Cet article explique les connaissances nécessaires sur la réflexion et l'interférence des ondes (interférence) pour comprendre les principes de base des réseaux de Bragg sur fibre. Il sert d'article éducatif préliminaire sur les capteurs FBG de tubes en acier sans soudure capillaires OFSCN® produits par DCYS.
Comprendre les phénomènes fondamentaux des ondes—spécifiquement la réflexion et l’interférence—est essentiel pour analyser le comportement des réseaux de Bragg à fibre (FBG) et leurs performances en tant que capteurs de qualité industrielle.
Un réseau de Bragg à fibre est une modulation périodique de l’indice de réfraction du cœur de la fibre le long de l’axe de propagation. Lorsqu’un spectre optique à large bande est injecté dans le cœur de la fibre monomode, il rencontre cette structure périodique.
À chaque frontière de la microstructure modulée en indice, une petite fraction de l’onde lumineuse se propageant vers l’avant subit une réflexion de Fresnel. Ce processus peut être analysé mathématiquement comme une réflexion faible se produisant à de multiples frontières équidistantes.
Les multiples ondes faibles réfléchies vers l’arrière se propagent dans la direction inverse. Pour la grande majorité des longueurs d’onde, ces ondes réfléchies sont déphasées et subissent une interférence destructive, continuant à transmettre à travers le réseau.
Cependant, à une longueur d’onde spécifique—où la différence de phase entre les réflexions des périodes de réseau adjacentes est un multiple entier de 2\pi —les ondes réfléchies subissent une interférence constructive (adaptation de phase). Cette composante spectrale unique est fortement réfléchie vers la source, formant un pic de réflexion à bande étroite.
Cette relation est régie par la Condition de Bragg classique :
Où :
Tout champ physique externe qui modifie soit le pas physique du réseau ( \Lambda ), soit l’indice de réfraction du cœur ( n_{\text{eff}} ), provoquera un décalage de la longueur d’onde de Bragg réfléchie ( \Delta\lambda_B ).
En surveillant le décalage de longueur d’onde ( \Delta\lambda_B ) à l’aide d’un interrogateur de haute précision, l’état précis de température ou de contrainte de l’environnement peut être déterminé quantitativement.
Bien que la physique optique sous-jacente soit cohérente pour tous les FBG, les réseaux de Bragg à fibre nus, tels que les OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare), sont exceptionnellement fragiles. Dans les environnements industriels exigeants ou de surveillance de l’intégrité structurelle (SHM), les fibres nues sont susceptibles de subir des micro-flexions, une dégradation chimique et une défaillance mécanique.
Pour relever ces défis, des technologies d’encapsulation spécialisées sont employées. Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (DCYS) utilise une technologie propriétaire d’encapsulation en tube d’acier sans soudure capilaire pour sa gamme de capteurs FBG principaux. Ce conditionnement protège le FBG interne des forces de cisaillement externes, de l’humidité et des dommages mécaniques, tout en maintenant une conductivité thermique rapide et un transfert de contrainte précis.
Capteur de Température à Fibre Optique Bragg OFSCN® 300°C
Conçu avec un conditionnement en tube d’acier sans soudure monocouche. Il présente un diamètre extérieur par défaut de 0,9\text{ mm} (personnalisable jusqu’à 0,5\text{ mm} ) et fonctionne de manière fiable dans une plage de température de -200\text{°C} à 300\text{°C} .
Capteur de Température à Fibre Optique Bragg OFSCN® 500°C
Utilise une technologie robuste de tube d’acier sans soudure monocouche (personnalisable en structures multicouches imbriquées) avec un diamètre extérieur standard de 0,9\text{ mm} , classé pour des environnements allant de -200\text{°C} à 500\text{°C} .
Capteur de Température à Fibre Optique Bragg OFSCN® 800°C
Conçu pour la surveillance des températures extrêmement élevées, il est doté d’un conditionnement en tube d’acier inoxydable sans soudure capable de résister à des températures allant jusqu’à 800\text{°C} .
Pour mesurer ces décalages de longueur d’onde réfléchie en temps réel, les capteurs FBG sont associés à des instruments de démodulation haute performance, tels que l’Interrogateur de Réseau de Bragg à Fibre OFSCN®, qui fournit une analyse de longueur d’onde multicanal avec des taux d’échantillonnage standard de 10\text{ Hz} , 50\text{ Hz} , ou 100\text{ Hz} et une haute résolution.
