La mesure de température par fibre optique utilise une sonde optique reliée à un instrument par une fibre pour obtenir la température d’un emplacement physique précis. Le capteur ne transporte pas de signal électrique au point mesuré, d’où son intérêt en haute tension, sous fortes perturbations électromagnétiques, dans les champs magnétiques, en RF et en micro-ondes.
- La mesure thermique à fibre optique utilise une sonde optique et une fibre pour mesurer un point physique sélectionné.
- La chaîne transporte des signaux optiques plutôt qu’un signal électrique à l’emplacement de la sonde.
- Un capteur ponctuel à fibre optique mesure uniquement l’emplacement où sa sonde est installée.
- Plusieurs sondes sont nécessaires pour surveiller plusieurs points indépendants.
- Cette méthode est particulièrement utile en haute tension, dans les environnements à fortes EMI, champs magnétiques, RF et micro-ondes où l’isolation électrique compte.
- Les données sont converties par un instrument de surveillance, puis peuvent être envoyées à un PLC, SCADA, DAQ ou d’autres plateformes lorsque cela est pris en charge.
Guide de mesure de température par fibre optique
- Qu’est-ce que la mesure de température par fibre optique ?
- Fonctionnement de la mesure de température par fibre optique
- Que mesure un capteur de température à fibre optique ?
- Composants d’un système de mesure thermique à fibre optique
- Mesure thermique à fibre optique et mesure conventionnelle
- Où utilise-t-on la mesure de température à fibre optique ?
- Mesure thermique en haute tension et en présence d’EMI
- Mesure thermique multipoint à fibre optique
- Surveillance thermique à fibre optique et intégration système
- Quand choisir la mesure thermique à fibre optique ?
- Critères de choix d’un système de mesure thermique par fibre optique
- Mesure de température par fibre optique INNO
- Questions fréquentes sur la mesure thermique par fibre optique
Qu’est-ce que la mesure de température par fibre optique ?
La mesure thermique à fibre optique utilise une sonde optique de température reliée par fibre à un instrument. La mesure ponctuelle dispose d’une extrémité sensible distincte à chaque emplacement défini ; elle ne mesure pas en continu le long de la fibre.
Trois composants fonctionnent ensemble dans ce type de mesure optique :
- Capteur / sonde — le point sensible à la température, installé à l’emplacement physique à mesurer.
- Fibre optique - transporte l’excitation optique et le signal de retour entre la sonde et l’instrument.
- Instrument de surveillance - interroge la sonde et convertit la réponse optique en température.
Ce montage assure une mesure ponctuelle sans liaison électrique de mesure à l’extrémité sensible elle-même.
Comment fonctionne la mesure thermique à fibre optique ?
La chaîne se résume ainsi : sonde à fibre optique → fibre optique → instrument de surveillance → températures → PLC / SCADA / DAQ si nécessaire.
- L’instrument envoie un signal optique dans la fibre.
- La sonde thermosensible réagit selon sa température.
- La réponse optique revient à l’instrument de surveillance.
- L’instrument convertit cette réponse en température.
Les sondes INNO utilisent la mesure ponctuelle à fibre optique par fluorescence pour produire cette réponse optique. Pour une explication approfondie du principe, consultez Technologie de mesure de température à fibre optique par fluorescence.
Que mesure réellement un capteur de température à fibre optique ?
Un capteur ponctuel à fibre optique mesure la température à l’emplacement physique de son extrémité sensible. Il ne mesure pas un transformateur, un jeu de barres, un moteur ou une enceinte micro-ondes dans son ensemble et ne localise pas automatiquement le point le plus chaud. Plusieurs emplacements nécessitent plusieurs sondes.
| Montage de mesure | Ce que représente la mesure |
|---|---|
| Une sonde | Température à un point de mesure installé |
| Trois sondes | Trois points physiques indépendants de température |
| Six sondes | Six points de température indépendants |
| Système multivoies | Plusieurs sondes indépendantes lues par un instrument compatible |
Le nombre de sondes et de voies suit celui des points indépendants à surveiller, et non les dimensions globales de l’équipement.
Que comprend un système de mesure de température à fibre optique ?
