Méthodes de mesure par fibres optiques

Mesures de température distribuées par fibre optique

Les méthodes modernes de mesure de la température par fibre optique permettent de réaliser des mesures de température linéaires le long d'une fibre optique conventionnelle issue de la technique de télécommunication et pouvant atteindre 60 km de long. Si un câble à fibre optique est déjà intégré dans un bâtiment lors d'une nouvelle construction ou dans le cadre d'une mesure de rénovation, la température peut être mesurée à l'intérieur du bâtiment le long de la fibre optique peu coûteuse, ce qui permet de localiser précisément les fuites.
Pour des longueurs de câble allant jusqu'à 10 km, il est possible d'atteindre une précision de mesure de la température meilleure que 0,1°C et une résolution locale d'environ 0,7 m.

Principe de mesure

Le principe de mesure de la température par fibre optique est basé sur la rétrodiffusion d'une impulsion laser courte (< 10 ns) couplée dans la fibre optique. La température est déterminée par spectroscopie Raman sur la lumière rétrodiffusée. La température est calculée à partir du rapport des intensités des lignes de Stokes et d'anti-Stokes. L'attribution spatiale de la valeur mesurée s'effectue à l'aide d'un chronométrage très précis qui tient compte de la vitesse de propagation de la lumière dans la fibre optique. En une mesure de quelques minutes, on obtient le profil de température le long de l'ensemble de la fibre optique.

Méthodes de mesure

Méthode du gradient

En principe, il faut distinguer deux types d'application différents. S'il existe une différence suffisamment importante entre la température dans l'environnement du câble à fibres optiques et la température du lixiviat, une fuite qui se produit peut être détectée par le fait que le gradient de température entre les deux températures initiales diminue de manière significative. Cette méthode est donc appelée méthode du gradient. Cela signifie que la température de l'ouvrage ou du sol s'adapte à la température du fluide d'infiltration.

Méthode Heat-Pulse

Si la différence de température n'est pas suffisante, par exemple en raison d'une distance réduite entre le cours d'eau et le câble pour des raisons techniques de construction, ou en raison d'une température de l'eau constante sur une longue période, on utilise la méthode de réchauffement ou la méthode Heat-Pulse (HPM).

Mesures de déformation distribuées par fibre optique

Les mesures d'allongement par fibres optiques sont de plus en plus utilisées pour détecter les déformations ou les mouvements dans le sous-sol. Pour les mesures de déformation distribuées par fibre optique, on obtient une résolution allant jusqu'à 0,2 m et un ordre de grandeur de 10 μm/m, c'est-à-dire que des mouvements de 0,01 mm/m peuvent déjà être détectés et localisés avec une précision spatiale de 0,2 m. Une fibre optique (monomode) peut pratiquement être étirée jusqu'à environ 10 000 μm/m (1%). Dans ce cas, la gaine doit transmettre la modification de l'allongement de l'objet à mesurer à la fibre de la manière la plus optimale possible.

Dans le béton, il est ainsi possible de détecter des (micro)fissures dans la structure, qui sont dues à des tensions. Les fibres monomodes standard permettent de mesurer tous les états de déformation possibles dans le béton.

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