J'ai écrit ce rapport dans le cadre d'un module de maîtrise d'optique sur les capteurs. L'original était écrit en LaTeX et imprimé en PostScript. Ne disposant plus que de l'impression, je l'ai passé au scanner et à l'OCR. Je présente ici le resultat quelque peut remanié à la main.
J'espère que cela pourra être utile à quelqu'un. N'hesitez pas à m'écrire
Les capteurs à fibres optiques sont issus de la rencontre de deux technologies : les fibres optiques utilisées en télécommunication et l'optoélectronique. L'une et l'autre ont connues un développement extraordinaire ces deux dernières décennies, amélioration des performances, dimunition des coûts, miniaturisation. Tout cela à permis l'émergence de ces capteurs dont le champ d'application recouvre entièrement celui des capteurs traditionnels et offre également de nouvelles possibilités.
La définition donnée par 1'AFNOR pour un capteur à fibre(s) optique(s) est : Un dispositif dans lequel 1'information est créée dans le chemin optique par réaction de la lumière à la grandeur à mesurer, avant d'être acheminée vers le recepteur optique par 1'intermédiaire d'une ou plusieurs fibres optiques.
Cette définition exclue les assemblages comportant un capteur conventionnel et un système de transmission par fibres optiques. Par contre, l'élément optique sensible à la mesure, le transducteur, peut être ou non la fibre optique. Dans le premier cas, on parlera de capteur intrinsèque, dans l'autre de capteur extrinsèque. Il existe des cas où cette définition est incomplète par exemple quand la mesure se fait à l'interface entre la fibre et le milieu externe.
Les mesures peuvent être faites de manière ponctuelle ou répartie. Pour les mesures ponctuelles le phénomène détecté ou mesuré n'est disponible qu'en un seul point (obturation d'un faisceau par exemple). Dans l'autre cas, la grandeur physique peut être décelée sur toute la longueur de fibre (champ magnétique par exemple), cela avec une bonne précision et une haute résolution spatiale.
On distingue également capteurs actifs et capteurs passifs. Dans le premier cas, la source de lumière est générée par une source optique. L'onde lumineuse qui se propage dans la fibre est modifiée directement ou indirectement par le phénomène physique dont on veut déterminer la mesure. Dans le second cas, la lumière est générée par le phénomène physique lui-même.
Avant de décrire un certain nombre de systèmes, faisons un rapide tour d'horizon des nombreux avantages et des quelques inconvénients des capteurs à fibres. Les avantages sont liés soit aux propriétés intrinsèques des fibres optiques en générale soit aux propriétés spécifiques de certaines fibres ou certains systèmes.
Nous allons dans ce chapitre décrire sur quelles propriétés optiques sont basés les capteurs. Ensuite nous ferons un rapide tour des différentes possibilités de mesures. Nous n'avons, volontairement, écrit aucune formule, cela afin de garder un volume réduit. Nous invitons le lecteur curieux à consulter les références bilbiographiques en particulier "Fiber Optic Sensors, An Introduction for Engineers and Scientists" édité par Eric Udd [21] et le rapport des "Techniques de l'Ingénieur" [10]. On pourra aussi consulter les chapitres 5 et 6 de "Thèmes actuels en optique" de Maurice Françon [11].
L'architecture d'un capteur à fibres optiques comporte les sous-ensembles suivants : un émetteur de lumière cohérente ou non (DEL, diodes laser), un guide d'onde optique (fibre monomode ou multimode, guide d'onde intégré), l'élément sensible à la mesure, le transducteur ainsi qu'un recepteur, un démodulateur et des cicruits d'alimentation énergétique. Nous allons maintenant, nous intéresser au transducteur et à ses différentes possibilités de mesure. Suivant la grandeur physique à mesurer, on aura différents phénomèmes optiques de modulation [10].
