Tesi sul tema "Mesure de température par thermographie infrarouge"
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Reungoat, David. "Analyse de la température à l'interface d'une garniture mécanique par mesure par thermographie infrarouge". Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2355.
Abstract (sommario):
Les garnitures mecaniques, ou joints d'etancheite a faces radiales, sont de plus en plus utilises dans les mecanismes tournants (conditions de fonctionnement extremes, machines de haute technologie, etc). Or le comportement de cet element mecanique est principalement dirige par les phenomenes thermiques. Les travaux publies au sujet des temperatures dans une garniture sont rares. Nous avons elabore puis de valide une methode de mesure de la temperature a l'interface d'une garniture par thermographie infrarouge. Cette methodologie est applicable pour la mesure des temperatures d'une surface opaque mouvement (ou d'un fluide) au travers d'un film mince semi-transparent. Elle prend en compte l'effet des dioptres et le phenomene de la semi-transparence. Les differents coefficients radiatifs, ont ete etalonnes en fonction de la temperature et de l'epaisseur du milieu considere. Une modelisation numerique du joint mecanique est developpee afin d'ajuster les parametres de fonctionnement de la garniture experimentale un regime de poursuite dynamique. Les resultats experimentaux sont analyses en fonction des conditions de fonctionnement dynamique du joint. L'analyse des resultats en regime transitoire ou stationnaire nous permet de confirmer l'hypothese d'une geometrie de l'interface imposee par les phenomenes thermiques. Les deformations thermoelastiques a l'interface sont etudiees en fonction des parametres: pressions, temperatures, vitesses etc. . Les resultats montrent que dans le cas ou les faces sont en contact il existe des gradients de temperature dans l'interface de l'ordre de 10 a 20c. Par contre, dans le cas ou la fuite apparait, l'hypothese d'une temperature uniforme dans l'interface peut etre appliquee. Mais l'utilisation de la garniture nous apprend que la fuite ne correspond pas au mode de fonctionnement normal de la garniture. Nous constatons aussi que le stator ne peut etre considere isole thermiquement
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Legrand, Anne-Claire. "Thermographie multispectrale haute et basse température : application au contrôle non destructif". Dijon, 2002. http://www.theses.fr/2002DIJOS014.
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Henry, Robert. "Étude du fonctionnement d'un dégivreur électrique : modélisation et mesure en soufflerie givrante de température pariétale par thermographie infrarouge". Clermont-Ferrand 2, 1989. http://www.theses.fr/1989CLF21190.
Abstract (sommario):
Dans le cadre des etudes de protection contre le givrage des aeronefs, un modele numerique de simulation de degivreur electrique de troncon de pale d'helicoptere a ete developpe a l'o. N. E. R. A. Sa validation definitive necessitait la mesure de la temperature parietale du profil pendant le fonctionnement du degivreur en conditions reelles. Les moyens de mesures classiques par sondes ou thermocouples n'ayant pas donne les resultats escomptes, nous avons utilise la thermographie infrarouge. Cette technique a ete employee en soufflerie givrante, au centre d'essais des propulseurs, au cours d'essais de degivrage d'un troncon de pale fixe d'helicoptere. Les mesures ont necessite un etalonnage prealable de la camera aux basses temperatures ainsi que la determination des diverses emissivites (peinture recouvrant la pale, eau et glace) et du facteur de transmission du nuage givrant. La numerisation des images infrarouges enregistrees pendant un essai en air sec et deux essais en conditions givrantes avec depart de glace a permis de restituer l'evolution de la temperature parietale au cours du degivrage. Au moment precis du depart de la glace, elle est environ egale a 20#oc. Ceci met en evidence le developpement d'un film d'eau a l'interface glace/titane qui diminue l'adhesion de la glace jusqu'au depart de celle-ci sous l'effet des forces aerodynamiques. Ce resultat a fait apparaitre la necessite d'introduire le changement de phase glace/eau dans la modelisation. Un nouveau code a donc ete developpe. D'une configuration plane, le degivreur est suppose recouvert d'une couche uniforme de glace, d'epaisseur constante au cours du temps. Dans tous les cas testes, les resultats de ce modele sont similaires a ceux obtenus par des codes equivalents developpes a la n. A. S. A. Et au r. A. E. , et a ceux obtenus par un code aux elements finis (adinat#). La confrontation entre les mesures effectuees en s
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Gilblas, Remi. "Mesure de champs de températures vraies par thermo-réflectométrie proche infrarouge". Thesis, Toulouse, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAT0012/document.
