IEC 61757-1-4:2025

IEC 61757-1-4 ®
Edition 1.0 2025-12
NORME
INTERNATIONALE
Capteurs fibroniques -
Partie 1-4: Mesure de déformation - Détection répartie basée sur la diffusion de
Rayleigh
ICS 33.180.99  ISBN 978-2-8327-0944-3

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utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et
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SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 3
INTRODUCTION . 5
1 Domaine d’application . 6
2 Références normatives . 6
3 Termes, définitions, termes abrégés et symboles . 6
3.1 Termes et définitions . 6
3.2 Abréviations . 11
3.3 Symboles . 12
4 Montage d’essai général pour la mesure des paramètres de performance . 12
4.1 Exigences générales et relatives aux montages d’essai . 12
4.2 Exigences générales relatives à la documentation . 16
5 Procédures de mesure des paramètres de performance . 17
5.1 Erreur de mesure de déformation . 17
5.1.1 Procédure et conditions d’essai . 17
5.1.2 Calcul des paramètres et consignation . 17
5.2 Résolution spatiale . 18
5.2.1 Procédure et conditions d’essai . 18
5.2.2 Calcul des paramètres et consignation . 18
5.3 Répétabilité de la déformation . 19
5.3.1 Procédure et conditions d’essai . 19
5.3.2 Calcul des paramètres et consignation . 19
5.4 Incertitude spatiale de la déformation . 20
5.4.1 Procédure et conditions d’essai . 20
5.4.2 Calcul des paramètres et consignation . 20
5.5 Durée de préchauffage . 21
5.5.1 Procédure et conditions d’essai . 21
5.5.2 Calcul des paramètres et consignation . 22
5.6 Performance du système avec affaiblissement altéré . 22
5.6.1 Généralités . 22
5.6.2 Mesure d’une grande distance . 22
5.6.3 Mesure d'une petite distance avec perte élevée . 24
Annexe A (informative) Domaine d’application des mesures de déformation réparties
basées sur Rayleigh . 26
Annexe B (informative) Mesure de la déformation par corrélation croisée de la
diffusion de Rayleigh . 27
Bibliographie . 29

Figure 1 – Profil de déformation de la fibre optique et points échantillons de

déformation connexes . 9
Figure 2 – Montage d’essai général pour la configuration à fibre unique . 13
Figure 3 – Déformation mesurée par rapport à la déformation appliquée
(courbe typique) . 15
Figure 4 – Décalage de fréquence de Rayleigh en fonction de l’allongement d’une fibre
unimodale . 15

Figure 5 – Représentation des résultats de l’essai de résolution spatiale . 19
Figure 6 – Évaluation de la performance à l’étendue de mesure de la distance . 23
Figure 7 – Évaluation de la performance à courte distance avec un fort affaiblissement . 24
Figure B.1 – Mesure de déformation obtenue à partir de deux spectres de diffusion de
Rayleigh mesurés avec la technique OTDR . 27

COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
Capteurs fibroniques -
Partie 1-4: Mesure de déformation -
Détection répartie basée sur la diffusion de Rayleigh

AVANT-PROPOS
1) La Commission Électrotechnique Internationale (IEC) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l’ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de l’IEC). L’IEC a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l’électricité et de l’électronique. À cet effet, l’IEC – entre autres activités – publie des Normes internationales,
des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au public (PAS) et des
Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de l’IEC"). Leur élaboration est confiée à des comités d’études,
aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’IEC, participent également aux
travaux. L’IEC collabore étroitement avec l’Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des
conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de l’IEC concernant les questions techniques représentent, dans la mesure du
possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de l’IEC intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de l’IEC se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de l’IEC. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que l’IEC
s’assure de l’exactitude du contenu technique de ses publications; l’IEC ne peut pas être tenue responsable de
l’éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d’encourager l’uniformité internationale, les Comités nationaux de l’IEC s’engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de l’IEC dans leurs publications nationales
et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de l’IEC et toutes publications nationales ou
régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) L’IEC elle-même ne fournit aucune attestation de conformité. Des organismes de certification indépendants
fournissent des services d’évaluation de conformité et, dans certains secteurs, accèdent aux marques de
conformité de l’IEC. L’IEC n’est responsable d’aucun des services effectués par les organismes de certification
indépendants.
6) Tous les utilisateurs doivent s’assurer qu’ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à l’IEC, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou mandataires,
y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d’études et des Comités nationaux de l’IEC,
pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre dommage de quelque
nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais de justice) et les dépenses
découlant de la publication ou de l’utilisation de cette Publication de l’IEC ou de toute autre Publication de l’IEC,
ou au crédit qui lui est accordé.
8) L’attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L’utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’IEC attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation d’un
ou de plusieurs brevets. L’IEC ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de tout
droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’IEC n’avait pas reçu
notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois, il y a lieu
d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations plus récentes
sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l’adresse https://patents.iec.ch.
L’IEC ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de brevet.
L’IEC 61757-1-4 a été établie par le sous-comité 86C: Systèmes et dispositifs actifs à fibres
optiques, du comité d’étude 86 de l’IEC: Fibres optiques. Il s’agit d’une Norme internationale.
Le texte de cette Norme internationale est issu des documents suivants:
Projet Rapport de vote
86C/1972/CDV 86C/1995/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à son approbation.
La langue employée pour l’élaboration de cette Norme internationale est l’anglais.
Ce document a été rédigé selon les Directives ISO/IEC, Partie 2, il a été développé selon les
Directives ISO/IEC, Partie 1 et les Directives ISO/IEC, Supplément IEC, disponibles sous
www.iec.ch/members_experts/refdocs. Les principaux types de documents développés par
l’IEC sont décrits plus en détail sous www.iec.ch/publications.
Une liste de toutes les parties de la série IEC 61757, publiée sous le titre général
Capteurs fibroniques, se trouve sur le site web de l’IEC.
Le comité a décidé que le contenu de ce document ne sera pas modifié avant la date de stabilité
indiquée sur le site web de l’IEC sous webstore.iec.ch dans les données relatives au document
recherché. À cette date, le document sera:
– reconduit,
– supprimé, ou
– révisé.
INTRODUCTION
Le présent document fait partie de la série IEC 61757, spécifique aux capteurs à fibre optique.
Les spécifications génériques applicables aux capteurs à fibre optique sont définies dans
l’IEC 61757.
Les parties distinctes de la série IEC 61757 sont numérotées en tant qu’IEC 61757-M-T, où
M désigne le mesurande et T la technologie du capteur à fibre optique. La série IEC 61757-1-T
concerne les mesures de déformation.

