Est-ce que les capteurs peuvent être plus légers qu’une plume pour une utilisation dans les avions ?
La réponse est oui. Dans le domaine aérospatial, les capteurs basés sur la technologie de détection par fibre optique (tels que les réseaux de Bragg à fibre optique FBG ou la détection de fibre distribuée OFDR) et leur segment de mesure encapsulé peuvent tout à fait être plus légers qu’une plume (atteignant le milligramme voire le microgramme).
I. Analyse comparative des ordres de grandeur physiques
- Référence du poids d’une plume :
La masse d’une plume d’oiseau ordinaire se situe généralement entre 0,005 \text{g} et 0,05 \text{g} (soit 5 \text{mg} à 50 \text{mg}). - Poids de l’unité de détection à fibre optique nue :
La densité du quartz pour une fibre optique monomode standard (diamètre extérieur de la gaine 125 \ \mu\text{m}, diamètre extérieur du revêtement 250\ \mu\text{m}) est d’environ 2,2 \text{g/cm}^3.- Un segment de détection à fibre optique nue de 1 \text{cm} de longueur a une masse d’environ 0,0001 \text{g} (0,1 \text{mg}).
- Même une zone de réseau de Bragg à fibre optique de 10 \text{cm} de long ne pèse qu’environ 1 \text{mg}, soit seulement une fraction d’une demi-plume légère.
II. Exigences des composants d’avion concernant le « poids d’encapsulation » du capteur
Dans la surveillance de l’intégrité structurelle (SHM) des ailes d’avion, des matériaux composites ou des composants de moteur, le poids d’encapsulation et l’intrusion volumique du capteur sont des indicateurs extrêmement critiques :
- Éviter l’effet de charge massique : Un capteur trop lourd peut modifier la fréquence propre et les caractéristiques vibratoires des éléments structurels à parois minces.
- Micro-encapsulation non intrusive : Afin de protéger la fibre de quartz fragile tout en évitant une charge de poids supplémentaire sur les composants de l’avion, les capteurs à fibre optique de qualité aéronautique sont généralement encapsulés dans des matériaux polymères micro-dimensionnés ou des tubes en alliage à paroi très mince, réduisant le diamètre extérieur du capteur à des niveaux de 0,6 \text{mm} à 1,2 \text{mm}.
III. Capteurs miniatures et légers liés à OFSCN® de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.
Dans la série de produits OFSCN®, plusieurs capteurs ultra-fins et ultra-légers ont été conçus pour répondre aux exigences de l’aérospatiale et de la légèreté :
1. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter)
Encapsule un réseau de Bragg à fibre optique avec des matériaux polymères, avec un diamètre extérieur par défaut de \le 0,7 \text{mm} (ou \le 1,2 \text{mm} après ajout d’un tube de protection en acier sans soudure), ce qui réduit considérablement la masse additionnelle du capteur lui-même. Il est très adapté à une utilisation dans des matériaux composites aérospatiaux par collage ou intégration.
2. OFSCN® 85°C OFDR Micro All-Metal Strain Sensor
Utilise un tube unique en alliage élastique pour la protection, avec un diamètre extérieur du produit de seulement 0,6 \text{mm}. Tout en conservant les propriétés de protection contre les dommages mécaniques des métaux, la densité linéaire du capteur est réduite à l’échelle du milligramme.
3. OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor
Utilise un tube en alliage pour encapsuler les réseaux de Bragg à fibre optique, avec un diamètre extérieur par défaut de \le 1,1 \text{mm}. Il convient à la mesure de contrainte par collage non intrusive sur des substrats métalliques ou des matériaux composites d’aéronefs.
