Réseaux de capteurs à fibres optiques - Applications

Depuis les premiers travaux de R&D portant sur l’utilisation des fibres optiques pour la mesure, datant de la fin des années soixante-dix, de très nombreuses avancées techniques ont eu lieu tant au niveau des fibres, que des composants d’extrémité tirés par le secteur des télécoms, que du point de vue des systèmes opto-électroniques d’interrogation. Dès les années quatre-vingt, la mise en réseau des capteurs est apparue comme une nécessité technico-économique pour « sortir » les démonstrateurs des laboratoires et pénétrer l’industrie. Ainsi, en utilisant successivement les trois phénomènes de diffusion de la lumière dans le cœur des fibres, que sont les effets Rayleigh, Raman, et Brillouin, des réseaux de capteurs de type réparti aux fonctionnalités innovantes ont été développés, puis sont apparus sur le marché. Dans le même temps, une approche complémentaire, fondée sur le phénomène de photo-inscription dans le cœur des fibres optiques, a permis le développement des capteurs à réseaux de Bragg adressant de nombreuses mesurandes, et pouvant être mis en réseaux avec diverses topologies de capteurs multipoints, en particulier grâce aux techniques de multiplexage spectral proches de celles des télécoms optiques modernes.

Désormais, ces techniques sont commercialisées, et les matériels de plus en plus performants. De fait, de nombreux secteurs applicatifs les utilisent en remplacement ou en complément des techniques traditionnelles, mais surtout pour bénéficier de leurs nouvelles fonctionnalités, telles que les mesures « continues » sur plusieurs dizaines de kilomètre à l’aide d’une seule fibre, ou bien encore des mesures rapides et ultrarésolvantes au cœur des matériaux.

Beaucoup d’applications des réseaux de capteurs à fibres optiques RCFO, répartis ou distribués, peuvent être conceptuellement regroupées sous le vocable de « surveillance des structures et des matériaux ». Il peut s’agir pêle-mêle de structures naturelles, des constructions du génie civil, de la détection d’incendie, de la surveillance des conduites pétrolières onshore et offshore, des périmètres et frontières, de la fabrication et du contrôle santé des structures composites à haute valeur ajoutée comme dans l’aéronautique, voire des domaines extrêmes comme ceux que l’on trouve de l’industrie électronucléaire.

Dans chacun de ces secteurs, année après année, des avancées sont perceptibles grâce aux RCFO, et bien sûr aux acteurs qui les développent et les mettent en œuvre. Cet article présente les secteurs les plus pertinents en termes d’applications des RCFO répartis puis distribués. Le texte est enrichi par de nombreux compléments relatifs au domaine des CFO et des RCFO, consultables grâce aux références et aux liens Internet des différents acteurs constituant cette communauté.

Les principales techniques et instruments de mesure des RCFO (OTDR, OFDR, FMCW, DTS, BOTDA, BOTDR, BOFDA, BOFDR, DAS, DVS…) font l’objet de l’article précédent [R 460].