Les réflectomètres à domaine temporel sont couramment utilisés pour les tests en place de très longs parcours de câbles, lorsqu’il n’est pas pratique de creuser ou de retirer ce qui peut être un câble de plusieurs kilomètres. Ils sont indispensables pour la maintenance préventive des lignes de télécommunication, car les TDR peuvent détecter la résistance des joints et des connecteurs lorsqu’ils se corrodent, et l’augmentation des fuites d’isolation lorsqu’elles se dégradent et absorbent l’humidité, bien avant que l’une ou l’autre ne conduise à des défaillances catastrophiques. En utilisant un TDR, il est possible de localiser un défaut à quelques centimètres près.
Les TDR sont également des outils très utiles pour les contre-mesures de surveillance technique, où ils aident à déterminer l’existence et l’emplacement des écoutes téléphoniques. La légère modification de l’impédance de la ligne causée par l’introduction d’une prise ou d’une épissure apparaîtra sur l’écran d’un TDR lorsqu’il sera connecté à une ligne téléphonique.
L’équipement TDR est également un outil essentiel dans l’analyse des défaillances des cartes de circuits imprimés modernes à haute fréquence dont les traces de signaux sont conçues pour émuler les lignes de transmission. En observant les réflexions, il est possible de détecter toute broche non soudée d’un dispositif à réseau de billes. Les broches court-circuitées peuvent également être détectées de manière similaire.
Le principe de la TDR est utilisé dans les milieux industriels, dans des situations aussi diverses que le test de boîtiers de circuits intégrés ou la mesure de niveaux de liquide. Dans le premier cas, le réflectomètre à domaine temporel est utilisé pour isoler les sites défaillants dans le même. Dans le second, il est principalement limité à l’industrie des procédés.
Dans la mesure de niveauEdit
Dans un dispositif de mesure de niveau basé sur la TDR, le dispositif génère une impulsion qui se propage vers le bas d’un guide d’ondes mince (appelé sonde) – généralement une tige métallique ou un câble en acier. Lorsque cette impulsion touche la surface du fluide à mesurer, une partie de l’impulsion est réfléchie dans le guide d’ondes. L’appareil détermine le niveau du fluide en mesurant la différence de temps entre le moment où l’impulsion a été envoyée et celui où la réflexion est revenue. Les capteurs peuvent émettre le niveau analysé sous la forme d’un signal analogique continu ou de signaux de sortie de commutation. Dans la technologie TDR, la vitesse de l’impulsion est principalement affectée par la permittivité du milieu dans lequel l’impulsion se propage, qui peut varier considérablement en fonction de la teneur en humidité et de la température du milieu. Dans de nombreux cas, cet effet peut être corrigé sans trop de difficultés. Dans certains cas, comme dans les environnements bouillants et/ou à haute température, la correction peut être difficile. En particulier, la détermination de la hauteur de l’écume (mousse) et du niveau de liquide effondré dans un milieu écumeux/ébullition peut être très difficile.
Utilisé dans les câbles d’ancrage des barragesEdit
Le Dam Safety Interest Group de CEA Technologies, Inc. (CEATI), un consortium d’organisations d’énergie électrique, a appliqué la réflectométrie temporelle à spectre étalé pour identifier les défauts potentiels des câbles d’ancrage des barrages en béton. Le principal avantage de la réflectométrie à domaine temporel par rapport à d’autres méthodes de test est la méthode non destructive de ces tests.
Utilisé dans les sciences de la terre et de l’agricultureEditer
Un TDR est utilisé pour déterminer la teneur en eau du sol et des milieux poreux. Au cours des deux dernières décennies, des progrès substantiels ont été réalisés pour mesurer l’humidité dans le sol, les céréales, les aliments et les sédiments. La clé du succès du TDR est sa capacité à déterminer avec précision la permittivité (constante diélectrique) d’un matériau à partir de la propagation des ondes, en raison de la forte relation entre la permittivité d’un matériau et sa teneur en eau, comme l’ont démontré les travaux pionniers de Hoekstra et Delaney (1974) et Topp et al. (1980). Parmi les revues et ouvrages de référence récents sur le sujet, citons Topp et Reynolds (1998), Noborio (2001), Pettinellia et al. (2002), Topp et Ferre (2002) et Robinson et al. (2003). La méthode TDR est une technique de ligne de transmission, et détermine la permittivité apparente (Ka) à partir du temps de parcours d’une onde électromagnétique qui se propage le long d’une ligne de transmission, généralement deux ou plusieurs tiges métalliques parallèles enfoncées dans le sol ou les sédiments. Les sondes ont généralement une longueur de 10 à 30 cm et sont reliées au TDR par un câble coaxial.