1 Domaine d’application
La présente partie de l’IEC 61757 définit la terminologie, la structure et les méthodes de mesure
de capteurs à fibre optique répartis pour mesurer la déformation absolue basée sur l’analyse
de corrélation spectrale des signatures de rétrodiffusion de Rayleigh dans les fibres unimodales,
où la fibre est l’élément de mesure de déformation répartie dans une étendue de mesure
comprise entre environ 10 m et des dizaines de km. Le présent document s’applique également
aux systèmes de capteurs hybrides qui combinent les avantages des effets de rétrodiffusion
Brillouin et Rayleigh pour obtenir une qualité de mesure optimale.
Le présent document spécifie également les caractéristiques et les paramètres de performance
les plus importants de ces capteurs de déformation fibroniques répartis et définit les procédures
de mesure de ces caractéristiques et paramètres.
La présente partie de l’IEC 61757 ne s’applique pas aux mesures ponctuelles ni aux mesures
de déformation dynamique. Les mesures de déformation réparties utilisant la diffusion Brillouin
dans les fibres unimodales sont traitées dans l’IEC 61757-1-2.
Les applications les plus pertinentes de cette technique de mesure de déformation sont
énumérées dans l’Annexe A informative, et l’Annexe B informative fournit une brève description
du principe de mesure sous-jacent.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie
de leur contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées,
seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document
de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
IEC 61757, Capteurs à fibres optiques - Spécification générique
IEC 61757-1-2:2023, Capteurs fibroniques - Partie 1-2: Mesure de déformation -
Détection répartie basée sur la diffusion Brillouin
IEC 61757-2-2, Capteurs à fibres optiques - Partie 2-2: Mesure de température -
Détection répartie
IEC 61757-3-2, Capteurs fibroniques - Partie 3-2: Détection acoustique et mesure des
vibrations – Détections réparties
Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure - Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude
de mesure (GUM:1995)
3 Termes, définitions, termes abrégés et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’IEC 61757,
de l’IEC 61757-2-2, de l’IEC 61757-3-2, et les suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées
en normalisation, consultables aux adresses suivantes:
– IEC Electropedia: disponible à l’adresse https://www.electropedia.org/
– ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
NOTE Pour les définitions suivantes, les procédures d’essai et les paramètres pertinents sont définis à l’Article 4.
3.1.1
système fibronique réparti de détection de déformation
DSS
montage de mesure constitué d’un capteur à fibre optique réparti raccordé à une unité
d’interrogation, comprenant un processeur, une bibliothèque de données et une interface
utilisateur, qui fournit une mesure de déformation résolue dans l’espace
Note 1 à l'article: L’abréviation "DSS" est dérivée du terme anglais développé correspondant "Distributed fibre optic
Strain Sensing system".
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.1, modifié — La Note 1 à l'article a été ajoutée.]
3.1.2
étendue de mesure de la distance
distance maximale depuis le connecteur de sortie de l’unité d’interrogation du DSS le long du
capteur à fibres optiques sur laquelle le DSS mesure une déformation avec une performance
de mesure spécifiée dans des conditions définies
Note 1 à l’article: Les conditions définies sont la résolution spatiale (3.1.8), l’incertitude spatiale de la déformation
(3.1.9) et la durée de mesure (3.1.5).
Note 2 à l’article: Ce paramètre d’appui est étroitement lié à l’affaiblissement optique cumulé total (unidirectionnel)
toléré par l’unité d’interrogation sans affecter la performance de mesure spécifiée. Dans les cas d’essai utilisés pour
prouver ou vérifier les spécifications déclarées, la longueur totale des fibres est supérieure ou égale à l’étendue de
mesure de la distance spécifiée, pour l’affaiblissement optique cumulé total qui est toléré.
Note 3 à l’article: L’étendue de mesure de la distance est généralement exprimée en m ou en km.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.2, modifié – La Note 4 à l’article a été supprimée.]
3.1.3
point déformé
ΔL
longueur du capteur fibronique présentant un faible allongement (δL), qui provoque une
déformation nettement supérieure à la répétabilité de la déformation de l’unité d’interrogation
et qui est confirmée par une mesure de déformation de référence
Note 1 à l’article: La déformation appliquée, ε, est égale à (δL/ΔL).
Note 2 à l’article: Il est utile de définir la déformation en με, où 1 με correspond à un δL de 1 μm sur un ΔL de 1 m.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.3]
3.1.4
emplacement
L
distance optique entre le connecteur de sortie de l’unité d’interrogation du DSS et un point
échantillon de déformation souhaité le long du capteur à fibre optique
Note 1 à l’article: L’emplacement le plus éloigné du connecteur de sortie de l’unité d’interrogation du DSS pour
l’essai particulier est quantifié comme L et est souvent choisi pour être le même que l’étendue de mesure de la
F,long
distance afin de comparer les résultats de mesure avec les spécifications déclarées.
Note 2 à l’article: L’emplacement est généralement exprimé en km.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.4]
3.1.5
durée de mesure
temps entre deux mesures de déformation indépendantes lors de mesures successives sur un
capteur à fibre optique unique
Note 1 à l’article: De même, il s’agit de l’intervalle de temps entre les horodatages successifs des traces de
déformation dans ces conditions.
Note 2 à l’article: Ce paramètre comprend la durée d’acquisition et la durée de traitement des données mesurées.
Ce paramètre peut être généralement choisi par l’utilisateur, de manière limitée. Plusieurs mesures de déformation
indépendantes peuvent être moyennées pour obtenir une durée de mesure globale.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.5]
3.1.6
défaut ponctuel
écart local d’un capteur à fibres optiques par rapport à ses propriétés optiques et mécaniques
nominales, se produisant en un seul emplacement ou sur une longueur sensiblement inférieure
à la résolution spatiale de l’instrument DSS
Note 1 à l'article: La définition d’un défaut ponctuel englobe un large éventail de situations, qui peuvent produire
des effets similaires sur la trace de déformation. Exemples:
– un affaiblissement ponctuel, comme une mauvaise épissure de fibre;
– une réflectance (ou affaiblissement de réflexion), telle qu’elle peut provenir d’un connecteur de fibre;
– une région localisée à fort affaiblissement, comme une courbure ou un coude dans la fibre;
– une discontinuité physique dans la fibre, comme une épissure entre deux fibres de diamètres de cœur différents.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.6]
3.1.7
espacement des points échantillons
distance entre deux points échantillons de déformation consécutifs dans une seule trace de
déformation
Note 1 à l’article: L’espacement des points échantillons peut être un paramètre choisi par l’utilisateur dans l’unité
d’interrogation.
Note 2 à l’article: L’espacement des points échantillons est généralement exprimé en m.
Note 3 à l’article: Voir Figure 1.
Note 4 à l’article: Ce paramètre est également appelé "gage pitch" en anglais.
Figure 1 – Profil de déformation de la fibre optique et points échantillons
de déformation connexes
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.7]
3.1.8
résolution spatiale
plus petite longueur d’un capteur fibronique affecté par la déformation pour laquelle un DSS
peut mesurer et confirmer la déformation de référence d’un point déformé défini dans les limites
de l’erreur de mesure de déformation spécifiée du DSS
Note 1 à l'article: La résolution spatiale est généralement exprimée en mm.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.8]
3.1.9
incertitude spatiale de la déformation
incertitude de la localisation des données de déformation dans une seule trace de déformation
exprimée par le double de l’écart-type d’un nombre spécifié de points échantillons de
déformation adjacents, le capteur fibronique étant maintenu à déformation et température
constantes
Note 1 à l’article: En raison d’une sensibilité croisée potentielle du DSS à la température, il peut être nécessaire
de stabiliser la température du capteur à fibre optique.
Note 2 à l’article: L’incertitude spatiale de la déformation est généralement exprimée en unités de με et notée
comme une tolérance (par exemple ± xx με), où 1 με correspond à un δL de 1 μm sur ΔL de 1 m.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.9]
3.1.10
erreur de mesure de déformation
différence maximale entre une moyenne mobile centrée et uniformément pondérée de la
déformation mesurée et une déformation de référence pour tous les points de données du
capteur à fibres optiques sur toute la gamme des températures de fonctionnement et tous les
temps d’acquisition
Note 1 à l’article: La valeur unique (cas le plus défavorable) est spécifiée comme une tolérance en unités de με
(par exemple ± xx με).
Note 2 à l’article: Le nombre d’éléments utilisés pour la moyenne mobile est défini dans le présent document.
Dans les applications pratiques, d’autres méthodes de lissage peuvent s’appliquer.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.11]
3.1.11
répétabilité de la déformation
fidélité des données de déformation basée sur des traces de déformation répétées à un
emplacement donné, exprimée par le double de l’écart-type des points échantillons de
déformation correspondants dans chaque trace de déformation, le capteur fibronique étant
maintenu à déformation et température constantes
Note 1 à l'article: La répétabilité de la déformation est exprimée comme une tolérance en unités de με (par exemple
± xx με).
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.12]
3.1.12
point échantillon de déformation
point unique à un emplacement connu le long d’un capteur à fibre optique, où une valeur de
déformation est à mesurer
Note 1 à l’article: En raison des effets du moyennage du signal, la valeur mesurée représente la déformation le
long d’une très petite section du capteur à fibre optique qui inclut le point échantillon de déformation.
Note 2 à l’article: Voir Figure 1.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.13]
3.1.13
trace de déformation
ensemble de points échantillons de déformation répartis le long d’un capteur à fibres optiques
et séparés par l’espacement des points échantillons
Note 1 à l’article: Tous les points échantillons sont associés à une durée de mesure commune, souvent appelée
"horodatage de la trace". Les valeurs mesurées représentent la déformation pendant une période qui inclut
l’horodatage.
Note 2 à l’article: Tous les points échantillons dans une trace de déformation sont des valeurs mesurées produites
par le DSS et non des valeurs interpolées ou lissées produites par un traitement postérieur en dehors de l’unité