Un système type de mesure ou de surveillance thermique à fibre optique comprend généralement les éléments suivants :
- Sonde de température à fibre optique
- Fibre optique / Assemblage de prolongation
- Instrument de surveillance / transmetteur / démodulateur
- Alimentation selon les besoins
- Affichage local si pris en charge
- Sortie de communication si prise en charge
- Connexion PLC / SCADA / DAQ si nécessaire
La sonde et l’instrument remplissent des fonctions distinctes. La sonde produit la réponse optique dépendant de la température ; l’instrument la convertit en données exploitables et, lorsqu’il le permet, en sorties de communication. Voir Qu’est-ce qu’un capteur de température à fibre optique et comment fonctionne-t-il ? pour en savoir plus sur la sonde elle-même.
Mesure thermique par fibre optique et méthodes classiques
| Méthode | Type de mesure | Liaison du signal | Principal atout | Principale limite / critère |
|---|---|---|---|---|
| Fibre optique | Mesure directe au point d’installation | Optique | Isolation électrique et forte résistance aux perturbations électromagnétiques le long du chemin optique | Nécessite un instrument optique compatible |
| PT100 / RTD | Mesure directe au point d’installation | Résistance électrique | Largement utilisé et facile à intégrer aux systèmes classiques | Câblage et isolation électriques à prendre en compte |
| Thermocouple | Mesure directe au point d’installation | Tension thermoélectrique | Large usage industriel et adaptation à de nombreuses plages thermiques | Le câblage du signal et l’environnement électrique doivent être pris en compte |
| Infrarouge | Mesure de température de surface | Optique sans contact | Aucun contact avec la cible | Nécessite un accès optique / une visibilité directe ; mesure les surfaces accessibles |
Chaque méthode est pratique dans certaines situations. Voir Capteur de température à fibre optique ou PT100 : principales différences pour comparer plus précisément ces deux méthodes de contact direct.
Où utilise-t-on la mesure de température à fibre optique ?
| Application | Grandeur mesurée | Intérêt de la mesure à fibre optique |
|---|---|---|
| Transformateur | Emplacements choisis d’enroulements / candidats aux points chauds | Mesure ponctuelle directe dans un environnement d’enroulement haute tension |
| Appareillage électrique | Jeux de barres, jonctions, terminaisons de câbles | Isolation électrique et surveillance multipoint |
| Moteurs | Emplacements choisis des enroulements du stator | Mesure directe des enroulements avec forte résistance aux perturbations électromagnétiques le long de la chaîne optique |
| Essais haute tension | Dispositifs, composants ou objets d’essai | Isolation électrique pendant les mesures haute tension |
| IRM / champs magnétiques intenses | Points d’équipement ou d’essai choisis | Chaîne de mesure optique électriquement isolée à l’emplacement de la sonde |
| Micro-ondes industrielles / RF | Points sur matériaux, chambres ou équipements | Convient lorsque le câblage conducteur d’un capteur peut perturber l’environnement de mesure |
| Électronique de puissance | IGBT / SiC / Emplacements choisis de modules | Mesure ponctuelle directe compacte pour essais et développement |
Toutes les applications ne nécessitent pas de fibre optique, mais elle est particulièrement utile lorsque l’isolation électrique compte. Pour les enroulements moteur, consultez Comment mesure-t-on la température des enroulements d’un moteur ?, et pour les jeux de barres et jonctions, consultez Surveiller la température des jeux de barres, jonctions et terminaisons de câbles de l’appareillage électrique.
Pourquoi mesurer par fibre optique en haute tension et en environnement EMI ?
Plusieurs caractéristiques rendent la fibre optique pertinente pour la mesure thermique en haute tension et dans les champs électromagnétiques intenses :
- La chaîne optique est électriquement isolée.
- La fibre transporte la mesure optiquement, sans signal électrique de capteur au point mesuré.
- Forte résistance aux perturbations électromagnétiques le long de la liaison optique.
- La sonde peut être placée près d’emplacements sous tension ou électriquement sensibles lorsque la conception le permet.
- L’instrument peut rester éloigné du point de mesure.
L’instrument et le câblage externe de communication restent électroniques : la conception globale et les distances d’isolement doivent donc respecter les exigences applicables à l’équipement et à la sécurité. Ce sujet est détaillé dans Pourquoi utiliser des capteurs de température à fibre optique en haute tension ?
Comment fonctionne la mesure thermique multipoint à fibre optique ?
Une sonde ponctuelle correspond normalement à une voie active. Par exemple, trois sondes donnent trois points indépendants, six en donnent six et douze en donnent douze, selon l’instrument utilisé.
