- Un thermomètre à fibre optique mesure la température à l’extrémité d’une sonde passive, sans conducteur de signal électrique jusqu’au point de mesure.
- La sonde fluorescente INNO utilise un matériau excité par la lumière ; l’instrument calcule la température à partir du temps de décroissance de la fluorescence reçue.
- Le système comprend des sondes, des fibres ou rallonges optiques, un instrument et, selon la configuration, un afficheur, une sortie RS485 et un logiciel.
- Il s’emploie notamment dans les enroulements de transformateurs et réactances, les connexions d’appareillage, les stators, les installations IRM, les procédés micro-ondes et les essais haute tension.
- Selon la construction de la sonde, la plage indiquée peut atteindre −40 à +260 °C ; les instruments existent de 1 à 64 voies.
Qu’est-ce qu’un thermomètre à fibre optique ?
La fibre transmet le signal sous forme de lumière. Le matériau sensible se trouve à la pointe de la sonde, au contact du point choisi ; l’instrument envoie la lumière et analyse le signal de retour. Cette architecture permet d’effectuer une mesure sans acheminer de fil de signal électrique jusqu’à un enroulement sous tension, une connexion ou une installation IRM.
Chaque sonde mesure un emplacement physique défini. Dix points nécessitent dix sondes et au moins dix voies. La sonde comprend la pointe et la fibre ; l’instrument traite le signal et met les données à disposition.
Comment fonctionne le capteur fluorescent ?
L’instrument envoie une lumière d’excitation par la fibre. Le matériau fluorescent situé à la pointe absorbe cette lumière et émet un signal dont le temps de décroissance varie avec la température. L’instrument mesure ce temps et calcule la valeur.
La mesure repose sur la durée et non uniquement sur l’intensité lumineuse. Les courbures et les connecteurs peuvent réduire le signal reçu ; une réserve optique suffisante reste nécessaire pour obtenir une lecture fiable.
Que comprend un système de mesure complet ?
- Des sondes à pointe fluorescente, fibre, protection et connecteur compatibles.
- Des rallonges optiques lorsque la fibre de la sonde ne couvre pas le trajet.
- Un instrument à une ou plusieurs voies pour traiter les signaux et fournir les sorties disponibles.
- Un afficheur local et, si nécessaire, un logiciel de suivi et d’enregistrement.
- Des modules OEM pour intégrer l’acquisition dans un équipement tiers.
Les sondes se raccordent à l’instrument. Un automate ou un système SCADA reçoit les données par les interfaces de l’instrument, et non directement par la fibre.
Pourquoi utiliser une fibre optique en haute tension ou en présence de perturbations ?
La liaison optique passive évite une connexion électrique de signal jusqu’au point et présente une forte résistance aux perturbations électromagnétiques. La valeur provient de l’emplacement de la pointe et peut être comparée aux températures calculées. Les sondes compactes facilitent l’installation dans des espaces réduits. Les distances d’isolement, le cheminement et l’emplacement de l’instrument restent à définir pour chaque installation.
Où utilise-t-on un thermomètre à fibre optique ?
Enroulements de transformateurs de puissance
Les sondes mesurent directement aux positions choisies lors de l’étude thermique. Elles sont généralement installées à la fabrication ou lors d’une révision donnant accès aux enroulements. Selon l’espace et la protection mécanique, on choisit des sondes en polyimide, armées ou adaptées aux transformateurs à huile. Des traversées et brides conduisent les fibres jusqu’à l’instrument situé hors de la cuve.
Dans de nombreux transformateurs, la température indiquée des enroulements est déduite de la température supérieure de l’huile et du courant de charge. Les sondes directes complètent cette indication. Un cas documenté concerne un transformateur à huile de 110 kV ; les positions dépendent de son étude thermique.
Transformateurs secs et réactances
Des sondes réparties à des emplacements définis mesurent les enroulements sans fil de signal métallique sur les bobines. Un système multivoie rassemble les mesures, alarmes et sorties de communication prévues.
