor 20 is fixed along the external surface 47 of the elastically deformable member 40 via the sheath 49, in particular made of shrinkable material, advantageously of heat-shrinkable material.
  • the sheath 49 made of shrinkable or heat-shrinkable material has the advantage of fixing the optical fiber sensor 20 to the elastically deformable member 40 by heating and/or of adapting to the deformations of the elastically deformable member 40 in operation.
  • the fiber optic sensor 20 comprising the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b is fixed on the outer surface 47 of the coil spring 40, for example at several points 22, in order to maintain fixed the fiber optic sensor 20 on the coil spring 40.
  • the fiber optic sensor 20 can be fixed, for example glued, progressively on the coils of the helical spring 40 when the latter is rigid.
  • the fiber optic sensor 20 can be fixed, for example by glue, progressively on different points 22 of a straight zone of the unwound spring, or of the non-wound metal rod, when the spring is flexible.
  • the sheath 49 is threaded serpentine on the coil spring 40 comprising the fiber optic sensor 20, with or without adhesive.
  • the sheath 49 has a diameter greater than the diameter of the coil spring 40 comprising the fiber optic sensor 20, before shrinking of the sheath 49.
  • the sheath 49 is retracted, for example using a heating element, also designated by the term hot gun in English.
  • the diameter of the retracted sheath 49 is less than the diameter of the coil spring 40 comprising the fiber optic sensor 20.
  • the assembly formed by the elastically deformable member 40 and the optical fiber sensor 20 equipped with the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b is configured to be assembled on the fixed support 70.
  • the fixed support 70 has an elongated shape, such as a cylinder of revolution, extending around the longitudinal axis A.
  • the fixed support 70 comprises a first transverse wall 72 and a second transverse wall 74 disposed at the longitudinal ends of the fixed support 70.
  • the first end 42 and the second end 44 of the elastically deformable member 40 are fixed, respectively, to the first transverse wall 72 and to the second transverse wall 74.
  • the first transverse wall 72 and/or the second transverse wall 74 may respectively comprise a first orifice 720 and a second orifice 740. It is thus possible to pass elements of the mechanical displacement measuring device 10 to the interior of the fixed support 70.
  • the first end 42 comprising the fiber optic sensor 20 is connected to the first transverse wall 72 through the first orifice 720.
  • the first orifice 720 has a diameter substantially similar to the diameter of the the first end 42 comprising the fiber optic sensor 20.
  • the second end 44 comprising the fiber optic sensor 20 can be attached to the second transverse wall 74 by fixing means, such as clips not shown in the figures.
  • the second orifice 740 is adapted to receive a first longitudinal end 60a of the movable member 60.
  • the second orifice 740 has a diameter substantially similar to the diameter of the first longitudinal end 60a.
  • the movable member 60 has an elongated shape extending along the longitudinal axis A.
  • the movable member 60 connects the elastically deformable member 40 and the part 50 to be measured.
  • the movable member 60 comprises the first longitudinal end 60a and a second longitudinal end 60b, in particular a first longitudinal end 60a and a second longitudinal end 60b opposite each other.
  • first longitudinal end 60a and the second longitudinal end 60b are in one piece.
  • first longitudinal end 60a and the second longitudinal end 60b could be unitary and interconnected.
  • the second longitudinal end 60b can be fixed substantially on the intermediate portion 46 of the elastically deformable member 40.
  • the movable member 60 and the elastically deformable member 40 are integral, in particular in translation along the longitudinal axis HAS.
  • the first longitudinal end 60a is configured to be fixed to the part 50 to be measured, so that the optical fiber sensor 20 fitted to the elastically deformable member 40 is able to measure the mechanical displacements of the part 50.
  • the movable member 60 comprises a slider 62 connected to a guide rod 64.
  • the guide rod 64 may have an elongated shape along the longitudinal axis A.
  • the guide rod 64 extends longitudinally between the first longitudinal end 60a and the second longitudinal end 60b.
  • the first longitudinal end 60a extends by passing through the second orifice 740 of the fixed support 70, between the part 50 and the second longitudinal end 60b connected to the elastically deformable member 40.
  • the second longitudinal end 60b extends inside the elastically deformable member 40, in particular the coil spring 40.
  • the diameter of the guide rod 64 is less than or equal to the internal diameter of the elastically deformable member 40.
  • the slider 62 may comprise a main body 620, in particular a cylindrical main body 620 extending around the longitudinal axis A.
  • the main body 620 may be a solid or hollow cylinder .
  • the slider 62 in particular the main body 620, is fixed to the second longitudinal end 60b in an axial direction opposite to the part 50. More specifically, the slider 62, in particular the main body 620, is attached at least partially to the intermediate portion 46 of the elastically deformable member 40.
  • the slider 62 in particular the main body 620, can have a tubular shape, in particular molded, to correspond to the footprint of the elastically deformable member 40.
  • the slider 62 can be assembled around at least one of the turns of the intermediate portion 46 of the elastically deformable member 40, as a coil spring 40, in the rest position.
  • the slider 62 in particular the main body 620, has a width iezo measured with respect to the longitudinal axis A.
  • the width Ie2o is between a minimum value corresponding to the distance (d) between two adjacent turns, as illustrated on FIGS. 3a and 4c, and a maximum value corresponding to the length of several turns, for example four turns, of the coil spring 40 at rest.
  • the main body 620 can cover approximately 3 to 4 coils of the coil spring 40.
  • the main body 620 has a small width I 620 to promote the deformation, both in extension and in compression, of the elastically deformable member 40, in particular along the longitudinal axis A, as illustrated in the figure 5b.
  • the main body 620 of the slider 62 can be fixed to the helical spring 40 so as to cover at least the distance (d) between the 5th and 6th e turns, i.e. at most to cover the 5 th and 6 th turns.
  • the first Bragg grating 30a respectively the second Bragg grating 30b, of the optical fiber sensor 20 extends between the first end 42 of the elastically deformable member 40 and the movable member 60
  • the second Bragg grating 30b respectively the first Bragg grating 30a, extends between the second end 44 of the elastically deformable member 40 and the movable member 60.
  • Such a configuration of the invention makes it possible to create a translation Tr of the elastically deformable member 40 by the movable member 60 when the part 50 whose mechanical displacement is to be measured and/or controlled moves, and consequently to deform the first end 42 and the second end 44 comprising the fiber optic sensor 20.
  • first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b are able to measure a deformation in tension of the first end 42, respectively of the second end 44, and a deformation in compression of the second end 44, respectively. of the first end 42.
  • the slider 62 is fixed on the intermediate portion 46 so as to separate the mechanical displacement measuring device 10 in two measuring regions.
  • the slider 62 delimits a first region 32a corresponding substantially to the first end 42 comprising a first Bragg grating 30a and a second region 32b corresponding substantially at the second end 44 comprising the second Bragg grating 30b.
  • the first end 42 is deformed in tension and the second end 44 is deformed in compression.
  • the first Bragg grating 30a is capable of measuring the tensile deformation of the elastically deformable member 40 and the second Bragg grating 30b is capable of measuring the compressive deformation of the elastically deformable member 40.
  • the first end 42 is deformed in compression and the second end 44 is deformed in tension.
  • the first Bragg grating 30a is capable of measuring the compression deformation of the elastically deformable member 40 and the second Bragg grating 30b is capable of measuring the tensile deformation of the elastically deformable member 40.
  • the position of the first Bragg grating 30a and of the second Bragg grating 30b of the fiber optic sensor 20 on the first end 42 and the second end 44 can be chosen so as to favor, for example, the symmetry of measurements and/or the fiber optic sensor sensitivity 20.
  • the fiber optic sensor 20 can be equipped with one or more Bragg gratings positioned on the first end 42 and the second end 44, so as to improve the measurement of deformation of the elastically deformable member 40.
  • the mechanical displacement measuring device 10 is capable of measuring both a compression deformation and a tensile deformation of the elastically deformable member 40 via the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b of the fiber optic sensor 20.
  • the fiber optic sensor 20 can be connected to a processing and analysis device 8.
  • the processing and analysis device 8 receives data from the fiber optic sensor 20.
  • the device processing and analysis 8 comprises a connector 8 'to be connected optical fiber sensor 20, as illustrated schematically in Figure 5a.
  • the mechanical displacement measuring device 10 comprises a single Bragg grating positioned per region of the elastically deformable member 40, namely the first Bragg grating 30a in the first region 32a and the second Bragg grating 30b in the second region 32b
  • the measurement of deformation by the first Bragg grating 30a and by the second Bragg grating 30b is obtained according to the laws:
  • ⁇ 30a is a wavelength variation of the first Bragg grating 30a
  • ⁇ aob is a wavelength variation of the second Bragg grating 30b;
  • K(T_30a) is a thermal sensitivity of the first Bragg grating 30a;
  • K(T 30a) is a thermal sensitivity of the second Bragg grating 30b;
  • K( ⁇ _30a) is a mechanical sensitivity of the first Bragg grating 30a;
  • K( ⁇ _30b) is a mechanical sensitivity of the second Bragg grating 30b;
  • T is a temperature surrounding the deformation;
  • is a deformation (compression or elongation) relative to the first Bragg grating and to the second Bragg grating.
  • the thermal sensitivity of the first Bragg grating K(T __30a) and the thermal sensitivity of the second Bragg grating K(r_30b) depend mainly on the index variation related to temperature. Since the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b are inscribed in the same optical fiber, the thermal sensitivity of the first Bragg grating K(T_ 30a) and the thermal sensitivity of the second Bragg grating K(r_30b) can be considered identical and equal.
  • the mechanical sensitivity of the first Bragg grating K( ⁇ 30a) and the mechanical sensitivity of the second Bragg grating K(e 30b) come from the calibration of the optical fiber sensor 20 to the deformation and therefore to the displacement of the movable member 60.
  • the values of mechanical sensitivity of the first Bragg grating K( ⁇ _30a) and of the mechanical sensitivity of the second Bragg grating K( ⁇ _30b) are therefore known.
  • the measuring device 10 is configured so that the translation Tr of the movable member 60 will cause variations of opposite signs on the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b.
  • the first Bragg grating 30a will see an increase in its Bragg wavelength and the second Bragg grating 30b will see a decrease in its Bragg wavelength and vice versa.
  • the preliminary calibration is obtained by measuring the variation in wavelength of the first Bragg grating ⁇ 30a , respectively of the second Bragg grating ⁇ 30b , connected to the deformation ⁇ relative to the first Bragg grating 30a , respectively to the second Bragg grating 30b, via the mechanical sensitivity of the first Bragg grating K( ⁇ _30a), respectively of the second Bragg grating K( ⁇ _30b), as a function of the displacement (elongation or compression) of the elastically deformable member 40, in particular the helical spring 40, via the movable member 60, in particular the slider 62.
  • the rest position of the elastically deformable member 40, in particular of the helical spring 40, corresponds to the spectral shift reference point.
  • the measuring device 10 comprises several Bragg gratings, in particular the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b, of the optical fiber sensor 20 positioned by first region 32a and second region 32b of the organ elastically deformable 40, an average value of the measurements of the Bragg gratings per region can be taken to determine the value of the mechanical displacement of the part 50.
  • Figures 6a to 6d are schematic views of a second embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
  • the mechanical displacement measuring device 10 of the second embodiment differs from the mechanical displacement measuring device 10 of the first embodiment by the movable member 60 and/or the fixed support 70. More particularly, the movable member 60 comprises the slider 62 and the guide rod 64. More specifically, the slider 62 further comprises a secondary body 622, in particular a cylindrical secondary body 622.
  • the main body 620 is fixed to the guide rod 64 by the second longitudinal end 60b.
  • the secondary body 622 extends radially outward from the main body 620, so that the main body 620 and the secondary body 622 are coaxial.
  • the secondary body 622 makes it possible to create peripheral guidance of the slider 62 along the longitudinal axis A, in particular by limiting the angular movement of the main body 620 during a movement, in particular along the longitudinal axis A.
  • the secondary body 622 has a width I 622 greater than the width I 620 of the main body 620.
  • the slider 62 and the fixed support 70 may comprise, respectively, guide members 76 and complementary members 626 cooperating with the guide members 76.
  • the guide members 76 and the complementary members 626 make it possible to reinforce the limitation of the displacement angular slider 62 in translation along the longitudinal axis A.
  • the guide members 76 and the complementary members 626 can be chosen in particular from rails, grooves, projecting teeth, stops and/or bores.
  • the secondary body 622 of the slider 62 comprises two projecting teeth as complementary members 626.
  • complementary members 626 extend radially towards the outside of the secondary body 622.
  • the fixed support 70 has a cylindrical shape of revolution comprising two grooves as guide members 76. The complementary members 626 and the guide members 76 cooperate by form complementarity to promote the guiding the slider 62 inside the fixed support 70.
  • Figures 7 to 11 are schematic views of a third embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
  • the mechanical displacement measuring device 10 of the third embodiment differs from the mechanical displacement measuring device 10 of the first embodiment by the movable member 60 and a fixing plug 80.
  • the movable member 60 comprises a variant of the slider 62, a variant of the guide rod 64 and a guide roller 66, in particular a guide roller 66 cylindrical.
  • the guide roller 66 makes it possible in particular to create a central guide for the slider 62 along the longitudinal axis A.
  • guide rod 64 extends along longitudinal axis A between first longitudinal end 60a and second longitudinal end 60b.
  • the first longitudinal end 60a is similar to that described in relation to the first embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 and the second longitudinal end 60b comprises at least one longitudinal extension 640.
  • the longitudinal extension 640 extends radially outward from the guide rod 64.
  • the second longitudinal end 60b and the longitudinal extension 640 extend on either side of the slider 62.
  • the slider 62 comprises an annular body 621 extending around the longitudinal axis A.
  • the annular body 621 comprises at least one junction member 68 connecting the annular body 621 of the slider 62 to the longitudinal extension 640 of the guide rod 64.
  • Junction member 68 may be a radial wall forming a connecting bridge between slider 62 and guide rod 64.
  • the slider 62 includes three junction members 68 and the guide rod 64 also includes three longitudinal extensions 640, so as to constitute a reinforcement of a solid connection between the slider 62 and the guide rod 64.
  • the slider 62 and the guide rod 64 are in one piece.
  • the slider 62 and the guide rod 64 could be unitary and interconnected.
  • the guide roller 66 has an elongated cylindrical shape along the longitudinal axis A.
  • the guide roller 66 extends between a first end face 664 and a second end face 666.
  • the guide roller 66 further comprises a central opening 660 opening onto the first end face 664 and the second end face 666.
  • the central opening 660 may have a diameter similar to an outer diameter of the guide rod 64.
  • Central opening 660 is configured for insertion of at least a portion of guide rod 64.
  • the guide roller 66 further comprises at least one longitudinal groove 662.
  • the longitudinal groove 662 extends at least over part of a length of the guide roller 66.
  • the longitudinal groove 662 opens only on the first end face 666.
  • the longitudinal groove 662 is configured to have a complementary shape with the connecting member 68 of the slider 62.
  • the longitudinal groove 662 makes it possible to guide the slider 62 and to avoid twists turns of the elastically deformable member 40 extending around the slider 62.
  • the longitudinal groove 662 may have a depth (p) less than a total height (h) of the guide roller 66.
  • the depth (p) of the longitudinal groove 662 and the height (h) of the guide roller 66 are measured according to a plane perpendicular to the longitudinal axis A, as illustrated in Figure 9b.
  • the height (h) of the guide roller 66 is similar to the internal diameter of the annular body 621 of the slider 62.