La grandeur à mesurer module directement l'intensité de la lumière traversant la fibre optique. Cette modulation est la plus simple à réaliser, et est souvent réservée aux mesures "tout ou rien". La lumière ainsi modulée est mesurée par un photodétecteur linéaire. Une méthode consiste à mesurer la quantité de lumière qui sort d'une fibre et rentre dans une autre. Dans certain systèmes, fibre émetrice et fibre réceptrice sont confondues. La mesure peut être faite par transmission, réflexion ou diffusion par le capteur mobile. On peut ainsi détecter position (avec une précision du nanomètre), déplacement, vitesse, pression, ... Dans d'autres cas, la source est à un bout de la fibre, le récepteur à l'autre et le transducteur au milieu. Dans ce cas le phénomème physique permettant la mesure peut être d'origine mécanique (pertes par microcourbures), electro-optique, piezo-optique ou bien exploiter la magnéto-absorption.
Les avantages de tels systèmes la simplicité, le prix de revient faible et la résistance à des environnements sèvères.
La modulation de phase due à différentes causes (élévation de température, pression, efFet electro-optique,...) est mesurée indirectement. En effet, les fréquences optiques ne permettent pas de mesurer directement la phase d'une onde. Néanmoins par interférométrie, il est possible d'avoir accès à la phase et cela d'une manière très précise. Plusieurs interférométres peuvent être utilisés : Mach-Zender, Michelson, Fabry-Perot ou Sagnac. Ces procédés sont utilisés dans des giroscopes, des jauges optique pour mesurer les contraintes sur des ailes d'avions (impacts), la métrologie d'objets microscopiques (industries électronique et nano-technologie), sismologies, études acoustiques, analyse de croissance de dépóts, hydrophone, magnétométre, ampèremètre, etc.
Ce type de capteurs nécessite souvent des procédés sophistiqués et donc est relativement cher. Ils sont réservés aux besoins nécessitant une précision élevée.
La modulation de polarisation apparait lors de la propagation d'une onde dans un milieu biréfringent. La biréfringence dans une fibre optique peut étre attribuée à plusieurs causes : ellipticité de coeur, contrainte latérale interne, effort latéral externe, torsion, courbure, température, champ magnétique. Les effets physiques mis en oeuvre peuvent aussi être elctro-optique (effet Pockels), magnéto-optique (effet Kerr). Les effets couplés (Pockels et thermique) ont par exemple permis de mesurer avec une précision du dixième de degré Celsius la température dans des réservoirs géothermiques situés à 2 km de profondeur [10].
Ces dispositifs sont simples à mettre en oeuvre.
Ces capteurs exploitent les propriéte à des différentes composantes spectrales de la lumiére corrélativement avec la valeur du paramétre mesuré. Pour l'analyse des difFérentes longueurs d'ondes, on fait appel au spectrophotomètre à système dispersif ou à des filtres optiques. Avec de tels systèmes, on peut atteindre une bonne précision (+/-l%). On peut mesurer des vibrations par le déplacement de deux filtres colorés qui se déplacent devant des diodes électroluminescentes. On peut aussi utliser l'absorption optique des semi-conducteurs variable suivant la température ou la fluorescence de certains ions (europium). Les réactions chimiques peuvent aussi étre caractérisées grâce à leurs phénomènes colorés variant selon la concentration des substances en jeu.
Il s'agit d'un type de capteur actif pour lequel la source de lumière est pulsée. L'impulsion optique traverse la zone sensible et est analysée par comparaison entre l'entrée et la sortie. On peut ainsi mesurer la température par simple mesure du temps passé dans la fibre dont la longueur est thermiquement dépendante. La fluorescence de zinc ou de sulfure de zinc-cadmium qui donne lieu à une décroissance temporelle variable avec la température qui peut également être utilisée.
Initialement, les capteurs à fibres optiques étaient employés dans des environements
hostiles oú il pouvait y avoir des hautes températures, des matériaux corrosifs, des
interférences électromagnétiques intenses, des riques d'explosion et enfin où les capteurs
et transducteurs traditionnels ne fonctionnaient pas bien. Nous allons maintenant présenter
une liste non-hexaustive des possibilités de mesures actuellement utilisées en industrie.