Appareillages et jeux de barres
Les assemblages boulonnés, contacts et terminaisons de câbles peuvent présenter un échauffement local. Une sonde adaptée à la connexion maintient la pointe au point choisi. Le nombre de voies et la longueur des fibres découlent de la liste des connexions et de leur cheminement vers l’instrument.
Pour les connexions boulonnées, la documentation décrit une construction à anneau en cuivre avec une fibre de 1 à 15 m. Un instrument neuf voies peut convenir lorsque neuf points ont été définis au projet.
Générateurs et moteurs
Dans un stator, les températures pertinentes se trouvent à des encoches ou positions définies de l’enroulement. Chaque sonde fournit une mesure indépendante. La sonde indiquée pour moteur possède, selon la version, une pointe en quartz de 2,5 ou 3 mm et une plage configurable jusqu’à +260 °C.
Imagerie par résonance magnétique
Une sonde optique permet de mesurer à un emplacement choisi dans l’environnement magnétique, l’instrument restant hors de la zone de champ prévue. Pour la sonde IRM et RF sont indiqués 20 à 50 °C, ±0,3 °C, une pointe de 1,5 mm et une fibre de 5 m. L’adéquation doit être confirmée pour l’application.
Équipements micro-ondes et RF
Le matériau, la position de la sonde, le parcours de fibre et les conditions du procédé doivent être étudiés ensemble. La valeur correspond au point de contact : la sonde ne recherche pas automatiquement le maximum de température.
Essais haute tension
La sonde passive est placée au point défini et l’instrument à un emplacement approprié. Niveau de tension, distances d’isolement, protection de la fibre et montage sont à préciser pour chaque essai.
Solutions de surveillance thermique
Mesure directe dans les enroulements
Les positions sont définies à partir de l’étude thermique du transformateur. Chaque voie mesure son emplacement et ne trouve pas seule le maximum absolu. Les valeurs peuvent être comparées à la température d’huile, à la charge et aux calculs thermiques.
Surveillance multipoint
Une sonde utilise une voie. Neuf points peuvent être suivis par un instrument neuf voies ; des configurations de 32 et 64 voies existent pour les bancs d’essai et les installations plus étendues. La réserve dépend des extensions prévues.
Mesure avec isolement électrique
La sélection dépend de la tension, des sources de perturbation ou de RF, de l’espace et du parcours jusqu’à l’instrument. La précision et la plage sont celles de la combinaison effectivement choisie.
Intégration automate et SCADA
L’instrument fournit les températures et les alarmes. L’intégration nécessite de définir les registres RS485 / Modbus, les sorties analogiques optionnelles, les seuils, les noms des signaux et l’affectation des voies. Un logiciel peut ajouter l’enregistrement et la consultation des tendances.
Solutions OEM
Les fabricants peuvent adapter la construction de la sonde, la fibre, le connecteur et le module de lecture à leur équipement. Voies, interfaces et boîtier sont confirmés avant commande.
Les modules OEM IF-G existent à une, trois ou quatre voies. Le module IF-G4 à quatre voies est indiqué avec une alimentation 5 V CC et une actualisation toutes les 300 ms. Diamètre, gaine, longueur de fibre, connecteurs et documentation peuvent être définis pour l’intégration.
Quelles sondes et quels instruments choisir ?
