FR2558952A1 - Capteur/transmetteur de mesures, et son procede utilisant l'interaction d'ondes evanescentes optiques, avec un milieu sensible aux parametres a mesurer, utilisant une ou plusieurs fibres optiques monomodes ou multimodes - Google Patents
Capteur/transmetteur de mesures, et son procede utilisant l'interaction d'ondes evanescentes optiques, avec un milieu sensible aux parametres a mesurer, utilisant une ou plusieurs fibres optiques monomodes ou multimodes Download PDFInfo
- Publication number
- FR2558952A1 FR2558952A1 FR8401433A FR8401433A FR2558952A1 FR 2558952 A1 FR2558952 A1 FR 2558952A1 FR 8401433 A FR8401433 A FR 8401433A FR 8401433 A FR8401433 A FR 8401433A FR 2558952 A1 FR2558952 A1 FR 2558952A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- transmitter
- sensor
- optical fiber
- parameters
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/3537—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
- G01D5/35354—Sensor working in reflection
- G01D5/35367—Sensor working in reflection using reflected light other than backscattered to detect the measured quantity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
L'INVENTION A POUR OBJET UN CAPTEUR TRANSMETTEUR DE MESURES UTILISANT L'INTERACTION D'UNE OU DE PLUSIEURS ONDES EVANESCENTES OPTIQUES AVEC UN MILIEU SENSIBLE AUX PARAMETRES A MESURER ET SON PROCEDE D'UTILISATION, LESDITS PARAMETRES A MESURER POUVANT ETRE UNE PRESSION, UNE TEMPERATURE... IL EST COMPOSE D'UNE FIBRE OPTIQUE5 MONOMODE OU MULTIMODE DONT UNE EXTREMITE EST EXCITEE PAR UN MOYEN FAISANT OFFICE D'EMETTEUR7 ET DONT L'AUTRE EXTREMITE COMPORTE UN MIROIR8; LADITE FIBRE OPTIQUE5 EST DENUDEE DE SA GAINE3 AU NIVEAU DU MILIEU SENSIBLE11 AUX PARAMETRES A MESURER; UN MOYEN DE RECUPERATION9 RECUPERE L'ONDE DE RETOUR, ET DES MOYENS DE TRAITEMENT ANALYSENT LES INFORMATIONS. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX CAPTEURS DE DEPLACEMENT DE PRESSIONS DE TEMPERATURES.
Description
L'invention a pour objet un capteur transmetteur de mesures utilisant l'interaction d'une ou de plusieurs ondes évanescentes optiques avec un milieu sensible aux paramètres à mesurer et son procédé d'utilisation,.
lesdits paramètres à mesurer pouvant être : une pression, une température...
Actuellement, il existe des capteurs non interferométriques qui utilisent les variations de réflexibn, de transmission ou de polarisation de la lumière à l'extrémité d'une fibre optique. Ces capteurs ne permettent pas l'adaptation de la dynamique à chaque situation.
Le capteur selon l'invention utilise l'interaction d'une onde évanescente optique avec un milieu sensible aux paramètres à mesurer.
L'onde évanescente est celle qui, associée à l'onde optique, se propage dans la fibre optique monomode ou multimode qui fait office de capteur et de transmetteur (ou de sonde et de porteur d'informations.
A cet effet, le capteur selon l'invention comporte une fibre optique monomode dont une partie de la gaine a été éliminée à un endroit précis situé au niveau du milieu sensible, pour permettre à l'onde évanescente, qui se propage dans ledit milieu sensible, d'être influencée par différents paramètres qui déterminent les propriétés optiques de ce milieu. Ladite fibre optique se termine par un miroir qui renvoie l'onde incidente vers l'émetteur, passant ainsi une fois de plus par la région sensible. L'onde de retour est récupérée par une photodiode combinée avec des moyens de traitement des informations qui permettent la détermination du ou des paramètres à mesurer.
Les dessins ci-joints, donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatif, permettront aisément de comprendre l'invention. Ils représentent un mode de réalisation préféré selon l'invention ; la fibre optique, dans cette version préférée, est une fibre optique monomode.
