Bibliographie & annexes
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Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les capteurs à fibres optiques présentent de nombreux atouts pour la détection de fuite de gaz en milieux confinés ou le long de sites de transport et de stockage. Ils sont obtenus par l'association d'une fibre optique avec un matériau sensible qui induit un changement physique sur la fibre par adsorption du gaz à mesurer. Cet article résume les principes physiques des principales configurations de capteurs à fibres optiques, et s'attarde ensuite sur des réalisations concrètes comme la détection d'hydrogène, d'oxygène, de méthane ou de dioxyde de carbone.
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The optical fiber gas sensors present numerous advantages for the detection of gas leaks in confined environments or in transportation and storage sites. They are obtained by associating an optical fiber to a sensitive material which induces a physical change on the fiber by adsorption of the gas to be measured. This article reviews teh physical principles of the main configurations of optical fiber gas sensors and then focuses on concrete applications such as hydrogen, oxygen, methane or carbon dioxide detection.
Auteur(s)
-
Christophe CAUCHETEUR : Docteur en sciences de l’ingénieur - Chercheur qualifié du F.R.S. – FNRS à la Faculté Polytechnique de l’université de Mons
INTRODUCTION
Notre société est de plus en plus demandeuse d’instruments de mesure et de contrôle de tous types, que ce soit pour la sécurité, le confort ou le contrôle de la qualité de produits.
Les risques liés à la production, au stockage et au transport de gaz constituent une problématique très répandue qui présente un impact direct non seulement sur l’environnement mais également sur la santé. Ainsi, convient-il de protéger les sites gaziers par des capteurs de gaz dans le but de prévenir tout risque d’explosion ou d’exposition à des effluents nocifs qui pourrait survenir lors d’une fuite accidentelle. Pour ce faire, les systèmes de mesures rencontrés dans la pratique, comme les capteurs électrochimiques, les pellistors, ou encore les capteurs optiques par absorption infrarouge ou ultraviolette, sont le plus souvent encombrants, complexes ou énergivores, car ils requièrent un câblage électrique souvent difficile à mettre en place. Ils sont donc mal adaptés pour les mesures dans de grands espaces clos (vastes sites industriels, tunnels routiers, parking souterrains…) ou le long des gazoducs qui sont, eux, dépourvus de protection à l’heure actuelle. Pour ces applications, les capteurs à fibres optiques présentent un potentiel sans équivalent pour les autres technologies.
Ces capteurs possèdent les avantages inhérents à l’emploi des fibres optiques. Parmi ceux-ci, les plus décisifs pour la détection de gaz sont leur immunité aux interférences électromagnétiques, leur résistance aux hautes températures et à la corrosion chimique ainsi que leur possibilité d’adresser simultanément de nombreux points de mesure. Cependant, une fibre optique n’est pas intrinsèquement sensible et sélective à un gaz. Dans la pratique, il convient donc d’associer à la fibre optique une couche sensible sur laquelle la gaz va s’adsorber et provoquer un changement physique (modification de température, changement de pression, génération d’une contrainte mécanique, variation de densité) mesurable par la fibre optique. Bien sûr, cette couche sensible doit remplir un certain nombre de conditions pour conférer au capteur global (fibre optique + couche sensible) un fonctionnement correct. C’est principalement dans cette association entre un matériau sensible adéquat et la fibre optique que réside toute la finesse des capteurs de gaz à fibres optiques.
Ce dossier a pour objectif de présenter les principes physiques des principales configurations de capteurs de gaz à fibres optiques et de s’étendre ensuite sur des applications concrètes comme la détection d’hydrogène, d’oxygène, de méthane ou encore de dioxyde de carbone.
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Généralités
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3. Conclusions
La détection de gaz fait l’objet de recherches soutenues et de développements depuis de nombreuses années. Dans ce vaste domaine, les capteurs à fibres optiques constituent un créneau en pleine expansion pour lequel les premières recherches datent de trois décennies. Leurs nombreux avantages les placent comme candidats de choix pour la sécurisation de vastes domaines comme les sites industriels ou les gazoducs. En effet, les dimensions des fibres optiques et leur faible atténuation sont propices à la réalisation de capteurs (quasi) distribués.
On peut penser que, dans l’avenir, les recherches continûment menées sur ce type de capteurs permettront d’accroître leur sélectivité et leur robustesse. De la sorte, à l’instar des capteurs physiques à fibres optiques, ils parviendront à conquérir de plus en plus de marchés. Le domaine des capteurs de gaz à fibres optiques est donc en plein essor. Ses derniers développements peuvent être consultés sur le site portail des capteurs à fibres optiques à l’adresse : http://www.opticalfibersensors.org.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - YU (F.T.S.), YIN (S.), YU (Y.T.S.) - Fiber Optic Sensors - Marcel Dekker Inc. USA (2002).
-
(2) - CAO (W.), DUAN (Y.) - Optical fiber-based evanescent ammonia sensor - Sensors and Actuators B 110, 252-259 (2005).
-
(3) - THOMPSON (R.) - Fluorescence-based fiber-optic sensors - Springer – Topics in Fluorescence Spectroscopy 2, 345-365 (2002).
-
(4) - OTHONOS (A.), KALLI (K.) - Fiber Bragg gratings : fundamentals and applications in telecommunications and sensing - Artech House. Norwood, USA (1999).
-
(5) - MEUNIER (J.P.) - Physique et technologie des fibres optiques - Traité EGEM, série Optoélectronique, Hermès Science Publication, Paris (2003).
-
(6) - CHEN (C.H.), TSAO (T.C.), TANG (J.L.), WU (W.T.) - A multi-D-shaped optical fiber for refractive index sensing - Sensors 10,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Site Internet de Newport pour les fibres à cristaux photoniques :
http://www.newport.com/Fibre-à-cristal-photonique/834181/1036/info.aspx
Site Internet de OceanOptics pour les capteurs d’oxygène à fibres optiques :
http://www.oceanoptics.com/products/sensortheory.asp
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Petrosense :
Presens :
Ocean Optics :
Golden Scientific :
https://www.tradeindia.com/Seller-2240752-Golden-Scientific-Industries/
Yellow Spargs :
Wavelength References :
http://www.wavelengthreferences.com
...
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