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Stage technicien supérieur 2015 1 DUT Mesures Physiques Caractérisation de capt

Stage technicien supérieur 2015 1 DUT Mesures Physiques Caractérisation de capteurs à fibre optique Marin PAGES Tuteur entreprise Tuteur IUT Jean-Baptiste PARIS Jay AMRIT Année universitaire 2014-2015 S4 Soutenance du 26/06/1015 Stage technicien supérieur 2015 2 Remerciements : Je souhaite remercier l’ensemble des membres de Cementys pour leur aide et leurs conseils. Je remercie l’équipe dans laquelle j’ai effectué mon stage pour leur gentillesse, leur support et l’attention qu’ils m’ont porté. Je remercie plus particulièrement Pierre De Lacaze pour sa confiance, son appui et sa bonne humeur, particulièrement lors des projets AIRBUS et SATEBA. Je remercie aussi Vincent Lamour, le directeur, pour m’avoir accepté dans son entreprise et pour bonne humeur qui règne dans l’entreprise. Je tiens à remercier tout particulièrement Jean-Baptiste, mon tuteur, pour ses conseils, son aide et sa fiabilité. Mais aussi pour m’avoir fait confiance lors des différents projets. Stage technicien supérieur 2015 3 Résumé : Ce document décrit le stage en entreprise réalisé dans une PME, Cementys, dans le cadre de ma formation à l’IUT Mesures Physiques d’Orsay. Il expose les travaux auxquels j’ai participé lors de la fabrication, de l’étalonnage et de la pose de capteurs de températures et de pression à fibre optique basés sur le principe du réseau de Bragg. Abstract : This document describes my internship in a SME called Cementys as part of my education at the IUT of Orsay. It exposes the work I have done during the manufacturing, the characterization, the calibration and the fitting of the sensors. These fibre sensors mesure temperature and pressure thanks to the Bragg grating principle. Stage technicien supérieur 2015 4 Table des matières Introduction : .......................................................................................................................................... 5 Présentation de l’entreprise ................................................................................................................... 6 Historique ............................................................................................................................................ 6 Comprendre le métier et les domaines d’expertise de Cementys : .................................................... 7 Principe de fonctionnement de Bragg : ................................................................................................. 8 Projet SATEBA : les MicroLux ............................................................................................................... 11 Présentation ...................................................................................................................................... 11 Le projet ............................................................................................................................................ 11 Conception des capteurs et des chaines ........................................................................................... 11 Assemblage des capteurs .................................................................................................................. 14 Etalonnage des capteurs et traitement des données ....................................................................... 15 La pose des capteurs ......................................................................................................................... 17 Les plans ............................................................................................................................................ 21 Premiers résultats ............................................................................................................................. 23 Projet Airbus : Le PressioLux ................................................................................................................ 25 Présentation ...................................................................................................................................... 25 Le cahier des charges ........................................................................................................................ 25 Principe .............................................................................................................................................. 25 Premiers essais : ................................................................................................................................ 26 Observation ....................................................................................................................................... 26 Etalonnage ......................................................................................................................................... 27 Conclusion ......................................................................................................................................... 29 Conclusion générale.............................................................................................................................. 30 Stage technicien supérieur 2015 5 Introduction : Ce stage de fin de DUT, d’une durée de douze semaines, a consisté en une immersion dans une PME d’une vingtaine d’employés : Cementys. Il a été l’occasion pour moi de découvrir les différentes facettes du métier de technicien et de l’ingénierie entre gestion de projet, management, innovation et technique. Attiré par la recherche et le développement, j’ai choisi d’effectuer mon stage chez Cementys. Mon maitre de stage, Jean-Baptiste Paris, m’a fait participer à plusieurs projets en parallèle. Ceci m’a permis de découvrir de nombreuses facettes de l’entreprise et de faire un travail relativement diversifié. L’enjeu de ce stage est de me rapprocher du monde professionnel et afin de comprendre les compétences qui sont attendues dans une entreprise. Durant ces douze semaines j’ai côtoyé des ingénieurs et des techniciens ce qui me permet de connaitre différentes facettes de ces métiers. Le but de ce rapport est de présenter les aspects techniques et les connaissances que j’ai acquises durant ce stage de technicien supérieur ainsi que les problèmes rencontrés lors