FR3105825A1 - Dispositif de mesure optique d’un paramètre physique - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif de mesure optique (100), comprenant :- une source (S1) générant un premier faisceau de lumière (FA-λS), - un premier capteur optique (25) déterminant un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière (FA-λS) avant l’interaction avec le milieu de mesure (3),- un montage (108) d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière (FA-λS), - au moins un deuxième capteur optique (19,21,29) déterminant un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière (FA-λS) après l’interaction avec le milieu de mesure (3),- une source (S2) générant un deuxième faisceau de lumière (FA-λC),- un troisième capteur optique (125) déterminant un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) avant la traversée du montage (108),- un quatrième capteur optique (129) déterminant un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) après la traversée du montage (108),-une unité de traitement (15) pour corriger la mesure du paramètre à mesurer.
Description
Le domaine de la présente invention est relatif aux mesures optiques d’une grandeur physique par interaction d’un premier faisceau de lumière avec un milieu de mesure disposé sur le parcours du premier faisceau de lumière et traversé par celui-ci. En particulier, la lumière du premier faisceau de lumière comporte une première longueur d’onde qui est accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure. Comme exemple d’interaction nécessitant un accord avec une longueur d’onde, on peut par exemple citer l’absorption, l’effet Zeeman ou encore l’effet Stark.
La présente invention peut se déployer plus spécifiquement dans le domaine du transport d'électricité dans les réseaux de transport et de distribution d’énergie électrique notamment en haute, basse et moyenne tension, en courant alternatif ou en courant continu et plus particulièrement l’invention peut s’appliquer à un câble de transport d’énergie électrique d'un tel réseau.
A l’heure actuelle, de nombreuses technologies de mesure utilisent des éléments optiques (fibres, miroirs, lames, polariseurs…). En particulier dans le domaine du transport d’électricité, ces mesures optiques sont intéressantes, car contrairement à d’autres techniques, les technologies de mesure optiques sont très précises et ne sont pas affectées par le bruit électromagnétique qui règne généralement près des installations de transport d’énergie électrique.
Or, la transmission de la puissance lumineuse par les éléments optiques fonctionnels (fibres optiques, miroirs, lames quart d’onde ou demi-onde, polariseurs, séparateurs…) peut varier si les conditions environnementales changent, notamment de température ou de vibration.
En conditions de laboratoire, cela ne pose aucun problème car ces technologies de mesure optique sont généralement mises en œuvre dans un environnement stable et contrôlé, notamment à une température constante ou dans un environnement sans vibrations.
Or, lors d’une utilisation industrielle / en extérieur ou bien proche des installations sous tension, on peut rapidement être soumis à des variations de température, aux vibrations…
Sans précautions spécifiques, ces perturbations extérieures peuvent faire varier la puissance lumineuse utilisée pour la mesure et donc fausser le résultat. Cela mène donc à des erreurs sur la mesure de la composante continue.
On cherche à s’affranchir de ces contraintes qui actuellement limitent le déploiement de certaines technologies de mesure optiques en milieu industriel et/ou perturbé.
A cet effet, la présente invention a pour objet de proposer un dispositif de mesure optique d’un paramètre par interaction d’un premier faisceau de lumière avec un milieu de mesure disposé sur le parcours du premier faisceau de lumière, comprenant :
- une source de lumière configurée pour générer un premier faisceau de lumière disposant d’une première longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure,
- un premier capteur optique configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière avant l’interaction avec le milieu de mesure,
- un montage d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière, notamment pour diriger au moins une partie du premier faisceau de lumière de manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure, le milieu de mesure étant disposé au sein du montage d’éléments optiques fonctionnels,
- au moins un deuxième capteur optique configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière après l’interaction avec le milieu de mesure
caractérisé en ce qu’il comprend
- une source de lumière configurée pour générer un deuxième faisceau de lumière dont la partie du parcours à travers le montage d’éléments optiques fonctionnels est superposée au parcours du premier faisceau de lumière et disposant d’une deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure,
- un troisième capteur optique configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière avant la traversée du montage
d’éléments optiques fonctionnels,
- un quatrième capteur optique configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière après la traversée du montage d’éléments optiques fonctionnels,
-une unité de traitement configurée pour corriger la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière avec le milieu de mesure en tenant compte des mesures des troisième et quatrième capteurs du deuxième faisceau de lumière à la deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure.
- une source de lumière configurée pour générer un premier faisceau de lumière disposant d’une première longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure,
- un premier capteur optique configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière avant l’interaction avec le milieu de mesure,
- un montage d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière, notamment pour diriger au moins une partie du premier faisceau de lumière de manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure, le milieu de mesure étant disposé au sein du montage d’éléments optiques fonctionnels,
- au moins un deuxième capteur optique configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière après l’interaction avec le milieu de mesure
caractérisé en ce qu’il comprend
- une source de lumière configurée pour générer un deuxième faisceau de lumière dont la partie du parcours à travers le montage d’éléments optiques fonctionnels est superposée au parcours du premier faisceau de lumière et disposant d’une deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure,
- un troisième capteur optique configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière avant la traversée du montage
d’éléments optiques fonctionnels,
- un quatrième capteur optique configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière après la traversée du montage d’éléments optiques fonctionnels,
-une unité de traitement configurée pour corriger la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière avec le milieu de mesure en tenant compte des mesures des troisième et quatrième capteurs du deuxième faisceau de lumière à la deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure.
L’invention peut en outre comprendre une ou plusieurs des aspects suivants pris seuls ou en combinaison :
Selon un aspect, l’unité de traitement est configurée pour déterminer une fonction de transfert du deuxième faisceau de lumière pour une traversée du milieu de mesure avec une longueur d’onde non accordée sur une raie d’interaction du milieu de mesure, et dans lequel l’unité de traitement est configurée pour utiliser cette fonction de transfert déterminée pour la correction de la mesure de la grandeur physique.
