Principe de l'auscultation par fibre optique

Les fibres optiques sont connues pour être d'excellents câbles de télécommunications. Autrement dit, lorsqu'un signal lumineux est émis à une de leurs extrémités, il se propage très vite sur de longues distances, sans pratiquement aucune perte.

Tout signal lumineux qui passe au travers d'une fibre interagit nécessairement avec les éléments qui la constituent. Ces interactions se traduisent par de faibles réflexions successives de la lumière, vraiment très faibles mais néanmoins mesurables.

Ces réflexions sont, pour simplifier, proportionnelles à une fonction de la température de la fibre et de sa variation de longueur dans l'axe de la fibre, là où se produisent les interactions. Ainsi, il suffit de déterminer – et cela se fait au moyen d’appareils dits « interrogateurs opto-électroniques » – les caractéristiques du signal émis et des signaux successivement réfléchis pour transformer la fibre en une succession de thermomètres et d’extensomètres longitudinaux répartis, capables de mesurer en continu la température et l’allongement/le rétrécissement de la fibre tout le long de son trajet.

En effet, la zone située à proximité de l’extrémité de la fibre où a été disposé l’émetteur renvoie le premier écho reçu, puis celui émis juste après, etc. jusqu’à l'écho émis par l’autre extrémité de la fibre.

En pratique, avec les meilleurs interrogateurs opto-électroniques industriels disponibles aujourd'hui sur le marché, on arrive à des précisions de 0,1°C tous les mètres et toutes les 10 minutes, et de 2×10-6 tous les mètres et toutes les 10 minutes, c’est-à-dire de 2 µm en sur 1 m dans le sens de la longueur de la fibre (dans la limite de déformations supérieures à 10-2, qui rompent les fibres), toutes les 10 minutes. En couplant ces mesures avec des acquisitions haute-fréquence, on peut transformer la fibre en capteur acoustique.

Les fibres de ces « systèmes d'auscultation par fibre optique » peuvent être enterrées dans des ouvrages ou collées à leur surface. Elles peuvent donc servir par exemple à mesurer la température, la déformation et le bruit acoustique ou sismique présent sur a priori tout type d'ouvrage (digues, barrages, tunnels, ponts, routes, pipelines, pylones haute tension, bâtiments etc.).

Ce type de capteur réparti présente l'avantage d'être pratiquement totalement insensible au bruit électromagnétique et aux radiations. Il est de plus stable dans le temps – puisqu’on dispose désormais des fibres installées il y a plus de 50 ans. Enfin, il est compétitif économiquement à partir du moment où la zone à ausculter a une taille de l'ordre de quelques kilomètres (étant donné que les coûts des fibres adaptées à ces applications sont en général de l'ordre de quelques euros à quelques dizaines d'euro le mètre, tandis que les instrumentations coûtent de quelques dizaines à quelques centaines de milliers d'euros et que l'exploitation est très simple, donc bon marché).

Lien de téléchargement vers le dépliant « Auscultation par Fibre Optique » : cliquer ici...