FR2753530A1 - Interferometer pressure device for monitoring vehicle traffic - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un dispositif de mesure par interférométrie en lumière polarisée exploitant les informations fournies par au moins un capteur interférométrique de pression à fibre optique.The invention relates to a polarized light interferometry measurement device exploiting the information provided by at least one fiber optic interferometric pressure sensor.
Il est connu d'exploiter de tels dispositifs pour obtenir des informations sur des caractéristiques statiques et/ou dynamiques de véhicules circulant sur une portion de route. Ces dispositifs comportent au moins un capteur interférométrique disposé de manière à traverser la portion de route où circulent les véhicules, de manière à réagir aux pressions qu'engendrent les véhicules en passant sur lui.It is known to use such devices to obtain information on static and / or dynamic characteristics of vehicles traveling on a portion of road. These devices comprise at least one interferometric sensor arranged so as to cross the portion of road where vehicles are traveling, so as to react to the pressures generated by the vehicles when passing over it.
Le document FR-A-2628205 décrit ainsi un dispositif de mesure à capteur interférométrique comportant classiquement une fibre optique de mesure spécifiquement agencée pour présenter deux modes orthogonaux de polarisation dirigés selon ses axes neutres transversaux. L'exercice d'une pression externe transversalement à cette fibre entraîne un écrasement temporaire de cette fibre qui se traduit par une variation de biréfringence fonction de la valeur de la pression exercée.The document FR-A-2628205 thus describes a measurement device with an interferometric sensor conventionally comprising a measurement optical fiber specifically arranged to present two orthogonal modes of polarization directed along its transverse neutral axes. The exercise of an external pressure transverse to this fiber leads to a temporary crushing of this fiber which results in a variation in birefringence as a function of the value of the pressure exerted.
Ceci est exploité pour agir sur un signal optique qui est injecté dans la fibre par exemple par l'intermédiaire d'une diode laser, via un polariseur rectiligne. Ce signal optique injecté est préférablement constitué de vibrations lumineuses qui sont polarisées avec une orientation de 45" relativement aux axes neutres transversaux de la fibre et qui sont produites à fréquence élevée.This is exploited to act on an optical signal which is injected into the fiber for example via a laser diode, via a rectilinear polarizer. This injected optical signal preferably consists of light vibrations which are polarized with an orientation of 45 "relative to the transverse neutral axes of the fiber and which are produced at high frequency.
Le signal optique est recueilli par un transducteur, via un analyseur croisé par rapport au polariseur, après avoir été transmis vers la fibre de mesure et avoir été restitué par cette dernière. Selon l'invention décrite dans le document évoqué ci-dessus, il est prévu de coupler le polariseur et l'analyseur à la fibre de mesure au moyen d'une fibre optique de transmission ordinaire, de type monomode, et de munir le polariseur de moyens de rotation d'état de polarisation aptes à agir à une fréquence supérieure à la fréquence maximale de réponse du capteur interférométrique. Ceci permet de résoudre les problèmes autrement rencontrés lors du couplage entre une fibre de mesure et d'une part un polariseur, d'autre part un analyseur au moyen d'une classique fibre de transmission monomode. En effet, cette dernière prise n'assure pas par elle-même une restitution fidèle en sortie de fibre de l'état de polarisation introduit en entrée. The optical signal is collected by a transducer, via an analyzer crossed with respect to the polarizer, after having been transmitted to the measurement fiber and having been restored by the latter. According to the invention described in the document mentioned above, provision is made to couple the polarizer and the analyzer to the measurement fiber by means of an ordinary transmission optical fiber, of the single-mode type, and to provide the polarizer with polarization state rotation means capable of acting at a frequency greater than the maximum response frequency of the interferometric sensor. This makes it possible to solve the problems otherwise encountered during coupling between a measurement fiber and on the one hand a polarizer, on the other hand an analyzer by means of a conventional single-mode transmission fiber. Indeed, this last tap does not by itself ensure a faithful restitution at the fiber output of the polarization state introduced at the input.
Il est apparu depuis qu'il était envisageable d'augmenter les performances et d'améliorer l'exploitation des dispositifs de mesure du type évoqué ci-dessus de manière à notamment éliminer le risque d'une mauvaise appréciation due à une vitesse de rotation d'état de polarisation insuffisante par rapport à la vitesse d'évolution du phénomène mesuré par le dispositif. Ceci est par exemple susceptible de se produire si la caractéristique à mesurer est la vitesse instantanée d'un véhicule éventuellement rapide.It has since appeared that it is possible to increase the performance and improve the operation of the measurement devices of the type mentioned above so as in particular to eliminate the risk of a poor appreciation due to a rotation speed d 'insufficient polarization state compared to the speed of evolution of the phenomenon measured by the device. This is for example likely to occur if the characteristic to be measured is the instantaneous speed of a possibly fast vehicle.