La source de lumière configurée pour générer le premier faisceau de lumière et la source de lumière configurée pour générer un deuxième faisceau de lumière peuvent être distinctes.
La source de lumière configurée pour générer le premier faisceau de lumière et la source de lumière configurée pour générer un deuxième faisceau de lumière peuvent être réalisées par une seule source de lumière présentant un spectre avec plusieurs longueurs d’onde et de largeur spectrale entre 50 et 500 nm.
A titre indicatif, au moins une source de lumière est un laser, notamment une diode laser, et plus particulièrement un laser à émission continue ou à impulsions.
Au moins une source de lumière est par exemple à spectre large en longueur d’onde de largeur spectrale entre 50 et 500 nm.
Les éléments optiques sont par exemple choisis parmi le groupe d’éléments suivants : un miroir, un polariseur, un séparateur de faisceau, un filtre spectral, notamment à bande étroite notamment de largeur spectrale comprise entre 0,1 et 50nm, une lame quart d’onde ou demi-onde, une lame séparatrice, une fibre optique.
Les premier et deuxième faisceaux de lumière sont notamment polarisés.
Le paramètre à mesurer peut être choisi parmi le groupe d’éléments suivants : une intensité, une polarisation, une variation de longueur d’onde, un taux d’absorption.
Le milieu de mesure comprend par exemple une cellule de mesure renfermant un gaz sensible à l’effet Zeeman et/ou à l’effet Stark, en particulier un gaz alcalin, et destinée à être disposée dans un champ magnétique et/ ou électrique de manière que la propagation du premier faisceau de lumière dans la cellule de mesure soit colinéaire avec le champ magnétique et/ ou électrique à mesurer.
L’invention concerne également un procédé de mesure optique d’un paramètre par interaction d’un premier faisceau de lumière avec un milieu de mesure disposé sur le parcours du premier faisceau de lumière, comprenant les étapes suivantes :
- génération d’un premier faisceau de lumière disposant d’une première longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière avant l’interaction avec le milieu de mesure,
- propagation du premier faisceau de lumière dans un montage d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière notamment pour diriger une partie du premier faisceau de lumière de manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure, le milieu de mesure étant disposé au sein du montage d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière après l’interaction avec le milieu de mesure,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre
- génération d’un deuxième faisceau de lumière dont la partie du parcours à travers le montage d’éléments optiques fonctionnels est superposée au parcours du premier faisceau de lumière et disposant d’une deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière avant la traversée du montage d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière après la traversée du montage d’éléments optiques fonctionnels,
-correction de la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière avec le milieu de mesure en tenant compte des déterminations des paramètres d’intensité du deuxième faisceau de lumière à la deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure avant et après la traversée du milieu de mesure.
- génération d’un premier faisceau de lumière disposant d’une première longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière avant l’interaction avec le milieu de mesure,
- propagation du premier faisceau de lumière dans un montage d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière notamment pour diriger une partie du premier faisceau de lumière de manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure, le milieu de mesure étant disposé au sein du montage d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière après l’interaction avec le milieu de mesure,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre
- génération d’un deuxième faisceau de lumière dont la partie du parcours à travers le montage d’éléments optiques fonctionnels est superposée au parcours du premier faisceau de lumière et disposant d’une deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière avant la traversée du montage d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière après la traversée du montage d’éléments optiques fonctionnels,
-correction de la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière avec le milieu de mesure en tenant compte des déterminations des paramètres d’intensité du deuxième faisceau de lumière à la deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure avant et après la traversée du milieu de mesure.
L’invention concerne en outre l’utilisation du dispositif de mesure tel que défini ci-dessus dans un réseau de transport et de distribution d’énergie électrique notamment en haute, basse et moyenne tension, en courant alternatif ou en courant continu
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
Sur toutes les figures, les éléments ayant des fonctions identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Par « amont » ou « aval », on situe les éléments dans le sens de propagation de la lumière. Ainsi, un premier équipement ou élément est situé en amont d’un deuxième équipement ou élément si le faisceau de lumière traverse d’abord le premier puis le second équipement.
Par paramètre d’intensité d’un faisceau de lumière, on entend par exemple une intensité lumineuse en absolue, en relatif ou seulement une variation. Par exemple pour mesurer une variation d’une polarisation linéaire d’un faisceau de lumière, on place un polarisateur sur le chemin optique du faisceau et la variation de l’intensité lumineuse en aval du polarisateur permet de quantifier la variation de l’angle de polarisation.
Par faisceau de lumière, on entend un flux de photons émis par une source de lumière. Dans le présent exposé, on utilise les termes premier faisceau de lumière et deuxième faisceau de lumière. Il peut s’agir de deux faisceaux de lumière distincts émis par deux sources de lumière distinctes. Il peut aussi s’agir de deux faisceaux de lumière émis par la même source de lumière et superposés, les deux faisceaux se distinguant par exemple par une différence spectrale c’est-à-dire par leurs longueurs d’onde ou par leur spectre. Dans ce cas, on peut dire aussi qu’il s’agit de deux faisceaux de lumière partiels (dans le sens spectral) formant un seul faisceau de lumière commun.
La présente invention peut en particulier concerner toute installation de basse, moyenne ou haute tension, courant alternatif ou continu et notamment des conducteurs électriques / câbles de transport d’énergie électrique ou par exemple des postes avec isolation à air ou des postes sous enveloppe métallique.
La présente invention trouve une application particulièrement intéressante dans un réseau haute tension à courant continu (High voltage Direct Current (HVDC) en anglais) pour le transport d’énergie électrique, c’est-à-dire du courant.
La figure 1 représente un schéma simplifié d’un dispositif de mesure optique 100 selon un premier mode de réalisation.
