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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Modélisation et conception d'un capteur de vibrations à fibre optique par analyse polarimétrique : application à la sismologie

LEBRUN, Antoine (2011) Modélisation et conception d'un capteur de vibrations à fibre optique par analyse polarimétrique : application à la sismologie. Thèses de doctorat, Université de Strasbourg.

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Résumé

De nombreuses approches à la détection sismiques ont été proposées, de l'utilisation d'accéléromètres pour la mesure des vibrations du sol aux actuateurs électrodynamiques. Nous présentons ici le développement d'un transducteur polarimétrique utilisant une fibre optique monomode pour la mesure de vibrations pour des fréquences sub-acoustiques typiques en sismologie. La partie mécanique de notre transducteur uni-axial repose sur le principe d'un oscillateur avec masse et ressort. Une section de fibre est coincée entre le socle du transducteur et la masse sismique, générant une contrainte verticale sur cette fibre dont l'effet élasto-optique produit une biréfringence dans la fibre de même fréquence que la force appliquée. Nous couplons à ce transducteur une diode laser fibrée travaillant à 632 nm ainsi qu'un polariseur. La modulation de polarisation induite est mesurée en sortie de fibre et permet d'obtenir l'information sur le signal sismique. Le modèle physique de ce sismomètre inertiel est considéré comme étant un ensemble masse-ressort avec frottements visqueux. Les données expérimentales ont permit de mesurer une sensibilité du capteur de 1,78 g/V pour les fréquences comprises entre 1 et 20 Hz en accord avec les sismomètres courte période. Le niveau de bruit du capteur est de 0,48 μm/s²/√Hz, obtenu en comparant avec un vélocimètre Doppler étalonné. La bande de fonctionnement du capteur est déterminée par sa fréquence de résonance, modulée par les contraintes appliquées sur le ressort et la fibre et est réglable entre 20 Hz et 600 Hz sur ce prototype. Ces mesures permettent de conclure à la preuve de concept de ce capteur comme sismomètre courte période.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Discipline de la thèse / mémoire / rapport :Physique
Mots-clés libres:polarimetric sensor ; fiber optic ; single mode ; vibration sensor ; seismometer
Sujets:CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 600 Technologie (sciences appliquées) > 620 Sciences de l'ingénieur > 621 Génie mécanique. Physique appliquée > 621.3 Electrotechnique, éclairage, électronique, télécommunications > 621.36 Optique appliquée
Classification Thèses Unistra > Sciences, technologies > Sciences appliquées > 620 Sciences de l'ingénieur > 621 Génie mécanique. Physique appliquée > 621.3 Electrotechnique, éclairage, électronique, télécommunications > 621.36 Optique appliquée

UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-9 Electronique, automatique, électrotechnique, génie électrique
UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-21 Ingénierie et technologies
CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 500 Sciences de la nature et mathématiques > 530 Physique > 535 Lumière visible (optique) et phénomènes de l'infrarouge et de l'ultraviolet > 535.5 Faisceaux et polarisation
Classification Thèses Unistra > Sciences, technologies > Sciences de la nature et mathématiques > 530 Physique > 535 Lumière visible (optique) et phénomènes de l'infrarouge et de l'ultraviolet > 535.5 Faisceaux et polarisation
Code ID:2226
Déposé le :14 Octobre 2011

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