Le diagramme présenté sur la figure l correspond à un exemple de résultat fourni, sous forme d'une succession de variations de tension électrique correspondant normalement chacune à une frange d'interférence, lorsque la vitesse de rotation d'état de polarisation est insuffisante par rapport à la vitesse d'évolution du phénomène mesuré, soit en l'occurrence la vitesse d'évolution de la pression produisant un écrasement temporaire de la fibre de mesure d'un capteur interférométrique de pression, sous l'action d'une roue d'un véhicule en mouvement. ce diagramme laisse clairement apparaître un dédoublement des franges d'interférence qui sont situées en début et en fin de diagramme et qui sont respectivement obtenues en début et en fin d'écrasement de la fibre de mesure, soit pratiquement lorsqu'une roue commence à écraser le capteur puis le libère après être entièrement passée dessus, dans l'exemple d'application envisagé.The diagram presented in FIG. 1 corresponds to an example of the result provided, in the form of a succession of variations of electric voltage normally corresponding each to an interference fringe, when the speed of rotation of state of polarization is insufficient relative to at the speed of evolution of the measured phenomenon, that is to say the speed of evolution of the pressure producing a temporary crushing of the measuring fiber of an interferometric pressure sensor, under the action of a wheel a moving vehicle. this diagram clearly shows a duplication of the interference fringes which are located at the beginning and at the end of the diagram and which are respectively obtained at the beginning and at the end of crushing of the measurement fiber, that is to say practically when a wheel begins to crush the sensor then releases it after having passed over it entirely, in the example of application envisaged.
Ceci conduit notamment à une incertitude entachant le signal de mesure sur la partie de ce signal qui est obtenue en début d'écrasement de la fibre optique de mesure que comporte le capteur, lors de l'apparition d'une pression d'origine externe et en conséquence à une imprécision de la mesure en dénvant.This leads in particular to an uncertainty tainting the measurement signal on the part of this signal which is obtained at the start of the crushing of the measurement optical fiber that the sensor comprises, when a pressure of external origin appears and as a consequence of an imprecision of the measurement when calling.
De plus, s'il est théoriquement possible de réaliser un programme d'exploitation permettant pratiquement de faire face à toutes les situations susceptibles de se présenter en fonction des diverses conditions d'installation des dispositifs et plus particulièrement du positionnement relatif d'un capteur interférométrique de dispositif de mesure par rapport à l'unité de gestion chargée de traiter les informations qu'il transmet par voie optique, il n'en demeure pas moins qu'il est susceptible d'exister des conditions d'exploitation réelles qui ne correspondent pas clairement à une des situations prévues d'origine. In addition, if it is theoretically possible to carry out an operating program which makes it possible to practically deal with all the situations likely to arise as a function of the various conditions of installation of the devices and more particularly of the relative positioning of an interferometric sensor measurement device compared to the management unit responsible for processing the information it transmits optically, the fact remains that it is likely to exist real operating conditions which do not correspond clearly to one of the original intended situations.
L'invention propose donc un dispositif de mesure interférométrique en lumière polarisée exploitant les signaux transmis depuis des capteurs interférométriques de pression à fibre optique par l'intermédiaire d'interfaces d'interrogation et d'analyse comportant chacune: - une source de lumière cohérente reliée à un coupleur d'entrée-sortie par l'intermédiaire d'un polariseur rectiligne à fréquence de rotation d'état de polarisation réglable pour envoyer un signal optique composé de vibrations lumineuses rectilignement polarisées avec une orientation de 45" par rapport aux axes neutres de la fibre de mesure d'un capteur interférométrique de pression à laquelle ces vibrations lumineuses sont envoyées, via une fibre conventionnelle reliant une première extrémité de cette fibre de mesure au coupleur d'entrée-sortie, - un transducteur de signaux optiques en signaux électriques, tel qu'une photodiode, relié au coupleur d'entrée-sortie par l'intermédiaire d'un analyseur croisé par rapport au polariseur rectiligne de l'interface d'interrogation et d'analyse considérée, pour traduire sous forme d'un signal électrique les franges d'interférence produites par l'analyseur à partir du signal optique successivement réfléchi par la fibre optique de mesure à sa seconde extrémité et retransmis via la fibre conventionnelle et le coupleur d'entréesortie.The invention therefore proposes a device for interferometric measurement in polarized light exploiting the signals transmitted from interferometric pressure sensors to optical fiber by means of interrogation and analysis interfaces each comprising: - a coherent light source connected to an input-output coupler via a rectilinear polarizer with adjustable polarization state rotation frequency to send an optical signal composed of rectilinear polarized light vibrations with an orientation of 45 "with respect to the neutral axes of the measurement fiber of an interferometric pressure sensor to which these light vibrations are sent, via a conventional fiber connecting a first end of this measurement fiber to the input-output coupler, - a transducer from optical signals to electrical signals, such as a photodiode, connected to the input-output coupler via a year crossed analyzer relative to the rectilinear polarizer of the interrogation and analysis interface considered, to translate in the form of an electrical signal the interference fringes produced by the analyzer from the optical signal successively reflected by the optical fiber at its second end and retransmitted via conventional fiber and the output coupler.
Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de mesure comporte une interface d'interrogation et d'analyse dont le polariseur rectiligne a une fréquence de rotation d'état de polarisation qui est pilotée à partir d'un signal fourni par au moins une autre interface d'interrogation et d'analyse du dispositif.According to a characteristic of the invention, the measurement device comprises an interrogation and analysis interface, the rectilinear polarizer of which has a rotation frequency of polarization state which is controlled from a signal supplied by at least one another interface for interrogating and analyzing the device.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de mesure comporte deux premières interfaces d'interrogation et d'analyse ayant chacun un analyseur relié, via un transducteur individuel de signaux optiques en signaux électriques, à un même module d'acquisition d'une unité de gestion commune qui fournit un signal électrique de pilotage de la fréquence de rotation d'état de polarisation au polariseur rectiligne d'une troisième interface d'interrogation et d'analyse du dispositif, à partir des signaux produits par les transducteurs respectifs de signaux optiques en signaux électriques des deux autres interfaces. According to another characteristic of the invention, the measurement device comprises two first interrogation and analysis interfaces, each having an analyzer connected, via an individual transducer of optical signals to electrical signals, with the same acquisition module. a common management unit which supplies an electrical signal for controlling the frequency of rotation of the polarization state to the rectilinear polarizer of a third interface for interrogation and analysis of the device, on the basis of the signals produced by the respective transducers of optical signals into electrical signals from the other two interfaces.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec es figures évoquées ci-dessous.The invention, its characteristics and its advantages are specified in the description which follows in conjunction with the figures mentioned below.
La figure 1 présente un diagramme montrant un exemple de répartition de franges susceptible d'être obtenu avec un dispositif de mesure selon l'art connu.FIG. 1 presents a diagram showing an example of distribution of fringes capable of being obtained with a measuring device according to the known art.
La figure 2 présente un schéma d'un exemple de dispositif de mesure selon l'invention.FIG. 2 presents a diagram of an example of a measuring device according to the invention.
La figure 3 présente un diagramme schématisant les axes neutres transversaux et l'état de polarisation.FIG. 3 presents a diagram schematizing the transverse neutral axes and the state of polarization.
Le dispositif de mesure par interférométrie en lumière polarisée schématiquement présenté sur la figure 2 comporte préférablement trois capteurs interférométriques de pression 1, 1' et 1" à fibre optique à chacun desquels est associée une interface d'interrogation et d'analyse 2, 2' ou 2" ces interfaces étant reliées à une unité de gestion 3 organisée autour d'au moins un processeur auquel sont associés un ensemble de mémoires, non-représenté et une interface homme-machine 19 permettant d'agir et d'accéder aux résultats.The device for measurement by polarized light interferometry schematically presented in FIG. 2 preferably comprises three interferometric pressure sensors 1, 1 ′ and 1 ″ with optical fiber to each of which is associated an interrogation and analysis interface 2, 2 ′ or 2 "these interfaces being connected to a management unit 3 organized around at least one processor with which are associated a set of memories, not shown and a man-machine interface 19 making it possible to act and access the results.
L'unité de gestion 3 ne sera que très partiellement détaillée ici dans la mesure où sa constitution éventuellement classique est sans rapport direct avec la présente invention et où seuls les éléments fonctionnels nécessaires à la compréhension du fonctionnement de l'invention seront décrits.The management unit 3 will only be very partially detailed here insofar as its possibly conventional constitution is not directly related to the present invention and where only the functional elements necessary for understanding the operation of the invention will be described.
Les capteurs interférométriques de pression 1, 1' et 1" sont susceptibles d'être du même type que ceux décrits dans le document FR-A- 2628205 et dans le document FR-A2628205 déjà évoqué plus haut. Seul est donc détaillé ici l'un d'entre eux, soit ici celui qui est référence 1. Ce capteur comporte une fibre optique 0, dite de mesure, à faible biréfringence intrinsèque qui est enserrée et coincée entre deux rubans métalliques élastiques de même largeur très supérieure au diamètre de la fibre, ces rubans étant solidarisés bords à bords. Une extrémité de la fibre de mesure 0 est constituée en réflecteur, alors que l'autre est exploitée en tant qu'accès commun d'entrée -sortie.The interferometric pressure sensors 1, 1 ′ and 1 ″ are likely to be of the same type as those described in the document FR-A-2628205 and in the document FR-A2628205 already mentioned above. one of them, in this case the one which is reference 1. This sensor comprises an optical fiber 0, called a measurement fiber, with low intrinsic birefringence which is clamped and wedged between two elastic metallic ribbons of the same width much greater than the diameter of the fiber , these tapes being joined edge to edge, one end of the measurement fiber 0 is made up of a reflector, while the other is used as a common input-output access.