Ce dispositif de mesure optique 100, comme cela sera détaillé plus loin, est configuré pour déterminer un paramètre par interaction d’un premier faisceau de lumière FA-λSavec un milieu de mesure 3 disposé sur le parcours du premier faisceau de lumière FA-λS. Le milieu de mesure 3 comporte par exemple une cellule de mesure renfermant un gaz sensible à l’effet Zeeman et/ou à l’effet Stark, en particulier un gaz alcalin, et destinée à être disposée dans un champ magnétique B et/ ou électrique E indiqué dont la force doit être déterminée.
A cet effet, le dispositif de mesure 100 comprend une première source de lumière S1 configurée pour générer un premier faisceau de lumière FA-λSdisposant d’une première longueur d’onde λSaccordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3.
Cette première source de lumière S1 est par exemple un laser, notamment une diode laser. La longueur d’onde λSdu laser est choisie en fonction de la raie d’interaction, par exemple en fonction de la transition d’absorption de l’alcalin choisi si le milieu de mesure renferme par exemple un gaz alcalin.
Le premier faisceau de lumière FA-λSpeut se propager à l’air libre ou par exemple dans un milieu confiné comme une fibre optique 101 tel que montré sur la figure 1.
Selon l’exemple de la figure 1, un coupleur fibré 103 permet de séparer le faisceaux FA-λSen une première partie se propageant dans une fibre 101A pour permettre de déterminer par un premier capteur optique 25 disposé à une extrémité de la fibre 101A, un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière FA-λSavant la traversée du milieu de mesure 3 et en une seconde partie 101B qui va traverser le milieu de mesure 3 sans être confiné par une fibre optique pour entrer en interaction avec le milieu de mesure 3.
A cet effet, l’extrémité de la fibre 101B est couplée à une entrée d’un coupleur fibré 104. La sortie du coupleur fibré 104 est raccordée à une fibre 106 pour coupler le premier faisceau de lumière FA-λSà un montage 108 d’éléments optiques fonctionnels.
Ce montage 108 d’éléments optiques fonctionnels est disposé sur le parcours du premier faisceau de lumière FA-λSpar exemple pour diriger au moins une partie du premier faisceau de lumière FA-λSde manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure 3, le milieu de mesure 3 étant disposé au sein du montage 108 d’éléments optiques fonctionnels 3. Un exemple d’un montage 108 d’éléments optiques fonctionnels sera détaillé en relation avec la figure 3.
En sortie du montage 108 d’éléments optique fonctionnels et donc après l’interaction du milieu de mesure 3 avec le premier faisceau de lumière FA-λS, le dispositif de mesure 100 comprend un coupleur / séparateur 110 et puis au moins un deuxième capteur optique 19, 21, 29 configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière FA-λSaprès l’interaction avec le milieu de mesure 3.
Le dispositif 100 comprend de plus une seconde source de lumière S2 configurée pour générer un second faisceau de lumière FA-λCdisposant d’une seconde longueur d’onde λC. Celle-ci présente la particularité qu’elle n’est pas accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3, ni avec une autre raie d’interaction.
Cette seconde source de lumière S2 est par exemple aussi formée par un laser, notamment une diode laser. La longueur d’onde λCdu laser est donc également choisie en fonction de la raie d’interaction, afin qu’il n’y ait pas d’interaction sur la transition d’absorption de l’alcalin si le milieu de mesure 3 enferme par exemple un gaz alcalin renfermé dans une cellule de mesure.
Le faisceau de lumière FA-λCpeut se propager à l’air libre ou par exemple dans un milieu confiné comme une fibre optique 105 tel que montré sur la figure 1.
Selon l’exemple de la figure 1, un coupleur fibré 107 permet de séparer le faisceaux deuxième FA-λCen une première partie se propageant dans une fibre 105A pour permettre de déterminer par un troisième capteur optique 125 disposé à une extrémité de la fibre 105A un paramètre d’intensité du second faisceau de lumière FA-λCavant la traversée du milieu de mesure 3 et en une seconde partie 105B qui va traverser le milieu de mesure 3.
A cet effet l’extrémité de la fibre 105B est couplée à l’entrée du coupleur fibré 104. Donc le coupleur 104 permet de coupler le deuxième faisceau de lumière FA-λCau montage 108 d’éléments optiques fonctionnels.
Ainsi, à partir du coupleur 104, le premier faisceau de lumière FA-λSet le deuxième faisceau de lumière FA-λCse propagent de façon superposée à l’intérieur du montage 108 d’éléments fonctionnels.
En sortie du montage 108 d’éléments optique fonctionnels et donc après avoir traversé le milieu de mesure 3 sans interaction avec celui –ci, le deuxième faisceau de lumière FA-λCest séparé du premier faisceau de lumière FA-λSpar le coupleur / séparateur fibré 110 et puis envoyé, par exemple via une fibre 130, vers un quatrième capteur optique 129 configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière FA-λCaprès la traversée du montage 108 d’élément optiques fonctionnels.
Il en résulte que les deux faisceaux de lumière FA-λSet FA-λCsont sensiblement soumis aux mêmes phénomènes physiques, notamment aux mêmes perturbations par exemple dues à des variations de température ou à des vibrations auxquelles le dispositif de mesure 100 et plus spécifiquement le montage 108 d’éléments optique fonctionnels est exposé, à l’exception de l’interaction choisie pour déterminer le paramètre de mesure, qui est seulement subie par le premier faisceau de lumière FA-λS.
Ceci va être mis à profit pour pouvoir corriger la mesure du paramètre suite à l’interaction du premier faisceau de lumière FA-λSpar l’intermédiaire d’une unité de traitement 15 reliée aux différents capteurs 25, 125, 19, 21, 29, 129 et configurée pour corriger la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière FA-λSavec le milieu de mesure 3 en tenant compte des mesures des troisième 125 et quatrième capteurs 129 du deuxième faisceau de lumière FA-λCà la deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3.
