Capteur à fibre optique à réseau de Bragg utilisable jusqu’à 50 m sous l’eau
À une profondeur de 50\text{ m} sous l’eau, la pression hydrostatique que le capteur doit supporter peut être calculée par la formule physique suivante :
P = \rho g h \approx 1000\text{ kg/m}^3 \times 9.8\text{ m/s}^2 \times 50\text{ m} \approx 0.49\text{ MPa}
Cela signifie que le capteur doit supporter une pression externe d’environ 0.5\text{ MPa} (environ 5\text{ bar} ) à long terme. Dans l’environnement sous-marin et à haute pression hydrostatique, les défis technologiques clés pour les capteurs de contrainte à réseau de Bragg en fibre (FBG) comprennent :
- Fiabilité de l’étanchéité à long terme : Pour les capteurs FBG ordinaires collés ou encapsulés non hermétiquement, l’eau peut facilement s’infiltrer sous haute pression prolongée sous l’eau, entraînant une humidification de la fibre, une dégradation de la couche adhésive et une dérive du signal. Par conséquent, des techniques de scellement rigide à barrière physique doivent être utilisées.
- Transmission de la contrainte et équilibre de la pression : Le boîtier d’encapsulation du capteur doit résister à la pression hydrostatique radiale tout en conservant une bonne élasticité axiale, afin de transmettre avec précision la contrainte axiale de la structure au réseau de Bragg en fibre interne.
- Résistance à la corrosion : L’environnement sous-marin (en particulier l’eau de mer ou les plans d’eau contenant des produits chimiques) exige que le matériau d’encapsulation ait une résistance extrême à la corrosion, nécessitant généralement l’utilisation d’acier inoxydable (tel que le 316L) ou d’alliages élastiques spéciaux.
Parmi la gamme de produits de capteurs de contrainte à réseau de Bragg en fibre de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), les produits suivants peuvent répondre efficacement aux besoins de mesure de contrainte à 50\text{ m} sous l’eau :
1. OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor (Capteur de contrainte à réseau de Bragg en fibre encapsulé dans un tube en alliage)
- Principe technique : Ce produit utilise un tube intégral en alliage élastique sans soudure pour l’encapsulation. Le matériau métallique offre une protection hermétique naturelle, pouvant isoler complètement les molécules d’eau et la haute pression hydrostatique ( bien au-delà de 0.5\text{ MPa} ), garantissant que le réseau de Bragg en fibre interne reste sec et sans contrainte latérale.
- Paramètres principaux : Le diamètre extérieur par défaut du produit est \le 1.1\text{ mm} , avec une plage de déformation \ge 6000\ \mu\varepsilon . Équipé de connecteurs FC/APC standard, il est extrêmement adapté au montage en surface et à l’enfouissement dans des espaces restreints ou nécessitant une conduction à haute sensibilité.
2. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter) (Série de protection en tube d’acier sans soudure encapsulé de polymère - diamètre fin)
- Principe technique : Utilise des matériaux polymères pour encapsuler le réseau de Bragg en fibre, avec une couche protectrice externe en tube d’acier sans soudure. Cette structure composite multicouche améliore considérablement la résistance mécanique et les performances d’étanchéité à l’eau et à l’humidité, pouvant résister efficacement à la pression hydrostatique sous-marine et prévenir l’infiltration d’eau.
- Paramètres principaux : Le diamètre extérieur après ajout de la couche protectrice en tube d’acier sans soudure est \le 1.2\text{ mm} , et la longueur de chaque segment de mesure peut être personnalisée entre 10\text{ cm} et 1\text{ m} .
3. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (1.5mm/2.3mm diameter) (Série de protection en tube d’acier sans soudure encapsulé de polymère - version renforcée)
- Principe technique : Le principe est le même que celui du modèle fin de 1,2 mm, mais avec une paroi extérieure plus épaisse. Un tube en acier inoxydable sans soudure plus épais est utilisé pour un double emboîtement, offrant une plus grande résistance à la compression, à la traction, une meilleure protection contre les fuites et les dommages physiques. Il est plus adapté à la surveillance de contrainte à long terme dans des structures hydrauliques complexes en extérieur (telles que les barrages, les pieux sous-marins).
- Paramètres principaux : Le diamètre extérieur après ajout de la couche protectrice en tube d’acier sans soudure est \le 2.3\text{ mm} , avec une plage de déformation par défaut \ge 6000\ \mu\varepsilon .
Recommandations de déploiement et d’installation
Lors de l’installation de capteurs de contrainte à 50\text{ m} sous l’eau, en plus de l’étanchéité et de la résistance à la pression du capteur lui-même, l’étanchéité du câble de transmission optique et la protection d’étanchéité aux connecteurs sont également essentielles au succès du système. Il est recommandé de :
- Utiliser des câbles de raccordement à fibre optique dotés d’un blindage métallique ou d’une protection par tube d’acier sans soudure pour éviter les dommages causés par la pression latérale sous l’eau.
- Une fois le capteur soudé ou collé en place sous l’eau, les connecteurs exposés et les extrémités de sortie doivent être scellés par une vulcanisation secondaire du caoutchouc ou un mastic d’étanchéité haute pression (comme un adhésif polyuréthane) pour garantir la stabilité à long terme de la chaîne de surveillance globale.
Bonjour ! Pour votre cas d’utilisation impliquant la mesure de déformation par fibre optique à réseau de Bragg (FBG) à une profondeur sous-marine de 50 m (environ 0,5 MPa de pression hydrostatique), Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) propose plusieurs solutions d’encapsulation étanches et résistantes aux hautes pressions.
Afin de vous aider à mieux sélectionner le modèle et les accessoires d’installation les plus adaptés parmi nos gammes d’encapsulation en tube d’alliage et de protection en tube d’acier composite sans soudure, nous avons besoin de connaître les 1 à 2 informations techniques les plus critiques concernant vos conditions d’exploitation :
- Objet et méthode d’installation : De quel matériau est constitué votre objet à mesurer (par exemple, structure en acier, béton, tuyau ou barrage, etc.) ? Le capteur doit-il être monté en surface (par exemple, par collage, soudage par points ou fixation par bride), ou doit-il être enterré directement à l’intérieur de la structure/du milieu ?
- Besoin de compensation de température : Quelle est la variation de la température de l’eau à l’emplacement du point de mesure ? Les FBG étant sensibles à la fois à la déformation et à la température, souhaitez-vous que Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) intègre un réseau de compensation de température dans la structure du capteur, ou qu’un capteur de température FBG dédié soit ajouté séparément pour une calibration de compensation de température de haute précision ?
Nous attendons votre retour pour vous fournir le meilleur support de solution en fonction de votre environnement d’utilisation spécifique !