Comme il est connu, un capteur interférométrique ainsi composé à une sensibilité déterminée aux pressions extérieures qu'il est susceptible de voir lui appliquer et il a une fréquence maximale de réponse déterminée pour laquelle un nombre optimal de franges d'interférence exploitées à des fms de mesure est susceptible d'être obtenu. As is known, an interferometric sensor thus composed has a determined sensitivity to external pressures that it is likely to see applied to it and it has a determined maximum response frequency for which an optimal number of interference fringes exploited at fms of measure is likely to be obtained.
La précontrainte initiale appliquée à la fibre de mesure 0 par les rubans en l'absence de pression extérieure supplémentaire se traduit par une biréfringence extrinsèque de cette fibre qui présente deux modes orthogonaux de polarisation dirigée selon ses axes neutres transversaux.The initial prestress applied to the measurement fiber 0 by the tapes in the absence of additional external pressure results in an extrinsic birefringence of this fiber which has two orthogonal modes of polarization directed along its transverse neutral axes.
L'exercice d'une pression extérieure sur le capteur interférométrique 1, par exemple celle d'une roue de véhicule en mouvement, plus ou moins obliquement par rapport à la fibre de mesure 0 entraine une variation de biréfringence qui est directement liée à la valeur de cette pression et il se produit en conséquence une modification des vitesses de propagation des composantes du signal lumineux selon les deux modes orthogonaux de polarisation. Les vibrations lumineuses incidentes polarisées rectilignement dans le plan de polarisation défini par les deux modes évoqués ci-dessus qui parcourent la fibre de mesure 0 ont alors des composantes orthogonales selon les deux modes qui se déphasent. Ceci permet la création d'un phénomène d'interférence entre composantes orthogonales des vibrations lumineuses incidentes polarisées qui étaient initialement cohérentes spatialement et temporellement et la formation de franges dues à la recombinaison de ces composantes lorsqu'elles sont reçues, après transmission en retour.The exercise of external pressure on the interferometric sensor 1, for example that of a moving vehicle wheel, more or less obliquely with respect to the measurement fiber 0 causes a variation in birefringence which is directly linked to the value of this pressure and there consequently occurs a modification of the propagation speeds of the components of the light signal according to the two orthogonal modes of polarization. The incident light vibrations polarized rectilinearly in the plane of polarization defined by the two modes mentioned above which travel through the measurement fiber 0 then have orthogonal components according to the two modes which phase out. This allows the creation of an interference phenomenon between orthogonal components of the polarized incident light vibrations which were initially spatially and temporally coherent and the formation of fringes due to the recombination of these components when they are received, after transmission in return.
Comme indiqué plus haut, le capteur interférométrique de pression 1 est relié à une interface d'interrogation et d'analyse 2 qui ici lui est propre. Celle-ci comporte une source de lumière cohérente 4, ici supposée constituée par une diode laser, et un polariseur rectiligne 5 qui est couplé à la source de lumière cohérente 4 et qui permet d'envoyer des vibrations lumineuses rectilignement polarisées vers la fibre de mesure 0 du capteur interférométrique de pression l associé à l'interface d'interrogation et d'analyse ici considérée. Ces vibrations sont destinées à assurer une excitation identique de cette fibre de mesure 0 selon ses deux modes orthogonaux et il est prévu qu'elles aient une orientation à 45" par rapport aux axes neutres transversaux de ladite fibre.As indicated above, the interferometric pressure sensor 1 is connected to an interrogation and analysis interface 2 which is specific to it here. This comprises a coherent light source 4, here assumed to be constituted by a laser diode, and a rectilinear polarizer 5 which is coupled to the coherent light source 4 and which makes it possible to send light vibrations rectilinearly polarized towards the measurement fiber. 0 of the interferometric pressure sensor l associated with the interrogation and analysis interface considered here. These vibrations are intended to ensure identical excitation of this measurement fiber 0 according to its two orthogonal modes and it is expected that they have an orientation at 45 "relative to the transverse neutral axes of said fiber.
Le polariseur rectiligne 5 est par exemple de type guide d'ondes optiques et il est ici supposé réalisé en technique intégrée, en utilisant un matériau tel que du niobate de lithium. Il comporte des électrodes qui sont associées à un élément rectiligne 11 du guide d'onde proprement dit, l'une d'entre elles ici référencée 10 étant par exemple centrée sur l'élément rectiligne 11, alors que deux autres référencées 12 et 13 sont symétriquement disposées de part et d'autre de cet élément de guide d'ondes.The rectilinear polarizer 5 is for example of the optical waveguide type and it is here assumed to be made in integrated technique, using a material such as lithium niobate. It comprises electrodes which are associated with a rectilinear element 11 of the actual waveguide, one of them here referenced 10 being for example centered on the rectilinear element 11, while two others referenced 12 and 13 are symmetrically arranged on either side of this waveguide element.