Par ailleurs, selon un premier mode de réalisation, le coupleur / séparateur 110 peut être à fibre ou non. En particulier, il peut s’agir d’un coupleur / séparateur permettant la séparation en fonction de la longueur d’onde. En alternative, il s’agit d’un simple séparateur de faisceau et pour discriminer la longueur d’onde des sources S1 et S2, on place respectivement un filtre passe-bande en amont des deuxièmes capteurs optiques 19, 21 et 29 d’une part et du quatrième capteur 129 d’autre part.
Entre le coupleur /séparateur 110 et le deuxième capteur optique 19, 21, ou 29 peut être disposée une fibre optique pour guider le premier faisceau de lumière FA-λSvers ce deuxième capteur optique 19, 21, ou 29. Comme cela sera détaillé en relation avec la figure 3, il peut y avoir un ou plusieurs deuxième capteurs optiques, généralement un ou deux par interaction visée. Ici sont indiqués par exemple trois deuxième capteurs optiques 19, 21, 29, car trois interactions différentes sont prévues dans le milieu 3 avec le premier faisceau de lumière FA-λS, à savoir par exemple l’absorption, l’effet Stark et l’effet Zeeman.
De plus, tout le guidage des faisceaux de lumière FA-λSet FA-λCpeut aussi être réalisé par des miroirs, des lames séparatrice etc à la place des fibres optiques.
Les sources de lumière S1 et S2 peuvent être des sources à émission continue ou à impulsions.
Supposons que l’interaction du premier faisceau de lumière FA-λSsoit donnée par la fonction s(M), où M représente un facteur d’interaction du premier faisceau de lumière FA-λSavec le milieu de mesure 3 comme par exemple l’intensité ou la puissance du faisceau de lumière FA-λS.
Soit Δ un paramètre qui représente une ou plusieurs perturbations (vibrations, variations de température etc.) etl’intensité lumineuse du premier faisceau de lumière FA-λSmesurée par le premier capteur optique 25.
Soit f1(Δ) une fonction de transfert d’un faisceau de lumière entre le coupleur 104 avant l’entrée dans le milieu de mesure 3 et f2(Δ) une fonction de transfert d’un faisceau de lumière entre la sortie du milieu de mesure 3 et le coupleur / séparateur 110.
L’intensité lumineuse du premier faisceau de lumière FA-λSmesurée par un deuxième capteur optique 19, 21, 29 peut s’écrire de la façon suivante:
L’intensité lumineuse du deuxième faisceau de lumière FA-λCmesurée par le quatrième capteur optique 129 peut s’écrire de la façon suivante:
où est l’intensité lumineuse du deuxième faisceau de lumière FA-λCmesurée par le troisième capteur optique 125.
On voit donc que les mesures par les troisième et quatrième capteurs optiques 125 et 129 permettent de déterminer le produit f1(Δ) f2(Δ) des fonctions de transferts avant et après l’interaction avec le milieu de mesure 3 ce qui peut être mis à profit pour déterminer en s’affranchissant des perturbations Δ:
L’unité de traitement 15 peut donc utiliser le rapport entre les mesures des troisième et quatrième capteurs optiques 125 et 129 pour déterminer le facteur de correction χcpour mesurer sans perturbation Δ.
En résumé, le dispositif de mesure 100 est configuré pour mettre en œuvre un procédé de mesure optique d’un paramètre par interaction d’un premier faisceau de lumière FA-λSavec un milieu de mesure 3 disposé sur le parcours du premier faisceau de lumière FA-λS, comprenantau moins les étapes suivantes qui peuvent être exécutées dans cet ordre ou dans un ordre différent, pour certaines en même temps ou successivement :
- génération d’un premier faisceau de lumière FA-λSdisposant d’une première longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière FA-λSavant l’interaction avec le milieu de mesure 3,
- propagation du premier faisceau de lumière FA-λSdans un montage 108 d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière FA-λSnotamment pour diriger une partie du premier faisceau de lumière FA-λSde manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure 3, le milieu de mesure 3 étant disposé au sein du montage 108 d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière FA-λSaprès l’interaction avec le milieu de mesure 3,
- génération d’un deuxième faisceau de lumière FA-λCdont la partie du parcours à travers le montage 108 d’éléments optiques fonctionnels est superposée au parcours du premier faisceau de lumière FA-λSet disposant d’une deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière FA-λCavant la traversée du montage 108 d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière FA-λCaprès la traversée du montage 108 d’éléments optiques fonctionnels,
- génération d’un premier faisceau de lumière FA-λSdisposant d’une première longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière FA-λSavant l’interaction avec le milieu de mesure 3,
- propagation du premier faisceau de lumière FA-λSdans un montage 108 d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière FA-λSnotamment pour diriger une partie du premier faisceau de lumière FA-λSde manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure 3, le milieu de mesure 3 étant disposé au sein du montage 108 d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière FA-λSaprès l’interaction avec le milieu de mesure 3,
- génération d’un deuxième faisceau de lumière FA-λCdont la partie du parcours à travers le montage 108 d’éléments optiques fonctionnels est superposée au parcours du premier faisceau de lumière FA-λSet disposant d’une deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière FA-λCavant la traversée du montage 108 d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière FA-λCaprès la traversée du montage 108 d’éléments optiques fonctionnels,
-correction de la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière FA-λSavec le milieu de mesure 3 en tenant compte des déterminations des paramètres d’intensité du deuxième faisceau de lumière FA-λCà la deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3 avant et après la traversée du milieu de mesure 3.
Selon l’exemple de la figure 1, le premier faisceau de lumière FA-λSet le deuxième faisceau de lumière FA-λCsont respectivement émis par deux sources de lumière S1 et S2 distinctes.
Sans sortir du cadre de la présente invention, le premier faisceau de lumière FA-λSet le deuxième faisceau de lumière FA-λCpeuvent être émis par une seule source de lumière S1 présentant un spectre avec plusieurs longueurs d’onde comme le montre la figure 2.
Il peut s’agir de différents raies émis par le même laser mais à des longueurs d’ondes différentes ou d’une émission d’une source de lumière présentant par exemple une largeur spectrale entre 50 et 500 nm.