  • the guide roller 66 includes three longitudinal grooves 660, so as to receive the three junction members 68 of the slider 62 of Figure 8b.
  • the guide roller 66 is assembled, on the one hand, around the guide rod 64 through the central opening 660, and on the other hand, in the slider 62 through the longitudinal groove 662.
  • the assembly consisting of the slider 62, the guide rod 64 and the guide roller 66 forms the movable member 60.
  • the slider 62, the guide rod 64 and the guide roller 66 are coaxial.
  • the guide roller 66 and the guide rod 64 extend on either side of the slider 62.
  • the slider 62, the guide rod 64 and the roller 66 can have variable dimensions, for example the size or the shape, depending on the part 50 to be measured and the space available in the environment of use.
  • the guide rod 64 connected to the slider 62 is therefore movable in translation through the guide roller 66 along the longitudinal axis A.
  • the slider 62 extends between two adjacent turns of the elastically deformable member 40.
  • the turns of the elastically deformable member 40 are arranged around the guide roller 66.
  • the second end face 666 of the roller can be fixed, for example by gluing, welding, screwing or any other fixing means, against the second transverse wall 74 of the fixed support 70. This makes it possible to reinforce the holding in position of the movable member 60 on the fixed support 70.
  • the first orifice 720 of the first transverse wall 72 can comprise the fixing cap 80 capable of fixing the first end 42 of the elastically deformable member 40 on the fixed support 70.
  • Such a fixing configuration makes it possible to protect the first end 42 of the elastically deformable member 40 from any pinching of the optical fiber sensor 20 at the output of the mechanical displacement measuring device 10.
  • the fixing plug 80 has a generally frustoconical shape.
  • the fixing plug 80 comprises a passage from the first end 42 of the elastically deformable member 40 incorporating the optical fiber sensor 20.
  • the passage from the first end 42 opens between a first hole 84 and a second hole 88 made in the plug 80.
  • the first end 42 of the elastically deformable member 40 is inserted through the first hole 84 and the second hole 88 at the outlet of the mechanical displacement measuring device 10.
  • the passage of the first end 42 can be of linear shape or inclined with respect to the longitudinal axis A.
  • the passage of the first end 42 is inclined so that the first hole 84 is formed on an outer face 82 of the fixing plug 80, with respect to the mechanical displacement measuring device 10, and the second hole 88 is formed on an outer surface 86 of the fixing plug 80, with respect to the longitudinal axis A.
  • the first end 42 of the elastically deformable member 40 are wound around the outer surface 86 of the fixing cap 80.
  • the first end 42 of the elastically deformable member 40 is inserted through the second hole 88 and passes through the first hole 84 of the fixing plug 80 to exit the mechanical displacement measuring device 10 in order to connect the fiber optic sensor 20 to the processing and analysis device 8.
  • FIG. 12 is a schematic view of a fourth embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
  • the mechanical displacement measuring device 10 of the fourth embodiment differs from the device of the first embodiment by the movable member 60.
  • the movable member 60 of the fourth embodiment comprises a variant of the slider 62, a variant of the guide rod 64 and a variant of the guide roller 66.
  • the guide rod 64 extends along the longitudinal axis A between the first longitudinal end 60a and the second longitudinal end 60b.
  • the second longitudinal end 60b is fixed to the main body 620 of the slider 62.
  • the guide rod 64 may have an external diameter similar to the internal diameter of the main body 620.
  • the slider 62 and the guide rod 64 are in one piece.
  • the slider 62 and the guide rod 64 could be unitary and interconnected.
  • Guide rod 64 includes at least one longitudinal slot 642 and at least one first guide member 641 extending inward from guide rod 64.
  • the first guide member 641 can be a radial extension or a groove allowing a sliding connection with the guide roller 66.
  • the longitudinal slot 642 extends on either side of the first guide member 641.
  • the longitudinal slot 642 is through and extends over the entire guide rod 64.
  • Guide rod 64 further includes a central opening 644 configured for at least partial insertion of guide roller 66.
  • Guide roller 66 extends between first end face 664 and second end face 666 along longitudinal axis A.
  • the guide roller 66 comprises at least a second guide member 661 of complementary shape with the first guide member 641 of the guide rod 64.
  • the second guide member 661 can be a longitudinal groove or a longitudinal extension extending radially outward from the guide roller 66.
  • the second guide member 661 extends substantially over the entire length of the second longitudinal end 60b and opens towards the first end face of the guide roller 66.
  • the second guide member 661 is configured to have a shape complementary to the first guide member 641 of the guide rod 64. This makes it possible to guide the slider 62 in translation along the longitudinal axis A.
  • the guide roller 66 is therefore assembled in the guide rod 64 via the central opening 660 and the second guide member 661.
  • the assembly consisting of the slider 62, the guide rod 64 and the guide 66 forming the movable member 60 are coaxial.
  • the guide rod 64 fixed to the slider 62 is therefore movable in translation around the guide roller 66 along the longitudinal axis A.
  • the slider 62 extends between two adjacent turns of the elastically deformable member 40.
  • the turns of the elastically deformable member 40 are arranged around the guide rod 64.
  • the second end face 664 of the guide roller 66 can be fixed, for example by gluing, welding, screwing or any other fixing means, against the second transverse wall 74 of the fixed support 70.
  • Figures 13a and 13b are schematic views of a fifth embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
  • the mechanical displacement measuring device 10 of the fifth embodiment differs from the mechanical displacement measuring device 10 of the first mode to the fourth embodiment by the addition of a counter-reaction spring 90.
  • the mechanical displacement measuring device 10 further comprises the counter-reaction spring 90 fixed between the fixed support 70, in particular the first transverse wall 72, and the slider 62.
  • the counter-reaction spring 90 has a return force greater than a return force of the elastically deformable member 40.
  • the slider 62 is in abutment position on fixed support 70, so that second end 44 is compressed on second transverse wall 74.
  • the invention also relates to a system for measuring the mechanical displacements of a part 50 for an aircraft propulsion assembly.
  • a measurement system comprises the part 50 whose mechanical displacement is to be measured and/or controlled and at least one mechanical displacement measuring device 10 according to the invention connected to the part 50.
  • the measurement system may include the device 8 for processing and analyzing data from the fiber optic sensor 20.
  • the invention also relates to an aircraft propulsion assembly comprising a turbomachine and a nacelle forming an outer annular envelope of the turbomachine, not illustrated in the figures.
  • the propulsion assembly comprises at least one part 50 connected to a mechanical displacement measuring device 10 according to the invention and/or to a measuring system according to the invention for measuring the mechanical displacements of the fixed or mobile part 50 of the turbomachine and/or nacelle.
  • the mechanical displacement measuring device 10 or the measuring system according to the invention are fixed to a structural casing of the turbomachine and/or of the nacelle not illustrated in the figures.
  • the part 50 to be measured can be a part of a thrust reverser, such as deflector flaps.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a device (10) for measuring mechnical movement of at least one part (50), comprising: - at least one fibre optic sensor (20) comprising at least a first fibre Bragg grating (30a) and at least a second fibre Bragg grating (30b), - a resiliently deformable member (40) provided with the sensor (20), and - a movable member (60) rigidly connected to the member (40) and comprising a first longitudinal end (60a) of the movable member configured to be attached to the part (50). In addition, the fibre Bragg grating (30a) extends between the movable member (60) and a first end (42) of the member (40) and the second fibre Bragg grating extends between the movable member (60) and a second end (44) of the member (40). The device (10) further comprises a fixed carrier (70) to which the first end (42) and the second end (44) of the member (40) are attached.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF DE MESURE DE DEPLACEMENT MECANIQUE D’UNE PIECE TITLE: DEVICE FOR MEASUREMENT OF MECHANICAL DISPLACEMENT OF A PART
Domaine technique de l'invention Technical field of the invention
La présente invention concerne un dispositif de mesure de déplacement mécanique d’une pièce, utilisant plusieurs réseaux de Bragg. Ce type de dispositif de mesure de déplacement mécanique est, en particulier mais non exclusivement, adapté pour des équipements embarqués, utilisés dans un environnement en conditions sévères, dans lesquels le dispositif de mesure de déplacement mécanique est soumis à des fortes variations de température ambiante et des perturbations électromagnétiques. The present invention relates to a device for measuring the mechanical displacement of a part, using several Bragg gratings. This type of mechanical displacement measuring device is, in particular but not exclusively, suitable for on-board equipment, used in an environment under severe conditions, in which the mechanical displacement measuring device is subjected to strong variations in ambient temperature and electromagnetic disturbances.
Le dispositif de mesure de déplacement mécanique trouve des applications dans divers domaines, tels que le génie civil, la géotechnique, l’aéronautique, etc. The mechanical displacement measuring device finds applications in various fields, such as civil engineering, geotechnics, aeronautics, etc.
Arrière-plan technique Technical background
L’état de la technique comprend, notamment les documents EP-A2-0867688, WO-A1 -2009/073913, FR-A1 -2983954 et JP-A-2017198628. The state of the art includes, in particular, documents EP-A2-0867688, WO-A1 -2009/073913, FR-A1 -2983954 and JP-A-2017198628.
Un dispositif de mesure de déplacement mécanique, également appelé extensomètre dans le domaine technique, est couramment utilisé dans les secteurs industriels pour caractériser et garantir l’état d’intégrité structurale et de fonctionnement d’une pièce en cours d'utilisation, notamment sans la dégrader. A mechanical displacement measuring device, also called an extensometer in the technical field, is commonly used in the industrial sectors to characterize and guarantee the state of structural integrity and operation of a part in use, in particular without the degrade.
L'extensomètre est donc un instrument servant à mesurer un déplacement, ou déformation, dans une gamme de mesure pouvant aller de quelques millimètres à plusieurs dizaines de centimètre. Il peut être utilisé sur une pièce soumise à une traction, une compression ou une torsion. The extensometer is therefore an instrument used to measure a displacement, or deformation, in a measurement range that can range from a few millimeters to several tens of centimeters. It can be used on a part subjected to traction, compression or torsion.
L’extensomètre comporte un ou plusieurs réseaux de Bragg intégré(s) dans un « cœur » d’un capteur à fibre optique, également désigné par FBG pour « Fiber Bragg Grating » en anglais. Le capteur à fibre optique comprend donc deux couches. Au centre du capteur à fibre optique, est disposé le cœur ayant un indice de réfraction élevé et un très petit diamètre et permet le transport de la lumière. Autour du cœur, est agencée une gaine ayant un indice de réfraction inférieur empêchant la lumière de sortir du cœur. The extensometer comprises one or more Bragg gratings integrated in a "heart" of a fiber optic sensor, also designated by FBG for "Fiber Bragg Grating" in English. The fiber optic sensor therefore comprises two layers. In the center of the fiber optic sensor, is arranged the core having a high refractive index and a very small diameter and allows the transport of light. Around the core is arranged a sheath having a lower refractive index preventing light from exiting the core.
Le réseau de Bragg est apte à mesurer la modification de la lumière se propageant dans le capteur à fibre optique consistant en une modulation périodique de l’indice de réfaction du cœur créant une structure résonante.The Bragg grating is able to measure the modification of the light propagating in the fiber optic sensor consisting of a periodic modulation of the refractive index of the heart creating a resonant structure.
Il est connu de l’état de la technique, un extensomètre apte à mesurer des déplacements mécaniques d'une pièce en mouvement par l'intermédiaire du capteur à fibre optique de manière indépendante de la température environnante. It is known from the state of the art, an extensometer capable of measuring mechanical displacements of a moving part via the fiber optic sensor independently of the surrounding temperature.
La figure 1 présente une vue schématique en perspective d’un dispositif de mesure de déplacement mécanique d’une pièce 5 dont on souhaite mesurer un déplacement mécanique selon l’état de la technique sur laquelle, un extensomètre 1 comporte un capteur à fibre optique 2 intégrant deux réseaux de Bragg 3a et 3b positionnés de manière symétrique sur une face inférieure 4a et une face supérieure 4b d’une lame flexible 4, généralement désignée par le terme cantilever en anglais. La lame flexible 4 est reliée à la pièce 5, de façon à ce que tout déplacement de la pièce 5 soit transmis aux réseaux de Bragg 3a et 3b. FIG. 1 presents a schematic view in perspective of a device for measuring the mechanical displacement of a part 5 whose mechanical displacement is to be measured according to the state of the art on which an extensometer 1 comprises an optical fiber sensor 2 integrating two Bragg gratings 3a and 3b positioned symmetrically on a lower face 4a and an upper face 4b of a flexible blade 4, generally designated by the term cantilever in English. The flexible blade 4 is connected to the part 5, so that any displacement of the part 5 is transmitted to the Bragg gratings 3a and 3b.
Les réseaux de Bragg 3a et 3b sont aptes à mesurer la modification de la lumière se propageant dans le capteur à fibre optique 2. Le déplacement de la pièce 5 est déterminé en calculant la différence entre les deux mesures des réseaux de Bragg 3a et 3b. The Bragg gratings 3a and 3b are capable of measuring the modification of the light propagating in the optical fiber sensor 2. The displacement of the part 5 is determined by calculating the difference between the two measurements of the Bragg gratings 3a and 3b.
L’utilisation des deux réseaux de Bragg 3a et 3b ainsi positionnés conduit à une auto-compensation de l’effet de la température, puisque les deux réseaux de Bragg 3a et 3b ont la même sensibilité à la température. Ainsi, la température environnante à la pièce 5 va induire un même décalage, ou erreur, sur les deux réseaux de Bragg 3a et 3b. The use of the two Bragg gratings 3a and 3b thus positioned leads to a self-compensation of the effect of temperature, since the two Bragg gratings 3a and 3b have the same temperature sensitivity. Thus, the temperature surrounding part 5 will induce the same offset, or error, on the two Bragg gratings 3a and 3b.
De ce fait, le calcul de la différence permet d’éliminer la contribution de la température et de conserver uniquement la contribution du déplacement de la pièce 5. Cependant, un tel extensomètre peut présenter des inconvénients en termes d’utilisation et/ou d’encombrement dans des équipements embarqués utilisés en environnements sévères dans lesquels les capteurs à fibre optique sont soumis à des fortes variations de température et des perturbations électromagnétiques. Therefore, the calculation of the difference makes it possible to eliminate the contribution of the temperature and to keep only the contribution of the displacement of the part 5. However, such an extensometer may have drawbacks in terms of use and/or size in on-board equipment used in severe environments in which the fiber optic sensors are subjected to strong temperature variations and electromagnetic disturbances.
Par exemple, un dispositif de mesure de déplacement mécanique fiable et peu encombrant peut être requis dans les inverseurs de poussée d’un ensemble propulsif d’aéronef. Un tel dispositif de mesure de déplacement mécanique peut être fixé à un boîtier de commande équipant un carter structural de l'inverseur de poussée pour vérifier les positions (fermeture, ouverture et en cours d'ouverture) de volets déviateurs de l'inverseur de poussée. For example, a reliable, space-saving mechanical displacement measurement device may be required in the thrust reversers of an aircraft propulsion system. Such a mechanical displacement measuring device can be fixed to a control unit fitted to a structural casing of the thrust reverser to check the positions (closing, opening and during opening) of the thrust reverser flaps .
