Modélisation et conception d'un capteur de vibrations à fibre optique par analyse polarimétrique : application à la sismologie
Langue Français
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Auteur : Lebrun, Antoine
Date de soutenance : 15-06-2011

Directeur(s) de thèse : Serio, Bruno - Chakari, Ayoub

Établissement de soutenance : Université de Strasbourg
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Électronique, microélectronique, optique et lasers, optoélectronique, micro-ondes
Classification : Physique, Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : sismologie , détecteur , capteur , vibration , fibre optique , analyse polarimétrique , modélisation , conception
Mots-clés :
  • Capteurs (technologie) - Thèses et écrits académiques
  • Fibres optiques - Thèses et écrits académiques
  • Ondes sismiques - Thèses et écrits académiques
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 m/s / 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 de contenu : Text
 
Entrepôt d'origine : Ressource locale
Identifiant : ecrin-ori-306587
Type de ressource : Thèse