d’interrogation.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.14]
3.1.14
longueur totale de la fibre
L
F,tot
distance entre le connecteur de sortie de l’unité d’interrogation du DSS et l’extrémité finale du
capteur à fibres optiques
Note 1 à l’article: L’extrémité finale du capteur à fibres optiques peut être soit une extrémité coupée ou terminée
intentionnellement de la fibre physiquement éloignée de l’unité d’interrogation (dans une configuration à fibre
unique).
Note 2 à l’article: Ce paramètre est supérieur ou égal à l’étendue de mesure de la distance et est généralement
exprimé en m ou km.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.15]
3.1.15
durée de préchauffage
durée comprise entre l’instant où l’alimentation de l’unité d’interrogation du DSS est mise sous
tension, et l’instant où l’unité d’interrogation est en état d’être utilisée, comme spécifié par le
constructeur
Note 1 à l’article: La durée de préchauffage est généralement exprimée en secondes ou en minutes.
Note 2 à l’article: La durée de préchauffage permet de télécharger des logiciels et de stabiliser les températures
de fonctionnement des composants optiques et électroniques.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.16]
3.1.16
coefficient de corrélation croisée
valeur indiquant la similitude entre deux spectres de diffusion de Rayleigh dans la même section
de fibre optique
Note 1 à l’article: Le coefficient de corrélation croisée indique la qualité de la mesure. L’étendue possible du
coefficient de corrélation croisée est généralement comprise entre 0 et +1,0, les valeurs les plus élevées indiquant
une meilleure corrélation.
Note 2 à l’article: Dans la méthode par réflectométrie optique dans le domaine temporel (méthode OTDR), le spectre
de diffusion de Rayleigh est observé par l’intensité en fonction de la longueur d’onde, tout en modifiant la longueur
d’onde des signaux injectés. Dans la méthode par réflectométrie optique dans le domaine fréquentiel
(méthode OFDR), la diffusion de Rayleigh est observée par les décalages de phase des transformées de Fourier de
formes d’ondes.
3.2 Abréviations
DSS système fibronique réparti de détection de déformation
FAT Factory Acceptance Test (essai de réception en usine)
LVDT Linear Variable Differential Transformer (transformateur différentiel à variation
linéaire)
OFDR Optical Frequency Domain Reflectometry (réflectométrie optique dans le
domaine fréquentiel)
OTDR Optical Time Domain Reflectometry (réflectométrie optique dans le domaine
temporel)
TW-COTDR Tuneable-Wavelength Coherent Optical Time Domain Reflectometry
(réflectométrie optique cohérente dans le domaine temporel à longueur d’onde
réglable)
VOA Variable Optical Attenuator (atténuateur optique variable)
3.3 Symboles
A section transversale
E module de Young
F force
L distance optique entre le connecteur de sortie et un point échantillon de
déformation souhaité
L grandes longueurs de fibre
F,long
L longueur de fibre facultative
F,opt
L courte longueur de fibre
F,short
L longueur totale de la fibre
F,tot
ΔL longueur du capteur à fibre optique à soumettre à déformation
(point déformé)
δL petite variation de longueur de ΔL
N nombre de traces
n nombre de points de données
S écart-type
T température
T température maximale de fonctionnement du DSS
high
T température minimale de fonctionnement du DSS
low
T température typique de fonctionnement du DSS
op
T température de fonctionnement ambiante de la section d’essai de
STC
déformation
ε déformation
ε répétabilité de la déformation
rep
ε incertitude spatiale de la déformation
unc
σ contrainte
4 Montage d’essai général pour la mesure des paramètres de performance
4.1 Exigences générales et relatives aux montages d’essai
Un montage d’essai général pour les configurations à fibre unique est représenté
schématiquement à la Figure 2. L’objectif de ce montage est de fournir une base commune
pour déterminer les spécifications de mesure tout en réduisant le plus possible la complexité,
le coût, les exigences de reconfiguration et le temps d’exécution de l’essai. La stabilisation de
la température est utilisée pour éviter la possible diaphonie due aux variations de température.
Légende
1 caisson thermorégulé (par exemple enceinte thermostatique)
2 unité d’interrogation du DSS
3 connecteur de sortie de l’unité d’interrogation du DSS
4 épissure par fusion de fibre
5 atténuateur optique variable facultatif
6 grande longueur de fibre facultative, L (bobine normale)
F,opt
7 environnement thermorégulé pour des conditions ambiantes stables
8 grande longueur de fibre, L (spires non jointives et sans déformation)
F,long
9 section d’essai de déformation avec environnement thermorégulé pour des conditions ambiantes stables
10 organe de serrage de la fibre fixe
11 organe de serrage de la fibre mobile
12 courte longueur de fibre, L (spires non jointives), supérieure à 5 fois la résolution spatiale
F,short
13 terminaison de fibre
Figure 2 – Montage d’essai général pour la configuration à fibre unique
Le caisson thermorégulé contenant l’unité d’interrogation du système fibronique réparti de
détection de déformation (DSS) doit fournir une température stable, pendant une durée
prolongée, dans la gamme des températures de fonctionnement (T ≤ T ≤ T ) du dispositif
low op high
en essai. Il convient d’utiliser des enceintes thermostatiques disponibles dans le commerce
pour déterminer les paramètres de performance. Les exigences minimales d’un tel dispositif
sont:
– les températures minimale et maximale doivent dépasser les températures de
fonctionnement minimale et maximale de l’unité d’interrogation en essai;
– la variation de température dans le temps (état stable) doit être inférieure à (± 0,5 °C);
– l’homogénéité de température dans le volume du caisson doit être inférieure à (± 1,5 °C).
Pour l’ajustement de puissance optique, un atténuateur optique étalonné ou un atténuateur
optique pouvant être autoétalonné doit être utilisé. Si un atténuateur optique variable est utilisé,
il convient qu’il:
– soit étalonné pour la longueur d’onde de fonctionnement (ou autoétalonné à l’aide d’un
appareil de mesure de la puissance);
– présente une plage d’affaiblissement variable comprise entre 2 dB et 6 dB;
– présente une résolution de réglage d’affaiblissement selon les exigences, et une exactitude
présumée de 0,1 dB.
Des d’atténuateurs fixes calibrés peuvent être utilisés à la place d’un atténuateur optique
variable. L’IEC 60869-1 fournit de plus amples informations sur les dispositifs fibroniques
passifs de contrôle de la puissance.
La section d’essai de déformation doit appliquer de manière reproductible différents niveaux de
déformation constante de la longueur du capteur à fibres optiques, ∆L. Il convient que les
niveaux de déformation appliqués soient reproductibles avec une incertitude suffisamment
faible. Une fibre unimodale disponible dans le commerce (par exemple la fibre B.652,
spécifiée dans l’IEC 60793-2-50) doit être utilisée comme fibre de capteur à fibres optiques.
La déformation de la fibre optique doit être surveillée et mesurée avec un instrument de mesure
de déformation. Par exemple, un système de mesure du déplacement par interférométrie laser
ou un transformateur différentiel variable linéaire (LVDT) peuvent être utilisés pour déterminer
l’allongement de la fibre avec une incertitude approximativement inférieure à 1 µm. Si le module
de Young de la fibre est connu, un capteur de force peut être utilisé pour mesurer la force de
traction, à partir de laquelle la déformation peut être calculée à l’aide de la Formule (1).
Aucune influence interférente (par exemple due à une charge de compression élevée ou d’un
glissement) sur la mesure de déformation ne doit être causée par le serrage de la fibre.
Comme le glissement dépend du revêtement de la fibre, il convient d’utiliser un revêtement
mince et dur (par exemple un revêtement en polyimide). La section d’essai de déformation doit:
– avoir une longueur de capteur fibronique, ∆L, à déformer d’au moins ∆L > (3× la résolution
spatiale);
– être capable d’appliquer la déformation, ε, dans la fibre optique, avec ε dans la plage
5 με ≤ ε ≤ 20 000 με, ce qui est approprié à de nombreuses applications. Si nécessaire,
la plage de déformation peut être adaptée à l’application prévue.
NOTE 1 Lors de la détermination de la performance de l’unité d’interrogation du DSS avec un câble capteur
spécifique, il est possible de déterminer d’abord les performances du DSS avec une fibre unimodale ordinaire
(fibre B.652, spécifiée dans l’IEC 60793-2-50), puis de répéter la mesure avec le câble capteur au lieu de la fibre
unimodale ordinaire.
La section d’essai de déformation et la totalité de la longueur de fibre du capteur doivent être
actionnées dans des conditions ambiantes stables. Il convient que les conditions ambiantes
soient T = (23 ± 0,5) °C et (55 ± 10) % HR.
STC
La fibre de détection, de longueur L , ou des sections de fibre en essai alternatives doivent
F,long
être installées et actionnées sans y appliquer aucune déformation permanente. Pour la fibre de
détection de longueur L , un caisson thermorégulé doit être utilisé pour fournir une
F,long
température constante de la fibre. Il convient d’utiliser un bain d’étalonnage de température
comme caisson.
La variation de température dans le temps (état stable) doit être inférieure à (± 0,3 °C).
Le signal de rétrodiffusion de Rayleigh est sensible à l’effet combiné de la température et de la
déformation. Pour obtenir des mesures de déformation à haute résolution, il est important
d’utiliser le capteur dans un environnement à température très stable ou d’utiliser une
compensation de température. Lors de l’estimation des incertitudes de déformation, il convient
de tenir compte des variations de température possibles.
Dans un montage horizontal de la section d’essai de déformation, le poids de la fibre peut
provoquer un certain affaissement, il convient qu’il soit négligeable (principalement inférieur à
la résolution de l’unité d’interrogation). Lorsque la déformation est appliquée à la fibre affaissée
en augmentant ΔL, la fibre devient d’abord droite avec un déplacement δL croissant avant que
la déformation mesurée augmente linéairement avec la déformation appliquée. La déformation
nulle doit être définie par l’intersection d’un ajustement linéaire de la courbe de déformation
mesurée à la déformation appliquée avec l’axe X, comme représenté à la Figure 3. La longueur,
, correspondante doit être utilisée comme référence pour le calcul de déformation.
ΔL
La Figure 3 représente une courbe type de déformation mesurée par rapport à la déformation
appliquée résultant d’une combinaison de déplacement et de déformation. Lorsque la
déformation mesurée est exprimée dans la grandeur physique mesurée par l’unité
d’interrogation (par exemple le décalage de fréquence dans un système basé sur la diffusion
de Rayleigh), la pente de l’ajustement linéaire correspond au coefficient d’étalonnage de l’unité
d’interrogation, comme représenté dans l’exemple de la Figure 4.

