Conditionneurs de signaux à fibres optiques

Unités de traitement pour capteurs à fibre optique

Les unités de traitement des signaux à fibre optique constituent l’interface entre le capteur optique et le système d’acquisition de données de mesure en aval. Elles envoient de la lumière vers le capteur, détectent le signal optique de retour et convertissent ses variations en une valeur de mesure précise. Selon le système de capteurs, elles permettent de mesurer la température, la pression, la déformation ou le déplacement, puis de transmettre les valeurs via un afficheur, une sortie analogique ou des interfaces numériques.

Les unités de traitement à fibre optique d’Althen prennent en charge différentes technologies de capteurs. Des systèmes basés sur la technologie WLPI (White Light Polarization Interferometry) sont disponibles pour les capteurs interférométriques. Pour les capteurs de température à fibre optique basés sur le GaAs, des unités de traitement reposant sur la technologie SCBG (Semiconductor Band Gap) sont utilisées.

La gamme de produits s’étend d’appareils compacts monocanal alimentés par batterie pour les mesures mobiles à des unités multicanaux destinées aux applications de laboratoire et de terrain, jusqu’à des systèmes modulaires haute vitesse avec acquisition de données synchronisée. Il est ainsi possible de réaliser aussi bien des points de mesure individuels que des systèmes de surveillance étendus comprenant un grand nombre de capteurs à fibre optique.

L’un des principaux avantages de la technologie de mesure par fibre optique est sa grande immunité aux perturbations au niveau du point de mesure. Comme aucune transmission électrique du signal n’y est nécessaire, les capteurs à fibre optique peuvent également être utilisés dans des environnements où de forts champs électromagnétiques ou haute fréquence perturberaient les capteurs électriques classiques.

Précises, insensibles aux perturbations et facilement évolutives

Les unités de traitement des signaux à fibre optique d’Althen couvrent un large éventail d’applications, des mesures mobiles sur un seul point aux systèmes complexes de surveillance multicanaux.

Points à prendre en compte lors du choix d’une unité de traitement de signaux à fibre optique

1. Déterminer la technologie du capteur
L’unité de traitement doit être compatible avec la technologie du capteur utilisé. Les unités WLPI sont conçues pour les capteurs interférométriques à fibre optique. Les capteurs de température à fibre optique basés sur le GaAs nécessitent en revanche un traitement reposant sur la technologie SCBG.

Certains systèmes tels que CoreSens peuvent prendre en charge les deux technologies au sein d’un même système modulaire.

2. Tenir compte de la grandeur mesurée
Selon le capteur connecté, les systèmes basés sur WLPI peuvent mesurer la température, la pression, la déformation ou le déplacement. D’autres unités de traitement sont optimisées pour une grandeur spécifique, par exemple pour les mesures de température à fibre optique ou les mesures de pression physiologique.

3. Déterminer le nombre de canaux de mesure nécessaires
Des appareils compacts monocanal sont disponibles pour les points de mesure individuels. Pour plusieurs capteurs, des systèmes comprenant par exemple 4, 8, 16 ou 18 canaux peuvent être utilisés.

Pour les systèmes de mesure étendus, une architecture modulaire offre des avantages supplémentaires. CoreSens permet par exemple de disposer de 2 à 26 canaux par rack et peut être étendu jusqu’à 1 300 canaux de mesure en reliant plusieurs systèmes.

4. Déterminer la vitesse de mesure requise
La fréquence d’échantillonnage nécessaire dépend de la dynamique de la grandeur mesurée. Pour la surveillance à long terme classique de la température ou de la déformation, des vitesses de mesure relativement faibles peuvent être suffisantes.

Pour les processus rapides, des unités de traitement avec des fréquences d’échantillonnage nettement plus élevées sont disponibles. Selon le modèle, les vitesses de mesure vont d’environ 20 Hz jusqu’à 1 000 Hz par canal de mesure.

