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Auteur(s)
-
Bertrand BOCQUET : Professeur à l’IUT A de l’Université des Sciences et Technologies de Lille
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Lire l’articleINTRODUCTION
La radiométrie est un terme assez large qui désigne la mesure de l’intensité du rayonnement électromagnétique qu’il soit ionisant ou non ionisant. Notre domaine d’intervention se situe au niveau des ondes électromagnétiques non ionisantes, où nous pouvons différencier deux domaines importants : les ondes optiques et les radiofréquences. Ce dernier domaine, moins développé que celui de l’optique, recèle cependant un potentiel important. Cela est particulièrement vrai dans le domaine des hyperfréquences ou micro-ondes (1 à 300 GHz). Cependant, compte tenu des longueurs d’onde utilisées, il apparaît des phénomènes de diffraction non négligeables. Aujourd’hui, les puissances de calcul nous permettent de prendre en compte des effets électromagnétiques complexes et d’avoir une information pertinente à partir des mesures.
Nous allons nous intéresser plus particulièrement à la détermination de la grandeur physique « température ». Le principe physique mis en œuvre pour ce type de mesure est le rayonnement électromagnétique d’origine thermique qu’émet tout corps dont la température est différente du zéro degré kelvin. L’intérêt principal de telles mesures est d’être non invasive sur des profondeurs bien plus élevées que celles de l’infrarouge.
L’objet de cet article est de montrer les potentialités d’une thermométrie par radiométrie micro-onde passive et la démarche permettant d’avoir accès à une information quantitative à distance de la température. Cette quantification aboutit au développement de thermomètres conduisant à une radiothermométrie en volume.
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- Version archivée 1 de oct. 1987 par Yves LEROY
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4. Applications médicales et industrielles
La puissance reçue, de l’ordre du picowatt pour des températures proches de l’ambiante et pour des bandes passantes de l’ordre du gigahertz, est trop faible pour être détectée directement. Ce signal doit être largement amplifié, mais la variation aléatoire du gain des amplificateurs affecte la mesure. Aussi, le signal doit être comparé périodiquement à une source de bruit de référence et peut être traité par une détection synchrone [35]. Un radiomètre ne sait pas mesurer un écart de température inférieur à un certain seuil δT, appelé écart de température minimal décelable. Obtenir une faible valeur de la quantité δT est un compromis entre rapidité de mesure et bande passante. À partir de la connaissance de la température de bruit du système radiométrique Ts, de sa bande passante Δf, du temps d’intégration Δt de la détection synchrone et de la température T à mesurer, on obtient l’expression suivante :
K est un facteur généralement compris entre 2 et 4 et dépend de la conception du radiomètre. Pour K = 1, nous avons la sensibilité idéale d’un radiomètre à puissance totale. K = 2 représente la sensibilité d’un radiomètre de Dicke [36]. Typiquement, pour les radiomètres réalisés au laboratoire, δT est proche de 0,1 ˚C pour une constante de temps de deux secondes, ce qui permet d’apprécier une différence de puissance de l’ordre de quelques femtowatt.
L’équation du signal de sortie Tm est décrite par une relation linéaire de la forme :
et on réalise un étalonnage avec deux points de mesure de température proche des températures à mesurer.
4.1 Différentes techniques de construction de radiomètres micro-ondes
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BRUHAT (G.) - Thermodynamique - . Éditions Masson, Paris, 1968.
-
(2) - BLANC (A.) - Rayonnement - . Édition Armand Collin, Paris, 1965.
-
(3) - BOSMA (H.) - On the theory of linear noisy systems - . Thesis, Technical University Eindhoven, 1967.
-
(4) - EVANS (G.), MC LEISH (C.W.) - RF Radiometer handbook - . Artech House Inc., 1977.
-
(5) - GUY (A.W.) - Electromagnetic fields and relative heating pattern due to a rectangular aperture source in direct contact with bilayered biological tissue - . IEEE Trans Microwave Theory Tech., vol. 19, pp. 214-223, 1971.
-
(6) - NEELAKANSTASWAMY (P.S.), GUPTA (K.K.), BANERJEE (D.K.) - A compact light-weight Gaussian-beam launcher for microwave exposure studies - . IEEE Trans. on Microwave Theory Tech., vol. 26, pp. 665-666, 1978.
- ...
ANNEXES
Applications télédétection
http://www.dlr.de/DLR-Homepage
http://www.ewh.ieee.org/soc/grss/ift/techbriefs.html
Laboratoire
http://www.iemn.univ-lille1.fr/recherche/recherche.htm
Applications en champ proche
http://www.vision.ic.ac.uk/noninvasive.htm
http://www.diel.univaq.it/research/?id_area=5&id_subarea=6#beginarea
http://www.phys.msu.su/#science ou http://hustle.phys.msu.su/work.html
http://www.resltd.ru/eng/radiometry/
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