Dans un tel contexte, il est intéressant de proposer une solution permettant de pallier, au moins en partie, aux inconvénients de l'état de la technique, notamment en optimisant la mesure de déplacement mécanique d’une pièce, en particulier pour un ensemble propulsif d’aéronef, par un dispositif de mesure de déplacement mécanique fiable et compatible de l’encombrement disponible en fonctionnement. In such a context, it is interesting to propose a solution making it possible to overcome, at least in part, the drawbacks of the state of the art, in particular by optimizing the measurement of mechanical displacement of a part, in particular for a propulsion assembly. aircraft, by a mechanical displacement measuring device that is reliable and compatible with the space available in operation.
Résumé de l'invention Summary of the invention
La présente invention propose ainsi un dispositif de mesure de déplacement mécanique d’au moins une pièce, en particulier d’un ensemble propulsif d’aéronef, comprenant : The present invention thus proposes a device for measuring the mechanical displacement of at least one part, in particular of an aircraft propulsion assembly, comprising:
- au moins un capteur à fibre optique comportant au moins un premier réseau de Bragg et au moins un deuxième réseau de Bragg, - at least one optical fiber sensor comprising at least one first Bragg grating and at least one second Bragg grating,
- un organe élastiquement déformable équipé du capteur à fibre optique, en particulier s’étendant suivant un axe longitudinal, et - an elastically deformable member equipped with the fiber optic sensor, in particular extending along a longitudinal axis, and
- un organe mobile, en particulier de forme allongée et notamment apte à coulisser en translation suivant l’axe longitudinal, solidaire de l’organe élastiquement déformable et comprenant une première extrémité longitudinale de l’organe mobile configurée pour être fixée à la pièce. - a movable member, in particular of elongated shape and in particular able to slide in translation along the longitudinal axis, integral with the elastically deformable member and comprising a first longitudinal end of the movable member configured to be fixed to the part.
Selon l’invention, le premier réseau de Bragg s’étend entre l’organe mobile et une première extrémité de l’organe élastiquement déformable et le deuxième réseau de Bragg s’étend entre l’organe mobile et une deuxième extrémité de l'organe élastiquement déformable. According to the invention, the first Bragg grating extends between the movable member and a first end of the elastically deformable member and the second Bragg grating extends between the movable member and a second end of the elastically deformable member.
De plus selon l'invention, le dispositif de mesure de déplacement mécanique comprend en outre un support fixe auquel sont fixées la première extrémité et la deuxième extrémité de l'organe élastiquement déformable. Moreover according to the invention, the device for measuring mechanical displacement further comprises a fixed support to which are fixed the first end and the second end of the elastically deformable member.
Selon l’invention, le capteur à fibre optique est apte à mesurer au moins un déplacement mécanique de la pièce. Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. According to the invention, the fiber optic sensor is capable of measuring at least one mechanical displacement of the part. Thus, this solution achieves the above objective.
Pour cela, le dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’invention combine de façon synergique, d’une part, au moins un réseau de Bragg intégré directement entre l’organe mobile et chacune des extrémités de l’organe élastiquement déformable, et d’autre part, de fixer les extrémités de l’organe élastiquement déformable sur un support fixe. Une telle configuration permet à l'organe élastiquement déformable d’assurer les fonctions d’un élément de contre-réaction et d’un élément déformable, pour permettre la transmission et la mesure par les réseaux de Bragg des déformations générées par les déplacements de la pièce dont on souhaite mesurer et/ou contrôler un déplacement mécanique. For this, the mechanical displacement measuring device according to the invention synergistically combines, on the one hand, at least one Bragg grating integrated directly between the movable member and each of the ends of the elastically deformable member, and on the other hand, to fix the ends of the elastically deformable member on a fixed support. Such a configuration allows the elastically deformable member to ensure the functions of a feedback element and of a deformable element, to allow transmission and measurement by the Bragg gratings of the deformations generated by the displacements of the part whose mechanical displacement is to be measured and/or controlled.
En particulier, l’organe mobile est apte à déplacer, notamment à faire coulisser, l’organe élastiquement déformable, notamment en translation le long de l’axe longitudinal, lorsque la pièce à mesurer se déplace. Ceci génère des contraintes mécaniques sur chacune des extrémités de l’organe élastiquement déformable fixées sur le support fixe. Ces contraintes entraînent donc une déformation par compression d’une des extrémités de l’organe élastiquement déformable et une déformation par traction de l’autre des extrémités de l’organe élastiquement déformable. Ces déformations par compression et par traction sont ainsi mesurées, respectivement, par le premier réseau de Bragg et le deuxième réseau de Bragg positionnés spécifiquement sur chacune des extrémités de l’organe élastiquement déformable. In particular, the movable member is able to move, in particular to cause the elastically deformable member to slide, in particular in translation along the longitudinal axis, when the part to be measured moves. This generates mechanical stresses on each of the ends of the elastically deformable member fixed to the fixed support. These stresses therefore cause deformation by compression of one of the ends of the elastically deformable member and deformation by traction of the other of the ends of the elastically deformable member. These deformations by compression and by tension are thus measured, respectively, by the first Bragg grating and the second Bragg grating positioned specifically on each of the ends of the elastically deformable member.
Plus particulièrement, les réseaux de Bragg sont aptes à mesurer la modification de la lumière se propageant dans le capteur à fibre optique. Le calcul de la différence de mesures des réseaux de Bragg permet de déterminer le déplacement mécanique de la pièce. More particularly, the Bragg gratings are capable of measuring the modification of the light propagating in the optical fiber sensor. the calculation of the difference in measurements of the Bragg gratings makes it possible to determine the mechanical displacement of the part.
Cette mesure différentielle du premier réseau de Bragg et du deuxième réseau de Bragg présente l’avantage de ne pas nécessiter la prise en compte de la contribution de la température environnante de la pièce. This differential measurement of the first Bragg grating and the second Bragg grating has the advantage of not requiring consideration of the contribution of the surrounding room temperature.
Une telle configuration du dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l'invention permet de simplifier et d’optimiser la mesure de déplacement mécanique d'une pièce ou d’un équipement embarqué utilisé(e) dans un environnement en conditions sévères dans lesquels le dispositif de mesure de déplacement mécanique est soumis à des fortes variations de température ambiante et des perturbations électromagnétiques. Such a configuration of the mechanical displacement measuring device according to the invention makes it possible to simplify and optimize the measurement of mechanical displacement of a part or of on-board equipment used in an environment under severe conditions in which the device mechanical displacement measuring device is subject to strong variations in ambient temperature and electromagnetic disturbances.
L’invention présente, par conséquent, l’avantage de reposer sur une conception simple, offrant une très grande fiabilité et peu pénalisante en termes de coûts et d’encombrement. The invention therefore has the advantage of being based on a simple design, offering very high reliability and little disadvantage in terms of cost and size.
Le dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : The mechanical displacement measuring device according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other or in combination with each other:
- le premier réseau de Bragg est configuré pour mesurer une déformation en traction de l’organe éiastiquement déformable et le deuxième réseau de Bragg est configuré pour mesurer une déformation en compression de l’organe éiastiquement déformable ; - the first Bragg grating is configured to measure a tensile deformation of the elastically deformable member and the second Bragg grating is configured to measure a compressive deformation of the elastically deformable member;
- le support fixe, notamment ayant une forme générale allongée le long de l’axe longitudinal, comprend des extrémités longitudinales pourvues respectivement d’une première paroi transversale et d’une deuxième paroi transversale sur lesquelles sont fixées la première extrémité et la deuxième extrémité de l’organe éiastiquement déformable ; - the fixed support, in particular having a generally elongated shape along the longitudinal axis, comprises longitudinal ends provided respectively with a first transverse wall and a second transverse wall on which are fixed the first end and the second end of the elastically deformable organ;
- l’organe mobile comprend une tige de guidage, notamment s’étendant le long de l’axe longitudinal, et un coulisseau ; - the movable member comprises a guide rod, in particular extending along the longitudinal axis, and a slider;
- le coulisseau est fixé à une portion intermédiaire de l’organe éiastiquement déformable ; - the slider is fixed to an intermediate portion of the elastically deformable member;
- l’organe mobile comprend en outre un rouleau de guidage s'étendant dans l’organe éiastiquement déformable, notamment le long de l’axe longitudinal ; - te rouleau de guidage comprenant une ouverture centrate apte à permettre l'insertion d’au moins une partie de la tige de guidage et au moins une rainure longitudinale de forme complémentaire avec au moins un organe de jonction reliant la tige de guidage au coulisseau ; - The movable member further comprises a guide roller extending in the elastically deformable member, in particular along the longitudinal axis; - the guide roller comprising a central opening able to allow the insertion of at least a part of the guide rod and at least one longitudinal groove of complementary shape with at least one junction member connecting the guide rod to the slider;
- le support fixe comprend des organes de guidage coopérant avec des organes complémentaires du coulisseau, les organes de guidage et/ou les organes complémentaires étant, par exemple, choisis parmi au moins des rails, des rainures, des butées et/ou des perçages ; - the fixed support comprises guide members cooperating with complementary members of the slider, the guide members and/or the complementary members being, for example, chosen from at least rails, grooves, stops and/or bores;
- te organe élastiquement déformable comporte un passage interne sur toute son étendue à l’intérieur duquel s’étend le capteur à fibre optique ; - the elastically deformable member comprises an internal passage over its entire extent inside which the fiber optic sensor extends;
- le organe élastiquement déformable le capteur à fibre optique est fixé le long d’une surface externe de l’organe élastiquement déformable ; - the elastically deformable member the optical fiber sensor is fixed along an outer surface of the elastically deformable member;
- l'organe élastiquement déformable comprend une gaine, en particulier en matériau thermorétractable, apte à envelopper et solidariser le capteur à fibre optique sur l’organe élastiquement déformable ; - the elastically deformable member comprises a sheath, in particular of heat-shrinkable material, capable of wrapping and securing the optical fiber sensor to the elastically deformable member;
- le dispositif de mesure de déplacement mécanique comprend en outre un ressort de contre-réaction dont les extrémités sont raccordées, respectivement, au coulisseau et au support fixe ; et - the mechanical displacement measuring device further comprises a counter-reaction spring whose ends are connected, respectively, to the slider and to the fixed support; and
- l’organe élastiquement déformable est un ressort hélicoïdal formé par un fil tubulaire ou par un fil plein. - the elastically deformable member is a helical spring formed by a tubular wire or by a solid wire.
La présente invention concerne également un système de mesure de déplacements mécaniques, en particulier pour un ensemble propulsif d’aéronef, comprenant au moins un dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’invention pour mesurer les déplacements mécaniques d'une pièce de l’ensemble propulsif d’aéronef. The present invention also relates to a system for measuring mechanical displacements, in particular for an aircraft propulsion assembly, comprising at least one mechanical displacement measuring device according to the invention for measuring the mechanical displacements of a part of the assembly aircraft propellant.
Le système de mesure peut également comprendre un dispositif de traitement et d'analyse des données provenant du capteur à fibre optique. Un tel dispositif de traitement et d’analyse, désigné également par interrogateur, permet d’émettre une onde lumineuse dans la fibre optique du capteur à fibre optique. En parcourant la fibre optique, l’onde est en partie absorbée ou diffusée par le cœur de la fibre optique. La partie d’onde diffusée est ensuite analysée par l’interrogateur. La présente invention concerne également un ensemble propulsif d’aéronef, comportant notamment une turbomachine et une nacelle formant une enveloppe annulaire extérieure de la turbomachine, et un aéronef comportant un tel ensemble propulsif. The measurement system can also include a device for processing and analyzing data from the fiber optic sensor. Such a processing and analysis device, also referred to as an interrogator, makes it possible to emit a light wave in the optical fiber of the optical fiber sensor. By traversing the optical fiber, the wave is partly absorbed or diffused by the heart of the optical fiber. The part of the scattered wave is then analyzed by the interrogator. The present invention also relates to an aircraft propulsion assembly, comprising in particular a turbomachine and a nacelle forming an outer annular envelope of the turbomachine, and an aircraft comprising such a propulsion assembly.
L’ensemble propulsif comprend au moins une pièce reliée à un dispositif de mesure de déplacements mécaniques selon l’invention ou à un système de mesure selon l’invention. Le dispositif de mesure de déplacement mécanique ou le système de mesure peuvent être fixés sur un carter structural de la turbomachine et/ou de la nacelle. La pièce à mesurer peut être une pièce d’un inverseur de poussée, tel que des volets déviateurs. The propulsion assembly comprises at least one part connected to a mechanical displacement measuring device according to the invention or to a measuring system according to the invention. The mechanical displacement measuring device or the measuring system can be fixed on a structural casing of the turbomachine and/or of the nacelle. The part to be measured can be a part of a thrust reverser, such as flaps.
Bien entendu les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Of course, the different characteristics, variants and/or embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations insofar as they are not incompatible or exclusive of each other.
