EuroWire March 2020

Article technique

Extensomètre optique utilisant l’interrogation par code pseudo-aléatoire Par William E Hodges, Abhishek P Jawale, Damon E Pate, Ryan C McEntire, Simon G Jackowski et Elliot J Panicco, University of North Carolina at Charlotte, Engineering Senior Design, Charlotte, Caroline du Nord, États-Unis

Résumé Le présent article illustre et analyse la fonction d’un extensomètre optique utilisant un code pseudo-aléatoire. Ce projet fut créé afin d’élaborer un instrument de laboratoire utilisable par les étudiants du programme de génie mécanique de l’Université de Caroline du Nord à Charlotte. Même si des instruments de laboratoire mesurant les déformations sont à disposition des étudiants en génie mécanique, nous souhaitions réaliser un extensomètre de type industriel, très précis, afin que les étudiants puissent l’utiliser et accroître leurs compétences. 1 Introduction Les câbles à fibres optiques sont devenus un support très polyvalent pour le transfert de données et les capteurs, bien que ces derniers nécessitent des câbles à fibres optiques spécifiques appelés FBG (réseau de Bragg à fibres optiques). Ceux-ci exigent une inscription précise sur le câble pour créer l’indice de réfraction nécessaire, ce qui se traduit par un produit final plus coûteux. Le but de cette étude est de créer un extensomètre sans l’utilisation des câbles à fibres optiques à réseau de Bragg. À la place de cela, la déformation appliquée sur le câble à fibre optique sera calculée en mesurant l’allongement des câbles. L’équipe impliquée dans le projet a commencé cette étude en réalisant une immense activité de recherche sur les applications de la fibre optique et du matériel laser à fibre optique. La recherche de logiciels spécifiques nécessaires au traitement des données de la fibre optique a également été effectuée. Le recours aux conseillers pédagogiques a joué un rôle conséquent dans les progrès du projet.

L’équipe est parvenue à la conclusion que le matériel requis pour ce projet devait être un câble à fibre optique monomode à relier à un émetteur-récepteur laser de 10 gigabits via des connecteurs LC. Pour atteindre la vitesse requise de transfert de données, il a été décidé que l’émetteur-récepteur devra être du type à facteur de forme SFP+ qui aura un convertisseur de données Ethernet pour envoyer/recevoir et traiter les données. Un code pseudo-aléatoire sera généré et envoyé par le câble à fibre optique. Le câble aurait un code source de base qui effectuerait une comparaison continue avec le code reçu. Au fur et à mesure que la tension est appliquée au câblage, un décalage est affiché du fait de l’éloignement du code qui se déplace. En conclusion, les extensomètres de haute précision peuvent être fabriqués avec des câbles à fibre optique monomode standard et non des câbles à réseau de Bragg à fibre optique coûteux. Le code pseudo-aléatoire envoyé par le câble sera utilisé pour mesurer les contraintes appliquées au câble. Ces longues chaînes de code permettront au programme de détecter un délai mesurable en comparaison des données qui ont été initialement reçues sans aucune déformation préalable sur le câble.

vaste gamme d’applications des câbles à fibres optiques, comprenant également les applications de déformation. à concevoir et à créer un extensomètre optique utilisant un code pseudo-aléatoire pour mesurer la déformation. Afin de réaliser un extensomètre optique, dont le niveau de précision est supérieur à celui à fil traditionnel, il était souhaitable d’utiliser la structure, la plus simple et la moins chère. À la fin du projet, un extensomètre optique entièrement fonctionnel utili- sant un code pseudo-aléatoire doit être livré avec un équipement d’essai pouvant être utilisé dans le laboratoire d’instrumentation. la fonctionnalité de l’appareil de test et la logique du code doivent être fournis en vue d’un éventuel dépannage futur. 2.2 Spécifications du projet doit être aussi précis que la méthode du réseau de Bragg sur fibre optique, qui mesure des valeurs de microdéformation jusqu’à 2x10 -3 PS2: LabVIEW collectera les données à 10Hz et affichera les résultats en temps réel pendant le fonctionnement PS3: Le coût du matériel devrait demeurer inférieur à 1 000 $ PS4: Le câble à fibre optique utilisé pour les essais doit avoir une longueur inférieure à un mètre La solution proposée consistait Tous les documents décrivant 2.2.1 Spécifications de performance PS1: L’extensomètre optique Des extensomètres à fil précalibrés seront utilisés pour tester initialement les résultats à vérifier La déformation sera appliquée et relâchée constamment en succession rapide conformément à la spécification PS2 V2: 2.2.2 Vérifications des performances V1:

2 Corps principal 2.1 Aperçu du projet

L’Université de Caroline du Nord à Charlotte souhaitait créer et mettre en place un laboratoire supplémentaire pour le cours d’instrumentation utilisant un extensomètre optique. Le cours comprend actuellement un laboratoire sur les extensomètres à fil et un autre sur les fibres optiques. Un autre laboratoire était espéré afin de montrer la

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