Figure 3 – Déformation mesurée par rapport à la déformation appliquée
(courbe typique)
Figure 4 – Décalage de fréquence de Rayleigh en fonction
de l’allongement d’une fibre unimodale
Comme alternative au montage horizontal de la section d’essai de déformation, un montage
vertical avec différents poids peut être utilisé comme mécanisme de chargement.
La déformation de la fibre optique, ε, peut être calculée à l’aide de la Formule (1):
F
(1)
σ Eε
A
où
σ est la contrainte;
ε est la déformation de la fibre optique;
E est le module de Young de la fibre;
F est la force appliquée à la fibre par le poids (ou la force de traction);
A est l’aire de la section transversale de la fibre de verre.
L’incertitude de mesure doit être estimée conformément à l’ISO/IEC Guide 98-3.
L’unité d’interrogation du DSS et tout équipement de mesure supplémentaire utilisé
(par exemple capteurs de température, système de mesure de la longueur de référence à haute
résolution ou VOA) doivent être étalonnés avant les essais conformément aux
recommandations du fabricant, en l’absence d’étalonnage valide.
Si l’unité d’interrogation du DSS comprend un capteur hybride combinant les effets de
rétrodiffusion de Brillouin et de Rayleigh pour une qualité de mesure optimale, tous les
paramètres de performance doivent être déterminés avec et sans compensation de température.
4.2 Exigences générales relatives à la documentation
Les informations suivantes doivent être consignées:
– la date de réalisation de tous les essais;
– le nom de l’organisme qui exécute les essais;
– les noms des personnes qui effectuent les essais;
– la configuration du montage d’essai;
– la configuration de la section d’essai de déformation;
– le mode de fonctionnement de l’unité d’interrogation du DSS (canal ou canaux soumis à
essai dans le cas d’un système multicanal utilisant le même matériel);
– la ou les longueurs d’onde des signaux injectés (la ou les longueurs d’onde utilisées);
– le fabricant, le modèle et le numéro de série de l’unité d’interrogation du DSS;
– le fabricant, le modèle et le numéro de série du VOA;
– le fabricant, le modèle et le numéro de série du système de mesure de la longueur de
référence à haute résolution (le cas échéant);
– le fabricant de la fibre optique et les caractéristiques spécifiées de la fibre optique (le type
de revêtement doit être inclus);
– l’affaiblissement optique (unidirectionnel) du montage optique jusqu’à l’extrémité de la
longueur L ;
F,short
– la longueur d’onde utilisée pour mesurer l’affaiblissement à l’extrémité du capteur;
– l’étendue de mesure de la distance de l’unité d’interrogation du DSS;
– l’espacement des points échantillons utilisé pour toutes les mesures;
– le réglage de la résolution spatiale utilisé pour toutes les mesures;
– le nombre de mesures et la durée de mesure utilisés lors de l’étalonnage du DSS;
==
– les longueurs de fibres: L , L et L ;
F,short F,long F,opt
– la longueur de la section d’essai de déformation, ΔL;
– le niveau de déformation appliqué au capteur;
– le coefficient de corrélation croisée en position déformée;
– les limites de température de fonctionnement maximale (T ) et minimale (T ) de l’unité
high low
d’interrogation du DSS;
– la température dans l’enceinte au cours de l’essai.
Les informations exigées pour le DSS soumis à essai et le montage d’essai associé doivent
être consignées conjointement avec les spécifications de mesure calculées.
5 Procédures de mesure des paramètres de performance
5.1 Erreur de mesure de déformation
5.1.1 Procédure et conditions d’essai
Les étapes suivantes doivent être effectuées:
a) utiliser un montage d’essai général comme décrit en 4.1 pour la configuration spécifique de
l’unité d’interrogation du DSS en essai;
b) ajuster la longueur de la fibre, L , la longueur de la section d’essai de déformation, ΔL,
F,long
et la longueur de la fibre, L , comme spécifié en 4.1 et déclaré pour le DSS spécifique à
F,opt
soumettre à essai;
c) placer l’unité d’interrogation du DSS dans une enceinte thermostatique et stabiliser la
température à la température de fonctionnement désignée, T ± 0,5 °C. La température de
op
fonctionnement désignée doit faire l’objet d’un accord entre le fabricant et le client.
Attendre suffisamment longtemps avant d’effectuer les étapes suivantes pour que l’unité se
préchauffe et atteigne l’équilibre thermique avec l’environnement conformément aux
recommandations du fabricant (durée de préchauffage);
d) pour un essai de type ou de qualification complet de l’unité d’interrogation du DSS,
une enceinte thermostatique doit être utilisée et des mesures doivent être effectuées à
différentes températures. Pour un essai de réception en usine (FAT) d’une unité
d’interrogation du DSS fabriquée de manière régulière, l’essai peut être effectué à une seule
température, et sans utiliser d’enceinte thermostatique;
e) au moyen de la section d’essai de déformation, appliquer 5 niveaux de déformation
différents, dont 4 niveaux de déformation doivent être dans le régime linéaire de la courbe
mesurée (voir Figure 3 et Figure 4 pour les courbes types). Recueillir 10 traces de
déformation pour chaque niveau de déformation.
5.1.2 Calcul des paramètres et consignation
Les étapes a) à c) doivent être effectuées:
a) calculer la valeur moyenne de déformation sur une résolution spatiale autour du centre de
la section déformée pour toutes les traces;
b) calculer la différence absolue entre la déformation mesurée et la déformation appliquée;
c) consigner la valeur maximale de l’étape b) comme l’erreur de mesure de déformation.
L’estimation de l’incertitude de mesure doit être établie conformément à
l’ISO/IEC Guide 98-3.
5.2 Résolution spatiale
5.2.1 Procédure et conditions d’essai
Les étapes a) à e) doivent être effectuées:
a) utiliser un montage d’essai général comme décrit en 4.1 pour la configuration spécifique de
l’unité d’interrogation du DSS en essai;
b) installer séquentiellement trois fibres de longueur différente ΔL dans la section d’essai de
déformation, appelées fibre A, fibre B et fibre C, auxquelles la déformation est appliquée.
Les longueurs de ces trois fibres (∆L , ∆L et ∆L ) doivent être égales aux valeurs suivantes
A B C
avec une tolérance de longueur
...