5. Tenir compte de la synchronisation de plusieurs canaux
Pour les mesures dynamiques, une fréquence d’échantillonnage élevée ne suffit pas : la synchronisation temporelle des différents canaux est également essentielle. Des systèmes avec synchronisation déterministe via EtherCAT sont disponibles pour ce type d’application.

Cela est notamment important lorsque la température, la pression, la déformation ou le déplacement doivent être mesurés simultanément à plusieurs positions et comparés entre eux.

6. Choisir les interfaces appropriées
Selon l’unité de traitement, différentes interfaces sont disponibles, notamment :

• Sorties analogiques de tension et de courant
• RS-232
• RS-485
• Ethernet
• EtherCAT

Certains systèmes disposent également d’une mémoire interne, de sorties relais ou d’un serveur web intégré pour la configuration.

7. Tenir compte de l’utilisation mobile, en laboratoire ou sur le terrain
Pour les mesures mobiles sur un seul point, des appareils portables compacts tels que PicoSens ou Pico M sont adaptés et peuvent également fonctionner sur batterie.

Pour les mesures en laboratoire, des appareils multicanaux avec afficheur et interfaces de données sont disponibles. Pour les applications industrielles sur le terrain et la surveillance à long terme, des systèmes robustes de table, muraux ou en rack avec plusieurs canaux de mesure sont recommandés.

8. Définir les exigences en matière de précision et de résolution
Pour les applications de haute précision, il convient de considérer la résolution, la linéarité et la précision du système complet composé du capteur et de l’unité de traitement.

Les unités WLPI telles que FieldSens atteignent par exemple une précision allant jusqu’à ±0,01 % de la pleine échelle. Dans les systèmes de mesure de température GaAs, la précision est en revanche spécifiée directement sous forme d’écart de température.

9. Tenir compte des conditions environnementales au point de mesure
La technologie de capteurs à fibre optique offre des avantages particuliers lorsque les capteurs électriques risquent d’être influencés par des champs électromagnétiques ou de forts potentiels électriques.

Les exemples typiques comprennent les installations haute tension, les transformateurs, les systèmes IRM, les installations micro-ondes, les applications haute fréquence ainsi que certaines applications dans l’énergie, la recherche et les technologies médicales.

10. Prévoir la surveillance à long terme et l’évolutivité
Dans le Structural Health Monitoring, la géotechnique ou la surveillance d’installations, le nombre de points de mesure peut augmenter au cours d’un projet. Pour ces applications, l’électronique de traitement doit être conçue dès le départ pour être extensible et fonctionner en multicanal.

Notre équipe d’experts techniques vous accompagne dans le choix et l’adaptation du capteur à fibre optique, de l’unité de traitement, des interfaces et du système d’acquisition de données. Contacter notre équipe commerciale

Applications typiques des unités de traitement de signaux à fibre optique

Les unités de traitement à fibre optique sont particulièrement utilisées lorsqu’il est nécessaire d’effectuer des mesures précises avec une forte immunité aux perturbations ou d’assurer la surveillance à long terme de plusieurs points de mesure.

Les applications typiques comprennent :

• Structural Health Monitoring
• Surveillance structurelle des ponts et bâtiments
• Surveillance des tunnels et barrages
• Mesures géotechniques
• Surveillance à long terme des infrastructures
• Installations haute tension et systèmes d’alimentation électrique
• Transformateurs et installations électriques
• Environnements soumis aux perturbations EMI et RFI
• Applications micro-ondes et haute fréquence
• Surveillance des procédés industriels
• Recherche et développement
• Aéronautique et spatial
• Défense et applications critiques pour la sécurité
• Énergie éolienne et surveillance des turbines
• Applications pétrolières et gazières
• Mesures de température à fibre optique
• Mesures de pression à fibre optique
• Mesures de déformation et de charge
• Mesures de déplacement et de déformation
• Applications médicales et IRM
• Mesures de pression physiologique

Grâce aux différentes variantes de capteurs, de canaux, d’interfaces et de vitesses, les systèmes peuvent être utilisés aussi bien pour des tâches de mesure individuelles que pour des systèmes étendus de surveillance à long terme.