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Strioscopie
Mécanique des fluides - Visualisation par variation d’indice
AF3332 v1 Article de référence

Strioscopie
Mécanique des fluides - Visualisation par variation d’indice

Auteur(s) : Jean-Pierre PRENEL, Paul SMIGIELSKI

Date de publication : 10 juil. 1999 | Read in English

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1 - Généralités

2 - Méthode des ombres : ombrographie ou ombroscopie

3 - Strioscopie

4 - Techniques interférométriques

5 - Techniques holographiques

6 - Méthodes particulières

7 - Conclusion

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Jean-Pierre PRENEL : Professeur à l’Université de Franche-Comté - Responsable de l’Équipe Métrologie Optique et Microtechniques de l’Institut de Génie Énergétique de Belfort

  • Paul SMIGIELSKI : Docteur ès Sciences - Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique ESO - Attaché à la Direction Scientifique de l’institut franco-allemand de Recherches de Saint-Louis - Cofondateur d’HOLO 3 - Professeur conventionné ENSPS à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg

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INTRODUCTION

Nous considérons dans ce chapitre des objets optiquement transparents présentant des variations d’indice de réfraction tels les écoulements aérodynamiques ou hydrodynamiques et les plasmas ou certains matériaux optiques soumis à des contraintes diverses.

De tels objets sont, du point de vue optique, des objets de phase (seulement caractérisés par des variations de chemin optique). Ils ne sont pas visibles directement en formant leur image sur un récepteur photographique, celui-ci étant uniquement sensible à la lumination (produit de l’éclairement par le temps de pose).

Pour les visualiser, il faut les transformer en objet d’amplitude, soit à l’aide de techniques strioscopiques ou interférométriques, par exemple, soit en introduisant dans le milieu (cas des écoulements) des microparticules qui diffusent la lumière.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af3332

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3. Strioscopie

On distingue la strioscopie en éclairage incohérent (méthode de Toepler-Foucault ou méthode « schlieren ») dont le principe fait appel à l’optique géométrique et à la déviation des rayons lumineux de la strioscopie en éclairage cohérent (laser) dont le principe fait appel à la notion de filtrage des fréquences spatiales.

3.1 Strioscopie en éclairage incohérent (schlieren)

Une source rectangulaire incohérente S éclaire l’écoulement à étudier (figure 4) ; un système optique forme de cette source une image S’ sur un demi-plan opaque d’arête parallèle à Ox (couteau C) qui l’occulte partiellement. Dans l’image de l’écoulement en P’ apparaissent alors des variations d’éclairement ΔE proportionnelles aux déplacements Δa de l’image de S dans la direction Oz.

On a :

Δa = εf

f étant la focale de l’objectif L3 , et ε la composante de la déviation des rayons lumineux selon Oz.

En l’absence d’écoulement, l’éclairement E 0 dans l’image est proportionnel à la largeur a de la fente. La variation relative d’éclairement ΔE/E 0 , égale à ε f /a, est donc proportionnelle au gradient du chemin optique Δ(x, z ).

ΔEE0fan Δxfan0 Δz

Cette formule correspond au schéma de la figure 4. Pour un couteau C dont l’arête est parallèle à Oz, on a :

...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CHENG (K.C.) -   A history of Flow Visualization : Chronology.  -  Journal or Flow Visualization and Image Processing 4-1, 1997, p. 9-27.

  • (2) - MERZKIRCH (W.) -   Flow Visualization.  -  Academic Press, 1987.

  • (3) - MACAGNO (E.) -   Leonardo da Vinci : Engineer and Scientist.  -  Hydraulic Research A historical review GARBRECHT Boston 1987, p. 33-53.

  • (4) - FASSO (C.A.) -   Birth of Hydraulics during the Renaissance period.  -  Hydraulics and Hydraulic Research A historical review GARBRECHT Ed. Boston 1987, p. 55-79.

  • (5) - LEVI (E.) -   The Science of Water.  -  The Foundation of Modern Hydraulics. chap. 10 : The Hydraulics of Leonardo da Vinci ASCE Press, 1995.

  • (6) - REICHENBACH (H.) -   Contributions of Ernst Mach to Fluid Mechanics.  -  Ann. Rev. Fluid Mech. Vol. 15, 1983, p. 1-28.

  • ...
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