distance, déplacement et vitesse Mesures de distance, déplacement et vitesse par interférométrie à réinjection optique thierry.bosch@laas.fr Nice, 20/10/2011

Principe physique du self-mixing Nice, 20/10/2011 2

Principe physique du self-mixing Interférométrie conventionnelle DL : source + -interféromètre + PD Pas de composants optiques externes Compact, faible coût

Principe physique du self-mixing 4

Application à la mesure de déplacements Nice, 20/10/2011 5

Application à la mesure de déplacements Arccos P(t) P(t) d/dt [arccos P(t)] Transitions reconstruction Résolution typique : ~ 40 nm

Application à la mesure de déplacements Principe du capteur embarqué : DGlobal = DS + DCible = DAcc + DPZT

Validation Expérimentale Accéléromètres Capteur laser Shaker Contre-mesure : actuateur PZT avec capteur capacitif intégré (résolution 2 nm)

Validation Expérimentale Shaker 1,5 µm à 225 Hz ; PZT 2,5 µm à 47 Hz. DGlobal Axe X : DAcc DPZT et DCible Axe Y : DAcc Axe Z : DAcc

Analyse de l’erreur LIS344ALH (6€) : 40 nm à 20 Hz ADXL311 (4€) : 250 nm à fCBF = 20 Hz LIS344ALH (6€) : 40 nm à 20 Hz SF1500 (400€) : 0,3 nm à 20 Hz ; 30 nm à 1 Hz

Application à la mesure de déplacements « Mechatronics Awards 2010 », Catégorie Recherche Thésame (réseau européen) Artema (syndicat des industriels de la mécatronique). Soutien PRES-Région, 2011 Brevet FR 10 53648 ANR Emergence 2012-2013

Capteur actuel Consommation :  200 mA dimensions : 11 x 8 x 3 cm Bande passante : 20 Hz – 500 Hz : résolution de 400 nm 1Hz – 1500 Hz : résolution 1 m

Application à la mesure de vitesses Nice, 20/10/2011 13

Application à la mesure de vitesses Wet road (2mm) FD=4MHz GPS=24.8 km/h Harmonics

Application à la mesure de vitesses Single scattering 5µl/min Multiple scattering 10µl/min

Application à la mesure de vitesses Montage expérimental : mécanique acquisition Tube en téflon ( interne: 500 mm) électronique vélocimètre (2) CCD (visualisation du spot) 16

Application à la mesure de vitesses Signal à partir de 0.7% de concentration de lait dans l’eau 17

Application à la mesure de vitesses Mesure de flux sanguin Vitesses : 25.9 /s, 51.8 /s 77.7 /s. Laser bleu Laser IR Vitesses de 0 à 212,2 mm.s-1. 18

Application à la mesure de vitesses Le fantôme Princess Alexandra Hospital Distribution de la vitesse : 15mL/min

Application à la mesure de distances Nice, 20/10/2011 20

Application à la mesure de distances Télémétrie : courant modulé en triangle Méthode de fréquences de battement : Variation de fréquence optique : 36 GHz ( résolution : 4,16 mm) Délicat à implémenter : mesure du chirp en fréquence 21

Application à la mesure de distances Méthode de comptage de pics : Variation de fréquence optique : 375 GHz ( résolution : 0.5 mm) DBR multi-électrode 22

Caméra 3D par télémétrie laser : Résolution 0,1% (1 to 3 m) 23

Conclusions : Dispositif à faible coût Autoaligné Portée jusqu’à plusieurs mètres Embarquable Nombreux domaines d’applications : Biomédical, Chimie, Automobile, Aéronautique, Energie renouvelable, Mécatronique, CND, … Nice, 20/10/2011 24