La figure 1 est un schéma mettant en évidence la répartition d'énergie lumineuse transversale dans une fibre optique classique.
La figure 2 est un schéma mettant en évidence la répartition d'énergie lumineuse transversale dans une fibre optique modifiée par exemple , dans le cas où une partie de la gaine a été éliminée.
La figure 3 est une vue schématique du capteur transmetteur de mesure selon l'invention utilisant une fibre optique.
Le capteur selon l'invention utilise l'interaction d'une onde évanescente optique avec un milieu sensible aux paramètres que l'on cherche à mesurer.
L'onde évanescente est celle associée à l'onde optique se propageant dans une fibre optique préalablement préparée, comme cela est décrit cidessous. Cette onde optique fait office en combinaison de sonde (ou capteur) et de porteur d'informations (ou transmetteur).
Le capteur transmetteur selon l'invention est composé de trois éléments dont les fonctions sont les suivantes
- l'élément 14 qui permet le traitement des informations 10 envoyées et reçues.
- l'élément 14 qui permet le traitement des informations 10 envoyées et reçues.
- l'élément 15 qui permet la transmission des informations, il s'agit de la ou des fibres optiques 5.
- le capteur 6 qui fait office de sonde par la fibre optique 5 dont une partie de la gaine 3 est dénudée au niveau du milieu sensible 11 aux paramètres que l'on cherche à mesurer.
La figure 1 montre la répartition d'énergie lumineuse transversale dans une fibre optique classique 2. On note que, bien que la plupart de l'énergie soit concentrée dans la région de plus haut indice de réfraction
NA, appelée coeur 1 de la fibre 2, une partie non négligeable de l'énergie (région noircie) se trouve dans la région de plus faible indice de réfraction NB, appelée gaine 3. Cette deuxième partie de l'onde s'appelle "onde évanescente" : c'est elle qui interagit avec le milieu qui entoure le coeur 1.
NA, appelée coeur 1 de la fibre 2, une partie non négligeable de l'énergie (région noircie) se trouve dans la région de plus faible indice de réfraction NB, appelée gaine 3. Cette deuxième partie de l'onde s'appelle "onde évanescente" : c'est elle qui interagit avec le milieu qui entoure le coeur 1.
Dans la figure 2, on examine le cas où l'on a éliminé (par exemple par polissage) une partie de la gaine 3 pour permettre au milieu extérieur 11 d'indice de réfraction NC, d'entrer en contact avec le coeur 1 ; dans ce cas, l'onde évanescente se propage dans le milieu NC, le pénétrant plus ou moins selon la valeur relative des indices NA et NC. La propagation de l'onde se trouve donc influencée par l'état du milieu NC , et donc sensible aux paramètres qui déterminent les propriétés optiques de ce milieu.
La figure 3 met en évidence comment une fibre 5, modifiée en éliminant une partie de la gaine 3, peut servir comme élément de base d'un capteur 6. Un émetteur 7, tel qu'une diode émettrice, excite la fibre optique 5. Un moyen faisant office de coupleur 16, pointe le rayon sur le coeur 1 de la fibre optique 5, qui transmet sa lumière jusqu'à la région où le coeur 1 de la fibre 5 se trouve en contact avec le milieu 11 dont les propriétés optiques sont sensibles aux-paramètres que l'on cherche à mesurer (typiquement des liquides ou cristaux liquides), c'est-à-dire au niveau où la fibre optique 5 a été dénudée de sa gaine 3. La fibre optique 5 se termine par un miroir 8 qui renvoie l'onde incidente vers l'émetteur 7 passant ainsi une fois de plus par la région sensible.Cette onde de retour est récupérée sur une photodiode 9 associée avec une électronique de traitement 10 qui permet la détermination du paramètre que l'on cherche à mesurer.