L'électrode 10 est par exemple affectée à la commande de polarisation du polariseur rectiligne, alors que l'électrode 12 est affectée à la commande de modulation en simultané de la polarisation rectiligne et que l'électrode 13 est une électrode de mise à la masse. Une première tension électrique Vl de valeur constante est appliquée sur l'électrode 10 et une seconde tension électrique sinusoïdale V2 de fréquence supérieure, par exemple trois fois supérieure, à la fréquence maximale de réponse du capteur interférométrique 1 qui est par exemple de l'ordre de 100 kHz. The electrode 10 is for example assigned to the polarization control of the straight polarizer, while the electrode 12 is assigned to the simultaneous modulation control of the straight polarization and that the electrode 13 is a grounding electrode . A first electrical voltage V1 of constant value is applied to the electrode 10 and a second sinusoidal electrical voltage V2 of higher frequency, for example three times higher, than the maximum response frequency of the interferometric sensor 1 which is for example of the order 100 kHz.
Comme illustré sur la figure 3, si l'on symbolise par X et Y les axes neutres transversaux d'une fibre et par P l'état de polarisation rectiligne fourni par le polariseur rectiligne 5, on obtient un état de polarisation rectiligne P par application de la tension continue Vl à l'électrode 10. Si de plus une tension sinusoïdale V2 de fréquence F est simultanément appliquée sur l'électrode 12, il y a une rotation de l'état de polarisation rectiligne en sortie du polariseur à la fréquence F de la tension sinusoïdale V2.As illustrated in FIG. 3, if X and Y symbolize the transverse neutral axes of a fiber and P the rectilinear polarization state provided by the rectilinear polarizer 5, we obtain a rectilinear polarization state P by application of the DC voltage Vl at the electrode 10. If in addition a sinusoidal voltage V2 of frequency F is simultaneously applied to the electrode 12, there is a rotation of the rectilinear polarization state at the output of the polarizer at the frequency F of the sinusoidal voltage V2.
La sortie du polariseur rectiligne 5 est ici supposée reliée, via un coupleur d'entréesortie 6, à une première extrémité d'une fibre monomode conventionnelle exploitée en tant que fibre de transmission 7 ver le capteur de pression 1 associé à l'interface d'interrogation et d'analyse 2 comportant ce polariseur. Dans ce cas, il y a toujours une rotation à la fréquence F2 de l'état de polarisation rectiligne injecté par le polariseur et ce tout au long de la fibre de transmission et en particulier à la seconde extrémité de cette fibre quelle que soit la distance séparant la première de la seconde extrémité de ladite fibre de transmission. De ce fait, l'orientation de l'état de polarisation rectiligne transmis par la fibre de transmission 7 se présente toujours avec une orientation optimale de 45C en sortie de cette fibre monomode de transmission au niveau d'entrée du capteur de pression 1 précédemment considéré par rapport aux modes orthogonaux de la fibre de mesure 0 que ce capteur comporte.The output of the rectilinear polarizer 5 is here assumed to be connected, via an output coupler 6, to a first end of a conventional single-mode fiber used as transmission fiber 7 to the pressure sensor 1 associated with the interface. interrogation and analysis 2 comprising this polarizer. In this case, there is always a rotation at the frequency F2 of the rectilinear polarization state injected by the polarizer and this all along the transmission fiber and in particular at the second end of this fiber whatever the distance separating the first from the second end of said transmission fiber. Therefore, the orientation of the rectilinear polarization state transmitted by the transmission fiber 7 always occurs with an optimal orientation of 45C at the output of this single-mode transmission fiber at the input level of the pressure sensor 1 previously considered. compared to the orthogonal modes of the measurement fiber 0 that this sensor comprises.
Seules les composantes obtenues selon les deux modes orthogonaux de la fibre de mesure 0 sont excitées de manière identique et elles se propagent donc dans la fibre de transmission 7 exploitée en tant que lien bidirectionnel depuis la fibre de mesure 0 où elles sont déphasées et ce jusqu'à un analyseur 8 via le coupleur 6 de l'interface d'interrogation et d'analyse reliée à cette fibre de transmission.Only the components obtained according to the two orthogonal modes of the measurement fiber 0 are excited in an identical manner and they therefore propagate in the transmission fiber 7 operated as a bidirectional link from the measurement fiber 0 where they are phase shifted and this up to 'to an analyzer 8 via the coupler 6 of the interrogation and analysis interface connected to this transmission fiber.