En ingénierie géotechniqueEdit
La réflectométrie dans le domaine temporel a également été utilisée pour surveiller le mouvement des pentes dans une variété de contextes géotechniques, y compris les coupures d’autoroutes, les lits de chemin de fer et les mines à ciel ouvert (Dowding & O’Connor, 1984, 2000a, 2000b ; Kane & Beck, 1999). Dans les applications de surveillance de la stabilité utilisant la TDR, un câble coaxial est installé dans un forage vertical traversant la région concernée. L’impédance électrique en tout point le long d’un câble coaxial change avec la déformation de l’isolant entre les conducteurs. Un coulis fragile entoure le câble pour traduire les mouvements du sol en une brusque déformation du câble qui se traduit par un pic détectable dans la trace de réflectance. Jusqu’à récemment, cette technique était relativement insensible aux petits mouvements de pente et ne pouvait pas être automatisée car elle dépendait de la détection humaine des changements de la trace de réflectance dans le temps. Farrington et Sargand (2004) ont développé une technique simple de traitement du signal utilisant des dérivés numériques pour extraire des indications fiables de mouvement de pente à partir des données TDR beaucoup plus tôt que par une interprétation conventionnelle.
Une autre application des TDR en ingénierie géotechnique est de déterminer la teneur en humidité du sol. Cela peut être fait en plaçant les TDR dans différentes couches de sol et en mesurant le moment du début des précipitations et le moment où le TDR indique une augmentation de la teneur en humidité du sol. La profondeur du TDR (d) est un facteur connu et l’autre est le temps que met la goutte d’eau pour atteindre cette profondeur (t) ; on peut donc déterminer la vitesse d’infiltration de l’eau (v). C’est une bonne méthode pour évaluer l’efficacité des meilleures pratiques de gestion (BMP) pour réduire le ruissellement de surface des eaux pluviales.
Dans l’analyse des dispositifs à semi-conducteursEdit
La réflectométrie temporelle est utilisée dans l’analyse des défaillances des semi-conducteurs comme méthode non destructive pour la localisation des défauts dans les boîtiers des dispositifs à semi-conducteurs. La TDR fournit une signature électrique des traces conductrices individuelles dans le boîtier du dispositif, et est utile pour déterminer l’emplacement des ouvertures et des courts-circuits.
Dans la maintenance du câblage aéronautiqueEdit
La réflectométrie temporelle, plus précisément la réflectométrie temporelle à spectre étalé, est utilisée sur le câblage aéronautique à la fois pour la maintenance préventive et la localisation des défauts. La réflectométrie temporelle à spectre étalé présente l’avantage de localiser précisément l’emplacement du défaut sur des milliers de kilomètres de câblage aéronautique. En outre, cette technologie mérite d’être envisagée pour la surveillance de l’aviation en temps réel, car la réflectométrie à spectre étalé peut être employée sur des fils sous tension.
Cette méthode s’est avérée utile pour localiser les défauts électriques intermittents.
La réflectométrie temporelle à porteuses multiples (MCTDR) a également été identifiée comme une méthode prometteuse pour les outils embarqués de diagnostic ou de dépannage des EWIS. Basée sur l’injection d’un signal multiporteuse (respectant la CEM et inoffensif pour les fils), cette technologie intelligente fournit des informations pour la détection, la localisation et la caractérisation des défauts électriques (ou des défauts mécaniques ayant des conséquences électriques) dans les systèmes de câblage. Les défauts durs (court-circuit, circuit ouvert) ou intermittents peuvent être détectés très rapidement augmentant la fiabilité des systèmes de câblage et améliorant leur maintenance.