Brève description des figures Brief description of figures
L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d'exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de l’invention et l'exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles : The invention will be better understood and other characteristics and advantages will become apparent on reading the following detailed description comprising embodiments given by way of illustration with reference to the appended figures, presented by way of non-limiting examples, which may be used to complete the understanding of the invention and the presentation of its realization and, where appropriate, contribute to its definition, on which:
[Fig.1] la figure lest une vue schématique en perspective d’un dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’état de la technique ; [Fig.1] the figure is a schematic perspective view of a mechanical displacement measuring device according to the state of the art;
[Fig .2] la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’invention ; [Fig.2] Figure 2 is a schematic view in axial section of a first embodiment of a mechanical displacement measuring device according to the invention;
[Fig.3a] la figure 3a est une vue schématique en coupe axiale d’une première variante d’un organe élastiquement déformable du dispositif de mesure de déplacement mécanique de la figure 2 ; [Fig.3a] Figure 3a is a schematic view in axial section of a first variant of an elastically deformable member of the mechanical displacement measuring device of Figure 2;
[Fig.3b] la figure 3b est une vue schématique en coupe axiale de l’organe élastiquement déformable de la figure 3a comportant un capteur à fibre optique ; [Fig.4a] la figure 4a est, respectivement, une vue partielle et une vue agrandie une en coupe axiale d’une deuxième variante d’un organe élastiquement déformable du dispositif de mesure de déplacement mécanique de la figure 2 comportant un capteur à fibre optique ; [Fig.3b] Figure 3b is a schematic view in axial section of the elastically deformable member of Figure 3a comprising an optical fiber sensor; [Fig.4a] Figure 4a is, respectively, a partial view and an enlarged view in axial section of a second variant of an elastically deformable member of the mechanical displacement measuring device of Figure 2 comprising a fiber sensor optical;
[Fig.4b] la figure 4b est, respectivement, une vue partielle et une vue agrandie en coupe axiale de l’organe élastiquement déformable de la figure 4a comportant une gaine ; [Fig.4b] Figure 4b is, respectively, a partial view and an enlarged view in axial section of the elastically deformable member of Figure 4a comprising a sheath;
[Fig.4c] la figure 4c est, respectivement, une vue partielle et une vue agrandie en coupe axiale de l’organe élastiquement déformable de la figure 4b après rétractation de la gaine ; [Fig.4c] Figure 4c is, respectively, a partial view and an enlarged view in axial section of the elastically deformable member of Figure 4b after retraction of the sheath;
[Fig.5a] la figure 5a est une vue schématique en coupe axiale d’un système de mesure comportant le dispositif de mesure de déplacement mécanique de la figure 2 ; [Fig.5a] Figure 5a is a schematic view in axial section of a measuring system comprising the mechanical displacement measuring device of Figure 2;
[Fig.5b] la figure 5b est une vue schématique en coupe axiale d’une variante d’un organe mobile du système de mesure de la figure 5a ; [Fig.5b] Figure 5b is a schematic view in axial section of a variant of a mobile member of the measuring system of Figure 5a;
[Fig.6a] la figure 6a est une vue schématique en coupe axiale d’un deuxième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’invention, dans lequel l'organe élastiquement déformable est en position de repos ; [Fig.6a] Figure 6a is a schematic view in axial section of a second embodiment of the mechanical displacement measuring device according to the invention, in which the elastically deformable member is in the rest position;
[Fig.6b] la figure 6b est une vue schématique en coupe axiale du dispositif de mesure de déplacement mécanique de la figure 6a, dans lequel l’organe élastiquement déformable est comprimé d’un côté ; [Fig.6b] Figure 6b is a schematic view in axial section of the mechanical displacement measuring device of Figure 6a, in which the elastically deformable member is compressed on one side;
[Fig.6c] la figure 6c est une vue schématique de face d’une variante de l’organe mobile du dispositif de mesure de déplacement mécanique des figures 6a et 6b ; [Fig.6c] Figure 6c is a schematic front view of a variant of the movable member of the mechanical displacement measuring device of Figures 6a and 6b;
[Fig.6d] la figure 6d est une vue schématique de face d’une variante d’un support fixe du dispositif de mesure de déplacement mécanique des figures 6a et 6b ; [Fig.6d] Figure 6d is a schematic front view of a variant of a fixed support of the mechanical displacement measuring device of Figures 6a and 6b;
[Fig.7] la figure 7 est une vue schématique en perspective d’un organe mobile d’un troisième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’invention ; [Fig.8a] la figure 8a est une vue schématique en perspective d’un coulisseau et d’une tige de guidage de l’organe mobile du troisième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique selon la figure 7 ; [Fig.7] Figure 7 is a schematic perspective view of a movable member of a third embodiment of the mechanical displacement measuring device according to the invention; [Fig.8a] Figure 8a is a schematic perspective view of a slider and a guide rod of the movable member of the third embodiment of the mechanical displacement measuring device according to Figure 7;
[Fig.8b] la figure 8b est une vue schématique de face d’une variante de l’organe mobile de la figure 8a ; [Fig.8b] Figure 8b is a schematic front view of a variant of the movable member of Figure 8a;
[Fig.9a] la figure 9a est une vue schématique en perspective d’un rouleau de l’organe mobile de la figure 7 ; [Fig.9a] Figure 9a is a schematic perspective view of a roller of the movable member of Figure 7;
[Fig.9b] la figure 9b est une vue schématique de face du rouleau de la figure 9a [Fig.9b] Figure 9b is a schematic front view of the roller of Figure 9a
[Fig ,9c] la figure 9c est une vue schématique de face d’une variante du rouleau des figures 9a et 9b ; [Fig, 9c] Figure 9c is a schematic front view of a variant of the roller of Figures 9a and 9b;
[Fig.10] la figure 10 est une vue schématique en perspective du troisième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique comportant l’organe mobile de la figure 7 ; [Fig.10] Figure 10 is a schematic perspective view of the third embodiment of the mechanical displacement measuring device comprising the movable member of Figure 7;
[Fig.11] la figure 11 est une vue schématique en perspective d’un bouchon de fixation du dispositif de mesure de déplacement mécanique de la figure 10 ; [Fig.11] Figure 11 is a schematic perspective view of a fixing cap of the mechanical displacement measuring device of Figure 10;
[Fig.12] la figure 12 est une vue schématique en perspective d’un quatrième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’invention ; [Fig.12] Figure 12 is a schematic perspective view of a fourth embodiment of the mechanical displacement measuring device according to the invention;
[Fig.13a] la figure 13a est une vue schématique en perspective d’un cinquième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique selon l’invention ; [Fig.13a] Figure 13a is a schematic perspective view of a fifth embodiment of the mechanical displacement measuring device according to the invention;
[Fig.13b] la figure 13b est une vue schématique d’un ressort de contre-réaction de la figure 13a. [Fig.13b] Figure 13b is a schematic view of a feedback spring of Figure 13a.
Par ailleurs, il est à noter que, sur les différentes figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent être désignés par des références identiques. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l’invention. Furthermore, it should be noted that, in the various figures, the structural and/or functional elements common to the various embodiments may be designated by identical references. Thus, unless otherwise stated, such elements have identical structural, dimensional and material properties. In addition, the various elements are not necessarily represented to scale in order to present a view making it easier to understand the invention.
Description détaillée de l’invention Par convention, dans la description ci-après, les termes « longitudinal » et « axial » qualifient l’orientation d'éléments structurels s'étendant selon la direction d'un axe longitudinal, tel qu'un axe longitudinal d'un dispositif de mesure de déplacement mécanique, en particulier un organe élastiquement déformable. Les termes « radial » ou « vertical » qualifient une orientation d'éléments structurels s'étendant selon une direction perpendiculaire à l’axe longitudinal. Les termes « intérieur », « extérieur », « interne » et « externe » sont utilisés en référence à un positionnement par rapport à l’axe longitudinal. Ainsi, un élément structurel s’étendant selon l'axe longitudinal comporte une face intérieure tournée vers l'axe longitudinal et une surface extérieure, opposée à la face intérieure. Detailed description of the invention By convention, in the description below, the terms "longitudinal" and "axial" qualify the orientation of structural elements extending in the direction of a longitudinal axis, such as a longitudinal axis of a measurement of mechanical displacement, in particular an elastically deformable member. The terms “radial” or “vertical” qualify an orientation of structural elements extending in a direction perpendicular to the longitudinal axis. The terms "inner", "outer", "inner" and "outer" are used in reference to positioning relative to the longitudinal axis. Thus, a structural element extending along the longitudinal axis has an inner face facing the longitudinal axis and an outer surface, opposite the inner face.
La figure 1 a été décrite en préambule de la description. Elle est une vue schématique en perspective d'un dispositif de mesure de déplacement mécanique d’une pièce 5 dont on souhaite mesurer un déplacement mécanique selon l’état de la technique. Figure 1 has been described in the preamble of the description. It is a schematic perspective view of a device for measuring the mechanical displacement of a part 5 whose mechanical displacement is to be measured according to the state of the art.
Les figures 2 à 13 représentent plusieurs modes de réalisation d’un dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 selon l’invention. Le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 est utilisé pour mesurer et/ou contrôler un déplacement mécanique d’une pièce 50, visible notamment sur la figure 5a. La pièce 50 dont on souhaite mesurer et/ou contrôler un déplacement mécanique peut être notamment toute ou partie d’un ensemble propulsif d’aéronef. Figures 2 to 13 show several embodiments of a mechanical displacement measuring device 10 according to the invention. The mechanical displacement measuring device 10 is used to measure and/or control a mechanical displacement of a part 50, visible in particular in FIG. 5a. The part 50 for which it is desired to measure and/or control a mechanical displacement can in particular be all or part of an aircraft propulsion assembly.
Pour cela, le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 comprend un capteur à fibre optique 20. Plus particulièrement, le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 comporte au moins un premier réseau de Bragg 30a et un deuxième réseau de Bragg 30b. De plus, le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10, peut comprendre un organe élastiquement déformable 40, un organe mobile 60, en particulier un organe mobile 60 de forme allongée, et/ou un support fixe 70. For this, the mechanical displacement measuring device 10 comprises an optical fiber sensor 20. More particularly, the mechanical displacement measuring device 10 comprises at least a first Bragg grating 30a and a second Bragg grating 30b. In addition, the mechanical displacement measuring device 10 may comprise an elastically deformable member 40, a movable member 60, in particular a movable member 60 of elongated shape, and/or a fixed support 70.
Plus spécifiquement, les figures 2 à 5b illustrent un premier mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 selon l'invention. Selon le premier mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10, l’organe élastiquement déformable 40 présente une forme générale allongée s'étendant suivant un axe longitudinal A. More specifically, FIGS. 2 to 5b illustrate a first embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention. According to the first embodiment of the mechanical displacement measuring device 10, the elastically deformable member 40 has a generally elongated shape extending along a longitudinal axis A.
En référence aux figures 2, 3a et 4c, l’organe élastiquement déformable 40 comprend une première extrémité 42 et une deuxième extrémité 44, en particulier une première extrémité 42 et une deuxième extrémité 44 opposées l’une de l’autre. L'organe élastiquement déformable 40 comprend également une portion intermédiaire 46, ou portion médiane 46, reliant la première extrémité 42 et la deuxième extrémité 44 entre elles. Referring to Figures 2, 3a and 4c, the elastically deformable member 40 comprises a first end 42 and a second end 44, in particular a first end 42 and a second end 44 opposite each other. The elastically deformable member 40 also comprises an intermediate portion 46, or middle portion 46, connecting the first end 42 and the second end 44 to each other.
Sur l’exemple présenté, la première extrémité 42, la deuxième extrémité 44 et la portion intermédiaire 46 sont monobloos. Alternativement, la première extrémité 42, la deuxième extrémité 44 et la portion intermédiaire 46 pourraient être unitaires et reliées entre elles. L’organe élastiquement déformable 40 présente une surface externe 47. In the example presented, the first end 42, the second end 44 and the intermediate portion 46 are monobloos. Alternatively, the first end 42, the second end 44 and the intermediate portion 46 could be unitary and interconnected. The elastically deformable member 40 has an outer surface 47.
L’organe élastiquement déformable 40 est d’une longueur et/ou d’un diamètre variable selon les dimensions de la pièce 50 à mesurer et/ou de l'environnement d’utilisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10. The elastically deformable member 40 is of a variable length and/or diameter depending on the dimensions of the part 50 to be measured and/or the environment in which the mechanical displacement measuring device 10 is used.
Avantageusement, l’organe élastiquement déformable 40 est un ressort hélicoïdal 40 tel qu’illustré de façon non limitative sur les figures. Le ressort hélicoïdal 40 comprend une pluralité de spires. Les spires du ressort hélicoïdal 40, en position repos, peuvent être disjointes pour permettre des déformations par compression et par extension, ou traction, le long de l’axe longitudinal A. En position repos, le ressort hélicoïdal 40 comprend une distance (d) entre deux spires adjacentes, telle qu’illustrée sur les figures 3a et 4c. Advantageously, the elastically deformable member 40 is a helical spring 40 as illustrated without limitation in the figures. Coil spring 40 includes a plurality of coils. The turns of the helical spring 40, in the rest position, can be separated to allow deformations by compression and by extension, or traction, along the longitudinal axis A. In the rest position, the helical spring 40 comprises a distance (d) between two adjacent turns, as illustrated in Figures 3a and 4c.
Les figures 3a et 3b illustrent une première variante de l’organe élastiquement déformable 40, dans laquelle l’organe élastiquement déformable 40 est un ressort hélicoïdal 40 comportant un passage interne 48 s’étendant sur toute son étendue. Dans une telle configuration, le ressort hélicoïdal 40 est creux. A titre d’exemple, le ressort hélicoïdal 40 creux peut être réalisé en enroulant un capillaire creux ou un fil tubulaire en plusieurs spires. Figures 3a and 3b illustrate a first variant of the elastically deformable member 40, in which the elastically deformable member 40 is a helical spring 40 comprising an internal passage 48 extending over its entire extent. In such a configuration, coil spring 40 is hollow. By way of example, the hollow coil spring 40 can be made by winding a hollow capillary or a tubular wire in several turns.
Les figures 4a à 4c illustrent une deuxième variante de l’organe élastiquement déformable 40 comportant une gaine 49. En particulier, la gaine 49 est en matériau rétractable, avantageusement en matériau thermorétractable. Dans une telle configuration, le ressort hélicoïdal 40 peut être non-creux. A titre d'exemple, le ressort hélicoïdal 40 non-creux peut être réalisé en enroulant une tige métallique pleine ou un fil plein en plusieurs spires. FIGS. 4a to 4c illustrate a second variant of the elastically deformable member 40 comprising a sheath 49. In particular, the sheath 49 is made of shrinkable material, advantageously made of heat-shrinkable material. In such a configuration, coil spring 40 may be non-hollow. By way of example, the non-hollow coil spring 40 can be made by winding a solid metal rod or a solid wire in several turns.
En référence aux figures 2, 3b, 4a à 4c, l’organe élastiquement déformable 40 est équipé du capteur à fibre optique 20. Referring to Figures 2, 3b, 4a to 4c, the elastically deformable member 40 is equipped with the fiber optic sensor 20.
Selon la première variante de l’organe élastiquement déformable 40, le capteur à fibre optique 20 est fixé à l’intérieur du passage interne 48. En référence à la figure 3b, le capteur à fibre optique 20 comportant le premier réseau de Bragg 30a et le deuxième réseau de Bragg 30b est inséré dans le passage interne 48 du ressort hélicoïdal 40, formé par exemple d’un capillaire. Le capteur à fibre optique 20 comportant le premier réseau de Bragg 30a et le deuxième réseau de Bragg 30b est donc enroulé en spirale suivant la forme du capillaire formant le ressort hélicoïdal 40 intégrant directement le capteur à fibre optique 20. According to the first variant of the elastically deformable member 40, the optical fiber sensor 20 is fixed inside the internal passage 48. With reference to FIG. 3b, the optical fiber sensor 20 comprising the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b is inserted into the internal passage 48 of the helical spring 40, formed for example by a capillary. The fiber optic sensor 20 comprising the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b is therefore wound in a spiral following the shape of the capillary forming the helical spring 40 directly integrating the fiber optic sensor 20.
A titre d’exemple, le ressort hélicoïdal 40 creux intégrant le capteur à fibre optique 20 est enroulé avec un rayon de courbure d’environ 15 mm. Le rayon de courbure peut être variable en fonction des dimensions et du type de capteur à fibre optique 20 utilisé. By way of example, the hollow coil spring 40 incorporating the fiber optic sensor 20 is wound with a radius of curvature of approximately 15 mm. The radius of curvature can be variable depending on the dimensions and the type of optical fiber sensor 20 used.
Selon la deuxième variante de l’organe élastiquement déformable 40, le capteur à fibre optique 20 est fixé le long de la surface externe 47 de l’organe élastiquement déformable 40. Plus particulièrement, le capteur à fibre optique 20 est fixé le long de la surface externe 47 de l’organe élastiquement déformable 40 par l’intermédiaire de la gaine 49, en particulier en matériau rétractable, avantageusement en matériau thermorétractable. La gaine 49 en matériau rétractable ou thermorétractable présente l’avantage de fixer le capteur à fibre optique 20 sur l’organe élastiquement déformable 40 par chauffage et/ou de s'adapter aux déformations de l’organe élastiquement déformable 40 en fonctionnement. According to the second variant of the elastically deformable member 40, the optical fiber sensor 20 is fixed along the outer surface 47 of the elastically deformable member 40. More particularly, the optical fiber sensor 20 is fixed along the external surface 47 of the elastically deformable member 40 via the sheath 49, in particular made of shrinkable material, advantageously of heat-shrinkable material. The sheath 49 made of shrinkable or heat-shrinkable material has the advantage of fixing the optical fiber sensor 20 to the elastically deformable member 40 by heating and/or of adapting to the deformations of the elastically deformable member 40 in operation.
