Capteurs optiques : principes et applications

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Description

Cette séance de cours couvre les principes et les applications des capteurs optiques, en se concentrant sur des sujets tels que la vélocimétrie Doppler, les capteurs de courant optique basés sur l'effet Faraday et la pyrométrie optique pour la mesure de la température sans contact. Il traite également des gyromètres optiques basés sur l'effet Sagnac et de l'utilisation de pyromètres monochromatiques et bicolores pour les mesures d'émissivité. La séance de cours explore la théorie derrière ces capteurs et fournit des exemples de leurs applications pratiques dans divers domaines.

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Concepts associés (57)

Effet Sagnac

On appelle effet Sagnac le décalage temporel de la réception de deux signaux lumineux tournant en sens inverse autour de la circonférence d'un disque en rotation (par rapport à un référentiel inertiel), quand ils sont émis par un émetteur-récepteur fixé sur ce disque. L'effet Sagnac a été découvert par Georges Sagnac en 1913. En physique classique, il est interprétable comme une asymétrie de la vitesse des signaux lumineux par rapport à la circonférence du disque en rotation.

Gyromètre à fibre optique

Un gyromètre à fibre optique (également appelé par son nom anglais : en ou encore FOG) est un capteur de vitesse angulaire (gyromètre) utilisant un rayon lumineux dans une fibre optique. À la différence du gyromètre laser les rayons ont une cohérence réduite pour éviter les interférences parasites. La lumière faiblement cohérente parcourt un circuit optique dans les deux sens, et l’interférence ne va concerner que les rayons qui ont quasiment le même chemin optique, sur quelques franges seulement, et va dépendre de la vitesse de rotation de l’ensemble.

Gyrolaser

Un gyromètre laser ou gyrolaser est un capteur de vitesse angulaire (gyromètre) mettant en œuvre un rayon laser. Celui-ci parcourt un circuit optique dans les deux sens, l’interférence des deux rayons observée traduit la vitesse de rotation de l’ensemble. Le gyromètre laser est un capteur capable de mesurer une vitesse angulaire dans un plan. En associant trois gyromètres, il est possible de mesurer la vitesse angulaire d'un mobile dans l'espace. Cette mesure est utilisée dans les centrales à inertie qui équipent certains navires, avions, satellites, sous-marins.

Émissivité

En transfert radiatif, l'émissivité correspond au flux radiatif du rayonnement thermique émis par un élément de surface à température donnée, rapporté à la valeur de référence qu’est le flux émis par un corps noir à cette même température. Cette dernière valeur étant la valeur maximale possible, l'émissivité est un nombre inférieur ou égal à l'unité. Labsorptivité correspond au flux radiatif absorbé par un élément de surface à température donnée, rapporté au flux incident.

Effet Faraday

En physique, l'effet Faraday décrit l'interaction entre la lumière et un champ magnétique dans un matériau : la polarisation de la lumière effectue une rotation proportionnelle à la composante du champ magnétique sur la direction de propagation de la lumière. L'effet Faraday est un effet magnéto-optique découvert par Michael Faraday en 1845. Il apparaît dans la plupart des matériaux diélectriques transparents lorsqu'ils sont soumis à des champs magnétiques.