Abstract (sommario):
La mesure de champs de température sans contact est un paramètre clé pour l'optimisation et le contrôle des procédés. Les systèmes actuels présentent des limitations, particulièrement sur des surfaces hétérogènes et/ou dans des conditions dynamiques pouvant entraîner une altération de la surface. Ces restrictions sont causées par la méconnaissance de l'émissivité de la surface qui est une fonction complexe de nombreuses grandeurs physiques (température, longueur d'onde, rugosité, direction de détection). La thèse présentée propose le développement complet d'une nouvelle méthode de mesure de champs de température vraie, dénommée THERMOREFLECTOMETRIE, applicable sur tout type de matériaux opaques, dans la gamme [300-1000]°C. Elle permet la mesure en ligne de l'émissivité par le couplage d'une étape classique de THERMOGRAPHIE avec une étape de REFLECTOMETRIE laser. La démarche adoptée consiste premièrement en l'analyse critique de la méthode et de ses facteurs d'influence, ainsi que du dimensionnement optimal des éléments par des études en simulations. Ensuite un prototype opérationnel est mis en oeuvre et ses défauts sont caractérisés, du point de vue d'un système de type CAMERA, et les corrections nécessaires sont mises en place. Enfin, les performances expérimentales sont évaluées sur des scènes thermiques complexes et hétérogènes qui mettent en évidence la bonne précision du prototype pour tous les échantillons testésTrue temperature field measurement is a key parameter for the optimization and the control of industrial processes. Current systems present limitations, especially on heterogeneous surfaces and/or in dynamical conditions involving the surface's variation. These restrictions are due to the ignorance of the surface's emissivity, which is a complex function of many physical quantities (temperature, wavelength, roughness, direction of detection). This thesis presents the complete development of a new method of true temperature field measurement, called Thermoreflectometry, applicable on any kind of opaque material, in the range [300-1000]°C. It allows the on-line measurement of emissivity by mixing a step of classical THERMOGRAPHY with a step of laser REFLECTOMETRY. The approach of this work is, first, the critical analysis of the method and its influence quantities, and then the optimal dimensionment of the components by simulation studies. Thirdly, a prototype is built and its defaults are characterized, following a CAMERA-based point of view, and the possible corrections are implemented. Finally, the experimental performances are estimated on some complex heterogeneous thermal scenes which emphasize the prototype's precision for all the tested samples
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Groz, Marie-Marthe. "Reconstruction 3D de sources de chaleur volumiques à partir des champs de température de surface mesurés par thermographie InfraRouge". Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0135.
Abstract (sommario):
L'évaluation et le contrôle non destructifs (E.C.N.D.) des matériaux et des structures sont une problématique industrielle très importante dans les domaines du transport, de l'aéronautique et du spatial, et dans le milieu médical. La thermographie infrarouge active est une technique d'E.C.N.D qui consiste à apporter une excitation extérieure afin d'entraîner une élévation de température dans le matériau, puis à évaluer le champ de température résultant à la surface. Cependant, les excitateurs thermiques utilisés (lampes flash, halogènes, lasers) agissent uniquement sur la surface du matériau. Plusieurs systèmes de conversion d'énergie peuvent en revanche mener à l'apparition de sources volumiques : on peut citer en particulier les phénomènes de thermo-acoustique, de thermo-induction, de thermomécanique ou de thermochimie. Par exemple, une excitation par ondes ultrasonores peut entraîner des sources thermiques volumiques si le matériau est viscoélastique ou s'il y a présence de défaut. La reconstruction de ces sources est donc la première étape permettant de remonter aux paramètres responsables de l'échauffement. Caractériser une source thermique consiste à reconstruire sa géométrie et la puissance qu'elle génère. Cependant, l'identification de sources thermiques volumiques par la mesure des champs de température de surface est un problème mathématiquement mal posé. Le caractère diffusif de la température en est le principal responsable. Dans ce travail, la reconstruction 3D des sources volumiques à partir du champ de température résultant à la surface, mesuré par InfraRouge, est étudié. Tout d'abord, une analyse du problème physique permet de spécifier les limites de la reconstruction. En particulier, un critère sur la résolution spatiale atteignable est défini et une limitation de reconstruction pour les sources en profondeur est mise en lumière. Ensuite, une méthode de reconstruction par approche probabiliste