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Technologie de détection par fibre optique : ce qu'elle est et comment elle fonctionne
November 1, 2017
Cet article explique ce que sont les fibres optiques et comment elles fonctionnent pour la détection photoélectrique dans les applications industrielles. Poursuivez votre lecture pour apprendre la terminologie importante et les bases des systèmes et des assemblages de fibres optiques.
Qu'est-ce que la fibre optique ?
Les fibres optiques permettent de transmettre de l'énergie lumineuse sur de longues distances. Les fibres optiques sont des brins fins et transparents de verre ou de plastique de qualité optique qui peuvent être aussi fins qu'une mèche de cheveux. Dans le domaine de la détection photoélectrique, ces fibres permettent de transmettre/recevoir de la lumière d'une LED d'un capteur.
Une fibre optique est constituée d'un cœur en verre ou en plastique entouré d'une couche de matériau de revêtement et (pour les fibres en plastique) d'une gaine. Les fibres de verre sont disposées en faisceaux et les fibres plastiques sont généralement conditionnées en monofilaments.
Les fibres de verre n'ont pas de gaine. Au lieu de cela, les faisceaux de fibres de verre sont emballés dans une gaine qui est généralement un conduit flexible en acier inoxydable, mais qui peut être en PVC ou un autre type de tube plastique flexible. Une bobine d'acier protectrice peut également être utilisée sous la gaine pour protéger le faisceau de fibres.
Pour en savoir plus, lisez : Quand utiliser la fibre optique pour la détection photoélectrique.
Termes relatifs à la fibre optique
Corps
Le centre en verre ou en plastique de la fibre, où la lumière se propage.
Gaine
Le matériau optique extérieur qui entoure le noyau et qui réfléchit la lumière vers le noyau.
Enveloppe
Une couche protectrice pour protéger les fibres plastiques des dommages et de l'humidité.
Types de fibres
Les fibres de verre permettent de résoudre des problèmes de détection dans des environnements difficiles.
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Fibres optiques en verre
Les fibres optiques en verre sont constituées d'un faisceau de brins de fibres de verre très petits (généralement d'un diamètre d'environ 0,002 pouce ou 50 microns).
Un assemblage typique de fibres optiques en verre se compose de plusieurs centaines de fibres, protégées par un matériau de gaine, généralement un câble armé flexible.
Les fibres de verre sont principalement utilisées dans des environnements difficiles, tels que les applications à haute température, les substances corrosives ou l'humidité.
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Fibre optique en plastique
Les fibres optiques en plastique ont généralement un noyau monofilament plus large. Elle n'est pas toujours groupée et se présente sous la forme d'un seul brin de fibre optique (généralement d'un diamètre de 0,01 à 0,06 pouce ou de 0,25 à 1,5 mm).
Les fibres en plastique sont souvent utilisées dans des applications plus générales qui nécessitent une courbure importante et une découpe à longueur des fibres pour les installer dans des espaces réduits.
Comment fonctionne un système de fibre optique
La façon dont les fibres optiques transportent les rayons lumineux peut être expliquée par le principe optique de la réflexion interne totale. Ce principe stipule que tout rayon de lumière frappant la limite entre le noyau et la gaine (qui ont des densités différentes) sera totalement réfléchi, à condition que l'angle d'incidence soit inférieur à une certaine valeur critique. Le faisceau lumineux est transporté par réflexion tout au long de la minuscule fibre et ressort avec le même angle approximatif qu'à l'entrée de la fibre.
Le signal a tendance à se dégrader avec la distance. L'atténuation du signal dépend de la pureté du matériau de base.
Le diagramme de droite montre comment un assemblage de fibres optiques est connecté à un amplificateur dans un système de détection à fibres optiques.
Assemblages de fibres optiques
Un assemblage de fibres optiques détermine le mode de détection. Ainsi, une fois que vous avez choisi le type de fibre que vous souhaitez utiliser, vous devez choisir l'assemblage requis pour votre application.
Assemblages individuels de fibres optiques
Les assemblages individuels de fibres optiques guident simplement la lumière d'un émetteur vers un point de détection, ou du point de détection vers un récepteur. La configuration de l'assemblage de fibres optiques détermine le mode de détection. Les assemblages individuels sont généralement utilisés par paires pour la détection en mode opposé.
Assemblages de fibres optiques bifurqués
Les fibres optiques bifurquées conduisent la lumière émise et la lumière reçue (via deux branches composées de fibres différentes) au sein d'un assemblage de fibres optiques. Cela permet à un seul capteur d'éclairer et de visualiser un objet à travers le même assemblage de fibres optiques.
Si un objet apparaît devant l'extrémité sensible d'une fibre optique bifurquée, la lumière provenant d'une branche sera réfléchie par l'objet et renvoyée au récepteur par l'autre branche. Les assemblages bifurqués sont généralement utilisés pour la détection en mode diffus et peuvent également être utilisés pour la détection en mode rétroréfléchissant.
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