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1 - CONTEXTE

2 - RADIOMÉTRIE INFRAROUGE EN FACE AVANT

3 - MÉTHODE PHOTOACOUSTIQUE

4 - MÉTHODE PHOTOPYROÉLECTRIQUE

5 - MESURE DE L’EFFUSIVITÉ D’UN REVÊTEMENT

6 - PROFIL D’EFFUSIVITÉ DANS LES MATÉRIAUX À GRADIENT DE PROPRIÉTÉS

Article de référence | Réf : R2959 v2

Radiométrie infrarouge en face avant
Mesure de l’effusivité thermique - Méthodes photothermiques

Auteur(s) : Jean-Claude KRAPEZ

Date de publication : 10 mars 2007

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RÉSUMÉ

L'effusivité thermique est directement proportionnelle à la densité de flux à apporter à la surface d'un matériau pour que sa température s'élève d'une valeur donnée. Cet apport d'énergie peut s'effectuer de manière radiative, dans le visible et le proche infrarouge, ce qui possible avec des techniques photothermqiues comme la technique photoacoustique, photopyroélectrique, par microscopie à photoréflexion... Les matériaux concernés sont alors les matériaux homogènes, avec revêtement, à gradient d'effusivité et les liquides.

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ABSTRACT

Thermal effusivity is directly proportional to the flux density which must be brought to the surface of a material in order to increase its temperature by a given value. This energy input can be carried out in a radiative way, in the visible and close infrared ranges, which is possible with photothermal techniques such as the photoacoustic, photopyroelectric, reflection microscopy techniques...The relevant materials are homogeneous materials, with coating and an effusivity gradient, and liquids.

Auteur(s)

  • Jean-Claude KRAPEZ : Ingénieur de recherche à l’Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales - Ingénieur et Docteur de l’École Centrale de Paris

INTRODUCTION

L’effusivité thermique est définie par λ est la conductivité thermique, ρ la masse volumique et c la capacité thermique massique [cf. Mesure de l’effusivité thermique- Introduction].

L’effusivité intervient dans les processus de conduction thermique variables dans le temps. Elle est directement proportionnelle à la densité de flux thermique qu’il faut apporter à la surface d’un matériau pour voir sa température s’élever d’une quantité donnée.

Dans le dossier Mesure de l’effusivité thermique- Méthodes par contact ont été décrites de nombreuses situations où intervient l’effusivité. Pour une mesure directe de cette propriété, il est nécessaire d’apporter de la chaleur sur une zone limitée du matériau et de suivre l’évolution de la température sur cette zone, ou à proximité. Il a été dressé en Mesure de l’effusivité thermique- Méthodes par contact un panorama des méthodes de mesure par contact. L’énergie est alors apportée par un corps à température différente de celle du matériau à caractériser, ou par une source de chaleur appliquée à la surface du matériau.

Le présent dossier Mesure de l’effusivité thermique- Méthodes photothermiques traite des méthodes photothermiques de mesure de l’effusivité, méthodes qui sont basées sur un apport d’énergie radiative, principalement dans le visible et le proche infrarouge (ex : laser). Il s’agit, pour l’essentiel, des techniques photoacoustique, photopyroélectrique, de la microscopie à photoréflexion et de la radiométrie infrarouge, avec, en particulier, la méthode flash en face avant. Sont concernés les matériaux homogènes, les matériaux avec revêtement, les matériaux à gradient d’effusivité et les liquides.

Le bilan de cette présentation de méthodes photothermiques se trouve en Mesure de l’effusivité thermique- Introduction dans le paragraphe « Performances des méthodes ».

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r2959


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2. Radiométrie infrarouge en face avant

2.1 Principe

Le principe de la radiométrie photothermique en face avant est décrit sur la figure 2.

Un détecteur infrarouge IR est utilisé pour enregistrer les variations de la luminance infrarouge partant de la surface du matériau chauffé. Les détecteurs les plus courants pour cette application opèrent dans les bandes spectrales II et III, c’est-à-dire entre 3 et 5 µm pour la première et entre 8 et 12 µm pour la deuxième. Ces bandes correspondent, peu ou prou, à des fenêtres atmosphériques.

Pour plus de détails sur le choix du détecteur, on pourra consulter le dossier Mesure de la diffusivité thermique par la méthode flash, réf. [7] consacré à la mesure de la diffusivité par méthode flash, ainsi que les références citées.

Une cartographie de la température peut être obtenue en utilisant une caméra infrarouge (monodétecteur associé à un balayage mécanique sur les instruments anciens ou matrice de photodétecteurs sur les instruments plus récents). Pour ce qui est de l’instrumentation thermographique, on oriente le lecteur vers le dossier Thermographie- Principes et mesure, réf. [8].

D’une manière générale, le signal fourni par le capteur infrarouge s’exprime par :

V(t) = K [εL0(T(t)) + (1 − ε)Le(t)] + V0
...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KRAPEZ (J.-C.) -   Mesure de l’effusivité thermique. Méthodes par contact  -  . Techniques de l’Ingénieur Mesure de l’effusivité thermique- Méthodes par contact, 09-2006.

  • (2) - ALMOND (D.), PATEL (P.) -   Photothermal Science and Techniques  -  . Chapman & Hall, 1996.

  • (3) - SELL (J.) -   Photothermal investigations of solids and fluids  -  . Academic Press, Inc., Orlando, Fla., 1989.

  • (4) - MANDELIS (A.), HESS (P.) -   Progress in photothermal and photoacoustic science and technology. Principles and Perspectives of Photothermal and Photoacoustic Phenomena  -  . Elsevier, 1992.

  • (5) - LYONS (P.R.A.), GAI (S.L.) -   A method for the accurate determination of the thermal product (kρC)1/2 for thin film heat transfer or surface thermocouple gauges  -  . J. Phys. E: Sci. Instrum., 21, p. 445-448, 1988.

  • (6) - FORT (C.), ROUX (J.M.),...

NORMES

  • Isolation thermique. Grandeurs physiques et définitions. - NF EN ISO 7345 - 07-96

  • Isolation thermique. Conditions de transfert thermique et propriétés des matériaux. Vocabulaire. - NF EN ISO 9251 - 07-96

1 Organismes et laboratoires

Laboratoires : http://www.lept-ensam.u-bordeaux.fr/ ; http://www.ensem.inpl-nancy.fr/LEMTA/ ; IUSTI, GREMI CNRS, LP2A, ISITEM, UTAP/LEO, ESPCI

Organismes : http://www.onera.fr, BNM-LNE, Giat Industries DSAM/DT/BIA/BIU, DGA, CTA/LOT/GHF

Projet européen : http://www.evitherm.org/

HAUT DE PAGE

2 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs

HAUT DE PAGE

2.1 Détecteurs infrarouges

Hamamatsu Photonics http://www.hamamatsu.com

Infrared Associates http://www.irassociates.com

Judson Technologies http://www.judsontechnologies.com

Sofradir http://www.sofradir.com

Kolmar Technologies http://www.kolmartech.com

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