est proposée et comparée aux méthodes d'inversions existantes. Le temps d'exécution et la sensibilité au bruit de mesure sont étudiés pour chacune de ces méthodes. Des applications numériques et expérimentales seront enfin présentées pour illustrer les résultatsNon Destructive Testing (N.D.T.) of materials and structures is a very important industrial issue in the fields of transport, aeronautics and space and in the medical domain. Active infrared thermography is a N.D.T. method that consists in providing an external excitation to cause an elevation of temperature field in the material and then to evaluate the resulting temperature field at the surface. However, thermal exciters used (flash lamps, halogen, lasers) act only on the surface of the sample. Several energy conversion systems can on the other hand lead to the generation of volumetric sources: the phenomena of thermo-acoustic, thermo-induction, thermomechanic or thermochemistry can be cited. For example, ultrasonic waves can generate volumetric heat sources if the material is viscoelastic or if there is a defect. The reconstruction of these sources is the first step for the quantification of parameters responsible of the heating. Characterizing a heat source means reconstructing its geometry and the power it generates. For example, a defect in a structure and / or the viscoelasticity of a material can be detected and quantified by this technique if it acts directly on temperature field. However, identification of volumetric heat sources from surface temperature fields is a mathematical ill-posed problem. The diffusive nature of the temperature is the main cause. In this work, the 3D reconstruction of the volumetric heat sources from the resulting surface temperature field, measured by InfraRed, is studied. First, an analysis of the physical problem enables to specify the limits of the reconstruction. In particular, a criterion on achievable spatial resolution is defined and a reconstruction limitation for in-depth sources is highlighted. Then, a probabilistic approach for the reconstruction is proposed and compared to existing inverse methods. The computation time and noise sensitivity are studied for each of these methods. Numerical and experimental applications will thus be presented to illustrate the results
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Daviot, Ronan. "Etude des champs de flux thermique sur les composants faisant face au plasma dans un tokamak à partir de mesures de température par thermographie infrarouge". Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00534809.
Abstract (sommario):
La connaissance des champs de flux thermique sur les composants d'un tokamak estun élément important de la conception de ce type de machines. L'objectif de cette thèse est dedévelopper et mettre en œuvre une méthode de calcul de ces flux à partir des mesures detempérature par thermographie infrarouge. Ce travail repose sur trois objectifs qui concernentles tokamaks actuels et futurs (ITER) : mesurer un champ de température d'une paroiréfléchissante par pyrométrie photothermique (pré-étude), caractériser les propriétésthermiques des dépôts sur les surfaces des composants et développer un calcultridimensionnel et non-linéaire du flux.Une comparaison de différentes techniques de pyrométries monochromatique,bichromatique et photothermique est effectuée sur une expérience de laboratoire de mesure detempérature. Une sensibilité importante de la technique de pyrométrie photothermique auxgradients de température sur la zone observée a été mise en évidence.Les dépôts en surface des composants exposés au plasma, sans inertie thermique, sontmodélisés par des champs de résistance thermique équivalente transverse. Ce champ derésistance est déterminé, en tout point de mesure, par confrontation du champ de températurede paroi issu de la thermographie avec le résultat d'une simulation par un modèlemonodimensionnel linéaire du composant. Une information sur la répartition spatiale du dépôtà la surface d'un composant est alors obtenue.Un calcul tridimensionnel et non-linéaire du champ de flux pariétal sur un composantest développé, par une méthode d'éléments finis, à partir de maillages de composants issus deCAO. La sensibilité du flux calculé à la précision des mesures de températures est discutée.Cette méthode est appliquée à des campagnes de mesures de températurebidimensionnelles par thermographie infrarouge sur des composants du tokamak JET. Leschamps de flux sur les tuiles du divertor, la protection supérieure et les protections poloïdalesinternes et externes sont déterminés et étudiés dans les deux directions, poloïdale ettoroïdale, du tokamak. La symétrie toroïdale du flux, d'une tuile à l'autre, est établie.L'influence de la résolution spatiale des mesures sur les flux calculés est discutée, à partir decomparaisons de résultats obtenus à partir de deux systèmes de thermographie de résolutionsdifférentes.