IEC 61757-1-4 ®
Edition 1.0 2025-12
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Fibre optic sensors -
Part 1-4: Strain measurement - Distributed sensing based on Rayleigh scattering

Capteurs fibroniques -
Partie 1-4: Mesure de déformation - Détection répartie basée sur la diffusion de
Rayleigh
ICS 33.180.99  ISBN 978-2-8327-0944-3

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CONTENTS
FOREWORD . 3
INTRODUCTION . 5
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms, definitions, abbreviated terms, and symbols . 6
3.1 Terms and definitions . 6
3.2 Abbreviated terms . 10
3.3 Symbols . 11
4 General test setup for measurement of performance parameters . 11
4.1 General and test setup requirements . 11
4.2 General documentation requirements . 15
5 Measurement procedures for performance parameters . 16
5.1 Strain measurement error . 16
5.1.1 Test procedure and conditions . 16
5.1.2 Parameter calculation and reporting . 16
5.2 Spatial resolution . 16
5.2.1 Test procedure and conditions . 16
5.2.2 Parameter calculation and reporting . 17
5.3 Strain repeatability . 18
5.3.1 Test procedure and conditions . 18
5.3.2 Parameter calculation and reporting . 18
5.4 Spatial strain uncertainty . 19
5.4.1 Test procedure and conditions . 19
5.4.2 Parameter calculation and reporting . 19
5.5 Warm-up time . 19
5.5.1 Test procedure and conditions . 19
5.5.2 Parameter calculation and reporting . 20
5.6 System performance with altered attenuation . 20
5.6.1 General . 20
5.6.2 Long distance measurement . 21
5.6.3 Short distance measurement with high loss . 22
Annex A (informative) Application area of Rayleigh-based distributed strain
measurements . 24
Annex B (informative) Strain measurement using cross correlation of Rayleigh
scattering . 25
Bibliography . 27

Figure 1 – Optical fibre strain profile and related strain sample points. 8
Figure 2 – General test setup for a single-ended configuration. 12
Figure 3 – Measured versus applied strain (typical curve) . 14
Figure 4 – Rayleigh frequency shift as a function of elongation of a single-mode fibre . 14
Figure 5 – Illustration of spatial resolution test results . 17

Figure 6 – Performance evaluation at distance measurement range . 21
Figure 7 – Performance evaluation at short distance with high loss . 22
Figure B.1 – Strain measurement obtained from two Rayleigh scattering spectra
measured with the OTDR technique . 25

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
Fibre optic sensors -
Part 1-4: Strain measurement -
Distributed sensing based on Rayleigh scattering

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote international
co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To this end and
in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports,
Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC Publication(s)”). Their
preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with
may participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely with the International Organization for
Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence between
any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
services carried out by independent certification bodies.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) IEC draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). IEC takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent rights in
respect thereof. As of the date of publication of this document, IEC had not received notice of (a) patent(s), which
may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that this may not represent
the latest information, which may be obtained from the patent database available at https://patents.iec.ch. IEC
shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
IEC 61757-1-4 has been prepared by subcommittee 86C: Fibre optic systems, sensing and
active devices, of IEC technical committee 86: Fibre optics. It is an International Standard.
The text of this International Standard is based on the following documents:
Draft Report on voting
86C/1972/CDV 86C/1995/RVC
Full information on the voting for its approval can be found in the report on voting indicated in
the above table.
The language used for the development of this International Standard is English.
This document was drafted in accordance with ISO/IEC Directives, Part 2, and developed in
accordance with ISO/IEC Directives, Part 1 and ISO/IEC Directives, IEC Supplement, available
at www.iec.ch/members_experts/refdocs. The main document types developed by IEC are
described in greater detail at www.iec.ch/publications.
A list of all parts in the IEC 61757 series, published under the general title Fibre optic sensors,
can be found on the IEC website.
The committee has decided that the contents of this document will remain unchanged until the
stability date indicated on the IEC website under webstore.iec.ch in the data related to the
specific document. At this date, the document will be
– reconfirmed,
– withdrawn, or
– revised.
INTRODUCTION
This document is part of the IEC 61757 series, which is dedicated to fibre optic sensors. Generic
specifications for fibre optic sensors are defined in IEC 61757.
The individual parts of the IEC 61757 series are numbered as IEC 61757-M-T, where M denotes
the measurand and T the technology of the fibre optic sensor. The IEC 61757-1-T series is
concerned with strain measurements.