La rotation permanente à fréquence élevée de l'état de polarisation de sortie du polariseur rectiligne 5 permet d'obtenir un état de polarisation orienté à 45O en entrée de la fibre de mesure 0 d'un capteur de pression quels que soient les états de polarisation en entrée et sortie de fibre de transmission.The permanent rotation at high frequency of the output polarization state of the straight polarizer 5 makes it possible to obtain a polarization state oriented at 45O at the input of the measurement fiber 0 of a pressure sensor whatever the polarization states. at the input and output of transmission fiber.
Chaque analyseur 8 est croisé avec le polariseur rectiligne 5 de l'interface qui le comporte pour recevoir le signal lumineux obtenu à partir de celui qui, initialement émis par la source de lumière cohérente 4, a été transmis à la fibre de mesure 0 du capteur interférométrique de pression 1 via la fibre de transmission 7 et qui a été retransmis par cette dernière après avoir été modifié au niveau de ladite fibre de mesure en fonction de la pression alors exercée sur cette fibre de mesure.Each analyzer 8 is crossed with the rectilinear polarizer 5 of the interface which comprises it to receive the light signal obtained from that which, initially emitted by the coherent light source 4, was transmitted to the measurement fiber 0 of the sensor pressure interferometric 1 via the transmission fiber 7 and which has been retransmitted by the latter after having been modified at the level of said measurement fiber as a function of the pressure then exerted on this measurement fiber.
L'analyseur 8 d'une interface d'interrogation et d'analyse qui est relié à la fibre de transmission 7 desservant cette interface attaque un transducteur 9, ici supposé constitué à l'aide d'une photodiode, qui permet de traduire sous forme électrique les franges optiques d'interférence que contient le signal lumineux en retour que transmet l'analyseur 8. Ce dernier est exploité pour assurer la définition du plan d'observation des franges d'interférence et notamment pour obtenir un contraste maximal entre franges.The analyzer 8 of an interrogation and analysis interface which is connected to the transmission fiber 7 serving this interface attacks a transducer 9, here assumed to be constituted using a photodiode, which makes it possible to translate into electrical interference optical fringes contained in the return light signal transmitted by the analyzer 8. The latter is used to ensure the definition of the observation plane of the interference fringes and in particular to obtain maximum contrast between fringes.
Les signaux produits par le transducteur 9 sont transmis à un module d'acquisition 17, ici supposé inclus dans l'unité de gestion 3 dont il utilise éventuellement les moyens logiciels et matériels pour fournir au moins une information à partir d'au moins un signal reçu du capteur interférométrique 1, suite à l'exercice d'au moins une pression sur ce capteur.The signals produced by the transducer 9 are transmitted to an acquisition module 17, here assumed to be included in the management unit 3, the software and hardware means of which it possibly uses to provide at least one piece of information from at least one signal. received from the interferometric sensor 1, following the exercise of at least one pressure on this sensor.
Dans le cas déjà envisagé ici, où le capteur interférométrique est soumis au passage de roues de véhicules circulant sur une portion de route, il est connu qu'en fonction des conditions d'exploitation du système et en particulier de celles liées à la portion de route où est placé le capteur, il est usuel d'obtenir des résultats qui ne sont pas identiques dans des conditions d'application de la pression sur le capteur qui apparaissent comme identiques en première approximation. In the case already envisaged here, where the interferometric sensor is subjected to the passage of wheels of vehicles traveling on a portion of road, it is known that depending on the operating conditions of the system and in particular those related to the portion of road where the sensor is placed, it is usual to obtain results which are not identical under conditions of application of the pressure on the sensor which appear as identical at first approximation.
Ceci conduit donc à associer un second capteur interférométrique de pression l' au capteur interférométrique de pression l évoqué ci-dessus, ces deux capteurs préférablement identiques étant disposés à proximité l'un de l'autre, par exemple à une distance de l'ordre de quelques mètres, et préférablement avec des obliquités différentes par rapport à l'axe longitudinal de la portion de route que chacun traverse.This therefore leads to associating a second interferometric pressure sensor l 'with the interferometric pressure sensor l mentioned above, these two preferably identical sensors being arranged close to each other, for example at a distance of the order a few meters, and preferably with different obliquities relative to the longitudinal axis of the portion of road that each crosses.
Dans une forme préférée de réalisation, les interfaces d'analyse et de mesure 2 et 2,' respectivement associées à chacun de ces capteurs interférométriques de pression l et 1', , sont identiques et ont leurs transducteurs 9 et 9' reliés au même module d'acquisition 17 de l'unité de gestion'3 de manière à permettre une mise en correspondance des résultats respectivement obtenus par chacun à partir d'une même source de pression agissant successivement sur chacun des deux capteurs, par exemple d'une même roue ou d'une même paire de roues de véhicule.In a preferred embodiment, the analysis and measurement interfaces 2 and 2, 'respectively associated with each of these interferometric pressure sensors l and 1', are identical and have their transducers 9 and 9 'connected to the same module 17 of the management unit'3 so as to allow matching of the results respectively obtained by each from the same pressure source acting successively on each of the two sensors, for example from the same wheel or the same pair of vehicle wheels.