En référence à la figure 4a, le capteur à fibre optique 20 comportant le premier réseau de Bragg 30a et le deuxième réseau de Bragg 30b est fixé sur la surface externe 47 du ressort hélicoïdal 40, par exemple en plusieurs points 22, afin de maintenir fixe le capteur à fibre optique 20 sur le ressort hélicoïdal 40. Le capteur à fibre optique 20 peut être fixé, par exemple collé, au fur et à mesure sur les spires du ressort hélicoïdal 40 lorsque ce dernier est rigide. Le capteur à fibre optique 20 peut sinon être fixé, par exemple par colle, au fur et à mesure sur différents points 22 d’une zone droite du ressort déroulé, ou de la tige métallique non-enroulée, lorsque le ressort est souple. Referring to Figure 4a, the fiber optic sensor 20 comprising the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b is fixed on the outer surface 47 of the coil spring 40, for example at several points 22, in order to maintain fixed the fiber optic sensor 20 on the coil spring 40. The fiber optic sensor 20 can be fixed, for example glued, progressively on the coils of the helical spring 40 when the latter is rigid. Alternatively, the fiber optic sensor 20 can be fixed, for example by glue, progressively on different points 22 of a straight zone of the unwound spring, or of the non-wound metal rod, when the spring is flexible.
En référence à la figure 4b, une fois que le capteur à fibre optique 20 est fixé sur le ressort hélicoïdal 40, la gaine 49 est enfilée en serpentin sur le ressort hélicoïdal 40 comportant le capteur à fibre optique 20, avec ou sans adhésif. La gaine 49 présente un diamètre supérieur au diamètre du ressort hélicoïdal 40 comportant le capteur à fibre optique 20, avant rétraction de la gaine 49.Referring to Figure 4b, once the fiber optic sensor 20 is attached to the coil spring 40, the sheath 49 is threaded serpentine on the coil spring 40 comprising the fiber optic sensor 20, with or without adhesive. The sheath 49 has a diameter greater than the diameter of the coil spring 40 comprising the fiber optic sensor 20, before shrinking of the sheath 49.
En référence à la figure 4c, une fois la gaine 49 enfilée sur le ressort hélicoïdal 40 comportant le capteur à fibre optique 20, la gaine 49 est rétractée, par exemple à l’aide d'un élément chauffant, également désigné par le terme hot gun en anglais. Dans cette configuration, le diamètre de la gaine 49 rétractée est inférieur au diamètre du ressort hélicoïdal 40 comportant le capteur à fibre optique 20. Referring to Figure 4c, once the sheath 49 threaded on the coil spring 40 comprising the fiber optic sensor 20, the sheath 49 is retracted, for example using a heating element, also designated by the term hot gun in English. In this configuration, the diameter of the retracted sheath 49 is less than the diameter of the coil spring 40 comprising the fiber optic sensor 20.
L’ensemble formé par l'organe élastiquement déformable 40 et le capteur à fibre optique 20 équipé du premier réseau de Bragg 30a et du deuxième réseau de Bragg 30b est configuré pour être assemblé sur le support fixe 70. Sur les exemples et de manière non limitative, le support fixe 70 présente une forme allongée, telle qu’un cylindre de révolution, s’étendant autour de l’axe longitudinal A. The assembly formed by the elastically deformable member 40 and the optical fiber sensor 20 equipped with the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b is configured to be assembled on the fixed support 70. In the examples and in a manner not limiting, the fixed support 70 has an elongated shape, such as a cylinder of revolution, extending around the longitudinal axis A.
En référence aux figures 2, 5a et 5b, le support fixe 70 comprend une première paroi transversale 72 et une deuxième paroi transversale 74 disposées aux extrémités longitudinales du support fixe 70. La première extrémité 42 et la deuxième extrémité 44 de l’organe élastiquement déformable 40 sont fixées, respectivement, à la première paroi transversale 72 et à la deuxième paroi transversale 74. Referring to Figures 2, 5a and 5b, the fixed support 70 comprises a first transverse wall 72 and a second transverse wall 74 disposed at the longitudinal ends of the fixed support 70. The first end 42 and the second end 44 of the elastically deformable member 40 are fixed, respectively, to the first transverse wall 72 and to the second transverse wall 74.
De façon complémentaire, la première paroi transversale 72 et/ou la deuxième paroi transversale 74 peuvent comprendre respectivement un premier orifice 720 et un deuxième orifice 740. Il est ainsi possible de faire passer des éléments du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 à l’intérieur du support fixe 70. Sur les exemptes des figures 2 et 5a, te première extrémité 42 comportant ie capteur à fibre optique 20 est raccordée à te première paroi transversale 72 à travers ie premier orifice 720. De préférence, ie premier orifice 720 présente un diamètre sensiblement similaire au diamètre de la première extrémité 42 comportant te capteur à fibre optique 20. La deuxième extrémité 44 comportant le capteur à fibre optique 20 peut être attachée à ia deuxième paroi transversaie 74 par des moyens de fixation, tels que des clips non illustrés sur les figures. In a complementary manner, the first transverse wall 72 and/or the second transverse wall 74 may respectively comprise a first orifice 720 and a second orifice 740. It is thus possible to pass elements of the mechanical displacement measuring device 10 to the interior of the fixed support 70. In the examples of FIGS. 2 and 5a, the first end 42 comprising the fiber optic sensor 20 is connected to the first transverse wall 72 through the first orifice 720. Preferably, the first orifice 720 has a diameter substantially similar to the diameter of the the first end 42 comprising the fiber optic sensor 20. The second end 44 comprising the fiber optic sensor 20 can be attached to the second transverse wall 74 by fixing means, such as clips not shown in the figures.
En référence à la figure 5a, le deuxième orifice 740 est apte à recevoir une première extrémité longitudinale 60a de l’organe mobile 60. Préférentiellement, le deuxième orifice 740 présente un diamètre sensiblement similaire au diamètre de la première extrémité longitudinale 60a. Ainsi configuré, l’organe mobile 60 présente une forme allongée s'étendant suivant l’axe longitudinal A. Referring to Figure 5a, the second orifice 740 is adapted to receive a first longitudinal end 60a of the movable member 60. Preferably, the second orifice 740 has a diameter substantially similar to the diameter of the first longitudinal end 60a. Thus configured, the movable member 60 has an elongated shape extending along the longitudinal axis A.
Tel que présenté sur ia figure 5a, l’organe mobile 60 relie l’organe élastiquement déformable 40 et ia pièce 50 à mesurer. As shown in Figure 5a, the movable member 60 connects the elastically deformable member 40 and the part 50 to be measured.
En référence aux figures 2, 4c à 5b, l’organe mobile 60 comprend la première extrémité longitudinale 60a et une deuxième extrémité longitudinale 60b, en particulier une première extrémité longitudinale 60a et une deuxième extrémité longitudinale 60b opposées l’une de l’autre. Referring to Figures 2, 4c to 5b, the movable member 60 comprises the first longitudinal end 60a and a second longitudinal end 60b, in particular a first longitudinal end 60a and a second longitudinal end 60b opposite each other.
Sur l’exemple présenté, ia première extrémité longitudinale 60a et te deuxième extrémité longitudinale 60b sont monoblocs. Alternativement, la première extrémité longitudinale 60a et la deuxième extrémité longitudinale 60b pourraient être unitaires et reliées entre elles. In the example shown, the first longitudinal end 60a and the second longitudinal end 60b are in one piece. Alternatively, the first longitudinal end 60a and the second longitudinal end 60b could be unitary and interconnected.
La deuxième extrémité longitudinale 60b peut être fixée sensiblement sur la portion intermédiaire 46 de l'organe élastiquement déformable 40. Ainsi agencé, l’organe mobile 60 et l’organe élastiquement déformable 40 sont solidaires, notamment en translation le long de l’axe longitudinal A. The second longitudinal end 60b can be fixed substantially on the intermediate portion 46 of the elastically deformable member 40. Thus arranged, the movable member 60 and the elastically deformable member 40 are integral, in particular in translation along the longitudinal axis HAS.
La première extrémité longitudinale 60a est configurée pour être fixée à la pièce 50 à mesurer, de façon à ce que le capteur à fibre optique 20 équipant l’organe élastiquement déformable 40 soit apte à mesurer tes déplacements mécaniques de la pièce 50. Avantageusement, l’organe mobile 60 comporte un coulisseau 62 relié une tige de guidage 64. La tige de guidage 64 peut présenter une forme allongée suivant l'axe longitudinal A. The first longitudinal end 60a is configured to be fixed to the part 50 to be measured, so that the optical fiber sensor 20 fitted to the elastically deformable member 40 is able to measure the mechanical displacements of the part 50. Advantageously, the movable member 60 comprises a slider 62 connected to a guide rod 64. The guide rod 64 may have an elongated shape along the longitudinal axis A.
La tige de guidage 64 s’étend longitudinalement entre la première extrémité longitudinale 60a et la deuxième extrémité longitudinale 60b. La première extrémité longitudinale 60a s’étend en passant à travers le deuxième orifice 740 du support fixe 70, entre la pièce 50 et la deuxième extrémité longitudinale 60b reliée à l’organe élastiquement déformable 40. The guide rod 64 extends longitudinally between the first longitudinal end 60a and the second longitudinal end 60b. The first longitudinal end 60a extends by passing through the second orifice 740 of the fixed support 70, between the part 50 and the second longitudinal end 60b connected to the elastically deformable member 40.
Sur l’exemple des figures, la deuxième extrémité longitudinale 60b s'étend à l'intérieur du l'organe élastiquement déformable 40, en particulier le ressort hélicoïdal 40. In the example of the figures, the second longitudinal end 60b extends inside the elastically deformable member 40, in particular the coil spring 40.
Ainsi, le diamètre de la tige de guidage 64 est inférieur ou égal au diamètre interne de l’organe élastiquement déformable 40. Thus, the diameter of the guide rod 64 is less than or equal to the internal diameter of the elastically deformable member 40.
Selon un exemple de réalisation, le coulisseau 62 peut comprendre un corps principal 620, notamment un corps principal 620 cylindrique s’étendant autour de l’axe longitudinal A. A titre d’exemple, le corps principal 620 peut être un cylindre plein ou creux. According to an exemplary embodiment, the slider 62 may comprise a main body 620, in particular a cylindrical main body 620 extending around the longitudinal axis A. By way of example, the main body 620 may be a solid or hollow cylinder .
Le coulisseau 62, en particulier le corps principal 620, est fixé à la deuxième extrémité longitudinale 60b suivant une direction axiale opposée à la pièce 50. Plus spécifiquement, le coulisseau 62, en particulier le corps principal 620, est attaché au moins partiellement sur la portion intermédiaire 46 de l’organe élastiquement déformable 40. The slider 62, in particular the main body 620, is fixed to the second longitudinal end 60b in an axial direction opposite to the part 50. More specifically, the slider 62, in particular the main body 620, is attached at least partially to the intermediate portion 46 of the elastically deformable member 40.
En effet, le coulisseau 62, en particulier le corps principal 620, peut présenter une forme tubulaire, notamment moulée, pour correspondre à l’empreinte de l'organe élastiquement déformable 40. Ainsi, selon un mode particulier de réalisation, le coulisseau 62 peut être assemblé autour d’au moins une des spires de la portion intermédiaire 46 de l’organe élastiquement déformable 40, en tant que ressort hélicoïdal 40, en position repos. Indeed, the slider 62, in particular the main body 620, can have a tubular shape, in particular molded, to correspond to the footprint of the elastically deformable member 40. Thus, according to a particular embodiment, the slider 62 can be assembled around at least one of the turns of the intermediate portion 46 of the elastically deformable member 40, as a coil spring 40, in the rest position.
Le coulisseau 62, notamment le corps principal 620, présente une largeur iezo mesurée par rapport à l’axe longitudinal A. La largeur Ie2o est comprise entre une valeur minimale correspondant à la distance (d) entre deux spires adjacentes, telle qu'illustrée sur les figures 3a et 4c, et une valeur maximale correspondant à la longueur de plusieurs spires, par exemple quatre spires, du ressort hélicoïdal 40 au repos. En particulier, tel que présenté sur l’exemple de la figure 6a, le corps principal 620 peut recouvrir environ 3 à 4 spires du ressort hélicoïdal 40. The slider 62, in particular the main body 620, has a width iezo measured with respect to the longitudinal axis A. The width Ie2o is between a minimum value corresponding to the distance (d) between two adjacent turns, as illustrated on FIGS. 3a and 4c, and a maximum value corresponding to the length of several turns, for example four turns, of the coil spring 40 at rest. In particular, as shown in the example of Figure 6a, the main body 620 can cover approximately 3 to 4 coils of the coil spring 40.
Préférentiellement, le corps principal 620 a une largeur I620 faible pour favoriser la déformation, tant en extension qu’en compression, de l’organe élastiquement déformable 40, notamment le long de l’axe longitudinal A, tel qu’illustrée sur la figure 5b. Preferably, the main body 620 has a small width I 620 to promote the deformation, both in extension and in compression, of the elastically deformable member 40, in particular along the longitudinal axis A, as illustrated in the figure 5b.
A titre d’exemple, dans le cas où le ressort hélicoïdal 40 comporte 10 spires, le corps principal 620 du coulisseau 62 peut être fixé au ressort hélicoïdal 40 de façon soit à couvrir au minimum la distance (d) entre les 5e et 6e spires, soit au maximum de couvrir les 5e et 6e spires. By way of example, in the case where the helical spring 40 comprises 10 turns, the main body 620 of the slider 62 can be fixed to the helical spring 40 so as to cover at least the distance (d) between the 5th and 6th e turns, i.e. at most to cover the 5 th and 6 th turns.
Selon l’invention, le premier réseau de Bragg 30a, respectivement le deuxième réseau de Bragg 30b, du capteur à fibre optique 20 s’étend entre la première extrémité 42 de l’organe élastiquement déformable 40 et l’organe mobile 60, et le deuxième réseau de Bragg 30b, respectivement le premier réseau de Bragg 30a, s’étend entre la deuxième extrémité 44 de l’organe élastiquement déformable 40 et l’organe mobile 60. According to the invention, the first Bragg grating 30a, respectively the second Bragg grating 30b, of the optical fiber sensor 20 extends between the first end 42 of the elastically deformable member 40 and the movable member 60, and the second Bragg grating 30b, respectively the first Bragg grating 30a, extends between the second end 44 of the elastically deformable member 40 and the movable member 60.
Une telle configuration de l'invention permet de créer une translation Tr de l’organe élastiquement déformable 40 par l’organe mobile 60 lorsque la pièce 50 dont on souhaite mesurer et/ou contrôler un déplacement mécanique se déplace, et par conséquent de déformer la première extrémité 42 et la deuxième extrémité 44 comportant le capteur à fibre optique 20. Such a configuration of the invention makes it possible to create a translation Tr of the elastically deformable member 40 by the movable member 60 when the part 50 whose mechanical displacement is to be measured and/or controlled moves, and consequently to deform the first end 42 and the second end 44 comprising the fiber optic sensor 20.
De cette façon, le premier réseau de Bragg 30a et le deuxième réseau de Bragg 30b sont aptes à mesurer une déformation en traction de la première extrémité 42, respectivement de la deuxième extrémité 44, et une déformation en compression de la deuxième extrémité 44, respectivement de la première extrémité 42. In this way, the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b are able to measure a deformation in tension of the first end 42, respectively of the second end 44, and a deformation in compression of the second end 44, respectively. of the first end 42.
Plus particulièrement, le coulisseau 62 est fixé sur la portion intermédiaire 46 de façon à séparer le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 dans deux régions de mesure. More particularly, the slider 62 is fixed on the intermediate portion 46 so as to separate the mechanical displacement measuring device 10 in two measuring regions.
