Interrogateur de capteurs à fibres optiques

Étapes à suivre :

Étape 1 : lisez ce défi
Étape 2 : lisez l’appel de propositions : https://canadabuys.canada.ca/fr/occasions-de-marche/appels-d-offres/cb-424-33192097
Étape 3 : proposez votre solution ici : https://ised-isde.canada.ca/site/solutions-innovatrices-canada/fr/interrogateur-capteurs-fibres-optiques

Titre du défi : Interrogateur de capteurs a fibres optiques
PROMOTEUR DU DÉFI : Conseil national de recherches du Canada (CNRC)

Mécanisme de financement : contrat
VALEUR MAXIMALE DU MARCHÉ

De multiples contrats pourraient résulter de ce défi.

Phase 1

• Le financement maximal disponible pour tout contrat de la phase 1 résultant de ce programme Défi est de 150 000 $ CA, à l’exclusion des taxes applicables et des frais d’expédition, de déplacement et de subsistance, s’il y a lieu.
• La durée maximale de tout contrat de la phase 1 résultant de ce défi est de 6 mois (à l’exclusion de la présentation du rapport définitif).
• Estimation du nombre de contrats de la phase 1 : 2

Phase 2
Remarque : Seules les entreprises admissibles qui auront terminé avec succès la phase 1 seront invitées à soumettre une proposition pour la phase 2.

• Le financement maximal disponible pour tout contrat de la phase 2 résultant de ce défi est de 1 000 000 $ CA, à l’exclusion des taxes applicables et des frais d’expédition, de déplacement et de subsistance, s’il y a lieu.
• La durée maximale de tout contrat de la phase 2 résultant de ce défi est de 18 mois (à l’exclusion de la présentation du rapport définitif).
• Estimation du nombre de contrats de la phase 2 : 1

Déplacements
Aucun déplacement n’est prévu pendant la phase 1. Les réunions de projet se tiendront par vidéoconférence.

Énoncé du problème:

Résumé de l’énoncé du défi
Le Centre de recherche sur les technologies de sécurité et de rupture (TSR) du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) accueille un certain nombre d’équipes de recherche qui explorent les fondements et les applications de l’optique quantique ultrarapide, de la photonique quantique et de la fibre optique. Au cours de la dernière décennie, l’équipe des fibres photoniques des TSR a mis au point une inscription laser ultrarapide d’avant-garde pour la technologie des réseaux de Bragg à fibres optiques (FBG), qui peut servir à des fins de détection dans des environnements extrêmes (conditions ionisantes, pressions et températures élevées). Les méthodes et les techniques élaborées par l’équipe éliminent plusieurs étapes de traitement principales de la fabrication classique des FBG, ce qui permet de concevoir des réseaux de capteurs FBG quasi distribués composés de centaines jusqu’à des milliers de capteurs FBG sur une fibre donnée. Ces techniques ont été transférées sous licence à l’industrie canadienne. Il existe une panoplie d’applications pour ces réseaux de détection, notamment la surveillance de l’état structurel des ouvrages de génie civil (ponts, barrages hydroélectriques, éoliennes, etc.), la production de l’énergie et la surveillance de l’environnement (oléoducs et turbines à gaz) et les technologies vertes (rendement des batteries des véhicules électriques) qui ne peuvent être gérées de manière rentable à l’aide de la technologie existante.

Une contrainte importante de cette nouvelle technologie de détection quasi distribuée est que les méthodes d’interrogation classiques des capteurs FBG sont elles-mêmes limitées par le nombre d’éléments de détection mesurables. Voilà pourquoi il est nécessaire de recourir à de l’équipement qui est concurrentiel sur le plan des coûts et qui est capable de mesurer jusqu’à des milliers de capteurs pour pouvoir libérer le plein potentiel du bien de propriété intellectuelle que constitue l’inscription laser ultrarapide mise au point par le CNRC. Cependant, aucun équipement du genre n’est disponible dans le commerce.

Pour ce défi, le CNRC cherche à faire la démonstration d’un système d’acquisition de données (interrogateur) capable d’interroger spectralement et spatialement des centaines et même des milliers d’éléments de détection de FBG, qui sont présents dans un réseau de détection à fibres optiques distribué sur une seule fibre optique.

