De nouveaux capteurs à fibres optiques pour les structures en béton
Cette nouvelle technologie de capteurs doit permettre des mesures en exploitation de la réponse de structures réelles à des tremblements de terre réels avec un niveau de détail équivalent ou supérieur à celui obtenu en laboratoire dans des conditions bien définies. Elle permettra ainsi d'évaluer facilement l'intégrité structurelle des bâtiments et d'autres ouvrages techniques, ainsi que les défaillances de leur capacité d'absorption des déformations survenant en cas d'épisodes d'activités sismiques intenses. Plusieurs techniques basées sur les fibres optiques ont été utilisées dans cet objectif; mais celles-ci n'ont pas toutes montré une stabilité suffisante. Dans le cadre du projet OPTSDET, l'une des technologies les plus prometteuses de fibre optique a été utilisée pour mesurer la déformation induite par un tremblement de terre pendant l'oscillation d'un bâtiment. Les réseaux de Bragg à fibres optiques développés à l'université Politehnica de Bucarest (Roumanie) présentent tous les avantages des capteurs à fibres optiques, notamment le faible encombrement et l'immunité électromagnétique. De plus, ils sont caractérisés par une excellente stabilité et une grande fiabilité sur le long terme. Les lignes équidistantes dans l'âme en verre d'un câble standard de fibre optique, comprenant le réseau de Bragg, ont un indice de réfraction différent de celui du cœur de la fibre optique. Par conséquent, la lumière propagée dans le cœur de fibre est réfléchie à la frontière entre les régions présentant des indices de réfraction différents. Le capteur est illuminé par une source large bande standard et la lumière réfléchie est enregistrée par un système de mesure de lumière utilisant des capteurs CCD (charge-coupled device). Pour une certaine longueur d'onde, qui dépend de la distance entre les lignes du réseau, il peut être utilisé pour mesurer les différentes déformations par amplification de la lumière réfléchie. La durabilité des réseaux de Bragg à fibres optiques incorporées dans le béton est obtenue à l'aide de fixations spéciales qui protègent la fibre de verre et garantissent une liaison parfaite avec le béton qui l'entoure. D'autre part, leur sensibilité à la température a été résolue grâce à l'ajout d'un second capteur identique au capteur de déformation, utilisé comme référence. Le capteur prototype a été calibré en laboratoire, mais testé sur le terrain. Il a été utilisé pour des études d'activité sismique, au cours desquelles il a fourni un degré de précision supérieur à 10µm.