Sur l’exemple des figures 5a et 5b, le coulisseau 62 délimite une première région 32a correspondant sensiblement à la première extrémité 42 comportant un premier réseau de Bragg 30a et une deuxième région 32b correspondant sensiblement à la deuxième extrémité 44 comportant le deuxième réseau de Bragg 30b. In the example of Figures 5a and 5b, the slider 62 delimits a first region 32a corresponding substantially to the first end 42 comprising a first Bragg grating 30a and a second region 32b corresponding substantially at the second end 44 comprising the second Bragg grating 30b.
En référence à la figure 5a, la première extrémité 42 est déformée en traction et la deuxième extrémité 44 est déformée en compression. Ainsi, le premier réseau de Bragg 30a est apte à mesurer la déformation en traction de l’organe élastiquement déformable 40 et le deuxième réseau de Bragg 30b est apte à mesurer la déformation en compression de l’organe élastiquement déformable 40. Referring to Figure 5a, the first end 42 is deformed in tension and the second end 44 is deformed in compression. Thus, the first Bragg grating 30a is capable of measuring the tensile deformation of the elastically deformable member 40 and the second Bragg grating 30b is capable of measuring the compressive deformation of the elastically deformable member 40.
Inversement, sur l’exemple de la figure 5b, la première extrémité 42 est déformée en compression et la deuxième extrémité 44 est déformée en traction. Ainsi, le premier réseau de Bragg 30a est apte à mesurer la déformation en compression de l’organe élastiquement déformable 40 et le deuxième réseau de Bragg 30b est apte à mesurer la déformation en traction de l’organe élastiquement déformable 40. Conversely, in the example of Figure 5b, the first end 42 is deformed in compression and the second end 44 is deformed in tension. Thus, the first Bragg grating 30a is capable of measuring the compression deformation of the elastically deformable member 40 and the second Bragg grating 30b is capable of measuring the tensile deformation of the elastically deformable member 40.
La position du premier réseau de Bragg 30a et du deuxième réseau de Bragg 30b du capteur à fibre optique 20 sur la première extrémité 42 et la deuxième extrémité 44 peut être choisie de façon à favoriser, par exemple, la symétrie de mesures et/ou la sensibilité du capteur à fibre optique 20. The position of the first Bragg grating 30a and of the second Bragg grating 30b of the fiber optic sensor 20 on the first end 42 and the second end 44 can be chosen so as to favor, for example, the symmetry of measurements and/or the fiber optic sensor sensitivity 20.
Le capteur à fibre optique 20 peut être équipé d’un ou plusieurs réseaux de Bragg positionnés sur la première extrémité 42 et la deuxième extrémité 44, de façon à améliorer la mesure de déformation de l’organe élastiquement déformable 40. The fiber optic sensor 20 can be equipped with one or more Bragg gratings positioned on the first end 42 and the second end 44, so as to improve the measurement of deformation of the elastically deformable member 40.
Ainsi, de manière générale, le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 est apte à mesurer à la fois une déformation en compression et une déformation en traction de l’organe élastiquement déformable 40 par l’intermédiaire du premier réseau de Bragg 30a et du deuxième réseau de Bragg 30b du capteur à fibre optique 20. Thus, in general, the mechanical displacement measuring device 10 is capable of measuring both a compression deformation and a tensile deformation of the elastically deformable member 40 via the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b of the fiber optic sensor 20.
Ceci permet au dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 de déterminer le déplacement mécanique de la pièce 50 en calculant la différence des mesures du premier réseau de Bragg 30a et du deuxième réseau de Bragg 30b. Pour cela, le capteur à fibre optique 20 peut être relié à un dispositif de traitement et d’analyse 8. Le dispositif de traitement et d’analyse 8 reçoit des données provenant du capteur à fibre optique 20. A cet effet, le dispositif de traitement et d'analyse 8 comprend un connecteur 8’ pour être relié capteur à fibre optique 20, tel qu’illustré schématiquement sur la figure 5a. This allows the mechanical displacement measuring device 10 to determine the mechanical displacement of the part 50 by calculating the difference of the measurements of the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b. For this, the fiber optic sensor 20 can be connected to a processing and analysis device 8. The processing and analysis device 8 receives data from the fiber optic sensor 20. For this purpose, the device processing and analysis 8 comprises a connector 8 'to be connected optical fiber sensor 20, as illustrated schematically in Figure 5a.
Dans le cas où le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 comprend un seul réseau de Bragg positionné par région de l’organe élastiquement déformable 40, à savoir le premier réseau de Bragg 30a dans la première région 32a et le deuxième réseau de Bragg 30b dans la deuxième région 32b, la mesure de déformation par le premier réseau de Bragg 30a et par le deuxième réseau de Bragg 30b est obtenue selon les lois : In the case where the mechanical displacement measuring device 10 comprises a single Bragg grating positioned per region of the elastically deformable member 40, namely the first Bragg grating 30a in the first region 32a and the second Bragg grating 30b in the second region 32b, the measurement of deformation by the first Bragg grating 30a and by the second Bragg grating 30b is obtained according to the laws:
- pour le premier réseau de Bragg 30a situé dans la première région 32a :
Figure imgf000020_0001
- for the first Bragg grating 30a located in the first region 32a:
Figure imgf000020_0001
- et pour le deuxième réseau de Bragg 30b situé dans la deuxième région 32b :
Figure imgf000020_0002
où :
- And for the second Bragg grating 30b located in the second region 32b:
Figure imgf000020_0002
where :
Δλ30a est une variation de longueur d’onde du premier réseau de Bragg 30a ;Δλ30a is a wavelength variation of the first Bragg grating 30a;
Δλaob est une variation de longueur d’onde du deuxième réseau de Bragg 30b ; K(T_30a) est une sensibilité thermique du premier réseau de Bragg 30a ; Δλaob is a wavelength variation of the second Bragg grating 30b; K(T_30a) is a thermal sensitivity of the first Bragg grating 30a;
K(T 30a) est une sensibilité thermique du deuxième réseau de Bragg 30b ; K(ε_30a) est une sensibilité mécanique du premier réseau de Bragg 30a ; K(ε_30b) est une sensibilité mécanique du deuxième réseau de Bragg 30b ; T est une température environnante à la déformation ; ε est une déformation (compression ou allongement) relative au premier réseau de Bragg et au deuxième réseau de Bragg. K(T 30a) is a thermal sensitivity of the second Bragg grating 30b; K( ε _30a) is a mechanical sensitivity of the first Bragg grating 30a; K( ε _30b) is a mechanical sensitivity of the second Bragg grating 30b; T is a temperature surrounding the deformation; ε is a deformation (compression or elongation) relative to the first Bragg grating and to the second Bragg grating.
La sensibilité thermique du premier réseau de Bragg K(T __30a) et la sensibilité thermique du deuxième réseau de Bragg K(r_30b) dépendent principalement de la variation d’indice liée à la température. Etant donné que le premier réseau de Bragg 30a et le deuxième réseau de Bragg 30b sont inscrits dans la même fibre optique, la sensibilité thermique du premier réseau de Bragg K(T_ 30a) et la sensibilité thermique du deuxième réseau de Bragg K(r_30b) peuvent être considérées identiques et égales. The thermal sensitivity of the first Bragg grating K(T __30a) and the thermal sensitivity of the second Bragg grating K(r_30b) depend mainly on the index variation related to temperature. Since the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b are inscribed in the same optical fiber, the thermal sensitivity of the first Bragg grating K(T_ 30a) and the thermal sensitivity of the second Bragg grating K(r_30b) can be considered identical and equal.
La sensibilité mécanique du premier réseau de Bragg K(ε 30a) et la sensibilité mécanique du deuxième réseau de Bragg K(e 30b) sont issues de la calibration du capteur à fibre optique 20 à ia déformation et donc au dépiacement de i'organe mobile 60. Les valeurs de sensibilité mécanique du premier réseau de Bragg K(ε_30a) et de la sensibilité mécanique du deuxième réseau de Bragg K(ε_30b) sont donc connues. The mechanical sensitivity of the first Bragg grating K(ε 30a) and the mechanical sensitivity of the second Bragg grating K(e 30b) come from the calibration of the optical fiber sensor 20 to the deformation and therefore to the displacement of the movable member 60. The values of mechanical sensitivity of the first Bragg grating K(ε_30a) and of the mechanical sensitivity of the second Bragg grating K(ε_30b) are therefore known.
Le dispositif de mesure 10 est configuré de façon à ce que la translation Tr de l’organe mobile 60 entraînera des variations de signes opposés sur le premier réseau de Bragg 30a et le deuxième réseau de Bragg 30b. Le premier réseau de Bragg 30a verra une augmentation de sa longueur d’onde Bragg et le deuxième réseau de Bragg 30b verra une diminution de sa longueur d’onde de Bragg et inversement. The measuring device 10 is configured so that the translation Tr of the movable member 60 will cause variations of opposite signs on the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b. The first Bragg grating 30a will see an increase in its Bragg wavelength and the second Bragg grating 30b will see a decrease in its Bragg wavelength and vice versa.
De ce fait, en calculant la différence entre la variation de longueur d’onde du premier réseau de Bragg Δλ30a et la variation de longueur d’onde du deuxième réseau de Bragg Δλ30b, on obtient l’équation suivante :
Figure imgf000021_0001
Therefore, by calculating the difference between the variation in wavelength of the first Bragg grating Δλ 30a and the variation in wavelength of the second Bragg grating Δλ30b, the following equation is obtained:
Figure imgf000021_0001
La température n’intervient plus dans cette équation. Il s’en suit donc que la valeur de la déformation relative au premier réseau de Bragg et au deuxième réseau de Bragg ε peut donc être déterminée de manière indépendante de la température. Temperature is no longer a factor in this equation. It therefore follows that the value of the deformation relative to the first Bragg grating and to the second Bragg grating ε can therefore be determined independently of the temperature.
La connaissance de la déformation relative au premier réseau de Bragg et au deuxième réseau de Bragg E permet de déterminer ia valeur du déplacement de l’organe mobile 60 et, par conséquent, la valeur du déplacement de la pièce 50 dont on souhaite mesurer et/ou contrôler un déplacement mécanique via une calibration préalable. Knowledge of the deformation relating to the first Bragg grating and to the second Bragg grating E makes it possible to determine the value of the displacement of the mobile member 60 and, consequently, the value of the displacement of the part 50 which it is desired to measure and/or or control a mechanical movement via a prior calibration.
La calibration préalable est obtenue en mesurant la variation de longueur d’onde du premier réseau de Bragg Δλ30a, respectivement du deuxième réseau de Bragg Δλ30b, relié à la déformation ε relative au premier réseau de Bragg 30a, respectivement au deuxième réseau de Bragg 30b, via la sensibilité mécanique du premier réseau de Bragg K(ε_30a), respectivement du deuxième réseau de Bragg K(ε_30b), en fonction du déplacement (allongement ou compression) de l’organe élastiquement déformable 40, notamment le ressort hélicoïdal 40, via l’organe mobile 60, notamment le coulisseau 62.The preliminary calibration is obtained by measuring the variation in wavelength of the first Bragg grating Δλ 30a , respectively of the second Bragg grating Δλ 30b , connected to the deformation ε relative to the first Bragg grating 30a , respectively to the second Bragg grating 30b, via the mechanical sensitivity of the first Bragg grating K( ε _30a), respectively of the second Bragg grating K( ε _30b), as a function of the displacement (elongation or compression) of the elastically deformable member 40, in particular the helical spring 40, via the movable member 60, in particular the slider 62.
La position de repos de l’organe élastiquement déformable 40, notamment du ressort hélicoïdal 40, correspond au point de référence de décalage spectral. Dans le cas où le dispositif de mesure 10 comprend plusieurs réseaux de Bragg, en particulier le premier réseau de Bragg 30a et le deuxième réseau de Bragg 30b, du capteur à fibre optique 20 positionnés par première région 32a et deuxième région 32b de l’organe élastiquement déformable 40, une valeur moyenne des mesures des réseaux de Bragg par région peut être effectuée pour déterminer la valeur du déplacement mécanique de la pièce 50. The rest position of the elastically deformable member 40, in particular of the helical spring 40, corresponds to the spectral shift reference point. In the case where the measuring device 10 comprises several Bragg gratings, in particular the first Bragg grating 30a and the second Bragg grating 30b, of the optical fiber sensor 20 positioned by first region 32a and second region 32b of the organ elastically deformable 40, an average value of the measurements of the Bragg gratings per region can be taken to determine the value of the mechanical displacement of the part 50.
Les figures 6a à 6d sont des vues schématiques d’un deuxième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 selon l’invention. Figures 6a to 6d are schematic views of a second embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
Le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 du deuxième mode de réalisation se distingue du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 du premier mode de réalisation par l'organe mobile 60 et/ou le support fixe 70. Plus particulièrement, l’organe mobile 60 comprend le coulisseau 62 et la tige de guidage 64. Plus spécifiquement, le coulisseau 62 comprend en outre un corps secondaire 622, notamment un corps secondaire cylindrique 622. The mechanical displacement measuring device 10 of the second embodiment differs from the mechanical displacement measuring device 10 of the first embodiment by the movable member 60 and/or the fixed support 70. More particularly, the movable member 60 comprises the slider 62 and the guide rod 64. More specifically, the slider 62 further comprises a secondary body 622, in particular a cylindrical secondary body 622.
En référence aux figures 6a et 6b, le corps principal 620 est fixé à la tige de guidage 64 par la deuxième extrémité longitudinale 60b. Le corps secondaire 622 s'étend radialement vers l’extérieur du corps principal 620, de façon à ce que le corps principal 620 et le corps secondaire 622 soient coaxiaux. Referring to Figures 6a and 6b, the main body 620 is fixed to the guide rod 64 by the second longitudinal end 60b. The secondary body 622 extends radially outward from the main body 620, so that the main body 620 and the secondary body 622 are coaxial.
Le corps secondaire 622 permet de créer un guidage périphérique du coulisseau 62 le long de l’axe longitudinal A, en limitant notamment le débattement angulaire du corps principal 620 pendant un déplacement, en particulier le long de l'axe longitudinal A. The secondary body 622 makes it possible to create peripheral guidance of the slider 62 along the longitudinal axis A, in particular by limiting the angular movement of the main body 620 during a movement, in particular along the longitudinal axis A.
Sur l’exemple présenté, le corps secondaire 622 présente une largeur I622 supérieure à la largeur I620 du corps principal 620. In the example presented, the secondary body 622 has a width I 622 greater than the width I 620 of the main body 620.
Avantageusement, le coulisseau 62 et le support fixe 70 peuvent comprendre, respectivement, des organes de guidage 76 et des organes complémentaires 626 coopérants avec les organes de guidage 76. Les organes de guidage 76 et les organes complémentaires 626 permettent de renforcer la limitation du débattement angulaire du coulisseau 62 en translation le long de l'axe longitudinal A. Les organes de guidage 76 et les organes complémentaires 626 peuvent être notamment choisis parmi des rails, des rainures, des dents en saillie, des butées et/ou des perçages. Advantageously, the slider 62 and the fixed support 70 may comprise, respectively, guide members 76 and complementary members 626 cooperating with the guide members 76. The guide members 76 and the complementary members 626 make it possible to reinforce the limitation of the displacement angular slider 62 in translation along the longitudinal axis A. The guide members 76 and the complementary members 626 can be chosen in particular from rails, grooves, projecting teeth, stops and/or bores.