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Gilblas, Rémi. "Mesure de champs de températures vraies par thermoréflectométrie proche infrarouge". Phd thesis, INSA de Toulouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00797425.
Abstract (sommario):
La mesure de champs de température sans contact est un paramètre clé pour l'optimisation et le contrôle des procédés. Les systèmes actuels présentent des limitations, particulièrement sur des surfaces hétérogènes et/ou dans des conditions dynamiques pouvant entraîner une altération de la surface. Ces restrictions sont causées par la méconnaissance de l'émissivité de la surface qui est une fonction complexe de nombreuses grandeurs physiques (température, longueur d'onde, rugosité, direction de détection). La thèse présentée propose le développement complet d'une nouvelle méthode de mesure de champs de température vraie, dénommée THERMOREFLECTOMETRIE, applicable sur tout type de matériaux opaques, dans la gamme [300-1000]°C. Elle permet la mesure en ligne de l'émissivité par le couplage d'une étape classique de THERMOGRAPHIE avec une étape de REFLECTOMETRIE laser. La démarche adoptée consiste premièrement en l'analyse critique de la méthode et de ses facteurs d'influence, ainsi que du dimensionnement optimal des éléments par des études en simulations. Ensuite un prototype opérationnel est mis en oeuvre et ses défauts sont caractérisés, du point de vue d'un système de type CAMERA, et les corrections nécessaires sont mises en place. Enfin, les performances expérimentales sont évaluées sur des scènes thermiques complexes et hétérogènes qui mettent en évidence la bonne précision du prototype pour tous les échantillons testés.
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Lacourarie, Fiona. "Caractérisation thermique et lumineuse de diodes électroluminescentes en charge par méthodes locales non intrusives : influence du luminophore". Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2015. http://www.theses.fr/2015EMAC0003/document.
Abstract (sommario):
Le marché des diodes électroluminescentes (LEDs) de puissance est en perpétuelle croissance depuis une vingtaine d’années. Le marché de l’éclairage évolue car les besoins ont changé : nous souhaitons, par exemple, aujourd’hui réduire la consommation électrique, ou avoir des éclairages plus flexibles (couleur, cycle d’allumage, encombrement, …). Les LEDs de puissance permettent d’apporter des solutions où les autres éclairages font défauts. Une étude comparative est menée entre les LEDs et les autres sources d’éclairages. Une LED de puissance émettant une lumière blanche est constituée d’une puce semi-conductrice, d’un substrat, d’un PAD et d’une optique primaire. Différentes méthodes permettent d’obtenir de la lumière blanche avec des LEDs : plusieurs puces, une puce avec un ou des luminophores, ou la méthode PRS-LED. Le luminophore a un rôle optique important et un rôle thermique non négligeable. Après avoir été excité par la lumière émise de la puce, il réémet de la lumière dans une longueur d’onde supérieure. L’efficacité de ce processus dépend de nombreux paramètres, comme la mise en oeuvre du luminophore ou le type de luminophore utilisé. L’étude et la caractérisation des propriétés optiques et thermiques sont faites pour des LEDs commerciales, composées d’une même puce émettant de la lumière bleue, avec et sans luminophore jaune. Afin de maitriser le maximum de facteurs, nous avons mené une étude et un dimensionnement du circuit imprimé (PCB) sur lequel va être implanté nos LEDs. Dans le but d’évaluer les matériaux constituant les LEDs, des analyses au microscope à balayage électronique et par microsonde ont été menées. Ces travaux ont permis de révéler, notamment, la position de la jonction p-n dans la puce et la composition de la couche de luminophore par deux types différents. De plus, afin d’améliorer notre compréhension, une étude comparative a été menée sur trois luminophores jaunes. Ensuite, les deux types de LEDs, puce nue et puce avec luminophore, ont été testés dans le but d’obtenir le flux lumineux et le rendement des LEDs. La caractérisation optique nous a amené à créer un banc pour obtenir la luminance énergétique spectrale sur une partie minime de la puce. D’autre part, nous nous intéressons à la température de jonction de la puce nue, que nous mesurons par différentes méthodes, dont la thermographie infrarouge. Pour cela, l’émissivité a été estimée pour la puce nue et la puce avec luminophore. Puis nous comparons aussi ces différentes méthodes pour le calcul de la résistance thermique Rth j-PAD entre la jonction et le PAD. Le maillage de fils conducteurs implanté sur la surface de la puce est modélisé électriquement. Cette étude, qui est composée de niveaux