De multiples procédés permettent de mesurer la température avec les capteurs à fibres
optiques. Le capteur peut être ponctuel ou réparti, actif ou passif, extrinsèque ou
intrinsèque [10, 21]. Le plus ancien système est celui de la pyrométrie basé sur le principe du rayonnement du
corps noir. Le spectre optique d'un corps noir varie suivant la température. Cette méthode
permet de mesurer les hautes températures dans une gamme s'étendant de 300°C à 3000°C. D'un
point de vue technologique cela nécessite des fibres résistant à la chaleur. Cela s'obtient
en entourant la fibre d'une gaine d'un métal avec un haut point de fusion. Dès que les
conditions thermiques le permettent, la fibre résistante est couplée à une fibre moins
résistante mais aussi moins cher. La température peut aussi agir par dilatation de la fibre, la faiblesse de l'effet est
compensée par la longueur de fibre. On peut aussi utiliser la modulation d'intensité. Par analyse spectrale, on peut
déterminer les radiations émises par le coeur de la fibre à l'équilibre thermique avec son
environnement. C'est un système passif trés attractif. De plus 1'absorption de la fibre due
aux impuretés permet de localiser spatialement n'importe quel point chaud sur la fibre. Une autre technique basée sur la modulation d'indice de réfraction de la gaine est aussi
possible. Cela entraine une variation de l'ouverture numérique mesurable. D'autres systèmes existent basés sur l'effet Raman, la variation de la biréfringence dans
des capteurs intrinsèques ou sur les propriétés optiques des cristaux liquides dans des
capteurs extrinsèques. En ce qui concerne les performances, les capteurs à fibres
multimodes basées sur l'effet Raman offrent une résolution de 1 à 2°C sur une plage de
mesure de -50°C à +125°C, une résolution spatiale de 1 à 2 m sur des distances de 5 à
10 km. Les thermomètres à, cristaux liquides ont une précision de quelques degrés dans une
plage plus réduite qui s'étend entre 10 et 50°C. II existe aussi des mesures par couplage d'ondes évanescentes. Entre deux fibres on
dispose d'une région où se situe le liquide dont on veut mesurer la température. En entrée,
une seule fibre est éclairée. Dans la zone de mesure la lumiére passe dans l'autre par
couplage. Le rapport des intensités en sortie de chaque fibre permet de remonter à
l'indice. Il est nécessaire d'étalonner le senseur avec des liquides d'indices connus. Ces capteurs exploitent différents principes : modulation de phase, pertes par
microcourbures, couplages d'ondes évanescentes... Les applications possibles vont du
contrôle de réacteurs chimiques aux moteurs en passant par le corps humain.
Une technique extrinsèque consiste à mesurer la déformée d'une membrane sensible à la
pression [10, 16]. De la lumière est envoyée sur la membrane par un réseau de fibres en
anneaux et est récupérée par d'autres fibres également rangées de manière concentriques.
L'analyse des différentes intensités de chaque fibre permet de reconstituer la forme de la
membrane et de là de remonter à la pression. Une méthode avec contact consite à poser
directement sur la membrane ou l'élément sensible à la pression. L'inconvénient pour ce
dernier procédé est la sensibilité aux vibrations. On peut aussi utiliser la modification de la biréfringence dans des fibres enroulées sur
des cylindres creux qui font varier la courbure des fibres sous l'effet de la pression. La
biréfringence peut également être induite dans des fibres partiellement évidées. Cette
technique permet de déceler 10 mPa avec des bobines de 50 m de longueur et de 30 mm de
diamètre. Un autres système existe pour lequel, la fibre est prise entre deux machoires une
fixe et l'autre mobile suivant la pression. On mesure alors les pertes par microcourbures.
Ce système nécessite une calibration en fonction de la température [21]. Il existe aussi des capteurs interférométriques [1] en particulier dans les applications
liées au son : hydrophone, microphone [4]. Plusieurs techniques sont disponibles. La plus rudimentaire est d'installer à l'extrémité
d'une fibre un miniprisme qui en abscence de liquide renvoie la lumière par réflexion
totale alors qu'il la laisse passer en présence de liquide. La fibre doit être dans le
contenant du liquide. Un autre système basé sur la déviation à travers un prisme [21] est également disponible.