En référence à la variante présentée sur la figure 6c, le corps secondaire 622 du coulisseau 62 comprend deux dents en saillie en tant qu’organes complémentaires 626. De tels organes complémentaires 626 s'étendent radialement vers l’extérieur du corps secondaire 622. En référence à la variante présentée sur la figure 6d, le support fixe 70 a une forme de révolution cylindrique comprenant deux rainures en tant qu’organes de guidage 76. Les organes complémentaires 626 et les organes de guidage 76 coopèrent par complémentarité de forme pour favoriser le guidage du coulisseau 62 à l’intérieur du support fixe 70. With reference to the variant presented in FIG. 6c, the secondary body 622 of the slider 62 comprises two projecting teeth as complementary members 626. Such complementary members 626 extend radially towards the outside of the secondary body 622. reference to the variant shown in Figure 6d, the fixed support 70 has a cylindrical shape of revolution comprising two grooves as guide members 76. The complementary members 626 and the guide members 76 cooperate by form complementarity to promote the guiding the slider 62 inside the fixed support 70.
Les figures 7 à 11 sont des vues schématiques d’un troisième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 selon l’invention. Figures 7 to 11 are schematic views of a third embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
Le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 du troisième mode de réalisation se distingue du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 du premier mode de réalisation par l’organe mobile 60 et un bouchon de fixation 80. The mechanical displacement measuring device 10 of the third embodiment differs from the mechanical displacement measuring device 10 of the first embodiment by the movable member 60 and a fixing plug 80.
Plus particulièrement, en référence à la figure 7, l'organe mobile 60 comprend une variante du coulisseau 62, une variante de la tige de guidage 64 et un rouleau de guidage 66, notamment un rouleau de guidage 66 cylindrique. Le rouleau de guidage 66 permet notamment de créer un guidage central du coulisseau 62 le long de l’axe longitudinal A. More particularly, with reference to Figure 7, the movable member 60 comprises a variant of the slider 62, a variant of the guide rod 64 and a guide roller 66, in particular a guide roller 66 cylindrical. The guide roller 66 makes it possible in particular to create a central guide for the slider 62 along the longitudinal axis A.
Sur la figure 8a, la tige de guidage 64 s'étend le long de l’axe longitudinal A entre la première extrémité longitudinale 60a et la deuxième extrémité longitudinale 60b. In Figure 8a, guide rod 64 extends along longitudinal axis A between first longitudinal end 60a and second longitudinal end 60b.
Selon le troisième mode de réalisation, la première extrémité longitudinale 60a est similaire à celle décrite en relation avec le premier mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 et la deuxième extrémité longitudinale 60b comprend au moins une extension longitudinale 640. Préférentiellement, l'extension longitudinale 640 s’étend radialement vers l'extérieur de la tige de guidage 64. According to the third embodiment, the first longitudinal end 60a is similar to that described in relation to the first embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 and the second longitudinal end 60b comprises at least one longitudinal extension 640. Preferably, the longitudinal extension 640 extends radially outward from the guide rod 64.
Sur l’exemple, la deuxième extrémité longitudinale 60b et l’extension longitudinale 640 s’étendent de part et d’autre du coulisseau 62. In the example, the second longitudinal end 60b and the longitudinal extension 640 extend on either side of the slider 62.
Par ailleurs, le coulisseau 62 comprend un corps annulaire 621 s’étendant autour de l’axe longitudinal A. Le corps annulaire 621 comprend au moins un organe de jonction 68 reliant le corps annulaire 621 du coulisseau 62 à l’extension longitudinale 640 de la tige de guidage 64. L’organe de jonction 68 peut être une paroi radiale formant un pont de liaison entre le coulisseau 62 et la tige de guidage 64. Furthermore, the slider 62 comprises an annular body 621 extending around the longitudinal axis A. The annular body 621 comprises at least one junction member 68 connecting the annular body 621 of the slider 62 to the longitudinal extension 640 of the guide rod 64. Junction member 68 may be a radial wall forming a connecting bridge between slider 62 and guide rod 64.
Sur la figure 8b, le coulisseau 62 comprend trois organes de jonction 68 et la tige de guidage 64 comprend également trois extensions longitudinale 640, de façon à constituer un renforcement d’une liaison solide entre le coulisseau 62 et la tige de guidage 64. In Figure 8b, the slider 62 includes three junction members 68 and the guide rod 64 also includes three longitudinal extensions 640, so as to constitute a reinforcement of a solid connection between the slider 62 and the guide rod 64.
Sur l’exemple des figures 8a et 8b, le coulisseau 62 et la tige de guidage 64 sont monoblocs. Alternativement, le coulisseau 62 et la tige de guidage 64 pourraient être unitaires et reliées entre eux. In the example of Figures 8a and 8b, the slider 62 and the guide rod 64 are in one piece. Alternatively, the slider 62 and the guide rod 64 could be unitary and interconnected.
En référence à la figure 9a, le rouleau de guidage 66 présente une forme cylindrique allongée suivant l’axe longitudinal A. Le rouleau de guidage 66 s’étend entre une première face d’extrémité 664 et une deuxième face d’extrémité 666. Le rouleau de guidage 66 comprend en outre une ouverture centrale 660 débouchant sur la première face d’extrémité 664 et la deuxième face d’extrémité 666. L’ouverture centrale 660 peut avoir un diamètre similaire à un diamètre externe de la tige de guidage 64. L’ouverture centrale 660 est configurée pour l’insertion d’au moins une partie de la tige de guidage 64.Referring to Figure 9a, the guide roller 66 has an elongated cylindrical shape along the longitudinal axis A. The guide roller 66 extends between a first end face 664 and a second end face 666. The guide roller 66 further comprises a central opening 660 opening onto the first end face 664 and the second end face 666. The central opening 660 may have a diameter similar to an outer diameter of the guide rod 64. Central opening 660 is configured for insertion of at least a portion of guide rod 64.
Le rouleau de guidage 66 comprend en outre au moins une rainure longitudinale 662. En particulier, la rainure longitudinale 662 s’étend au moins sur une partie d’une longueur du rouleau de guidage 66. Sur l’exemple, la rainure longitudinale 662 débouche seulement sur la première face d’extrémité 666. The guide roller 66 further comprises at least one longitudinal groove 662. In particular, the longitudinal groove 662 extends at least over part of a length of the guide roller 66. In the example, the longitudinal groove 662 opens only on the first end face 666.
Par ailleurs, la rainure longitudinale 662 est configurée pour avoir une forme complémentaire avec l’organe de jonction 68 du coulisseau 62. La rainure longitudinale 662 permet de guider le coulisseau 62 et d’éviter des torsions des spires de l’organe élastiquement déformable 40 s’étendant autour du coulisseau 62. Furthermore, the longitudinal groove 662 is configured to have a complementary shape with the connecting member 68 of the slider 62. The longitudinal groove 662 makes it possible to guide the slider 62 and to avoid twists turns of the elastically deformable member 40 extending around the slider 62.
La rainure longitudinale 662 peut présenter une profondeur (p) inférieure à une hauteur (h) totale du rouleau de guidage 66. La profondeur (p) de la rainure longitudinale 662 et la hauteur (h) du rouleau de guidage 66 sont mesurées suivant un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal A, tel qu’illustrées sur la figure 9b. De préférence, la hauteur (h) du rouleau de guidage 66 est similaire au diamètre interne du corps annulaire 621 du coulisseau 62. The longitudinal groove 662 may have a depth (p) less than a total height (h) of the guide roller 66. The depth (p) of the longitudinal groove 662 and the height (h) of the guide roller 66 are measured according to a plane perpendicular to the longitudinal axis A, as illustrated in Figure 9b. Preferably, the height (h) of the guide roller 66 is similar to the internal diameter of the annular body 621 of the slider 62.
Tel que représenté sur la figure 9c, le rouleau de guidage 66 comprend trois rainures longitudinales 660, de façon à recevoir les trois organes de jonction 68 du coulisseau 62 de la figure 8b. As shown in Figure 9c, the guide roller 66 includes three longitudinal grooves 660, so as to receive the three junction members 68 of the slider 62 of Figure 8b.
En référence à la figure 10, le rouleau de guidage 66 est assemblé, d’une part, autour de la tige de guidage 64 à travers l’ouverture centrale 660, et d’autre part, dans le coulisseau 62 par l’intermédiaire de la rainure longitudinale 662. L’ensemble constitué du coulisseau 62, de la tige de guidage 64 et du rouleau de guidage 66 forme l’organe mobile 60. Préférentiellement, le coulisseau 62, la tige de guidage 64 et le rouleau de guidage 66 sont coaxiaux. Referring to Figure 10, the guide roller 66 is assembled, on the one hand, around the guide rod 64 through the central opening 660, and on the other hand, in the slider 62 through the longitudinal groove 662. The assembly consisting of the slider 62, the guide rod 64 and the guide roller 66 forms the movable member 60. Preferably, the slider 62, the guide rod 64 and the guide roller 66 are coaxial.
Sur l’exemple, le rouleau de guidage 66 et la tige de guidage 64 s’étendent de part et d’autre du coulisseau 62. In the example, the guide roller 66 and the guide rod 64 extend on either side of the slider 62.
Le coulisseau 62, la tige de guidage 64 et le rouleau 66 peuvent avoir des dimensions variables, par exemple la taille ou la forme, en fonction de la pièce 50 à mesurer et l’encombrement disponible dans l’environnement d'utilisation. Dans la configuration de l’organe mobile 60, la tige de guidage 64 reliée au coulisseau 62 est donc mobile en translation à travers le rouleau de guidage 66 le long de l’axe longitudinal A. The slider 62, the guide rod 64 and the roller 66 can have variable dimensions, for example the size or the shape, depending on the part 50 to be measured and the space available in the environment of use. In the configuration of the movable member 60, the guide rod 64 connected to the slider 62 is therefore movable in translation through the guide roller 66 along the longitudinal axis A.
De façon non limitative, le coulisseau 62 s’étend entre deux spires adjacentes de l’organe élastiquement déformable 40. Les spires de l’organe élastiquement déformable 40 sont disposées autour du rouleau de guidage 66. In a non-limiting way, the slider 62 extends between two adjacent turns of the elastically deformable member 40. The turns of the elastically deformable member 40 are arranged around the guide roller 66.
Avantageusement, la deuxième face d’extrémité 666 du rouleau peut être fixée, par exemple par collage, soudure, vissage ou tout autre moyen de fixation, contre la deuxième paroi transversale 74 du support fixe 70. Ceci permet de renforcer le maintien en position de l’organe mobile 60 sur le support fixe 70. Advantageously, the second end face 666 of the roller can be fixed, for example by gluing, welding, screwing or any other fixing means, against the second transverse wall 74 of the fixed support 70. This makes it possible to reinforce the holding in position of the movable member 60 on the fixed support 70.
Par ailleurs, le premier orifice 720 de la première paroi transversale 72 peut comprendre le bouchon de fixation 80 apte à fixer la première extrémité 42 de l’organe élastiquement déformable 40 sur le support fixe 70. Une telle configuration de fixation permet de protéger la première extrémité 42 de l’organe élastiquement déformable 40 d’un éventuel pincement du capteur à fibre optique 20 en sortie du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10. Furthermore, the first orifice 720 of the first transverse wall 72 can comprise the fixing cap 80 capable of fixing the first end 42 of the elastically deformable member 40 on the fixed support 70. Such a fixing configuration makes it possible to protect the first end 42 of the elastically deformable member 40 from any pinching of the optical fiber sensor 20 at the output of the mechanical displacement measuring device 10.
En référence à la figure 11 , le bouchon de fixation 80 présente une forme générale tronconique. Le bouchon de fixation 80 comprend un passage de la première extrémité 42 de l’organe élastiquement déformable 40 intégrant le capteur à fibre optique 20. Le passage de la première extrémité 42 débouche entre un premier trou 84 et un deuxième trou 88 ménagés dans le bouchon de fixation 80. Ainsi agencé, la première extrémité 42 de l’organe élastiquement déformable 40 s’insère à travers le premier trou 84 et le deuxième trou 88 en sortie du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10. Referring to Figure 11, the fixing plug 80 has a generally frustoconical shape. The fixing plug 80 comprises a passage from the first end 42 of the elastically deformable member 40 incorporating the optical fiber sensor 20. The passage from the first end 42 opens between a first hole 84 and a second hole 88 made in the plug 80. Thus arranged, the first end 42 of the elastically deformable member 40 is inserted through the first hole 84 and the second hole 88 at the outlet of the mechanical displacement measuring device 10.
Le passage de la première extrémité 42 peut être de forme linaire ou inclinée par rapport à l’axe longitudinal A. Sur l’exemple de la figure 11 et de façon non-limitative, le passage de la première extrémité 42 est incliné de sorte que le premier trou 84 est formé sur une face externe 82 du bouchon de fixation 80, par rapport au dispositif de mesure de déplacement mécanique 10, et le deuxième trou 88 est formé sur une surface externe 86 du bouchon de fixation 80, par rapport à l’axe longitudinal A. The passage of the first end 42 can be of linear shape or inclined with respect to the longitudinal axis A. In the example of Figure 11 and in a non-limiting way, the passage of the first end 42 is inclined so that the first hole 84 is formed on an outer face 82 of the fixing plug 80, with respect to the mechanical displacement measuring device 10, and the second hole 88 is formed on an outer surface 86 of the fixing plug 80, with respect to the longitudinal axis A.
Ainsi, au moins une partie des spires de la première extrémité 42 de l’organe élastiquement déformable 40 sont enroulées autour de la surface externe 86 du bouchon de fixation 80. Par suite, la première extrémité 42 de l’organe élastiquement déformable 40 est insérée à travers le deuxième trou 88 et passe par le premier trou 84 du bouchon de fixation 80 pour sortir du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 afin de connecter le capteur à fibre optique 20 au dispositif de traitement et d’analyse 8. Thus, at least a portion of the turns of the first end 42 of the elastically deformable member 40 are wound around the outer surface 86 of the fixing cap 80. As a result, the first end 42 of the elastically deformable member 40 is inserted through the second hole 88 and passes through the first hole 84 of the fixing plug 80 to exit the mechanical displacement measuring device 10 in order to connect the fiber optic sensor 20 to the processing and analysis device 8.
De préférence, le diamètre externe du bouchon de fixation 80 est similaire au diamètre du premier orifice 720 de la première paroi transversale 72. La figure 12 est une vue schématique d’un quatrième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 selon l’invention. Preferably, the outer diameter of the attachment plug 80 is similar to the diameter of the first orifice 720 of the first transverse wall 72. FIG. 12 is a schematic view of a fourth embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
Le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 du quatrième mode de réalisation se distingue du dispositif du premier mode de réalisation par l’organe mobile 60. The mechanical displacement measuring device 10 of the fourth embodiment differs from the device of the first embodiment by the movable member 60.
Plus particulièrement, l'organe mobile 60 du quatrième mode de réalisation comprend une variante du coulisseau 62, une variante de la tige de guidage 64 et une variante du rouleau de guidage 66. More particularly, the movable member 60 of the fourth embodiment comprises a variant of the slider 62, a variant of the guide rod 64 and a variant of the guide roller 66.
Sur la figure 12, la tige de guidage 64 s’étend le long de l’axe longitudinal A entre la première extrémité longitudinale 60a et la deuxième extrémité longitudinale 60b. La deuxième extrémité longitudinale 60b est fixée au corps principal 620 du coulisseau 62. La tige de guidage 64 peut présenter un diamètre externe similaire au diamètre interne du corps principal 620. In Figure 12, the guide rod 64 extends along the longitudinal axis A between the first longitudinal end 60a and the second longitudinal end 60b. The second longitudinal end 60b is fixed to the main body 620 of the slider 62. The guide rod 64 may have an external diameter similar to the internal diameter of the main body 620.
