Mesure répartie de température et de déformations par diffusion Brillouin : de la fibre optique au capteur pour le génie civil

Structural Health Monitoring (SHM) has been invented by aeronotic engeeniers is now an intense research topic for civil engineers. As the nervous system in the human body, a huge sensor network is detecting damages to produce health diagnostics. To do so, optical fiber sensors (OFS) took advantage of telecommunication developpments of the end of the 90's. Among them, Distributed OFS, wherein a single fibre (withoout any component) constitues the transducer, brought a real breakthrough avoiding any dead zone within the sensing chain and offering a unique multiplexing capacity. This work, performed with EDF R&D, LCPC (french laboratory on roads and bridges), and Télécom-Paristech, presents distributed OFS using Brillouin scattering for temperature and strain measurement, specifically for civil engineering application. With lab expermiments as well as field applications, it concludes on the ablilty to separate temperature and strain with a signle fiber. It also highlights caracteristic limits and difficulties linked to the host material of the sensor.Le contrôle de la santé des structures (SHM pour Structural Health Monitoring), discipline inventée par les hommes du génie aéronautique, est un sujet de recherche de plus en plus intense dans le domaine du génie civil. A l'image du système nerveux pour le corps humain, un réseau de capteur de plus en plus dense est utilisé pour détecter et évaluer l'endommagement de ces structures. A ce titre les capteurs à fibres optiques(CFO), ont profité de l'essor des télécommunications pour offrir des solutions novatrices aux industriels. Parmi eux, les CFO répartis, dont une simple fibre constitue l'élément sensible, apportent une véritable rupture technologique, en éliminant de facto toute zone morte inter-capteur et en offrant une capacité de multiplexage inédite. L'objet de ce travail, réalisé dans le cadre d'un partenariat entre EDF R&D, le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, et Télécom-Paristech, est l'étude des CFO répartis utilisant la diffusion Brillouin pour la mesure de température et de déformation, en vue de l'instrumentation de structures du génie civil. Les sujet s'étend de l'étude du phénomène physique dans la fibre optique jusqu'à celle de son introduction dans de grandes structures du génie civil (bâtiments, digues, ponts, etc.). Ces travaux théoriques et expérimentaux, concluent notamment sur la possibilité de séparer l'influence de la température de celle de la déformation dans ces capteurs grâce à une seule et même fibre. Enfin, des résultats obtenus lors d'expériences de terrain qui mettent en évidence les difficultés caractéristiques rencontrées avec ce type d'instrumentation