Etude de capteurs a fibre optique utilises en chronometrie d'onde de choc

Optical fiber timing sensors in detonic measurements

• Auteur / Autrice : Bruno Deschodt
• Direction : Jacques Richou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulon

Résumé

La detonique est un des principaux domaines de la physique des hautes pressions dynamiques. L'evolution des codes de calcul impose aux etudes experimentales des moyens de mesures de plus en plus rapides et de plus en plus precis. Nous nous sommes interesses ici au fonctionnement des capteurs a fibres optiques qui permettent de reperer l'instant de passage d'une surface mise en mouvement par une onde de choc, l'objectif etant d'optimiser le fonctionnement de ces capteurs et d'ameliorer leur precision. Ces sondes sont composees d'une fibre optique equipee d'un capuchon en laiton dans lequel on realise par poinconnage une petite chambre contenant de l'air. Lorsqu'elles sont impactees par une cible elles emettent un signal lumineux qui permet de reperer le passage de la face avant de la cible. Afin d'obtenir une chronometrie precise, il est necessaire de connaitre exactement le delai de reponse (ou temps de retard) entre l'arrivee de l'onde de choc sur la face exterieure du capuchon et le moment d'apparition du signal lumineux. Nous nous sommes donc attaches a comprendre les mecanismes mis en jeu lors de la production du signal lumineux. Des calculs hydrodynamiques nous ont permis de decrire la phenomenologie des differents evenements se produisant au sein du capteur en fonction de leur geometrie et de la sollicitation. La comparaison de ces simulations numeriques avec les resultats experimentaux nous a permis de correler l'apparition du signal lumineux et la fermeture de la chambre. Le delai de reponse des capteurs peut donc etre calcule a partir d'un modele hydrodynamique bidimensionnel. En ce qui concerne l'origine du phenomene lumineux, nous avons montre qu'il provient a la fois de l'ionisation de l'air contenu dans la chambre et aussi de la triboluminescence de la silice du coeur de la fibre.