progressifs de modélisation, permet de comprendre la répartition du courant électrique qui traverse la jonction, et ainsi d’appréhender la répartition du flux lumineux et de la température au niveau de la surface de la puce. Après, un modèle thermo-optique décrit les phénomènes présents au niveau de la jonction d’une puce nue : la conversion de la puissance électrique en lumière bleue et en chaleur, et les transferts de chaleur. Nous complétons ce premier modèle pour obtenir un modèle d’une puce avec le luminophore. Ce dernier modèle prend en compte la photo-conversion du luminophore avec le calcul de flux lumineux à la sortie du luminophore et le calcul de la chaleur due à la photo-conversion. La résolution de ce modèle nous permet d’obtenir la température de jonction d’une puce avec luminophore. La conservation d’énergie du modèle est aussi vérifiée. Le modèle thermo-optique est appliqué à une cartographie de température de surface afin d’obtenir une cartographie de la température de jonction. Ces cartographies sont regroupées avec les clichés de thermographie infrarouge et de luminance énergétiqueThe high brightness LED market is constantly growing last twenty years. The lighting market is changing as needs have changed: we would like, for example, reduce power consumption, or have more flexible lighting (color, lighting cycle, dimensions ...). High brightness LEDs help provide solutions where others are lighting defects. A comparative study is conducted between the LEDs and other lighting sources.The operation of a high brightness LED emitting white light is explained with the description of each element: chip, substrate, the PAD and optics. Then the different methods of obtaining white light with LEDs are compared: several chips, a chip with one or more phosphors, or PRS-LED method. The phosphor has a significant optical role and an important thermal role. After being excited by the light emitted from the chip, it re-emits light in a greater wavelength. The effectiveness of this process depends on many parameters, such as the implementation of the phosphor, or the type of phosphor used. The study and characterization of optical and thermal properties are made for commercial LEDs, composed of a single chip emitting blue light with and without yellow phosphor. To master the maximum factors, we conducted a study and design of the printed circuit board (PCB) on which will be implanted our LEDs. In order to evaluate the materials constituting the LEDs, analyzes made at scanning electron microscope, and by microprobe were conducted. This work has revealed in particular the position of the p-n junction in the chip, and the composition of the phosphor layer of two different types. Moreover, to improve our understanding, a comparative study will be conducted on three yellow phosphors. Then the two types of LEDs, bare chip and chip with phosphor, were tested in order to obtain the luminous flux and efficiency of LEDs. The optical characterization has led us to create a bench for spectral radiance over a small portion of the chip. Furthermore, we are interested in the junction temperature of the bare chip, which we measure by various methods, including infrared thermography. For this, the emissivity was estimated for the bare chip and the chip with phosphor. Then we also compare these different methods to calculate the thermal resistance Rth j-PAD between the junction and the PAD. The mesh of conductive wires, implanted on the surface of the chip, is electrically modeled. The study, which is composed of three progressive levels of modeling, provides an understanding of distribution of the electric current through the junction, and thus to understand the distribution of the light flow and temperature at the surface of the chip. Afterwards, an optical-thermal model describes the phenomena present at the junction of a bare chip: converting electrical power into blue light and heat, and heat transfer. We complete this first model for a model of a chip with the phosphor. This model takes into account the photo-conversion of the phosphor with the calculation of the luminous flux at the output of the phosphor and the calculation of the heat due to the photo-conversion. The resolution of this model allows us to obtain the junction temperature of a chip with phosphor. The model of energy conservation is also verified. The optical-thermal model is applied to a surface temperature mapping in order to obtain a mapping of the junction temperature. These maps are combined with pictures of infrared thermography and radiance
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Mergui, Mohamed. "Mesure de contraintes dynamiques par thermographie infrarouge". Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0093.