1 Scope
This part of IEC 61757 defines the terminology, structure, and measurement methods of
distributed fibre optic sensors for absolute strain measurements based on spectral correlation
analysis of Rayleigh backscattering signatures in single-mode fibres, where the fibre is the
distributed strain measurement element in a measurement range from about 10 m to tens of
km. This document also applies to hybrid sensor systems that combine the advantages of
Brillouin and Rayleigh backscattering effects to obtain optimal measurement quality.
This document also specifies the most important features and performance parameters of these
distributed fibre optic strain sensors and defines procedures for measuring these features and
parameters.
This part of IEC 61757 does not apply to point measurements or to dynamic strain
measurements. Distributed strain measurements using Brillouin scattering in single-mode fibres
are covered in IEC 61757-1-2.
The most relevant applications of this strain measurement technique are listed in Annex A,
while Annex B provides a short description of the underlying measurement principle.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies.
For undated references, the latest edition of the referenced document (including any
amendments) applies.
IEC 61757, Fibre optic sensors - Generic specification
IEC 61757-1-2:2023, Fibre optic sensors - Part1-2: Strain measurement - Distributed sensing
based on Brillouin scattering.
IEC 61757-2-2, Fibre optic sensors - Part 2-2: Temperature measurement - Distributed sensing
IEC 61757-3-2, Fibre optic sensors - Part 3-2: Acoustic sensing and vibration measurement -
Distributed sensing
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement - Part 3: Guide to the expression of
uncertainty in measurement (GUM:1995)
3 Terms, definitions, abbreviated terms, and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in IEC 61757, IEC 61757‑2‑2,
IEC 61757-3-2 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following
addresses:
– IEC Electropedia: available at https://www.electropedia.org/
– ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
NOTE For the following definitions, the relevant test procedures and parameters are defined in Clause 4.
3.1.1
distributed fibre optic strain sensing system
DSS
measurement set-up consisting of a distributed fibre optic sensor connected to an interrogation
unit, including processor, data archive, and user interface, which provides a spatially resolved
strain measurement
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.1]
3.1.2
distance measurement range
maximum distance from the DSS interrogation unit output connector along the fibre optic sensor
within which the DSS measures strain with specified measurement performance under defined
conditions
Note 1 to entry: Defined conditions are spatial resolution (3.1.8), spatial strain uncertainty (3.1.9), and
measurement time (3.1.5).
Note 2 to entry: This supporting parameter is closely related to the total accumulated optical loss (one way)
tolerated by the interrogation unit without affecting specified measurement performance. In test cases used to prove
or verify the reported specifications, the total fibre length is equal to or greater than the specified distance
measurement range, for the tolerated total accumulated optical loss.
Note 3 to entry: The distance measurement range is usually expressed in m or km.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.2, modified – Note 4 to entry deleted.]
3.1.3
strained spot
ΔL
length of fibre optic sensor that experiences a small elongation (δL), which causes strain that
is significantly bigger than the strain repeatability of the interrogation unit and which is
confirmed by a reference strain measurement
Note 1 to entry: The applied strain ε is equal to (δL/ΔL).
Note 2 to entry: It is useful to define strain in με, where 1 με corresponds to a δL of 1 μm over a ΔL of 1 m.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.3]
3.1.4
location
L
optical distance from the DSS interrogation unit output connector to a desired strain sample
point along the fibre optic sensor
Note 1 to entry: The farthest location from the DSS interrogation unit output connector for the particular test is
quantified as L and is often chosen to be the same as the distance measurement range for purposes of
F,long
comparing the measurement results with quoted specifications.
Note 2 to entry: The location is usually expressed in m or km.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.4]
3.1.5
measurement time
time between independent strain measurements when making successive measurements on a
single fibre optic sensor
Note 1 to entry: Equivalently, it is the time interval between successive strain trace timestamps under these
conditions.
Note 2 to entry: This parameter includes acquisition time and processing time for the measured data. This
parameter is typically selectable by the user in some limited fashion. Multiple independent strain measurements can
be averaged together to provide an overall measurement time.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.5]
3.1.6
point defect
local deviation of a fibre optic sensor from its nominal optical and mechanical properties
occurring at a single location, or over a length substantially less than the DSS spatial resolution
Note 1 to entry: The definition of a point defect encompasses a wide range of situations, which can produce similar
effects on the strain trace. Examples include:
– a point loss, like a bad fibre splice,
– a reflectance (or return loss), as can be introduced by a fibre connector,
– a localized region of high loss, like a bend or kink in the fibre, and
– a physical discontinuity in the fibre, like a splice between two fibres of different core diameters.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.6]
3.1.7
sample spacing
distance between two consecutive strain sample points in a single strain trace
Note 1 to entry: Sample spacing can be a user-selectable parameter in the interrogation unit.
Note 2 to entry: The sample spacing is usually expressed in mm.
Note 3 to entry: See Figure 1.
Note 4 to entry: This parameter is also called “gage pitch”.

