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Auteur(s)
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Georges LE PALEC : Professeur à l’Institut de mécanique de Marseille, université de la Méditerrannée
-
Daniel RONDOT : Professeur à l’Institut universitaire de technologie de Belfort
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article présente un dispositif qui permet l’analyse expérimentale d’une distribution de température dans un volume qui peut être très réduit (par exemple, analyse d’une couche limite). Cette technique d’investigation peut être utilisée à des fins de profilométrie, cartographie ou tomographie thermiques, les résultats acquis étant complémentaires de ceux qui peuvent être obtenus par thermographie infrarouge. En effet, lors de l’étude du transfert de chaleur par convection entre une surface et un fluide, le couplage des deux techniques peut conduire à une mesure précise des coefficients de transfert de chaleur locaux.
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- Version courante de mai 2023 par Séverine GOMES
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2. Réalisation technique et acquisition des données
2.1 Obtention d’un profil, d’une cartographie et d’une tomographie thermiques
D’un point de vue fonctionnel, un profil thermique est obtenu par déplacement du microthermocouple dans une direction à l’aide d’un des moteurs pas à pas. Pratiquement, on utilise un déplacement minimal de l’ordre de grandeur du diamètre du thermocouple utilisé (10, 25, 50 ou 100 mm). L’analyse d’un plan (cartographie) sera obtenue en utilisant un deuxième moteur afin de réaliser une succession de profils équidistants, avec la même résolution minimale que précédemment entre chaque profil : la connaissance simultanée de la température locale et des coordonnées X et Y permet de construire la loi T = f (X,Y ). Chaque plan est stocké dans un fichier comprenant 256 ¥ 256 points et 256 niveaux de gris. Un profil thermique isolé comprend un nombre maximal de 4 000 points.
La présence du troisième moteur qui assure un déplacement vertical (normal à la surface) permet d’exécuter une tomographie thermique et donc l’analyse d’un volume par exécution successive de plans. Enfin, l’utilisation du plateau tournant, mû lui aussi par un quatrième moteur, permet, lors d’une investigation effectuée dans une région proche d’une surface, de choisir et de faire varier la direction de déplacement du thermocouple par rapport à la géométrie de la paroi d’échange : cette fonction offre notamment la possibilité d’étudier une surface macro‐rugueuse.
Les moteurs sont pilotés par un système comportant une unité centrale à microprocesseur qui assure la gestion de la communication avec un ordinateur et la commande de quatre modules internes reliés aux quatre moteurs. Ce système est muni d’une liaison normalisée connectée à une interface compatible. Chaque moteur peut recevoir les commandes suivantes : sens de rotation, avance par pas, couple de maintien. La précision du déplacement linéaire (1 µm) et celle du déplacement angulaire (0,005 degré) sont largement supérieures à la précision nécessaire qui est, au mieux, donnée par le diamètre du microthermocouple.
HAUT DE PAGE2.2 Acquisition des données
Outre le capteur, la...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOUTONS (J.-M.), LE PALEC (G.), NARDIN (P.), RIGO (M.-O.), RONDOT (D.) - Microscopie thermique à balayage. - Revue Générale de Thermique, no 361, pp. 24-31 (1992).
-
(2) - CHUARD (M.) - Conception et réalisation d’une chaîne de mesure d’état de surfaces automatique et à large échelle. - Thèse de doctorat en automatique et informatique de l’Université de Franche‐Comté, mai 1985.
-
(3) - NARDIN (P.), AWAJAN (A.), RONDOT (D.), LUCAS (A.) - Dynamic infrared thermography in Raynaud’s syndrome. - 17th Annual Meeting Academy of Thermology, Fort Lauderdale, Florida, USA, 13-15 mai 1988.
-
(4) - YULE (A.-J.), TAYLOR (D.-S.), CHIGIER (N.-A.) - Thermocouple signal processing and on‐line digital compensation. - J. Energy, Vol. 2, no 4, juil.-août 1978.
-
(5) - ZEGHMATI (B.) - Thèse d’État : Étude du couplage des équations de Luikov avec celles de la couche limite laminaire au‐dessus d’une plaque inclinée. - Université de Perpignan, juil. 1988.
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