Abstract (sommario):
L'utilisation de nouveaux matériaux, la mise au point de nouvelles technologies s'accompagnent de nouvelles méthodes de contrôle plus performantes. L' emploi correct, dans le domaine de la mesure, d' une caméra infrarouge exige de connaître certains paramètres spécifiques afin de garantir la validité des résultats obtenus en particulier - la résolution spatiale, - la résolution thermique, - l' uniformité de la réponse dans le champ de mesure. Ce mémoire aborde les problèmes de mise en œuvre de la thermographie infrarouge en vue de préciser ces potentialités dans le domaine de la mesure des contraintes dynamiques. Une nouvelle méthode de mesure à distance des contraintes à été développée. Validée par la mesure directe par jauges extenso-métriques la thermo-élasticité est beaucoup plus simple a mettre en œuvre. L'application des nouvelles techniques de traitement de signal et de l' image à la thermographie infrarouge nous permet d' obtenir une cartographie de contraintes sur toute structure soumise à une déformation périodique. La thermographie infrarouge s' avère bien adaptée aux cas de concentrations de contraintes. La résolution thermique obtenue après traitement du thermo-signal est de l' ordre du millième de degré, sachant que le bruit de fond de la caméra est de d' ordre du dixième de degréIn order to generate the validity of the measurements by infrared camera, it is necessary to know some specific parameters, in particular: -spatial resolution, -thermal resolution, -uniformity of response in the measurement field. This_ thesis approaches the problems of the use of infrared thermography, in order to precise its potentialities in dynamic stress measurement. A new remote stress measurement method has been developed this method , based on thermoelasticity phenomena is usually simpler than the direct method using strain gauges; this latter technique , however, has allowed us to validate our results. New signal and image processing techniques bead to a mapping of stresses on any structure subject to a periodic strain. Infrared thermography is very suitable in the case of stress concentration. The thermal resolution attained after thermosignal processing is of the order of 10-3°c , even when the camera background noise is of the order 10-1 °c
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Loarer, Thierry. "Mesure de température de surface par effet photothermique modulé ou impulsionnel". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0114.
Abstract (sommario):
Au cours de cette étude, nous mettons en évidence les différents problèmes qui se présentent lorsque l'on désire mesurer la température d'une surface par détection du rayonnement émis. Si de multiples méthodes ont déjà été proposées afin de pallier la méconnaissance de l'émissivité et du flux réfléchi, il n'en reste pas moins que celles-ci ont été développées pour des cas particuliers et ne peuvent donc résoudre ces problèmes d'une façon générale. La méthode de mesure de température de surface que nous présentons permet d'effectuer une mesure du rayonnement émis, caractéristique de la température de surface, indépendamment du flux réfléchi. Cela est possible grâce à l'utilisation d'une technique photothermique. La validation de la méthode proposée est mise en évidence par l'utilisation de deux régimes temporels : module et impulsionnel. Cette technique constitue une méthode générale qui permet de s'affranchir du flux réfléchi. Pour les deux régimes temporels utilises, l'étude théorique de la variation de température et du signal photothermique permet de relier le signal détecté à la température de surface. Les résultats expérimentaux illustrent l'efficacité de cette méthode. Les performances des régimes module et impulsionnel sont présentées et une comparaison respective de celles-ci permet de définir des domaines complémentaires d'utilisation. La technique de mesure non intrusive présentée ici apporte une amélioration essentielle à la mesure de la température de surface par pyrométrie optique
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Djupkep, Dizeu Frank Billy. "Quantification et visualisation des conditions ambiantes intérieures par thermographie infrarouge". Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26096.