Des lampes munies de deux filtres superposés de couleurs différentes (vert et rouge par
exemple) sont disposées d'un coté du contenant à faces transparentes et taillées
en prismes. En l'abscence de fluide, la lumière n'est pas déviée et on obtient du rouge. En
présence de fluide, la lumière est déviée suivant la loi de Fresnel et c'est le faisceau de
l'autre couleur qui passe. L'avantage de ce système est de pouvoir relier dirrectement les
fibres à une armoire de lecture de niveau sans besoin d'électronique supplémentaire. En
revanche, il ne convient pas pour des fluides opaques. Une troisième technique consiste à étudier l'absorption spectrale de la lumière d'une DEL.
On peut ainsi distinguer difFérentes espèces chimiques. Cela est employé dans l'industrie
des hydrocarbures pour lesquls on a un pic d'absorption en infrarouge à 0,92 µm alors que
l'eau a un pic à 0,96 µm [10]. Plusieurs techniques sont également disponibles pour cette grandeur. L'une d'elles
consiste à, placer une fibre monomode tendue à travers un tube de fluide [10]. La fibre
engendre un tourbillon qui lui même induit des déformations alternatives de la fibre.
L'analyse spectrale des oscillations permet alors de remonter au débit. Pour les fluides
contenant des particules, il est
possible d'utiliser la vélocimétrie laser à effet Doppler distant. Le système est constitué
de trois fibres et d'un laser. Deux fibres reliées au laser sont focalisées de manière à
interférer. La troisième fibre lie le signal. Celui-ci est constitué de l'intensité
variable dans le temps due aux particules alternativement éclairées par le réseau
d'interférence. Dans les écoulements diphasiques liquide-gaz, on peut utiliser la fibre à
extrémité en forme de en prisme afin de détecter la rapport entre les deux phases. Constituant un marché important des capteurs à fibres, les capteurs de position sont
surtout utilisés dans le domaine de l'emballage et du conditionnement. La technique des micro-rupteurs est utilisée depuis les années 1960. Dans les
micro-rupteurs, la fibre amène un faisceau lumineux, pas forcément cohérent, qui se
réfléchi sur la surface dont on veut connaitre la distance. La lumière réfléchie ou
diffusée est captée par une fibre identique à la première ou non, puis dirigée vers une
cellule photosensible. Diverses configurations avec des faisceaux de fibres permettent
d'obtenir une précision de 0,1 nm ou moins sur une échelle de quelques millimètres [10].
Une autre technique consiste à intercaler entre un réseau 1D ou 2D une plaque perforée.
Ce système est plus utilisé pour connaître la position absolue de pistons ou de vannes [21]. Tout comme our la mesure de pression, il existe un système pour lequel la fibre est prise
entre deux machoires, l'une fixe et l'autre mobile. C'est sur cette dernière que l'on place
une masse plus ou moins importante selon la gamme d'accélération qui nous intéresse. On
peut ainsi, mesurer des fréquences allant de 0 à 1000 Hz avec une déviation de moins de 3%
par rapport au cas idéal. Un autre moyen extrinsèque celui-là consiste à envoyer un faisceau laser (He-Ne) par une
fibre et à récuperer le signal réfléchi décallé en fréquence par effet Doppler. Ensuite,
le signal est analysé. On atteint une erreur de 0,12% sur des ailettes de turbines à gaz
tournant à 1000 tr/min excitées par un haut-parleur à 163 Hz [10]. L'analyse chimique représente le plus gros marché des capteurs à fibres optiques. On les
trouves aussi bien dans l'agroalimentaire que dans les environnements pollués ou dans le
domaine médical. Les techniques sont basées sur la fluoresence des substances seules ou associées à la
surface de la fibre sensible qui est le plus souvent dénudée. La spectroscopie Raman est
aussi beaucoup employée. En ce qui concerne les capteurs en environnements pollués, on peut citer les capteurs
d'hydrocarbures [20] très utiles pour détecter la contamination du sol située près des
réservoirs qui présentent de faibles pertes invibles au niveau du volume du produit mais
qu on retrouve dans l'eau de table. Les capteurs à fibres sont en effet très avantageux par
rapport aux capteurs
conventionnels dans ce cas car ils sont capables de détecter de faibles concentrations
(quelques ppm), ne nécessitant pas la prise d'échantillons puis analyses en laboratoire, de
plus les mesures peuvent être faites en temps-réel et de manière continue.