Dans ce cas, pour discriminer les premiers FA-λSet deuxième FA-λCfaisceaux de lumière qui sont donc superposés depuis l’émission par la source de lumière S1 en commun (il s’agit de faisceaux de lumière partiels émis sous la forme d’un faisceau commun), un premier filtre spectral Fi-λSà bande étroite de largeur spectrale entre 0,1 et 50 nm est disposé en amont des premier et deuxièmes capteurs optiques 25 et 19, 21, 29 et un deuxième filtre spectral Fi-λCà bande étroite de largeur spectrale entre 0,1 et 50 nm est disposé en amont des troisième et quatrième capteurs optiques 125 et 129. La bande passante de Fi-λSest dimensionnée de manière que la longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3 soit dans la bande passante de Fi-λS. La bande passante de Fi-λCest dimensionnée de manière à être en dehors de la longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3.
Les filtres spectraux Fi-λSet Fi-λCsont par exemple des filtres interférentiels. La largeur de leur bande spectrale peut être identique, mais ce n’est pas nécessaire.
Selon une variante non représentée, les coupleurs 104 et 110 sont configurés pour séparer un faisceau de lumière en plusieurs composantes spectrales, remplissant ainsi la fonction des filtres spectraux Fi-λSet Fi-λCqui ne seraient alors plus nécessaires.
En relation avec la figure 3, on va détailler le principe décrit en relation avec la figure 2 pour un dispositif de mesure 100 permettant de mesurer près d’un conducteur de courant 31 (voir figure 4) par exemple le champ électrique par l’effet Stark et / ou le champ magnétique par l’effet Zeeman tout en tenant compte de la température mesurée via une mesure d’absorption. Pour ce faire la cellule de mesure 3 est placée de façon que le faisceau de lumière FA-λSsoit colinéaire avec le champ électrique ou magnétique à détecter.
L’effet Zeeman (pour le champ magnétique B) et l’effet Stark (pour le champ électrique E) sont des effets qui ont lieu sur les niveaux énergétiques électroniques des atomes (alcalin entre autre). Ces effets peuvent être observés dès lors qu’on peut interagir avec ces niveaux énergétiques. Une façon d’interagir avec ces niveaux est d’utiliser l’interaction des spins électroniques des atomes en question avec des photons issus d’un rayonnement lumineux à résonance, par exemple un laser, avec le niveau d’énergie à interroger.
L’effet Zeeman ou l’effet Stark sera alors observable en utilisant une onde lumineuse à polarisation linéaire en interaction avec les niveaux d’énergie mis en jeu. Cette observation se fait en contrôlant la rotation de polarisation linéaire de l’onde lumineuse.
Ces effets peuvent particulièrement bien être observés par exemple dans des gaz formés d’atomes avec un seul électron de valence, comme par exemple des atomes alcalins. Les alcalins sont très utilisés dans de nombreuses applications du fait de l’unique électron de valence possédant un spin dépareillé qui peut être facilement manipulé. Ainsi, on peut faire l’approximation de l’énergie de l’atome par l’énergie du seul électron sur la bande de valence.
Lorsqu’il s’agit d’un milieu gazeux, ces deux effets Stark et Zeeman dépendent de la densité du milieu traversé par la lumière et donc aussi de la température.
L’application d’un champ électrique ou magnétique colinéaire à la direction de propagation de l’onde lumineuse entraine un déplacement énergétique de sous-niveaux fondamentaux de moment et (positif pour l’un et négatif pour l’autre, et inversement en cas de champ de sens opposé).
Dans le cas d’un champ électrique, cet effet est appelé effet Stark et la valeur de ce décalage en énergie vaut:
avec le moment dipolaire de l’atome alcalin.
Dans le cas d’un champ magnétique cet effet est appelé l’effet Zeeman et la valeur du décalage en énergie vaut alors:
Il y a un écart d’énergie de dans le cas d’application d’un champ électrique et dans le cas d’application d’un champ magnétique entre les 2 sous-niveaux fondamentaux de moment et . Ceci génère donc une différence entre l’interaction de la composante et la composante avec les électrons de l’atome alcalin considéré.
Après reconstruction mathématique de la polarisation de l’onde lumineuse, la polarisation linéaire de l’onde lumineuse ayant traversée un milieu d’atome alcalin de longueur subie une rotation d’un angle de:
avec
On comprend donc que la détection de la rotation de la polarisation de l’onde lumineuse par polarimétrie permet, lorsque l’on connaît la densité volumique ou que celle-ci est fixe, de mesurer un champ électrique et/ou un champ magnétique.
La densité de gaz alcalin présent dans une cellule de mesure est dépendante de la température (pression de vapeur saturante). Afin de d’affranchir de cette problématique, il est proposé d’utiliser le phénomène d’absorption du faisceau lumineux par le gaz alcalin. En effet, la puissance du faisceau de lumière en sortie d’une cellule de mesure en fonction de la puissance d’entrée est donnée par la relation:
avec le paramètre connu d’interaction lumière matière due à l’absorption. On a alors:
En isolant dans cette formule :
La figure 3 montre un exemple d’un schéma simplifié d’un dispositif de mesure 100 selon un possible mode de réalisation combinant à la fois la polarimétrie et la mesure d’absorption pour aboutir à une mesure du champ magnétique, et/ou à une mesure du champ électrique selon le cas si la propagation du faisceau de lumière est colinéaire au champ magnétique ou électrique (voir figure 4 montrant un conducteur de courant 31 avec les champs électriques E et magnétique B générés autour du conducteur 31).
Le dispositif de mesure 100 d’un champ magnétique et/ou d’un champ électrique comprend un premier faisceau de lumière FA-λSet un deuxième faisceau de lumière FA-λCqui sont donc dans cet exemple émis par une seule source de lumière S1 présentant un spectre avec plusieurs longueurs d’onde analogue à la figure 2. Il peut s’agir de différentes raies émises par le même laser mais à des longueurs d’ondes différentes ou d’une émission d’une source de lumière présentant par exemple une largeur spectrale entre 50 et 500 nm. La source de lumière S1 peut être une source à émission continue ou à impulsions.