Abstract (sommario):
Le niveau de confort thermique est devenu un important critère à considérer durant la conception des habitations contemporaines. Dans certaines régions du monde, la ventilation naturelle ne permet pas de maintenir un environnement confortable à l'intérieur des habitations. On a recours aux systèmes de climatisation pour créer un microclimat intérieur artificiel confortable. Le microclimat intérieur est une combinaison de la température de l'air, de la vitesse de l'air, de l'humidité de l'air et de la température moyenne de rayonnement. Dans cette thèse, nous développons une instrumentation qui utilise la thermographie infrarouge pour mesurer et visualiser les paramètres du microclimat intérieur. Nous entamons nos investigations par la conception d'un capteur et procédons à la validation théorique de son modèle thermique. Ce capteur est l'élément intermédiaire qui permet de quantifier et de visualiser les paramètres du microclimat intérieur à l'aide d'une caméra infrarouge. La quantification de ces paramètres est possible après qu'un problème de transfert thermique inverse ait été résolu. La visualisation de ces paramètres est possible après que les coordonnées 3D d'un ensemble de capteurs disposés dans le champ de vision de la caméra aient été déterminées. Des outils de traitement d'images sont présentés et permettent la mesure précise de la température des capteurs et la localisation 3D de ces capteurs dans l'espace réel. Une validation expérimentale est finalement effectuée. Il en ressort que le système de mesure développé est précis, fiable, et robuste. Une caméra infrarouge et un ensemble de capteurs judicieusement disposés dans l'espace peuvent permettre de quantifier et de cartographier le microclimat intérieur.The level of thermal comfort has become an important criterion to consider during the design of contemporary buildings. In some parts of the world, natural ventilation is not adequate to maintain a comfortable indoor environment. Air conditioning systems are used in order to create a comfortable artificial indoor microclimate. The indoor microclimate is a combination of air temperature, air speed, humidity and mean radiant temperature. In this thesis, we develop a measuring system that uses infrared thermography to measure and visualize the parameters of the indoor microclimate. We begin our investigations by designing a sensor and we proceed to the theoretical validation of its thermal model. This sensor is the auxiliary element which allows the quantification and the visualization of the parameters of the indoor microclimate with an infrared camera. The quantification of these parameters is possible after that an inverse heat transfer problem has been solved. The visualization of these parameters is possible after that the 3D coordinates of a set of sensors placed in the field of view of the camera have been determined. Image processing tools are presented and allow the accurate measurement of sensors temperature and the 3D location of the sensors in real space. Finally, an experimental validation is realized. The results show that the system developed is accurate, reliable, and robust. An infrared camera and a set of sensors wisely arranged in space can be used to quantify and map the indoor microclimate.
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Dragan, Razvan Gabriel. "Etudes sur le diagnostic des systèmes par thermographie infrarouge". Thesis, Artois, 2014. http://www.theses.fr/2014ARTO0207/document.
Abstract (sommario):
La thèse intitulée Études sur le diagnostic des systèmes par thermographie infrarouge propose des recherche théoriques et expérimentales dans un domaine complexe - le domaine des méthodes d’analyse non-destructive, spécialement la thermographie infrarouge utilisant des diverses sources d’excitation thermique: laser à CO2, lampes photographiques à halogène, sources électriques, micro-ondes et induction électromagnétique. L’analyse par thermographie infrarouge a été appliquée sur des divers systèmes soit du génie civil, soit de l’ingénierie médicale, dans le but de détecter des défauts internes et de surface, micro-fissures, des métaux inglobés, et, en même temps, l’analyse de leur influences dans le processus de transfert thermique. La thèse est structurée en six chapitres dont trois s’occupent de l’introduction, les objectifs de la recherche, les conclusions, les contributions originales et la valorisation des résultats (publies et contrats de recherches), ainsi que le développement futur du sujet de la thèse. Les trois chapitre suivants développent le sujet de la thèse en commençant avec une analyse rigoureuse de la littérature suivie par des études théoriques et expérimentaux sur l’analyse des systèmes par thermographie infrarouge : Le travail contient 181 figures et 12 tableaux à travers lesquels sont mis en évidence les résultats et des informations de haut niveau scientifique. Pendant le stage doctoral ont été réalisées et publies 10 articles dans les volumes des conférences internationales dont pour six le docteur est premier auteurThe thesis “Research concerning the systems analyze by infrared thermography” proposestheoretical and experimental researches în the very complex domain of non destructiveinspection methods, especially the infrared thermography – CO2 laser excitation, halogen lamps,electric heat sources, microwaves and electromagnetic induction. The thermographic analyzewas applied on materials used în constructions and biomedical engineering, the goal being theinternal and external defect detection, micro cracks, the detection of the embed metallic materialsand also the analysis of their thermal influence in the heat transfer process. The thesis isstructured in six chapters and, among them: three are concerned on introduction, thesisobjectives, conclusions, original contribution and thesis valorization (published papers andresearch grants)/future research directions. The next three develop, consistently, the thesissubject, beginning with critical analyze of the specialized literature that is followed bytheoretical study, and the experimental study of systems by infrared thermography. The PhDthesis contains 181 figures and 12 tables în which are illustrated and highlighted results andinformation with a high scientific degree. During the research program, the author elaborated andpublished 10 papers in the proceedings of different scientific events in Romania and abroad, insix of them being the first author
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Dumoulin, Jean. "Méthodes de détermination, par thermographie infrarouge, des coefficients d'échange de chaleur moyens et instationnaires en aérodynamique perturbée". Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0021.