des projets. Dans un premier temps je présenterai l’entreprise, son histoire et ses domaines d’activités. Puis dans un second temps j’expliquerai le principe physique sur lequel reposent les capteurs que j’ai étudiés. Pour finir je décrirai les missions qui m’ont été assignées par mon tuteur durant ce stage. Stage technicien supérieur 2015 6 Présentation de l’entreprise : Historique : La société Cementys, créée en 2008 est spécialisée dans l’instrumentation, la surveillance et l’optimisation de la maintenance des infrastructures vieillissantes. Cela couvre des métiers et des secteurs très diversifiés. Entre auscultations de monuments historiques, diagnostic de l’intégrité d’importantes structures (aéroports, tunnels, bâtiments…), surveillance d’ouvrages d’arts et d’infrastructures (ponts, quais, digues, réseaux ferrés, centrales nucléaires, réservoirs de pétrole et gaz…), Cementys regroupe les compétences d'un bureau d'études et d'ingénierie de la maintenance et celles d'un laboratoire d'expertise et d'instrumentation. Cementys a été créée par Vincent Lamour, normalien agrégé en Génie Civil dans le but de développer et commercialiser des solutions innovantes d’optimisation de la maintenance des infrastructures basées sur la mesure et l’ingénierie du risque. Durant les premières années, Vincent Lamour s’est entouré d’experts en Génie Civil, électronique, mesures physiques (technologies corde vibrante, fibre optique…) pour développer des capteurs innovants et robustes. Cette partie très axée sur la R&D a permis à Cementys de rattraper son retard technique sur ses concurrents et de pouvoir commercialiser des solutions de surveillance avec des capteurs novateurs et performants. Cementys a gardé cet esprit d’innovation et de R&D, ce qui lui permet de percer les marchés en intervenant sur des projets très spécifiques et techniquement risqués à un prix défiant toute concurrence. L’innovation constitue la règle autour de laquelle l’entreprise est structurée et qui dispose d’ailleurs du statut de "Jeune Entreprise Innovante ". La société emploie 5 docteurs-ingénieurs et consacre près de 30% de son chiffre d’affaires à la recherche et développement, à tel point que Cementys lance entre 5 et 10 nouveaux produits par an. La société connait actuellement une forte expansion, elle a doublé sa masse salariale en un an et ne compte pas s’arrêter là. Avec l’acquisition de nouveaux locaux plus spacieux et fonctionnels, la société compte devenir un des acteurs majeurs de la surveillance d’infrastructures en France et compte bien exporter son savoir-faire dans le monde entier. Stage technicien supérieur 2015 7 Comprendre le métier et les domaines d’expertise de Cementys : CEMENTYS est une entreprise spécialisée dans la surveillance et l’expertise des ouvrages et réseaux d'infrastructures vieillissants. Cela se traduit par 2 pôles de compétences : IOV (Ingénierie des Ouvrages Vieillissants) et ISI (Instrumentation et Surveillance d’Infrastructures). - IOV (Ingénierie des Ouvrages Vieillissants). Ce pôle s’intéresse aux ouvrages d’art type Génie Civil (Tunnels, barrages, digues, monuments historiques…). Les secteurs d’activité liés au pôle IOV sont principalement : Génie Civil, Nucléaire, Militaire, Hydraulique. Son métier est l’analyse et le diagnostic des infrastructures vieillissantes : pathologies, étude des bétons, géotechnique, criticité et sûreté des ouvrages, gestion des risques… - ISI (Instrumentation et Surveillance des Infrastructures). Les ingénieurs et techniciens du pôle ISI mettent en place des systèmes de surveillance d’infrastructures autonomes. Ils conçoivent, fabriquent, qualifient et installent des appareils de mesure avec des produits standards ou spécifiques (la majorité de types capteur à fibre optique) fiables et durables. Ils réalisent et implémentent des centrales d’acquisition nécessaires à la récupération et à la lecture des données renvoyées par les capteurs. Ces données sont ensuite traitées et analysées par le pôle ISI. Ce pôle agit surtout dans les secteurs du Pétrole & Gaz, des réseaux d’infrastructures. Figure 1: Les pôles de compétences Stage technicien supérieur 2015 8 Principe de fonctionnement de Bragg : Le capteur optique à réseau de Bragg est très utilisé dans de nombreux cas de figures et pour des mesures de natures très différentes (déformation, température, accélération…). Le capteur analyse la longueur d’onde réfléchie sur le réseau et qui fluctue en fonction des variations de température et/ou des contraintes. L’inscription d’un réseau de Bragg dans une fibre optique, consiste à modifier l’indice de réfraction de façon périodique le long de l’axe de la fibre. Cette perturbation permanente est appelée réseau de Bragg sur fibre. Lors de l’envoi d’un faisceau lumineux à large bande spectrale dans le cœur de la fibre, les réflexions émises par chaque segment d'indice de réfraction alterné interfèrent de manière constructive uniquement pour une longueur d'onde particulière appelée longueur d'onde de Bragg et décrite dans l'équation (1). Par conséquent, le réseau reflète une fréquence spécifique λB tout en transmettant toutes les autres. (1) Dans l'équation (1), λB représente la longueur d'onde de Bragg, n l'indice de réfraction effectif du cœur de la fibre, et Λ le pas du réseau. Toute modification de températures ou de contraintes décale proportionnellement la longueur d’onde de Bragg. Ainsi, il est facile de remonter aux déformations qu’a subit le matériau étudié selon les contraintes mais aussi la température. Lors de sa lecture ce réseau est inondé par une lumière à large spectre et ne réfléchit qu’une seule longueur d’onde λB proportionnelle au pas du réseau Λ. Lorsque la fibre n’est pas contrainte, on relève la longueur d’onde réfléchie dont la valeur sert de référence. Si la fibre est soumise à des variations de contraintes ou de température, la fibre se déforme, le pas du réseau change et donc la longueur d’onde réfléchie est différente. En comparant le premier spectre et le second on peut donc déterminer la déformation de la fibre. Stage technicien supérieur 2015 9 Avec ce principe il est donc possible de faire des relevés des déformations à différents endroit sur un matériau. Pour cela il suffit d’inscrire dans une fibre optique des réseaux de Bragg avec des uploads/Ingenierie_Lourd/ marin-pages-rapport-de-stage-s4-pdf.pdf