La discrimination spectrale entre le premier faisceau FA-λSaccordé sur l’interaction et le deuxième faisceau FA-λCnon accordé est réalisée par l’intermédiaire des filtres spectraux Fi-λS, Fi-λCcomme cela a été détaillé à la figure 2.
La première longueur d’onde λSde la source de lumière S1 est donc polarisée et accordée sur une raie d’absorption du gaz sensible à l’effet Zeeman et/ou à l’effet Stark contenu dans la cellule de mesure 3.
La deuxième longueur d’onde λCde la source de lumière S2 est aussi polarisée et non-accordée sur une raie d’absorption du gaz sensible à l’effet Zeeman et/ou à l’effet Stark contenu dans la cellule du milieu de mesure 3.
Le dispositif de mesure 100 comprend de plus un système de polarimétrie 11 configuré pour mesurer un premier paramètre correspondant à la rotation d’un angle de polarisation du fait de la traversée dans le gaz sensible à l’effet Zeeman et/ou à l’effet Stark, du faisceau dans la cellule du milieu de mesure 3.
Le dispositif de mesure 100 comprend en outre un système de mesure d’absorption 13 configuré pour mesurer un deuxième paramètre correspondant à l’absorption par le gaz sensible à l’effet Zeeman et/ou à l’effet Stark du faisceau FA-λSdans la cellule de mesure.
Et puis, le dispositif de mesure 100 comprend l’unité de traitement 15 qui est configurée d’une part pour combiner la mesure du premier paramètre correspondant à la rotation de l’angle de polarisation et la mesure d’absorption pour en extraire un troisième et/ou quatrième paramètre correspondant respectivement à un champ électrique E et/ou magnétique B à mesurer et qui est configurée d’autre part pour corriger la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière FA-λSavec le milieu de mesure 3 en tenant compte des mesures des troisième 125 et quatrième 129 capteurs du deuxième faisceau de lumière FA-λCà la deuxième longueur d’onde λCnon-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3.
Selon l’exemple de la figure 3, le montage d’éléments optique fonctionnels comprend notamment une lame demi-onde 22 disposée en amont de la cellule de mesure 3 et un cube polariseur 17. Dans d’autres exemples, le montage 108 peut comprendre bien plus d’éléments optiques fonctionnels, notamment choisis parmi dans la liste non exhaustive du groupe d’éléments suivants: un miroir, un polariseur, un séparateur de faisceau, un filtre spectral, notamment à bande étroite, une lame quart d’onde ou demi-onde, une lame séparatrice, une fibre optique.
Le gaz sensible à l’effet Zeeman et/ou à l’effet Stark contenu dans la cellule de mesure 3 est donc en particulier un gaz alcalin par exemple composé d’atomes de rubidium, de lithium, de sodium, de potassium, de césium ou de francium.
La cellule de mesure 3 est en particulier transparente à la longueur d’onde des faisceaux de lumière FA-λSet FA-λC. Il suffit que seules les faces de passage des faisceaux de lumière FA-λSet FA-λCsoient transparentes. Les autres surfaces peuvent être opaques ce qui peut être avantageux pour éliminer des éventuels perturbations par la lumière ambiante.
La cellule de mesure 3 est par exemple un cube / parallélépipède ayant un premier côté de longueur comprise entre 0,1mm et 20mm et un deuxième côté de longueur comprise entre 0,1mm et 25mm ou un cylindre de hauteur comprise entre 0,1 mm et 20 mm et de diamètre compris entre 0,1 mm et 25 mm. Elle présente donc des dimensions assez petites pour pouvoir être installée en tout endroit approprié dans une installation de transport d’énergie électrique, voire pour l’intégrer dans l’équipement de cette installation. De plus, une petite cellule permet de jouer sur la plage de mesure tout en impactant la sensibilité.
A titre d’exemple, le tableau suivant donne des exemples de longueurs d’onde pour un alcalin donné et une transition donnée.
Ce sont donc des premières longueurs d’onde λSpossibles pour le premier faisceau de lumière FA-λS. Pour le deuxième faisceau FA-λC,on choisit donc une deuxième longueur d’onde différente afin qu’il n’y a pas d’interaction avec la transition d’interaction avec le faisceau FA-λS, ni avec une autre transition. On choisit par exemple une longueur d’onde λC= λS +/-δλ, où 100nm >δλ> 1nm.
Le système de polarimétrie 11 est en particulier un système de polarimétrie balancé qui est disposé en aval de la cellule de mesure 3. Ce système de polarimétrie 11 comprend notamment un séparateur polariseur de faisceau 17 ainsi que deux photodétecteurs associés 19 et 21.
Le séparateur polariseur de faisceau 17 («polarizing beam splitter» en anglais – PBS sur les figures) sépare les composantes s et p de polarisation pour les envoyer respectivement sur les photodétecteurs 19 et 21 («photodetector» en anglais – PD sur les figures), par exemple des photodiodes. Par exemple la composante de polarisation s est réfléchie à 90° en direction du photodétecteur 19 tandis que la composante p traverse le séparateur polariseur de faisceau 17 pour être détectée par le photodétecteur 21.
Ainsi, en tenant compte des signaux de mesure des photodétecteurs 19 et 21, on peut mesurer l’angle de polarisation du faisceau de lumière en sortie de la cellule de mesure 3 et on peut déterminer, en connaissant la polarisation linéaire de départ en sortie de la source de lumière S1, la variation de l’angle de polarisation qui permet de déterminer la valeur du champ électrique et/ou magnétique à mesurer.
Pour des raisons de simplification d’explication et de façon non restrictive, on se place dans la situation où la polarisation d’entrée dans la cellule de mesure est à 45° par rapport à la composante s ou p du séparateur polariseur de faisceau 17.