Ceci permet d'affiner les résultats des mesures simultanément ou quasi-simultanément réalisées par les deux capteurs l et l' et d'obtenir de premières informations de nature qualitative. Il peut en effet y avoir de grandes disparités entre des mesures successives, si celles-ci sont dues à des véhicules ayant des caractéristiques très différente tant sur le plan statique que sur le plan dynamique, comme cela est usuel sur les voies publiques de circulation. Ainsi, une même interface d'interrogation et d'analyse, telle 2 ou 2', peut voir se produire une variation de trois à cent du nombre de franges d'interférence apparaissant pour des signaux successivement générés par un même capteur interférométrique de pression sous l'effet de pressions successivement crées par deux véhicules ayant des caractéristiques de poids et de vitesse très différentes.This makes it possible to refine the results of the measurements simultaneously or almost simultaneously carried out by the two sensors l and l and to obtain first information of a qualitative nature. There may indeed be great disparities between successive measurements, if these are due to vehicles having very different characteristics both on the static plane and on the dynamic plane, as is usual on public roads. Thus, the same interrogation and analysis interface, such as 2 or 2 ′, can see a variation of three to one hundred in the number of interference fringes appearing for signals successively generated by the same interferometric pressure sensor under the effect of pressures successively created by two vehicles having very different weight and speed characteristics.
Il est donc prévu d'associer un sous-ensemble supplémentaire associant un capteur interférométrique de pression, ici référencé l", à une interface d'interrogation et d'analyse, ici référencée 2", aux deux sous-ensembles respectivement constitués des capteurs l, 1' et des interfaces 2, 2', pour effectuer une mesure de précision en profitant de l'information quantitative fournie par le module d'acquisition 17 pour prérégler le polariseur rectiligne 5" de l'interface d'interrogation et d'analyse 2" du sous-ensemble supplémentaire de manière à améliorer la précision des mesures réalisées à l'aide de ce sous-ensemble. Le capteur interférométrique de pression 1" du sous-ensemble supplémentaire est placé légèrement en aval des deux capteurs interférométrique de pression 1 et 1', par exemple à quelques mètres, dans un sens de circulation surveillé sur la portion de voie où sont positionnés ces capteurs.It is therefore planned to associate an additional subset associating an interferometric pressure sensor, here referenced l ", with an interrogation and analysis interface, here referenced 2", with the two subsets respectively consisting of sensors l , 1 'and interfaces 2, 2', to perform a precision measurement by taking advantage of the quantitative information provided by the acquisition module 17 to preset the 5 "rectilinear polarizer of the interrogation and analysis interface 2 "of the additional sub-assembly so as to improve the accuracy of the measurements carried out using this sub-assembly. The interferometric pressure sensor 1 "of the additional sub-assembly is placed slightly downstream of the two interferometric pressure sensors 1 and 1 ', for example a few meters away, in a direction of traffic monitored on the portion of track where these sensors are positioned .
Selon l'invention la fréquence de la tension électrique sinusoïdale V2 fournie au polariseur rectiligne 5" est définie par un module de fixation de consigne de fréquence 18 ici supposé comme faisant partie de l'unité de gestion 3 dans des conditions analogues à celles déjà évoquées pour le module d'acquisition 17 mentionné plus haut.According to the invention the frequency of the sinusoidal electric voltage V2 supplied to the rectilinear polarizer 5 "is defined by a frequency reference setting module 18 here assumed to be part of the management unit 3 under conditions analogous to those already mentioned for the acquisition module 17 mentioned above.
Le module de fixation de consigne de fréquence 18 est relié au module d'acquisition 17 qui fournit une information permettant de choisir une fréquence de rotation d'état de polarisation, éventuellement prédéterminée, qui soit en adéquation avec la mesure que va effectuer le sous-ensemble supplémentaire via son capteur interférométrique de pression 1" suite à une mesure correspondante préalablement effectuée par au moins un des deux sous-ensembles dont les capteurs 1 et 1' sont placés en aval du capteur 1" dans le sens de circulation des véhicules alors surveillés. Cette fréquence de rotation est choisie de manière connue en elle-même pour être suffisamment élevée par rapport à la vitesse d'évolution du phénomène alors en cours de mesure de manière à permettre d'éviter tout doublement ou recouvrement des franges' d'interférence qui vont être obtenues à partir du signal que va fournir le capteur interférométrique de pression 1" et à permettre d'obtenir en conséquence un résultat de mesure précis. Un tel résultat est supposé fourni par un module d'acquisition 17' qui, ici, est supposé identique ou au moins analogue au module d'acquisition 17 et est relié à la sortie d'un transducteur 9", lui-même supposé identique aux autres transducteurs 9 et 9' du dispositif de mesure selon l'invention.The frequency reference setting module 18 is connected to the acquisition module 17 which provides information making it possible to choose a rotation frequency of polarization state, possibly predetermined, which is in line with the measurement that the sub- additional set via its 1 "interferometric pressure sensor following a corresponding measurement previously carried out by at least one of the two sub-assemblies whose sensors 1 and 1 ′ are placed downstream of the sensor 1" in the direction of movement of the vehicles then monitored . This frequency of rotation is chosen in a manner known per se to be sufficiently high compared to the speed of evolution of the phenomenon then being measured so as to avoid any doubling or overlapping of the interference fringes which are going to be obtained from the signal which the 1 "interferometric pressure sensor will provide and to allow a precise measurement result to be obtained accordingly. Such a result is supposed to be provided by an acquisition module 17 ′ which, here, is assumed to be identical or at least analogous to the acquisition module 17 and is connected to the output of a transducer 9 ", itself assumed to be identical to the other transducers 9 and 9 'of the measuring device according to the invention.