Les configurations courantes peuvent comprendre 1-4 voies pour les solutions compactes ou OEM, 3 / 6 / 9 / 12 / 16 voies pour les équipements selon l’instrument, et des systèmes spécifiques pouvant atteindre environ 64 voies selon l’architecture. Tous les modèles ne prennent pas en charge tous les nombres de voies. Pour choisir ce nombre, consultez Combien de voies faut-il pour la surveillance thermique à fibre optique ?
Raccorder la surveillance thermique à fibre optique à un PLC, SCADA ou DAQ
Une sonde à fibre optique ne communique normalement pas directement avec un PLC ou un SCADA. La liaison suit généralement : sonde à fibre optique → instrument de surveillance → interface industrielle → PLC / SCADA / DAQ.
Selon l’instrument, les interfaces courantes comprennent :
- RS485 avec un protocole pris en charge, tel que Modbus RTU
- Sortie analogique 4-20 mA
- Relais d’alarme
- CAN lorsque disponible
- Ethernet / TCP/IP si pris en charge
Tous les instruments n’incluent pas toutes les interfaces. Pour approfondir le raccordement d’un système à fibre optique aux plateformes tierces, consultez Comment raccorder les systèmes de surveillance thermique à fibre optique aux PLC, SCADA et plateformes tierces ?
Quand choisir la mesure thermique à fibre optique ?
| Besoin de mesure | Quand la mesure à fibre optique convient |
|---|---|
| Point de mesure haute tension | Particulièrement pertinent lorsqu’une isolation électrique est nécessaire |
| Environnement à fortes perturbations EMI | Particulièrement pertinent grâce à la forte résistance de la chaîne optique aux perturbations électromagnétiques |
| Champ magnétique intense | Pertinent lorsqu’une mesure optique électriquement isolée est nécessaire |
| Mesure ponctuelle interne directe | Pertinent si une sonde ponctuelle peut être installée à l’emplacement requis |
| Plusieurs points indépendants | Adapté avec un instrument multivoie |
| Mesure classique de procédé basse tension | PT100 / Thermocouple peuvent aussi convenir |
| Surface accessible uniquement | L’infrarouge peut convenir |
| Équipement existant sans accès interne | Le choix dépend du montage disponible et du point de mesure |
Que définir avant de choisir un système de mesure thermique à fibre optique ?
- Quel équipement est mesuré ?
- Quels points physiques précis nécessitent une mesure ?
- Combien de points indépendants faut-il ?
- Quelle plage de température est attendue ?
- Quel diamètre de sonde ou espace d’installation est disponible ?
- Quelle longueur de fibre faut-il ?
- Où sera installé l’instrument de surveillance ?
- Un affichage local est-il nécessaire ?
- Une intégration PLC / SCADA / DAQ est-elle requise ?
- Quelle interface de communication faut-il ?
- S’agit-il d’une configuration standard ou d’une intégration OEM / ODM ?
Pour la plage de température et la longueur de fibre, consultez Quelle plage de température un capteur à fibre optique peut-il mesurer ? et Choisir la bonne longueur de fibre pour un capteur de température à fibre optique. Pour un guide de sélection plus complet, consultez Comment choisir un capteur de température à fibre optique.
Systèmes INNO de mesure de température à fibre optique
INNO propose des sondes ponctuelles à fibre optique par fluorescence, des instruments de surveillance et des systèmes multivoies configurables pour les applications électriques, industrielles, médicales et d’essai.
- Mesure ponctuelle directe de température
- Chaîne optique électriquement isolée
- Forte résistance aux perturbations électromagnétiques sur la chaîne de mesure optique
- Options de sondes compactes
- Longueur de fibre sur mesure
- Mesure multivoies
- Instruments répondant à différents nombres de voies
- Intégration PLC / SCADA / DAQ par interfaces compatibles
- Options OEM / ODM pour fabricants d’équipements et intégrateurs
Les repères courants des sondes ponctuelles INNO peuvent comprendre une plage d’environ -40 à 260 C, une précision d’environ +/-0.5 à +/-1 C, une réponse inférieure à 1 s, un diamètre d’environ 2-3 mm et une fibre d’environ 0-20 m. Les voies dépendent de l’instrument et des besoins du projet ; les spécifications exactes dépendent de la sonde, de l’instrument et de leur configuration.