Copyright © 2000-2015 LHERBAUDIERE	4 pages à l'impression			version initiale 2002
	INFORMATION				dernière mise à jour 22 mars 2013

l'intérêt de la fibre optique			la sécurité intrinsèque
constitution du capteur et de son pilotage			un interféromètre Fabry-Pérot
les caractéristiques essentielles			pour les faibles RH%
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l'intérêt de la fibre optique

Les fibres optiques, ainsi qu'on l'a vu par ailleurs, se prêtent bien à la réalisation de nombreux types de capteurs en combinant le phénomène de propagation et sa variation en bout de fibre via une couche de matériau ad hoc. On peut ainsi réaliser des capteurs d'humidité en exploitant le principe de l'interféromètre Fabry-Pérot. C'est ce qu'a réalisé l'Institut für Physikalische Hochtechnologie de Iéna en coopération avec la firme Ultrakust.

Le capteur à fibre optique va présenter certains avantages:

• diamètre réduit (<1mm)
• distance entre le point de mesure et l'électronique associée pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres
• pas d'influence électromagnétique, capacitive, inductive ou thermique le long de la fibre
• fonctionnement sans problème en atmosphère explosive
• peu de sensibilité à la corrosion
• nettoyage aisé
• fonctionnement jusqu'à >100°C
• fonctionnement possible dans un four à micro-onde ou à induction
• temps de réponse réduit
• multiplexage possible

la réalisation du capteur et son pilotage

Le capteur comporte deux fibres optiques, l'une pour l'émission et l'autre pour la réception et en bout de fibre une couche mince diélectrique poreuse de 2µm d'épaisseur comportant des pores de très petite taille (< 20nm).

Le matériau constitutif de cette couche est essentiellement de la silice (faible indice) ou préférentiellement un matériau d'indice de réfraction élevé tel le TiO₂ ou HfO₂ qui présente une très grande stabilité thermique et chimique. Sachant que l'indice de réfraction de l'air sec est n_air=1 et celui de la vapeur d'eau n_eau=1.33, on imagine aisément que l'adsorption de la vapeur d'eau va modifier l'indice du diélectrique et donc la transmission du faisceau lumineux dont la longueur d'onde centrale est de 800nm.

les caractéristiques essentielles

Le système de mesure associé est basé sur l'emploi d'un polychromateur associé à un récepteur CCD qui permet l'analyse spectrale du signal réfléchi. On donne sur la figure ci-après la correspondance entre le spectre émis par la LED, celui réfléchi par la couche mince et le rapport des deux qui permet d'identifier plus aisément le minimum de réflexion (exploité ensuite par le calculateur pour exprimer le taux de vapeur d'eau dans l'air).

Le type même d'application d'un tel capteur est la mesure du taux d'humidité dans le gaz naturel (milieu explosif), paramètre qu'il est indispensable de contrôler pour éviter divers incidents (du type formation de glace à basse température dans les canalisations par exemple).

réalisation industrielle du dispositif

graphique des caractéristiques du capteur

L'analyse du graphique ci-dessus révèle deux éléments importants : d'abord la non linéarité des caractéristiques justifiant l'emploi d'un calculateur, et ensuite la limite supérieure pratique d'emploi, environ 30% d'humidité. Par contre on constate une excellente sensibilité pour les faibles valeurs d'humidité (<1%) à l'inverse de ce qu'on constate pour les capteurs à variation d'impédance.