La fibre optique 5 se termine au niveau du connecteur 13. Ce connecteur 13, qui fait office de capteur ou de sonde 6, comprend par exemple dans un tube 17, le milieu sensible 11, le fluide de mesure 4 qui atteint le niveau de fluide 12. A l'extrémité de la fibre optique 5 est disposé le miroir 8 qui renvoie l'onde incidente vers l'émetteur 7 telle qu'une diode émettrice.
La fibre optique modifiée 5, en contact avec des milieus 11, permet son fonctionnement comme un capteur de déplacement, de pression et de température 6. L'utilisation de la fibre 5 dans cette configuration permet la réalisation de capteurs sensibles 6, miniaturisés, très maniables et bon marché. Le fait qu'a part l'électronique de traitement 10 placée à une extrémité, le dispositif est entièrement optique, rend ledit dispositif particulièrement insensible aux parasites électriques, ce qui est particulièrement intéressant pour des capteurs de toutes sortes.
Claims (8)
1 - Procédé d'utilisation de l'interaction d'une onde évanescente optique avec un milieu sensible (11) aux paramètres à mesurer caractérisé par le fait que l'on utilise une fibre optique (5) monomode ou multimode dont une extrémité est excitée par un moyen faisant office d'émetteur (7) et dont l'autre extrémité comporte un moyen faisant office de miroir (8), ladite fibre optique (5) est dénudée de sa gaine (3) au niveau du milieu sensible (11) aux paramètres à mesurer, l'onde de retour est récupérée et analysée.
2- Capteur/transmetteur de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est composé d'une fibre optique (5) monomode ou multimode dont une extrémité est excitée par un moyen faisant office d'émetteur (7) et dont l'autre extrémité comporte un miroir (8), ladite fibre optique (5) est dénudée de sa gaine (3) au niveau du milieu sensible (11) aux parampètres à mesurer, un moyen de récupération (9) récupère l'onde de retour et des moyens de traitement analysent les informations aux paramètres à mesurer.
3 - Capteur/transmetteur de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 , caractérisé par le fait que le moyen faisant office d'émetteur (7) peut être une diode émettrice (7).
4 - Capteur/transmetteur de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'un moyen faisant office de coupleur (16) peut être disposé entre l'émetteur (7) et l'extrémité du coeur (1) de la fibre optique (5).
5 - Capteur/transmetteur de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait que la fibre optique (5) peut comporter, au niveau de la partie dont la gaine (3) est dénudée, un connecteur (13) qui fait office de capteur ou de sonde composé d'un tube (17), qui contient le milieu sensible (11) aux paramètres à mesurer, et le fluide de mesure (4) qui atteint le niveau de fluide (12).
6 - Capteur/transmetteur de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que la fibre optique (5) est, dans une version préférée de l'invention, une fibre monomode.
7 - Capteur/transmetteur de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'onde de retour renvoyée par le miroir (8) est récupérée par une photodiode (9) combinée avec des moyens de traitement des informations (10).
8 - Capteur/transmetteur de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé par le fait que la fibre optique (5) peut être dénudée partiellement de sa gaine (3) par polissage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8401433A FR2558952A1 (fr) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | Capteur/transmetteur de mesures, et son procede utilisant l'interaction d'ondes evanescentes optiques, avec un milieu sensible aux parametres a mesurer, utilisant une ou plusieurs fibres optiques monomodes ou multimodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8401433A FR2558952A1 (fr) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | Capteur/transmetteur de mesures, et son procede utilisant l'interaction d'ondes evanescentes optiques, avec un milieu sensible aux parametres a mesurer, utilisant une ou plusieurs fibres optiques monomodes ou multimodes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2558952A1 true FR2558952A1 (fr) | 1985-08-02 |
Family