Sur l’exemple, le coulisseau 62 et la tige de guidage 64 sont monoblocs. Alternativement, le coulisseau 62 et la tige de guidage 64 pourraient être unitaires et reliées entre eux. In the example, the slider 62 and the guide rod 64 are in one piece. Alternatively, the slider 62 and the guide rod 64 could be unitary and interconnected.
La tige de guidage 64 comprend au moins une fente longitudinale 642 et au moins un premier organe de guidage 641 s’étendant vers l’intérieur de la tige de guidage 64. Guide rod 64 includes at least one longitudinal slot 642 and at least one first guide member 641 extending inward from guide rod 64.
Le premier organe de guidage 641 peut être une extension radiale ou une rainure permettant une liaison coulissante avec le rouleau de guidage 66.The first guide member 641 can be a radial extension or a groove allowing a sliding connection with the guide roller 66.
Sur l’exemple, la fente longitudinale 642 s'étend de part et d’autre du premier organe de guidage 641. La fente longitudinale 642 est traversante et s’étend sur la totalité de la tige de guidage 64. In the example, the longitudinal slot 642 extends on either side of the first guide member 641. The longitudinal slot 642 is through and extends over the entire guide rod 64.
La tige de guidage 64 comprend en outre une ouverture centrale 644 configurée pour l’insertion au moins partielle du rouleau de guidage 66. Guide rod 64 further includes a central opening 644 configured for at least partial insertion of guide roller 66.
Le rouleau de guidage 66 s’étend entre la première face d’extrémité 664 et la deuxième face d’extrémité 666 le long de l’axe longitudinal A. Guide roller 66 extends between first end face 664 and second end face 666 along longitudinal axis A.
Le rouleau de guidage 66 comprend au moins un deuxième organe de guidage 661 de forme complémentaire avec le premier organe de guidage 641 de la tige de guidage 64. Le deuxième organe de guidage 661 peut être une rainure longitudinale ou une extension longitudinale s’étendant radialement vers l’extérieur du rouleau de guidage 66. Sur l’exemple, le deuxième organe de guidage 661 s’étend sensiblement sur toute la longueur de la deuxième extrémité longitudinale 60b et débouche vers la première face d’extrémité du rouleau de guidage 66. Le deuxième organe de guidage 661 est configuré pour avoir une forme complémentaire au premier organe de guidage 641 de la tige de guidage 64. Ceci permet de guider en translation le coulisseau 62 le long de l'axe longitudinal A. The guide roller 66 comprises at least a second guide member 661 of complementary shape with the first guide member 641 of the guide rod 64. The second guide member 661 can be a longitudinal groove or a longitudinal extension extending radially outward from the guide roller 66. In the example, the second guide member 661 extends substantially over the entire length of the second longitudinal end 60b and opens towards the first end face of the guide roller 66. The second guide member 661 is configured to have a shape complementary to the first guide member 641 of the guide rod 64. This makes it possible to guide the slider 62 in translation along the longitudinal axis A.
Le rouleau de guidage 66 est donc assemblé dans la tige de guidage 64 par l’intermédiaire de l’ouverture centrale 660 et le deuxième organe de guidage 661. L’ensemble constitué du coulisseau 62, de la tige de guidage 64 et du rouleau de guidage 66 formant l’organe mobile 60 sont coaxiaux. The guide roller 66 is therefore assembled in the guide rod 64 via the central opening 660 and the second guide member 661. The assembly consisting of the slider 62, the guide rod 64 and the guide 66 forming the movable member 60 are coaxial.
Dans cette configuration de l’organe mobile 60, la tige de guidage 64 fixée au coulisseau 62 est donc mobile en translation autour du rouleau de guidage 66 le long de l’axe longitudinal A. In this configuration of the movable member 60, the guide rod 64 fixed to the slider 62 is therefore movable in translation around the guide roller 66 along the longitudinal axis A.
De façon non limitative, le coulisseau 62 s’étend entre deux spires adjacentes de l’organe élastiquement déformable 40. Les spires de l’organe élastiquement déformable 40 sont disposées autour de la tige de guidage 64. Avantageusement, la deuxième face d’extrémité 664 du rouleau de guidage 66 peut être fixée, par exemple par collage, soudure, vissage ou tout autre moyen de fixation, contre la deuxième paroi transversale 74 du support fixe 70. In a non-limiting way, the slider 62 extends between two adjacent turns of the elastically deformable member 40. The turns of the elastically deformable member 40 are arranged around the guide rod 64. Advantageously, the second end face 664 of the guide roller 66 can be fixed, for example by gluing, welding, screwing or any other fixing means, against the second transverse wall 74 of the fixed support 70.
Les figures 13a et 13b sont des vues schématiques d’un cinquième mode de réalisation du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 selon l’invention. Figures 13a and 13b are schematic views of a fifth embodiment of the mechanical displacement measuring device 10 according to the invention.
Le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 du cinquième mode de réalisation se distingue du dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 du premier mode au quatrième mode de réalisation par l’ajout d’un ressort de contre-réaction 90. The mechanical displacement measuring device 10 of the fifth embodiment differs from the mechanical displacement measuring device 10 of the first mode to the fourth embodiment by the addition of a counter-reaction spring 90.
Sur la figure 13a, le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 comprend en outre le ressort de contre-réaction 90 fixé entre le support fixe 70, en particulier la première paroi transversale 72, et le coulisseau 62. In FIG. 13a, the mechanical displacement measuring device 10 further comprises the counter-reaction spring 90 fixed between the fixed support 70, in particular the first transverse wall 72, and the slider 62.
Le ressort de contre-réaction 90 présente une force de rappel supérieur à une force de rappel de l’organe élastiquement déformable 40. De cette façon, le coulisseau 62 est en position de butée sur le support fixe 70, pour que la deuxième extrémité 44 soit comprimée sur la deuxième paroi transversale 74. Ceci crée une position d’équilibre du coulisseau 62 dans laquelle l'organe élastiquement déformable 40, en position de repos, est comprimé d’un côté. On obtient ainsi, une meilleure position d’équilibre du coulisseau 62 pour optimiser les mesures de déplacements mécaniques de la pièce 50 par rapport à cette position d’équilibre. The counter-reaction spring 90 has a return force greater than a return force of the elastically deformable member 40. In this way, the slider 62 is in abutment position on fixed support 70, so that second end 44 is compressed on second transverse wall 74. This creates an equilibrium position of slider 62 in which elastically deformable member 40, in position of rest, is compressed on one side. A better equilibrium position of the slider 62 is thus obtained in order to optimize the measurements of mechanical displacements of the part 50 with respect to this equilibrium position.
L’invention concerne également un système de mesure de déplacements mécaniques d’une pièce 50 pour un ensemble propulsif d’aéronef. Un tel système de mesure comprend la pièce 50 dont on souhaite mesurer et/ou contrôler le déplacement mécanique et au moins un dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 selon l’invention relié à la pièce 50. The invention also relates to a system for measuring the mechanical displacements of a part 50 for an aircraft propulsion assembly. Such a measurement system comprises the part 50 whose mechanical displacement is to be measured and/or controlled and at least one mechanical displacement measuring device 10 according to the invention connected to the part 50.
Le système de mesure peut comprendre le dispositif de traitement et d’analyse 8 des données provenant du capteur à fibre optique 20. The measurement system may include the device 8 for processing and analyzing data from the fiber optic sensor 20.
L’invention concerne également un ensemble propulsif d’aéronef comportant une turbomachine et une nacelle formant une enveloppe annulaire extérieure de la turbomachine, non illustrés sur les figures. L’ensemble propulsif comprend au moins une pièce 50 reliée à un dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 selon l’invention et/ou à un système de mesure selon l’invention pour mesurer les déplacements mécaniques de la pièce 50 fixe ou mobile de la turbomachine et/ou de la nacelle. The invention also relates to an aircraft propulsion assembly comprising a turbomachine and a nacelle forming an outer annular envelope of the turbomachine, not illustrated in the figures. The propulsion assembly comprises at least one part 50 connected to a mechanical displacement measuring device 10 according to the invention and/or to a measuring system according to the invention for measuring the mechanical displacements of the fixed or mobile part 50 of the turbomachine and/or nacelle.
Avantageusement, le dispositif de mesure de déplacement mécanique 10 ou le système de mesure selon l’invention sont fixés sur un carter structural de la turbomachine et/ou de la nacelle non illustrés sur les figures. A titre d’exemple, la pièce 50 à mesurer peut être une pièce d’un inverseur de poussée, tel que des volets déviateurs. Advantageously, the mechanical displacement measuring device 10 or the measuring system according to the invention are fixed to a structural casing of the turbomachine and/or of the nacelle not illustrated in the figures. By way of example, the part 50 to be measured can be a part of a thrust reverser, such as deflector flaps.
Bien évidemment, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de l’invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. Obviously, the invention is not limited to the embodiments described above and provided solely by way of example. It encompasses various modifications, alternative forms and other variants that a person skilled in the art may consider within the scope of the invention and in particular all combinations of the different operating modes described above, which can be taken separately or in combination.

Claims

29 REVENDICATIONS 29 CLAIMS
1. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) d’au moins une pièce (50), en particulier d'un ensemble propulsif d’aéronef, comprenant :1. Mechanical displacement measuring device (10) of at least one part (50), in particular of an aircraft propulsion assembly, comprising:
- au moins un capteur à fibre optique (20) comportant au moins un premier réseau de Bragg (30a) et au moins un deuxième réseau de Bragg (30b),- at least one optical fiber sensor (20) comprising at least one first Bragg grating (30a) and at least one second Bragg grating (30b),
- un organe élastiquement déformable (40) équipé du capteur à fibre optique (20), et - an elastically deformable member (40) fitted with the fiber optic sensor (20), and
- un organe mobile (60) solidaire de l'organe élastiquement déformable (40) et comprenant une première extrémité longitudinale (60a) configurée pour être fixée à la pièce (50), caractérisé en ce que le premier réseau de Bragg (30a) s'étend entre l’organe mobile (60) et une première extrémité (42) de l’organe élastiquement déformable (40) et le deuxième réseaux de Bragg (30a) s’étend entre l’organe mobile (60) et une deuxième extrémité (44) de l’organe élastiquement déformable (40), et en ce que le dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) comprend en outre un support fixe (70) auquel sont fixées la première extrémité (42) et la deuxième extrémité (44) de l’organe élastiquement déformable (40). - a movable member (60) integral with the elastically deformable member (40) and comprising a first longitudinal end (60a) configured to be fixed to the part (50), characterized in that the first Bragg grating (30a) s extends between the movable member (60) and a first end (42) of the elastically deformable member (40) and the second Bragg grating (30a) extends between the movable member (60) and a second end (44) of the elastically deformable member (40), and in that the mechanical displacement measuring device (10) further comprises a fixed support (70) to which the first end (42) and the second end ( 44) of the elastically deformable member (40).
2. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le support fixe (70) comprend des extrémités longitudinales pourvues respectivement d’une première paroi transversale (72) et d’une deuxième paroi transversale (74) auxquelles sont fixées la première extrémité (42) et la deuxième extrémité (44) de l'organe élastiquement déformable (40). 2. Device for measuring mechanical displacement (10) according to the preceding claim, characterized in that the fixed support (70) comprises longitudinal ends provided respectively with a first transverse wall (72) and a second transverse wall (74 ) to which are fixed the first end (42) and the second end (44) of the elastically deformable member (40).
3. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe mobile (60) comprend une tige de guidage (64) et un coulisseau (62). 3. Mechanical displacement measuring device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the movable member (60) comprises a guide rod (64) and a slider (62).
4. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le coulisseau (62) est fixé à une portion intermédiaire (46) de l’organe élastiquement déformable (40).4. Mechanical displacement measuring device (10) according to the preceding claim, characterized in that the slider (62) is fixed to an intermediate portion (46) of the elastically deformable member (40).
5. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l’organe mobile (60) comprend en outre un rouleau de guidage (66) s'étendant dans l'organe élastiquement 30 déformable (40) et comprenant une ouverture centrale (660) apte à permettre l'insertion d’au moins une partie de la tige de guidage (64) et au moins une rainure longitudinale (662) de forme complémentaire avec au moins un organe de jonction (68) reliant la tige de guidage (64) au coulisseau (62). 5. Mechanical displacement measuring device (10) according to claim 3 or 4, characterized in that the movable member (60) further comprises a guide roller (66) extending in the member elastically 30 deformable (40) and comprising a central opening (660) adapted to allow the insertion of at least a portion of the guide rod (64) and at least one longitudinal groove (662) of complementary shape with at least one member junction (68) connecting the guide rod (64) to the slider (62).
6. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le support fixe (70) comprend des organes de guidage (76) coopérant avec des organes complémentaires (626) du coulisseau (62). 6. Mechanical displacement measuring device (10) according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the fixed support (70) comprises guide members (76) cooperating with complementary members (626) of the slider (62).
7. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un ressort de contre-réaction (90) dont les extrémités sont raccordées, respectivement, au coulisseau (62) et au support fixe (70). 7. Mechanical displacement measuring device (10) according to one of claims 3 to 6, characterized in that it further comprises a counter-reaction spring (90) whose ends are connected, respectively, to the slider ( 62) and to the fixed support (70).
8. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe élastiquement déformable (40) comporte un passage interne (48), notamment sur toute son étendue, à l'intérieur duquel s’étend le capteur à fibre optique (20). 8. Device for measuring mechanical displacement (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the elastically deformable member (40) comprises an internal passage (48), in particular over its entire extent, inside from which the fiber optic sensor (20) extends.
9. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur à fibre optique (20) est fixé le long d’une surface externe (44) de l’organe élastiquement déformable (40). 9. Mechanical displacement measuring device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber optic sensor (20) is fixed along an outer surface (44) of the elastically deformable member (40).
10. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’organe élastiquement déformable (40) comprend une gaine (49), en particulier en matériau thermorétractable, apte à envelopper et solidariser le capteur à fibre optique (20) sur l'organe élastiquement déformable (40). 10. Device for measuring mechanical displacement (10) according to the preceding claim, characterized in that the elastically deformable member (40) comprises a sheath (49), in particular of heat-shrinkable material, capable of wrapping and securing the fiber sensor optic (20) on the elastically deformable member (40).
11. Dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe élastiquement déformable (40) est un ressort hélicoïdal formé par un fil tubulaire ou par un fil plein. 11. Mechanical displacement measuring device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the elastically deformable member (40) is a helical spring formed by a tubular wire or by a solid wire.
12. Système de mesure de déplacement mécanique d’au moins une pièce (50) comprenant au moins un dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un dispositif de traitement et d’analyse (8) des données provenant d’un capteur à fibre optique (20). 12. System for measuring the mechanical displacement of at least one part (50) comprising at least one mechanical displacement measuring device (10) according to any one of the preceding claims and a device for processing and analysis (8) of data from a fiber optic sensor (20).
13. Ensemble propulsif d’aéronef comportant un système de mesure de déplacement mécanique comprenant au moins un dispositif de mesure de déplacement mécanique (10) selon l’une des revendications 1 à 11. 13. Aircraft propulsion assembly comprising a mechanical displacement measuring system comprising at least one mechanical displacement measuring device (10) according to one of claims 1 to 11.
14. Aéronef comprenant au moins un ensemble propulsif d’aéronef selon la revendication précédente. 14. Aircraft comprising at least one aircraft propulsion assembly according to the preceding claim.
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