Figure 1 – Optical fibre strain profile and related strain sample points
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.7]
3.1.8
spatial resolution
smallest length of strain-affected fibre optic sensor for which a DSS can measure and confirm
the reference strain of a defined strained spot within the specified strain measurement error of
the DSS
Note 1 to entry: The spatial resolution is usually expressed in mm.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.8]
3.1.9
spatial strain uncertainty
uncertainty of the location of strain data in a single strain trace, expressed by twice the standard
deviation of a specified number of adjacent strain sample points, with the fibre optic sensor held
at constant strain and temperature
Note 1 to entry: Due to a potential cross-sensitivity of DSS to temperature, it can be necessary to stabilize the
temperature of the fibre optic sensor.
Note 2 to entry: The spatial strain uncertainty is usually expressed in units of με and noted as a tolerance
(e.g. ±xx με), where 1 με corresponds to a δL of 1 μm over a ΔL of 1 m.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.9]
3.1.10
strain measurement error
maximum difference between a centred and uniformly weighted moving average of the
measured strain and a reference strain for all data points of the fibre optic sensor over the full
operating temperature range and all acquisition times
Note 1 to entry: Single value (worst case) is expressed like a tolerance in units of με (e.g. ±xx με).
Note 2 to entry: The number of elements used for the moving average is defined in this document. In practical
applications, other methods of smoothing might be applicable.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.11]
3.1.11
strain repeatability
precision of strain data based on repeated strain traces at a given location expressed by twice
the standard deviation of corresponding strain sample points in each strain trace, with the fibre
optic sensor held at constant strain and temperature
Note 1 to entry: The strain repeatability is expressed like a tolerance in units of με (e.g. ±xx με).
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.12]
3.1.12
strain sample point
single point at a known location along a fibre optic sensor, where a strain value is to be
measured
Note 1 to entry: Due to signal averaging effects, the measured value represents the strain along a very small section
of the fibre optic sensor that includes the strain sample point.
Note 2 to entry: See Figure 1.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.13]
3.1.13
strain trace
set of strain sample points distributed along a fibre optic sensor and spaced by the sample
spacing
Note 1 to entry: All sample points are associated with a common time of measurement, often called "trace
timestamp". The measured values represent the strain during a time period that includes the timestamp.
Note 2 to entry: All sample points in a strain trace are measured values produced by the DSS, and not interpolated
or smoothed values produced by subsequent processing outside the interrogation unit.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.14]
3.1.14
total fibre length
L
F,tot
distance from the DSS interrogation unit output connector to the far end of the fibre optic sensor
Note 1 to entry: The far end of the fibre optic sensor can be either a purposely cut or a terminated end of the fibre,
physically located far from the interrogation unit (in a single-ended configuration).
Note 2 to entry: This parameter is either equal to or greater than the distance measurement range and usually
expressed in m or km.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.15]
3.1.15
warm-up time
duration between the instant after which the power supply of the DSS interrogation unit is
energized and the instant when the interrogation unit may be used as specified by the
manufacturer
Note 1 to entry: Warm-up time is usually expressed in seconds or minutes.
Note 2 to entry: The warm-up time helps to upload software and to stabilize operating temperatures of optical and
electronic components.
[SOURCE: IEC 61757-1-2:2023, 3.1.16]
3.1.16
cross correlation coefficient
value showing similarity between two Rayleigh scattering spectra at the same optical fibre
section
Note 1 to entry: The cross correlation coefficient indicates the quality of the measurement. The possible range of the
cross correlation coefficient is generally from 0 to +1,0, where larger values indicate better correlation.
Note 2 to entry: In the optical time domain reflectometry method (OTDR method), the Rayleigh scattering spectrum
is observed by the intensity as a function of wavelength, while changing the wavelength of the launched signals. In
the optical frequency domain reflectometry method (OFDR method), Rayleigh scattering is observed by phase shifts
of Fourier transformed waveforms.
3.2 Abbreviated terms
DSS distributed fibre optic strain sensing system
FAT factory acceptance test
LVDT linear variable differential transformer
OFDR optical frequency domain reflectometry
OTDR optical time domain reflectometry
TW-COTDR tuneable-wavelength coherent optical time domain reflectometry
VOA variable optical attenuator
3.3 Symbols
A cross-sectional area
E Young’s modulus
F force
L optical distance from the output connector to a desired strain sample
point
L long fibre lengths
F,long
L optional fibre length
F,opt
L short fibre length
F,short
L total fibre length
F,tot
ΔL length of fibre optic sensor to be strained (strained spot)
δL small change in length of ΔL
N number of traces
n number of data points
S standard deviation
T temperature
maximal DSS operating temperature
T
high
T minimal DSS operating temperature
low
T typical DSS operating temperature
op
T ambient operating temperature of the strain test section
STC
ε strain
ε strain repeatability
rep
ε spatial strain uncertainty
unc
σ stress
4 General test setup for measurement of performance parameters
4.1 General and test setup requirements
A general test setup for single-ended configurations is schematically shown in Figure 2. The
aim of this setup is to provide a common base for determining the measurement specifications
while minimizing complexity, cost, reconfiguration requirements, and test execution time.
Temperature stabilisation is used to avoid possible crosstalk from temperature variations.
Key
1 temperature-controlled encasement (e.g. temperature chamber)
2 DSS interrogation unit
3 DSS interrogation unit output connector
4 fibre fusion splice
5 optional variable optical attenuator
6 optional long fibre length L (normal spool)
F,opt
7 temperature-controlled environment for stable ambient conditions
8 long fibre length L (loose and strain-free wound)
F,long
9 strain test section with temperature-controlled environment for stable ambient conditions
10 fixed fibre clamping unit
11 movable fibre clamping unit
12 short fibre length L (loose wound), longer than 5 times the spatial resolution
F,short
13 fibre termination
Figure 2 – General test setup for a single-ended configuration
The temperature-controlled encasement containing the interrogation unit of the distributed fibre
optic strain sensing system (DSS) shall provide a steady temperature, for an extended period
of time, within the temperature operating range (T ≤ T ≤ T ) of the device under test.
low op high
Commercial off-the-shelf temperature chambers should be used for determining the
performance parameters. Minimum requirements for such a device are:
– minimal and maximal temperature settings shall exceed the minimal and maximal operating
temperatures of the interrogation unit under test;
– temperature variation in time (steady state) shall be less than (±0,5 °C);
– temperature homogeneity in encasement volume shall be less than (±1,5 °C).
For the optical power adjustment, a calibrated optical attenuator or an optical attenuator that
can be self-calibrated shall be used. If a variable optical attenuator is used, the optical
attenuator should
– be calibrated for the wavelength of operation (or self-calibrated with a power meter);
– feature a variable attenuation range from 2 dB to 6 dB;
– feature a resolution of attenuation setting as required, assumed to be accurate within 0,1 dB.
Instead of a variable optical attenuator, calibrated fixed attenuators may be used. More
information on fibre optic passive power control devices can be found in IEC 60869-1.
The strain test section shall apply different levels of constant strain in the optical sensor fibre
of length ∆L. The applied strain levels should be reproduceable with sufficiently low uncertainty.
A commercially available single-mode fibre (e.g. B-652 fibre as specified in IEC 60793-2-50)
shall be used as the optical sensor fibre. The optical fibre strain shall be monitored and
measured with a strain measuring instrument. For example, a laser interferometric displacement
measuring system or a linear variable differential transformer (LVDT) can be used to determine
the fibre elongation with approximately less than 1 µm uncertainty. If Young’s modulus of the
fibre is known, a force transducer can be used to measure the pulling force, from which the
strain can be calculated using Formula (1). No interfering influences (e.g. due to high
compressive load or slipping) on the strain measurement shall be caused by fibre clamping.
Since slipping depends on the coating of the fibre, a thin and hard coating (e.g. polyimide
coating) should be used. The strain test section shall
– have a fibre optic sensor length ∆L to be strained of at least ∆L > (3 x spatial resolution);
– be capable of applying strain ε in the optical fibre, with ε in the range 5 με ≤ ε ≤ 20 000 με,
which is appropriate for many applications. If necessary, the strain range can be adapted to
the intended application.
NOTE 1 When determining the performance of the DSS interrogation unit with a dedicated sensor cable, the DSS
performance can first be determined with a regular single-mode fibre (B-652 fibre as specified in IEC 60793-2-50)
and then the measurement can be repeated with the sensor cable instead of the regular single-mode fibre.
The strain test section and the entire fibre length of the sensor shall be operated at stable
ambient conditions. The ambient conditions should be T = (23 ± 0,5) °C and (55 ± 10) % RH.
STC
The sensing fibre of length L or alternative test fibre sections shall be installed and
F,long
operated without any permanent strain applied. For the sensing fibre of length L , a
F,long
temperature-controlled encasement shall be used to provide a steady fibre temperature. A
temperature calibration bath should be used as encasement.
The temperature variation over time (steady state) shall be less than (±0,3 °C).
The Rayleigh backscattering signal is sensitive to the combined effect of temperature and strain.
To obtain high-resolution strain measurements, it is important to operate the sensor in a highly
stable temperature environment or to employ temperature compensation. When estimating
strain uncertainties, possible temperature variations should be considered.
In a horizontal setup of the strain test section, the fibre weight can cause some sagging, which
should be negligible (mainly less than the resolution of the interrogation unit). When strain is
applied to the sagging fibre by increasing ΔL, the fibre first becomes straight with increasing
displacement δL before the measured strain increases linearly with applied strain. Zero strain
shall be defined by the intersection of a linear fit of the measured versus applied strain curve
with the X-axis, as shown in Figure 3. The corresponding length ΔL shall be used as a
reference for strain calculation.
Figure 3 shows a typical curve of measured strain versus applied strain resulting from a
combination of displacement and strain. When the measured strain is expressed in the physical
quantity measured by the interrogation unit (for instance, the frequency shift in a Rayleigh based
system), the slope of the linear fit corresponds to the calibration coefficient of the interrogation
unit, as shown in the example of Figure 4.