ID=9300605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8401433A Pending FR2558952A1 (fr) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | Capteur/transmetteur de mesures, et son procede utilisant l'interaction d'ondes evanescentes optiques, avec un milieu sensible aux parametres a mesurer, utilisant une ou plusieurs fibres optiques monomodes ou multimodes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2558952A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106323419A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-11 | 天津市誉航润铭科技发展有限公司 | 一种新型液位传感器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2439393A1 (fr) * | 1978-10-20 | 1980-05-16 | Honeywell Inc | Detecteur optique de temperature |
| DE3012328A1 (de) * | 1979-04-10 | 1980-10-30 | Asea Ab | Faseroptisches messgeraet |
| FR2499244A1 (fr) * | 1981-02-04 | 1982-08-06 | Morand Christian | Detection et analyse thermique, moleculaire par fibres optiques et par materiaux electro-optiques. (detection incendie, controle thermique, analyse moleculaire) |
| JPS57194324A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-29 | Omron Tateisi Electronics Co | Optical temperature measuring device |
-
1984
- 1984-01-27 FR FR8401433A patent/FR2558952A1/fr active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2439393A1 (fr) * | 1978-10-20 | 1980-05-16 | Honeywell Inc | Detecteur optique de temperature |
| DE3012328A1 (de) * | 1979-04-10 | 1980-10-30 | Asea Ab | Faseroptisches messgeraet |
| FR2499244A1 (fr) * | 1981-02-04 | 1982-08-06 | Morand Christian | Detection et analyse thermique, moleculaire par fibres optiques et par materiaux electro-optiques. (detection incendie, controle thermique, analyse moleculaire) |
| JPS57194324A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-29 | Omron Tateisi Electronics Co | Optical temperature measuring device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 7, no. 42 (P-177)[1187], 19 février 1983; & JP - A - 57 194 324 (TATEISHI DENKI K.K.) 29-11-1982 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106323419A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-11 | 天津市誉航润铭科技发展有限公司 | 一种新型液位传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0007312B1 (fr) | Appareil senseur optique | |
| US5004913A (en) | Remote measurement of physical variables with fiber optic systems - methods, materials and devices | |
| US4699511A (en) | Refraction sensor | |
| US4443700A (en) | Optical sensing apparatus and method | |
| EP0075653B1 (fr) | Appareil optique pour l'analyse d'un fluide | |
| CN101545851B (zh) | 基于长周期光纤光栅的反射型光纤生化传感器及制作方法 | |
| CN108844919A (zh) | 包层反射式倾斜光纤光栅折射率传感器及制作、测量方法 | |
| CN105044030A (zh) | 光纤纤间倏逝场耦合折射率计及其检测方法 | |
| US20030142977A1 (en) | Apparatus for interrogating an optical signal | |
| KR101109093B1 (ko) | 광화이버 센서 및 그를 이용한 측정 장치 | |
| FR2473708A1 (fr) | Procede et dispositif de mesure optique de la temperature et procede de realisation d'une sonde appropriee | |
| US7453572B1 (en) | Method and apparatus for continuous measurement of the refractive index of fluid | |
| EP2038640A1 (fr) | Capteur a base de fibre optique microstructuree et a reseau de bragg | |
| Kumar et al. | Study of fiber optic sugar sensor | |
| FR2558952A1 (fr) | Capteur/transmetteur de mesures, et son procede utilisant l'interaction d'ondes evanescentes optiques, avec un milieu sensible aux parametres a mesurer, utilisant une ou plusieurs fibres optiques monomodes ou multimodes | |
| US6480638B1 (en) | Single mode fiber optic evanescent wave refractometer | |
| TAKAHASHI et al. | Pressure and temperature dependence of fiber Bragg grating for acoustic sensing | |
| Chetia et al. | Low-cost refractive index sensor with optical fibers attached to a U-shaped glass tube | |
| US7087887B1 (en) | Optical multiphase flow sensor | |
| JPH0756041A (ja) | デュアルコア光ファイバ及びこれを用いた温度計測装置 | |
| SU1755123A1 (ru) | Оптоволоконный рефрактометр | |
| Russo et al. | Liquid refractometry: an approach for a continuous measurement | |
| Oliveira et al. | In-series fiber Bragg gratings and multimode interferometers for sensing applications | |
| RU1796916C (ru) | Световодный датчик уровн | |
| Chan et al. | Evanescent field fiber Bragg grating sensors for index of refraction sensing with applications to structural health monitoring |