Toujours dans le domaine industriel, ce type de capteur permet de diminuer le gaspillage et
d'augmenter la sécurité dans les usines produisant beaucoup de déchets toxiques [17]. Dans le domaine agroalimentaire, ces capteurs permettent de quantifier la quantité de
gras, d'humidité ou de protéines dans les poissons par exemple [15]. Des capteurs d'alcool
existent également [8]. Dans le domaine médical, les capteurs à fibres optiques permettent des mesures in-vivo en
temps réel de la pression partiel de C02, du pH ou encore du glucose, du lactose [10]. Cela
peut s'avérer très utile pendant des opérations chirurgicales délicates. Les laboratoires
d'analyses peuvent aussi mesurer le cholesterol [18] ou bien d'autres substances chimique.
La liste est longue et il serait fastidieux de citer toutes les possibilités. C'est un
secteur en pleine expansion promis à un bel avenir. Actuellement de nombreuses recherches portent sur la conception de nouveaux capteurs.
Nous ne présenterons que quelques uns des ces systèmes en particulier ceux permettant des
mesures simultanées de grandeurs physiques différentes ou ceux plus exotiques de mesure de
rayons-X. Profitons de ce système bi-mesure [19] pour discuter des mesures électromagnétiques dont
nous n'avons pas parlé dans le chapitre précédent. Le champ magnétique peut être mesuré par différents moyens. Il peut s'agir de rotation
magnétooptique (effet Faraday), magnétoconstriction, effet de biréfringence magnétique
linéaire ou encore de l'effet Kerr magnétooptique. Le champ électrique peut aussi être mesuré de plusieurs façons: par effet
piezoelectrique, par effet Kerr électrooptique, par effet Pockels ou par électrostriction. Certains de ces effets sont linéaires d'autres non. Toute la technique pour mettre au
point un détecteur multimesure consiste à trouver la combinaison de deux effets de type
différent. Ainsi après traitement convenable du signal obtenu, on remonte aux mesures de
chaque grandeur. Le multiplexage qui consite à faire se propager de manière indépendante
plusieurs signaux comme sur les lignes téléphoniques n'est pas ici nécessaire. En effet
l'information des deux grandeurs est contenue dans un unique signal. Il a été montré [19] qu'un système possible était d'utiliser le stress magnétique (non
linéaire) pour la mesure du courant et l'effet piezoélectrtique (linéraire) pour la mesure
de la tension. Chaque type de mesure a été testé seul de 400 à 1100 A pour le courant et
entre 10 et 310 V pour la tension. Des mesures simultannées ont été effectuées à tension
constante 150 V en faisant
varier le courant dans toute la gamme testée plus haut. Cette configuration tension
constante et courant variable est la plus fréquemment rencontrée dans la pratique. Ce système a été étudié pour être utilisé dans les générateurs électriques
[6]. Il est
basé sur la modulation d'intensité de la lumière. Il exploite, lui aussi, un effet non
linéaire qui peut être un avantage ou un inconvénient suivant qu'on peut distinguer son
signal du signal de l'autre grandeur initialement seule mesurée qui elle est linéaire. Ce
capteur nécessite un traitement électronique et informatique en aval. L'idée de base est récuperer le signal complet puis de le traiter pour séparer partie
linéaire et non-linéaire et obtenir les deux mesures. Pratiquement, les mesures de
vibration sont faites dans la partie linéaire alors que pour la température c'est la partie
non linéaire qui est exploitée. Utilisé à une fréquence fixe (celle du générateur), le
capteur mesure l'amplitude des vibrations d'une lame qui ne doit pas être à la résonance à
la fréquence du générateur. La précision obtenue est de +-2,5µm dans une plage de
température de 20 à 75°C. La précision sur la température est de +-2,5°C. Ce capteur est trés avantageux car il fournit deux paramètres importants pour la
surveillance des générateurs de grande puissance. On le préfera aux capteurs classiques
pour sa résistance aux conditions sévères rencontrées dans cet environement. Avec cet exemple, nous voyons bien la diversité des fibres optiques en tant que capteurs.