Sondes de température à fibre optique
| Sonde | Point de mesure | Plage | Caractéristiques |
|---|---|---|---|
| Sonde fluorescente standard | Point général | −40 ~ +260 °C | 2–3 mm ; 0–20 m ; ST |
| Sonde pour jeu de barres et connexion boulonnée | Jeux de barres et connexions boulonnées | −40 ~ +260 °C | Anneau en cuivre ; 1–15 m |
| Sonde en polyimide pour enroulement | Enroulement de transformateur | −40 ~ +260 °C | Pointe de 2,5 mm |
| Sonde pour transformateur à huile | Enroulement immergé dans l’huile | −40 ~ +260 °C | ±1 °C ; 100 kV ; 3 m polyimide / PTFE |
| Sonde pour enroulement de moteur | Enroulement de stator | −40 ~ +260 °C | Pointe en quartz ; 2,5 ou 3 mm |
| Sonde IRM et RF | IRM, RF et champs magnétiques | 20–50 °C | ±0,3 °C ; 1,5 mm ; 5 m |
La sonde, le connecteur et l’instrument doivent être compatibles. Les versions à tube de protection peuvent employer des connexions différentes de celles d’une sonde standard.
Instruments multivoies
La gamme IF-C est proposée de 1 à 64 voies. Selon la version, elle fournit RS485 / Modbus, relais d’alarme et sorties analogiques optionnelles. Un instrument neuf voies convient à un plan de neuf points ; le module OEM IF-G4 possède quatre voies.
| Instrument | Voies | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Transmetteur multivoie IF-C | 1–64 | Configurable ; −40 à +260 °C ; ±1 °C ; 0,1 °C ; 2 × RS485 / Modbus ; 4–20 ou 0–20 mA en option ; 2 relais (5 A / 250 VAC) ; 220 V CA/CC |
| Instrument IF-C neuf voies | 9 | RS485 / Modbus ; 4–20 mA en option |
| Instrument avec affichage / afficheur LCD | Selon configuration | Affichage local des températures et alarmes |
| Module OEM IF-G4 | 4 | 5 V CC ; RS485 |
Systèmes complets
Définir ensemble sondes, fibres, instrument et sorties facilite la vérification de compatibilité. Des configurations existent pour transformateurs, appareillages, générateurs, bancs d’essai et équipements de semi-conducteurs.
La sonde d’enroulement à tube utilise un connecteur FC/APC ; la sonde standard est indiquée avec ST. La sonde, le connecteur et l’instrument doivent donc être compatibles. Les valeurs concernent des versions précises et sont à confirmer avant commande.
Comment sélectionner le système ?
Plage de température
Relever les températures minimale, normale et maximale au point de mesure, y compris les pointes brèves. Confirmer les limites dans la fiche de la sonde choisie ; la version IRM et RF possède une plage distincte.
Points et voies
Compter les points de mesure : chacun exige une sonde et une voie. Déterminer la réserve après validation du plan de mesure.
Construction de la sonde
Le montage et la protection mécanique déterminent la construction : polyimide pour les espaces réduits dans les enroulements, versions armées ou à tube selon le besoin et sondes de contact pour les connexions boulonnées.
Longueur de fibre
Mesurer le parcours réel jusqu’à l’instrument, avec les traversées et la réserve de montage. En présence de rallonges, contrôler les connecteurs et la marge du signal optique.
Affichage et interfaces
Décider si les valeurs seront consultées sur place, dans le système de contrôle ou aux deux endroits. Confirmer registres, alarmes, sorties analogiques optionnelles, alimentation et logiciel avec l’équipe d’automatisme.
Quels critères retenir pour choisir le fabricant ?
Le fournisseur doit examiner les points de mesure, plans, plage, parcours de fibre, voies et interfaces avant de définir la configuration. Pour un projet OEM, la documentation, la reproductibilité de fabrication et l’assistance technique comptent également. Les certificats et rapports applicables sont confirmés pour la version concernée.
INNO travaille dans la mesure ponctuelle par fibre optique depuis 2011. La page de l’entreprise présente des documents ISO 9001, ISO 14001, ISO 27001 et ISO 45001, ainsi que CE EMC, CE LVD et RoHS. Leur champ d’application doit être confirmé pour chaque version et projet.
Échanger avec INNO sur votre application
Pour contacter l’équipe INNO, un plan de l’équipement, la liste des points, la plage de température, le cheminement de la fibre et les interfaces nécessaires permettent d’étudier la sonde et l’instrument adaptés au projet.