Le module d'acquisition 17' est ici supposé relié à l'interface homme-machine 19 auquel les résultats de mesure sont transmis pour exploitation directe ou indirecte via une machine par l'exploitant du dispositif. De manière usuelle l'interface hommemachine 19 permet de dialoguer et/ou piloter l'unité de gestion 3 et de commander les éléments réglables des interfaces d'interrogation et d'analyse du dispositif de mesure, en particulier les polariseurs rectilignes de ces interfaces, usuellement via l'unité de gestion 3.The acquisition module 17 ′ is here supposed to be connected to the man-machine interface 19 to which the measurement results are transmitted for direct or indirect exploitation via a machine by the operator of the device. Usually, the human machine interface 19 makes it possible to dialogue and / or control the management unit 3 and to control the adjustable elements of the interrogation and analysis interfaces of the measurement device, in particular the rectilinear polarizers of these interfaces, usually via the management unit 3.
Les modules d'acquisition 17 ou 17' évoqués précédemment fonctionnent par exemple selon le procédé décrit dans la demande de brevet français enregistrée sous le numéro 95144488. Chacun comporte des moyens permettant de numériser le signal qui leur est fourni par un transducteur, tel par exemple 9" pour le module 17', qui leur est relié et pour en extraire une succession chronologique d'extrema d'amplitude numérisés correspondant à ceux présentés sur la figure 1. Ces extrema sont alors traités pour fournir une succession chronologique de premières données représentatives d'un profil temporel d'une rotation de phase. Ces premières données sont traitées à partir d'un modèle physique pour fournir des secondes données qui représentent un profil temporel de la pression subie par le capteur à l'origine du signal qu'a reçu le transducteur tel 9" considéré. Dans le cas du module d'acquisition 17, il est prévu une prise en compte des signaux fournis par deux transducteurs 9, 9' reliés chacun à un capteur 1 ou 1' distinct et une pondération des résultats obtenus à partir de ces signaux, selon un procédé déjà connu en ce domaine.The acquisition modules 17 or 17 'mentioned above operate for example according to the method described in the French patent application registered under the number 95144488. Each includes means making it possible to digitize the signal supplied to them by a transducer, such for example 9 "for the module 17 ', which is linked to them and to extract a chronological succession of digitized amplitude extrema corresponding to those presented in FIG. 1. These extrema are then processed to provide a chronological succession of first representative data d a time profile of a phase rotation. This first data is processed from a physical model to provide second data which represents a time profile of the pressure undergone by the sensor at the origin of the signal received. the transducer as 9 "considered. In the case of the acquisition module 17, provision is made for taking into account the signals supplied by two transducers 9, 9 'each connected to a separate sensor 1 or 1' and for weighting the results obtained from these signals, according to a process already known in this field.
Le module de fixation de consigne de fréquence 18 extrait d'une manière connue de l'homme de métier une consigne en fréquence, destinée à agir sur le polariseur rectiligne 5", à partir des informations relatives à la phase instantanée que fournit le module d'acquisition.The frequency reference setting module 18 extracts, in a manner known to those skilled in the art, a frequency reference, intended to act on the straight polarizer 5 ", from information relating to the instantaneous phase provided by the module d 'acquisition.
Le choix des fréquences pour les polariseurs rectilignes 5 et 5' est ici supposé s effectuer en fonction des caractéristiques du phénomène observé et à une fréquence maximale élevée supérieure à la fréquence maximale de réponse des capteurs, selon les règles usuelles en la matière. The choice of frequencies for the 5 and 5 ′ rectilinear polarizers is here assumed to be made as a function of the characteristics of the phenomenon observed and at a high maximum frequency greater than the maximum response frequency of the sensors, according to the usual rules in the matter.
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| WO2006074502A1 (en) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Future Fibre Technologies Pty Ltd | Apparatus and method for using a counter-propagating signal method for locating events |
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1996
- 1996-09-18 FR FR9611374A patent/FR2753530B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2753530B1 (en) | 1998-11-13 |
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