Ce système de mesure [2] est basé sur l'effet photothermique généralisé qui est le
réchauffement d'un matériau sous l'interaction d'une onde électromagnétique ou d'un flux de
particules. Ce réchauffement provoque une dilatation de la fibre qui induit une modulation
de phase qui est elle-même mesurée par un procédé interférométrique. La variation de
température est directement proportionnel à la densité de flux reçu. Ce procédé
intrinsèque utilise une fibre monomode en silice à maintient de polarisation. La partie
soumise au rayonnement est placé devant un obturateur à pales métalliques modulées à une
fréquence de 9 Hz. On peut ainsi mesurer des flux intenses de rayons-x (photons de 17 keV
environ). Par contre il n'est pas possible de détecter les photons un par un ou des
densités de flux faibles. Le détecteur opérant dans l'air pourrait voir sa sensibilté
augmenter d'un ou deux ordres de grandeur sa sensibilité si il était dans un environnement
sous-vide. Néanmoins il montre déjà une sensibilité plus grande que les dosimètres déja
existant utlisant des thermocouples ou des thermistors. On peut aussi obtenir de
l'information spatiale 1D ou 2D en utilisant un réseau de fibre. Un inconvénient possible
est la dégradation de la fibre aprés une exposition prolongée. Nous avons réservé une partie spéciale aux détecteurs à fibres optiques dédiés aux
structures intelligentes (smart structures en anglais). En effet avec ce type de détecteur,
on franchit une étape conceptuelle importante. On ne se contente plus de prendre une mesure
en un unique endroit mais sur une structure géométriquement étendue. De plus, ce type de
capteur est intégré dans l'élément que l'on surveille et sur lequel on peut agir en retour
de manière automatique
ou non. Ces systèmes peuvent étre employés pour les structures spatiales
[7], les
bâtiments, les ponts, les transports en géneral. On peut aussi penser à des capteurs de
masse ou de vitesse intégré dans la chaussée. Les fibres se pretent bien à l'intégration
dans les matériaux nouveaux comme les composites [21]. En particulier leur présence
n'influe pas sur l'intégrité des matériaux. D'un point de vue technologique il y aura des améliorations au niveau de la
miniaturisation [9] et de la complexité. Les recherches en laboratoires sont nombreuses et
variées. Les traitements des informations, de plus en plus nombreuses (surveillance
industrielle, batiments intelligents, ...), et les composants annexes (connectique,
multiplexeur, ...) entrainent des développements de capteurs de plus en plus complexes. La
possiblité de pouvoir mesurer des grandeurs physiques différentes de manière simultannée
contrebalanceront quelque peu son prix parfois élevé. On peut citer comme applications prometteuses les spectrophotomètres portables
[3, 12]
qui permettent de déterminer la contenance de substance emballées sans manipulation ou
attente indésirable. La gamme de ces spectrophotomètres va de l'UV à l'infrarouge suivant
le type de fibres utiliseées. Il y a aussi les renifleurs chimiques pour surveiller les
environnements pollué [20, 17] et l'intégration de toute sorte de structure mécanique
[21,7] batiment, avion, fusée, automobile, route, pont... D'autres applications sont
également envisageables comme l'intrégration de tels capteurs dans des tissus pour
favoriser les stimulis de personnes handicapées, avoir des rideaux actifs ou des vétements
de sécurité pour environnements dangereux [5]. Notons aussi qu'il est possible de faire de
l'holographie par fibres optiques [10] ou du guidage avec des gyroscopes optiques de plus
en plus perfectionnés [13, 14].
