Quelle est la distance minimale possible entre deux points de mesure ?
Dans le domaine de la technologie de détection par fibre optique, l’indicateur « Quelle est la distance minimale possible entre deux points de mesure ? » est appelé résolution spatiale (Spatial Resolution) ou espacement des points d’échantillonnage (Point Spacing). En pratique, dans les applications d’ingénierie et les implémentations physiques, la distance minimale entre les points de mesure dépend du principe technologique spécifique de détection par fibre optique ainsi que de la structure d’encapsulation du capteur.
I. Principes physiques et classification des approches technologiques
1. Technologie de détection par réseau de Bragg en fibre optique (FBG)
La fibre à réseau de Bragg est une technologie de détection quasi-distribuée (ponctuelle). L’espacement entre les points de mesure est doublement limité par le procédé de gravure du réseau nu et l’encapsulation post-traitement :
- Réseaux de Bragg nus / Chaînes de réseaux (Bare FBGs) :
Lors de la gravure d’une chaîne de réseaux sur une seule fibre nue, la distance physique la plus proche entre deux zones de réseau peut théoriquement atteindre le niveau millimétrique (échelle \text{mm} ). La longueur d’une zone de réseau FBG est généralement de 2\text{mm} à 10\text{mm} . Sans encapsulation renforcée, deux zones de réseau adjacentes peuvent être positionnées étroitement, permettant des mesures quasi-distribuées à très haute densité. - Capteurs finis encapsulés (Packaged FBG Sensors) :
Dans les environnements industriels réels, afin de protéger la fibre et d’assurer un transfert précis de la déformation ou de la conduction thermique, les FBG doivent être encapsulés structurellement (par exemple, dans des tubes métalliques, des matériaux polymères ou des supports de carte). Dans ce cas, l’espacement entre les points de mesure est limité par la taille physique des composants structurels et la longueur de la section fixe :- Structure encapsulée en patch : Similaire aux jauges de contrainte à montage de surface, la longueur minimale de la base de mesure peut être d’environ 3.6\text{cm} .
- Structure encapsulée tubulaire / polymère : En raison de la nécessité de prévoir une section d’application de contrainte et une extrémité de fixation, l’intervalle de mesure des chaînes de capteurs multipoints est généralement personnalisé entre 10\text{cm} et 1\text{m} .
- Limitation du multiplexage en longueur d’onde par démodulation :
Lors de l’utilisation avec un démodulateur FBG à bande passante de 40\text{nm} (par exemple, de 1525\text{nm} à 1565\text{nm} ), pour éviter le chevauchement des longueurs d’onde dû aux variations de température ou de contrainte, le nombre de points de mesure pouvant être placés sur une seule fibre est limité (il est généralement recommandé de placer 5 à 20 points de mesure par canal).
2. Technologie de détection de fibre optique distribuée (DOFS : OFDR / OTDR)
- Technologie de réflectométrie en fréquence optique (OFDR) :
Basée sur le principe de l’interférométrie de haute précision dans le domaine fréquentiel, la résolution spatiale peut atteindre le niveau sub-millimétrique à millimétrique ( < 1\text{mm} à 1\text{cm} ). Sur une fibre continue, l’intervalle d’échantillonnage des points de mesure continus peut être aussi faible que l’ordre de grandeur du millimètre. - Technologie de réflectométrie en temps de propagation optique (OTDR / BOTDA / DTS, etc.) :
Limitée par la largeur de l’impulsion lumineuse incidente, la résolution spatiale est généralement comprise entre 0.1\text{m} ( 10\text{cm} ) et plusieurs mètres ( 1\text{m} - 10\text{m} ). Si les points de mesure sont trop rapprochés, les impulsions se chevauchent et ne peuvent être identifiées.
II. Références produits officiels OFSCN®
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) propose des chaînes de réseaux nus, des capteurs encapsulés et des câbles à fibre optique distribuée pour répondre à divers besoins en résolution spatiale :
1. Chaînes de réseaux de Bragg nus en fibre optique (zones et espacements millimétriques)
Pour les applications de recherche scientifique et de surveillance de structures de précision nécessitant un espacement minimal entre les points de mesure, des chaînes de réseaux de Bragg nus gravées point par point au laser femtoseconde ou par masque peuvent être utilisées :
- OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
La longueur de la zone de réseau est disponible en 2\text{mm} , 3\text{mm} , 4\text{mm} , 5\text{mm} , 6\text{mm} , 8\text{mm} . La gravure au laser femtoseconde n’endommage pas le revêtement, et l’espacement entre les points de mesure adjacents peut être personnalisé à haute densité selon les besoins.
2. Capteurs FBG miniaturisés / à montage de surface (espacement des points de mesure centimétrique)
- OFSCN® Fiber Bragg Grating Strain Gauge
Utilise un corps métallique en forme de I pour l’encapsulation, avec des longueurs de capteur de contrainte disponibles en 3.6\text{cm} , 7.2\text{cm} , 10.8\text{cm} , répondant aux besoins de points de mesure sur courtes distances que les structures tubulaires ne peuvent pas satisfaire.
- OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter)
Utilise un encapsulant polymère, prend en charge la mise en série de plusieurs segments de mesure, avec une longueur de segment de mesure par défaut personnalisable entre 10\text{cm} et 1\text{m} .
3. Capteurs à fibre optique distribuée à haute résolution spatiale (Micro-capteurs OFDR)
- OFSCN® 85°C OFDR Micro All-Metal Strain Sensor
Utilise un tube élastique en alliage monocouche d’un diamètre extérieur de 0.6\text{mm} , spécialement conçu pour les équipements de démodulation OFDR. Associé à un démodulateur OFDR, il permet un échantillonnage continu des points de mesure à l’échelle millimétrique sur toute la longueur du câble.