On a alors le signal de sortie pour le champ électrique et pour le champ magnétique , respectivement de composante pour le champ électrique et de composante pour le champ magnétique le long de l’axe de propagation du laser qui est donné par:
Avec
- = composante du champ électrique E colinéaire avec la direction de propagation du faisceau de lumière FAλS,
- = composante du champ magnétique B colinéaire avec la direction de propagation du faisceau de lumière FAλS,
- le coefficient d’atténuation connu ou prédéterminé du faisceau de lumière
- l’intensité de lumière mesurée par le photodétecteur 19
- l’intensité de lumière mesurée par le photodétecteur 21
- l’intensité de lumière mesurée par le photodétecteur 25
Bien entendu, on suppose dans notre cas que , c’est-à-dire que les faisceaux de lumière FA-λSet FA-λCsont orientés de manière à être sensible seulement à un des deux champs électrique ou magnétique (voir figure 4 qui montre un conducteur de courant 31 avec les champs magnétique et électrique générés).
Pour pouvoir régler la polarisation linéaire du faisceau de lumière FA-λSpar rapport au séparateur polariseur de faisceau 17, une lame demi-onde 22 (aussi noté λ/2 sur les figures) est disposée en amont de la cellule de mesure 3.
Le système de mesure d’absorption 13 va servir pour s’affranchir de la dépendance de la température. Il comprend une partie amont 13A et une partie aval 13B. Plus en détail, la partie amont 13A comprend une première lame séparatrice 23 de faisceau («beamsplitter» en anglais – BS sur les figures) disposée en amont de la cellule de mesure 3 ainsi qu’un photodétecteur 25 associé configurés pour détecter l’intensité lumineuse du faisceau de lumière 9 en amont de la cellule de mesure 3. La partie aval 13B comprend une seconde lame séparatrice 27 de faisceau disposée en aval de la cellule de mesure 3, mais en amont du système de polarimétrie 11, ainsi qu’un photodétecteur 29 associé configurés pour détecter l’intensité lumineuse du faisceau de lumière 9 en aval de la cellule de mesure 3.
Ce signal dépendant de la température peut alors être corrigé avec le signal d’absorption comme défini précédemment. Le signal de sortie pour le champ électrique de l’équation (13) ou pour le champ magnétique de l’équation (14) devient alors:
On obtient ainsi un signal indépendant de la température permettant la mesure du champ électrique ou du champ magnétique. Pour remonter à la valeur absolue du champ E ou B à mesurer, on peut par exemple recourir à un calibrage pour déterminer la correspondance entre le signal de mesure S et la valeur du champ E ou B.
Comme on peut le voir aussi sur la figure 3, le dispositif 100 comprend un troisième capteur optique 125 d’une part et trois quatrièmes capteurs optiques 129-19, 129-21 et 129-29 d’autre part, ces derniers étant associés respectivement aux deuxièmes capteurs optiques 19, 21 et 29. Ceci permettent de mesurer pour chaque couple de premier et deuxième capteurs optiques 25 et 19, 25 et 21 ainsi que 25 et 29 un facteur de correction associé χci= où est un paramètre d’intensité mesuré par le troisième capteur optique 125 et avec i= 129-19, 129-21 ou 129-29 est un paramètre d’intensité mesuré par le quatrième capteur optique 129-19, 129-21 ou 129-29. Pour le dispositif 100 de la figure 3 l’unité de traitement 15 est donc configurée pour pouvoir corriger chacune des paramètres de mesure avec un facteur de correction adapté.
Bien entendu, de façon générale, le facteur de correction χcou χcin’est pas une constante, mais varie en fonction des perturbations imposées au montage 108 d’éléments optiques fonctionnels.
L’unité de traitement 15 est donc configurée pour corriger la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière avec le milieu de mesure en tenant compte des mesures des troisième 125 et quatrième 129 capteurs du deuxième faisceau de lumière FA-λCà la deuxième longueur d’onde non-accordée λCsur une raie d’interaction avec le milieu de mesure 3, ce qui permet notamment de s’affranchir des perturbations / variations dues notamment aux variations de température ou des vibrations sur le montage 108 des éléments optiques fonctionnels.
Concrètement pour les mesures des champs électriques et magnétiques à l’aide de la variation de la polarisation,
Pour remonter ensuite au courant électrique circulant dans un conducteur électrique ou la tension par rapport à la terre, il est nécessaire de prendre en compte la distance de la cellule de mesure 3 par rapport au conducteur électrique.
Etant donné que les atomes alcalins sont confinés dans la cellule de mesure, le taux d’absorption n’est finalement dépendant que de la température. Ainsi, l’utilisation du signal de sur le photodétecteur 29 permet également une mesure locale de la température. En effet, la densité d’alcalin est dépendante de la température en Kelvin avec par la relation suivante:
avec et des paramètres propres à chaque alcalin.
Avec un calcul mathématique prenant en compte le signal , on peut donc mesurer la température locale simultanément à la mesure du champ électrique ou magnétique. De façon analogue, l’unité de traitement va aussi corriger la mesure de température par absorption en appliquant le facteur de correction :
Avec les facteurs de correction,le signal de sortie pour le champ électrique de l’équation (10) ou pour le champ magnétique de l’équation (11) devient alors:
On obtient ainsi un signal indépendant de la température permettant la mesure du champ électrique ou du champ magnétique et indépendamment des perturbations extérieures. Pour remonter à la valeur absolue du champ E ou B à mesurer, on peut par exemple recourir à un calibrage pour déterminer la correspondance entre le signal de mesure S et la valeur du champ E ou B.
Pour remonter ensuite au courant électrique circulant dans un conducteur électrique ou la tension par rapport à la terre, il est nécessaire de prendre en compte la distance de la cellule de mesure 3 par rapport au conducteur électrique.
On comprend donc que la présente invention se distingue par sa robustesse par rapport à perturbations extérieures, ce qui est particulièrement avantageux dans les milieux industriels de mesure.