Signalons, avant de passer au coté économique du sujet, un moyen moderne mais
(perfectible surtout en ce qui concerne le débit) pour obtenir des renseignements sur les
techniques et les produits disponibles: internet. Voici plusieurs adresses de serveurs en
partie dédiés aux capteurs à fibres optiques: On peut y trouver des renseignements d'ordres techniques ainsi que des entreprises qui
proposent des produits finis ou des éléments suseptibles d'étre intégrés dans les capteurs
à fibres optiques. On trouve également des sociétés de services ou d'étude de conception de
capteurs spécifiques.
Le domaine des capteurs à fibres est en pleine expansion. Développé à partir de la fin
des années 1970 sous l'impulsion de plusieurs programmes militaires (majoritairement aux
Etats-Unis), il est aujourd'hui présent avec des systèmes de mesure industriels
(déplacement, accelération, pression, température, ...). Beaucoup de systèmes sont encore
en laboratoire ou peu utilisés (chimie, mesure simultannée de plusieurs grandeurs
physiques, structures intelligentes, ...). Il sont promis à un grand avenir et devraient se
développer dans la décennie qui arrive gràce à plusieurs facteurs dont la baisse des coùts
des éléments constitutifs des capteurs à fibres et la miniaturisation des ces éléments. Des
domaines aussi variés que le batiments, le spatial, l'automobile ou la médecine sont
concernés. Il faut cependant convraincre les investisseurs des retombées possibles
contrairement au domaine des fibres télécom mieux installé. Les utilisateurs potentiels
sont de plus en plus sensibles aux avantages des capteurs à fibres optique par rapport aux
capteurs traditionnels. Les capteurs à fibres optiques représent un marché très prometteur. De 50 millions de
dollars en 1992, puis, suivant les sources, entre 55 et 200 millions de dollars en 1994 il
devrait dépasser le milliard de dollars en 1999 gràce à un rythme de croissance de plus de
36% par an.
Les Etats-Unis, qui profitent de leur avance, représentent 60% du marché mondial et sont
loin devant l'Europe ou l'Asie qui se partagent à parts égales les 40% restant. Les
prévisions jusqu'en 1999 montrent une légére augmentation de la part des Etats-Unis. D'un point de vue sectoriel, les trois-quarts du marché sont détenus par deux types de
capteur. D'une part les capteurs de déplacement, de position et de proximité comptent pour
55% tandis que les capteurs destinés à la mesure des fluides représentent 20%. Le troisième
marché est celui des capteurs de pression et température avec 15% de part de marché. Ces
chiffres sont amenés à évoluer en particulier à cause des accéléromètres (1,5 millard de
dollars pour 1999) et de l'envollée des capteurs chimiques utilisables dans les domaines de
l'environnement et du médical (dispositif jetable d'analyse de sang entre autres). Le
tableau 3.1 résume les prévisions du marché pour 1999. [7] K. E. Brudin. Fiber optic sensors: Smart technology dor safety. Photonics Spectra,
January 1996. [14] K. Hotate. Fiber optic gyros put a new spin on navigation. Photonics Spectra, April
1997. [17] R. Kronquist. Optical cable sensors improve waste management. Photonics Spectra,
February 1996. 2.2.1 Mesure de température
2.2.2 Mesure de pression
2.2.3 Mesure de niveau de fluide
2.2.4 Mesure de flux
2.2.5 Mesure de position
2.2.6 Mesure de vibrations
2.2.7 Analyse chimique
2.3 Produits de laboratoire
2.3.1 Mesures simultanées de grandeurs physiques différentes
2.3.2 Mesure de rayons-X
2.4 Structures intelligentes
Chapitre 3
L'avenir des capteurs à fibres
3.1 Technologie
3.2 Économie
TAB. 3.1 - Prévision du marché des capteurs à fibres optiqves pour 1999 [1O]
Type de capteurs Part de marché Accélérometres 10,7 % Chimiques 61,3 % Déplacement, position, proximité 6,6 % Ecoulements 0,7 % Gyromètres 6,4 % Niveaux de fluides 0,4 % Pression 8,3 % Température 5,6 % Bibliographie