Figure 3 – Measured versus applied strain (typical curve)

Figure 4 – Rayleigh frequency shift as a function of elongation of a single-mode fibre
As an alternative to the horizontal setup of the strain test section, a vertical setup with various
weights can be used as loading mechanism.
The optical fibre strain ε can be calculated from Formula (1).
F
σ Eε (1)
A
==
where
σ is the stress;
ε is the optical fibre strain;
E is Young’s modulus of the fibre;
F is the force applied to the fibre by the weight (or the pulling force);
A is the cross-sectional area of the fibre.
The measurement uncertainty shall be estimated in accordance with ISO/IEC Guide 98-3.
The DSS interrogation unit and any additional measuring equipment used (e.g. temperature
sensors, high resolution reference length measuring system, or VOA) shall be calibrated prior
to testing in accordance with the manufacturer's recommendations in the absence of valid
calibration.
If the DSS interrogation unit includes hybrid sensor operation with combined Brillouin and
Rayleigh backscattering effects for optimal measurement quality, all performance parameters
shall be determined with and without temperature compensation.
4.2 General documentation requirements
The following information shall be recorded:
– completion date of all testing;
– name of the organization executing the testing;
– names of the persons carrying out the tests;
– test setup configuration;
– strain test section configuration;
– operating mode of the DSS interrogation unit (channel or channels tested in case of a multi-
channel system using the same hardware);
– wavelength(s) of the launched signals [operating wavelength(s)];
– manufacturer, model, and serial number of the DSS interrogation unit;
– manufacturer, model, and serial number of the VOA;
– manufacturer, model, and serial number of the high-resolution reference length measuring
system (if applicable);
– manufacturer of the optical fibre and specified characteristics of the optical fibre (the type
of coating shall be included);
– optical loss (one-way) of the optical setup to the end of L ;
F,short
– wavelength used to measure the loss to the end of the sensor;
– distance measurement range of the DSS interrogation unit;
– sample spacing used for all measurements;
– spatial resolution setting used for all measurements;
– number of measurements and measurement time used during DSS calibration;
– lengths of fibres: L , L , and L ;
F,short F,long F,opt
– length of strain test section ΔL;
– strain level applied to sensor;
– cross correlation coefficient at the strained position;
– maximal (T ) and minimal (T ) operating temperature limits of the DSS interrogation
high low
unit;
– temperature in chamber during test.
The required information for the tested DSS and the associated test setup shall be recorded
along with the calculated measurement specifications.
5 Measurement procedures for performance parameters
5.1 Strain measurement error
5.1.1 Test procedure and conditions
The following steps shall be performed.
a) Use a general test setup as described in 4.1 for the specific DSS interrogation unit
configuration under test.
b) Adjust the fibre length L , the length of strain test section ∆L, and the fibre length L
F,long F,opt
as specified in 4.1 and quoted for the specific DSS to be tested.
c) Place the DSS interrogation unit in a temperature chamber and stabilize the temperature at
the designated operating temperature T ± 0,5 °C. The designated operating temperature
op
shall be agreed upon by the manufacturer and the customer. Allow the unit sufficient time
to warm up before performing the following steps, to reach thermal equilibrium with the
environment in accordance with the manufacturer's recommendations (e.g. warm-up time).
d) For a complete DSS interrogation unit type test or qualification, a temperature chamber shall
be used and measurements shall be taken at different temperatures. For a factory
acceptance test (FAT) of a regularly manufactured DSS interrogation unit, the test may be
performed at a single temperature, and without temperature chamber.
e) Using the strain test section, apply 5 different strain levels, of which 4 strain levels shall be
in the linear regime of the measured curve (see Figure 3 and Figure 4 for typical curves).
Collect 10 strain traces for each strain level.
5.1.2 Parameter calculation and reporting
Steps a) to c) shall be performed.
a) Compute the average strain value over one spatial resolution around the centre of the
strained section for all traces.
b) Compute the absolute difference between the measured and applied strain.
c) Report the maximum value of step b) as the strain measurement error. Estimation of
measurement uncertainty shall be carried out in accordance with ISO/IEC Guide 98-3.
5.2 Spatial resolution
5.2.1 Test procedure and conditions
Steps a) to e) shall be performed.
a) Use a general test setup as described in 4.1 for the specific interrogation unit configuration
of the DSS under test.
b) Sequentially install three fibres of different length ∆L in the strain test section, denoted fibre
A, fibre B, and fibre C, to which strain is applied. The lengths of these three fibres (∆L ,
A
∆L , and ∆L ) shall be equal to the following values with a length tolerance of ± 1 mm.
B C
1) The length ∆L of fibre A shall be less than half the claimed DSS instrument spatial
A
resolution, so that no single correlation point is expected to show the strain section.
2) The length ∆L of fibre B shall be equal to the claimed spatial resolution of the DSS
B
instrument being tested, so that at least one data point shows a strain value increase of
at least 90 % of the value measured with the original strain section.
3) The length ∆L of fibre C shall be three times the claimed spatial resolution of the DSS
C
instrument being tested.
NOTE 1 The minimal DSS instrument spatial resolution is about 10 mm, considering that the strain section
interval can actually be constructed. For interrogation units with higher spatial resolution, the fibre length and
length tolerance can be adjusted accordingly.
c) The strain difference should be at least 200 με for the individual fibre sections, measuring
strained length by a suitable instrument with approximately less than 1 µm uncertainty.
NOTE 2 When estimating strain uncertainties, it is best practice to consider possible temperature variations.
d) Place the DSS interrogation unit in a temperature chamber and stabilize the temperature at
the designated operating temperature T ± 0,5 °C. The designated operating temperature
op
shall be agreed upon by the manufacturer and the customer. Allow the unit sufficient time
to warm up before performing the following steps, to reach thermal equilibrium with the
environment in accordance with the manufacturer's recommendations for warm-up time.
e) For a complete DSS interrogation unit type test or qualification, a temperature chamber shall
be used and measurements shall be taken at different temperatures. For a factory
acceptance test (FAT) of a regularly manufactured DSS interrogation unit, the test may be
performed at a single temperature, and without temperature chamber.
5.2.2 Parameter calculation and reporting
For the calculation of spatial resolution, steps a) to d) shall be performed (refer to Figure 5).
a) Validate that the spatial resolution is larger than twice the length of fibre A by confirming
that none of the calculated data points show a strain section.
b) Validate that the spatial resolution is approximately equal to the length of fibre B by
confirming that at least one data point shows a strain of more than 90 % of the original strain
section.
c) Validate that the spatial resolution is smaller than the length of fibre C by confirming that at
least four data points show strain equal to the original strain value within the expected strain
uncertainty.
d) Record the length of fibre B as the spatial resolution of the strain measurement system.

Figure 5 – Illustration of spatial resolution test results
5.3 Strain repeatability
5.3.1 Test procedure and conditions
Steps a) to e) shall be performed.
a) Use a general test setup as described in 4.1 for the specific DSS interrogation unit
configuration under test.
b) Adjust the fibre length L , the length of strain test section ∆L, and the fibre length L
F,long F,opt
as specified in 4.1 and quoted for the specific DSS to be tested.
c) Place the DSS interrogation unit in a
...