Détails

Résultats essentiels
La solution proposée doit :

1. 1.
   Avoir la double capacité de distinguer la longueur d’onde de réflexion d’une FBG individuelle des autres FBG (multiplexage par répartition en longueur d’onde - MRL) et de déterminer l’emplacement de la FBG par des mesures de temps de vol (multiplexage par répartition dans le temps - MRT) ;
2. 2.
   Plage de longueur d’onde dans la bande C de télécommunications : 1528 à 1568 nm ;
3. 3.
   Puissance de sortie : > 13 dBm ;
4. 4.
   Largeur spectrale du laser : < 10 MHz ;
5. 5.
   Précision de longueur d’onde : < ± 5 pm ;
6. 6.
   Répétabilité de l’accord en longueur d’onde : < ± 5 pm ;
7. 7.
   Résolution du pas d’accord du laser : 8 pm ;
8. 8.
   Canaux de sortie : 16 au minimum ;
9. 9.
   Canaux d’entrée (fibres de retour) : 16 au minimum ;
10. 10.
    Cadence de balayage du laser : de 1 Hz à 200 kHz ;
11. 11.
    Interface optique du laser : FC/APC ;
12. 12.
    Longueur d’onde étalonnée automatiquement avec référence interne ; et
13. 13.
    Interfaces de communications Ethernet ou Wi-Fi.

Résultats supplémentaires
La solution proposée devrait :

1. 1.
   Interroger jusqu’à 1000 FBG sur un seul brin de fibre ;
2. 2.
   Pouvoir, selon le réseau de capteurs FBG, fonctionner en mode MRL seulement, en mode MRT seulement (pour les réseaux de FBG à longueur d’onde) ou en mode hybride MRT/MRL ; et
3. 3.
   Comporter une interface utilisateur flexible, y compris la mise en forme de données selon la puissance optique ou la sortie en longueur d’onde.

Historique et contexte
Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) s’est engagé à adopter une approche intégrée et à coordonner ses efforts avec les innovateurs de partout au pays pour relever les défis actuels au Canada et à l’échelle mondiale, comme ceux liés à l’établissement d’une économie à faibles émissions de carbone et au développement de technologies et de ressources propres. La technologie de détection distribuée qui permet de surveiller l’infrastructure et les systèmes de production et de stockage de l’énergie, et de maintenir leur sécurité et leur résilience est au cœur de la réalisation de ces objectifs. La technologie de détection distribuée fondée sur un réseau de Bragg à fibres optiques constitue une solution prometteuse, car elle peut être exploitée dans les environnements hostiles qui sont souvent associés à la production et au stockage de l’énergie (températures élevées, champs électromagnétiques puissants ou environnements de rayonnement ionisant et corrosifs). La surveillance des batteries des véhicules électriques et la détection des fuites d’oléoducs sont des exemples précis de cas d’utilisation.

Le marché des capteurs à fibres optiques est d’environ 2 milliards de dollars annuellement à l’échelle mondiale, les applications étant largement divisées en plusieurs secteurs : énergie, défense, industriel, civil et médical. Le marché des réseaux Bragg à fibres optiques est actuellement de 670 millions de dollars, mais on prévoit qu’il croîtra à plus de 2 milliards de dollars d’ici 2024, en grande partie en raison de l’expansion du marché de la détection optique. L’industrie canadienne de la photonique comprend plusieurs acteurs dans ce marché. Les entreprises canadiennes de la photonique qui se feront concurrence dans le cadre de ce défi afin de développer un interrogateur de FBG capable de surveiller des milliers de capteurs jouiront d’un avantage concurrentiel à l’échelle mondiale. En 2016, le Consortium photonique de l’industrie canadienne, dans une présentation pré budgétaire devant le Comité permanent des finances de la Chambre des communes, a souligné l’importance de soutenir l’industrie photonique canadienne, à l’instar des États-Unis et de l’Union européenne qui élaborent leur stratégie de la photonique et mettent l’accent sur leur propre économie. Le Consortium a également fait valoir l’importance du Programme d’innovation Construire au Canada pour l’industrie de la photonique. Ce défi proposé de Solutions innovatrices Canada procurera un avantage concurrentiel aux entreprises canadiennes de la photonique qui développent des systèmes fondés sur la FBG dans les marchés des télécommunications et de la détection.