Claims (12)
- Dispositif de mesure optique (100) d’un paramètre par interaction d’un premier faisceau de lumière (FA-λS) avec un milieu de mesure (3) disposé sur le parcours du premier faisceau de lumière (FA-λS), comprenant:
- une source de lumière (S1) configurée pour générer un premier faisceau de lumière (FA-λS) disposant d’une première longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure (3),
- un premier capteur optique (25) configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière (FA-λS) avant l’interaction avec le milieu de mesure (3),
- un montage (108) d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière (FA-λS) notamment pour diriger au moins une partie du premier faisceau de lumière (FA-λS) de manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure (3), le milieu de mesure (3) étant disposé au sein du montage (108) d’éléments optiques fonctionnels,
- au moins un deuxième capteur optique (19, 21, 29) configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière (FA-λS) après l’interaction avec le milieu de mesure (3),
caractérisé en ce qu’il comprend
- une source de lumière (S2) configurée pour générer un deuxième faisceau de lumière (FA-λC) dont la partie du parcours à travers le montage (108) d’éléments optiques fonctionnels est superposée au parcours du premier faisceau de lumière (FA-λS) et disposant d’une deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure (3),
- un troisième capteur optique (125) configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) avant la traversée du montage (108) d’éléments optiques fonctionnels,
- un quatrième capteur optique (129) configuré pour déterminer un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) après la traversée du montage (108) d’éléments optiques fonctionnels,
-une unité de traitement (15) configurée pour corriger la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière (FA-λS) avec le milieu de mesure (3) en tenant compte des mesures des troisième (125) et quatrième (129) capteurs du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) à la deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure (3). - Dispositif de mesure selon la revendication 1, dans lequel l’unité de traitement (15) est configurée pour déterminer une fonction de transfert du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) pour une traversée du milieu de mesure (3) avec une longueur d’onde non accordée sur une raie d’interaction du milieu de mesure (3), et dans lequel l’unité de traitement (15) est configurée pour utiliser cette fonction de transfert déterminée pour la correction de la mesure de la grandeur physique.
- Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la source de lumière (S1) configurée pour générer le premier faisceau de lumière (FA-λS) et la source de lumière (S2) configurée pour générer un deuxième faisceau de lumière (FA-λC) sont distinctes.
- Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la source de lumière (S1) configurée pour générer le premier faisceau de lumière (FA-λS) et la source de lumière (S2) configurée pour générer un deuxième faisceau de lumière (FA-λC) sont réalisées par une seule source de lumière (S1) présentant un spectre avec plusieurs longueurs d’onde et de largeur spectrale entre 50 et 500 nm.
- Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’au moins une source de lumière (S1, S2) est un laser, notamment une diode laser, et plus particulièrement un laser à émission continue ou à impulsions.
- Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’au moins une source de lumière (S1) est à spectre large en longueur d’onde de largeur spectrale entre 50 et 500 nm.
- Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments optiques sont choisis parmi le groupe d’éléments suivants: un miroir, un polariseur, un séparateur de faisceau, un filtre spectral, notamment à bande étroite notamment de largeur spectrale comprise entre 0,1 et 50nm, une lame quart d’onde ou demi-onde, une lame séparatrice, une fibre optique.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les premier (FA-λS) et deuxième faisceaux (FA-λC) de lumière sont polarisés.
- Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le paramètre à mesurer est choisi parmi le groupe d’éléments suivants: une intensité, une polarisation, une variation de longueur d’onde, un taux d’absorption.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le milieu de mesure (3) comprend une cellule de mesure renfermant un gaz sensible à l’effet Zeeman et/ou à l’effet Stark, en particulier un gaz alcalin, et destinée à être disposée dans un champ magnétique (B) et/ ou électrique (E) de manière que la propagation du premier faisceau de lumière (FA-λS) dans la cellule de mesure (3) soit colinéaire avec le champ magnétique (B) et/ ou électrique (E) à mesurer.
- Procédé de mesure optique d’un paramètre par interaction d’un premier faisceau de lumière (FA-λS) avec un milieu de mesure (3) disposé sur le parcours du premier faisceau de lumière (FA-λS), comprenantles étapes suivantes :
- génération d’un premier faisceau de lumière (FA-λS) disposant d’une première longueur d’onde accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure (3),
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière (FA-λS) avant l’interaction avec le milieu de mesure (3),
- propagation du premier faisceau de lumière (FA-λS) dans un montage (108) d’éléments optiques fonctionnels disposés sur le parcours du premier faisceau de lumière (FA-λS) notamment pour diriger une partie du premier faisceau de lumière (FA-λS) de manière qu’il y ait une interaction avec le milieu de mesure (3), le milieu de mesure (3) étant disposé au sein du montage (108) d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du premier faisceau de lumière (FA-λS) après l’interaction avec le milieu de mesure (3),
caractérisé en ce qu’il comprend en outre
- génération d’un deuxième faisceau de lumière (FA-λC) dont la partie du parcours à travers le montage (108) d’éléments optiques fonctionnels est superposée au parcours du premier faisceau de lumière (FA-λS) et disposant d’une deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure (3),
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) avant la traversée du montage (108) d’éléments optiques fonctionnels,
- détermination d’un paramètre d’intensité du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) après la traversée du montage (108) d’éléments optiques fonctionnels,
-correction de la mesure du paramètre à mesurer suite à l’interaction du premier faisceau de lumière (FA-λS) avec le milieu de mesure (3) en tenant compte des déterminations des paramètres d’intensité du deuxième faisceau de lumière (FA-λC) à la deuxième longueur d’onde non-accordée sur une raie d’interaction avec le milieu de mesure (3) avant et après la traversée du milieu de mesure (3). - Utilisation du dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 dans un réseau réseaux de transport et de distribution d’énergie électrique notamment en haute, basse et moyenne tension, en courant alternatif ou en courant continu.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20210702 |
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