Abstract (sommario):
Une methodologie pour determiner les echanges thermiques parietaux stationnaires et instationnaires est developpee. Elle s'appuie sur l'observation de l'evolution de la temperature de surface par thermographie infrarouge associee a la modelisation thermique de la paroi contribuant a l'echange. En stationnaire, les modelisations sont de type identification directe (parois minces) avec resolution d'un systeme pour eliminer les inconnues inherentes au probleme (ex: temperature adiabatique de paroi) ou bien de type identification inverse de probleme mal pose (parois epaisses). La methodologie est testee sur deux parois industrielles soumises a un ecoulement de type plaque plane. En instationnaire, un senseur de type film mince a ete defini pour permettre le suivi de l'evolution de l'echange thermique. Ses caracteristiques sont directement liees au systeme de thermographie infrarouge. Une modelisation de type paroi mince chauffee a flux constant est mise en oeuvre pour obtenir des lois de paroi moyennes et instantanees. L'etude de l'echange genere sur une paroi par l'impact d'un jet pulse permet de valider la methodologie, qui est ensuite eprouvee pour caracteriser le transfert de chaleur dans la zone de recollement d'un ecoulement de type marche descendante
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Berté, Emmanuel. "Mesure de champs thermiques de surface par thermographie bichromatique en situation de frottement haute énergie". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2015. http://www.theses.fr/2015ECLI0033/document.
Abstract (sommario):
Dans les contacts fortement dissipatifs, la dissipation d'énergie par frottement conduit à des sollicitations thermiques très sévères qui peuvent avoir des répercussions conséquentes sur les performances, la durabilité des organes de friction, l'environnement ou la santé humaine. La connaissance des champs thermiques des surfaces de frottement est un enjeu de premier ordre. Dans le cas de mesures sans contact du rayonnement calorifique, elle s'avère difficile du fait de l'émissivité inconnue de ces surfaces, qui varie spatialement et temporellement lors du frottement. Les travaux ont concerné le développement d'une mesure de champs thermiques par thermographie bichromatique dont l'intérêt est d'accéder simultanément à la température et à l'émissivité de surface. Les difficultés résident dans le recalage spatial et temporel de deux imageurs infrarouges, la calibration en flux des caméras et la variation spectrale de l'émissivité. La technique développée a été appliquée à la mesure in situ des champs de température et d'émissivité d'un disque de frein pendant le freinage, et exploitée pour l'analyse des localisations thermiques induites par le frottement et de leurs interactions avec le circuit tribologique, tirant parti de la connaissance de l'évolution spatiale et temporelle de l'émissivitéIn highly dissipative contacts, the energy dissipated by friction leads to severe thermal loads which could have bad consequences on performances, on friction parts durability, on the environment or on human health. Therefore, knowledge of sliding surfaces thermal fields is a first-rate issue. Due to the lack of knowledge about the emissivity of those surfaces, which change both spatially and temporally during friction, measuring thermal fields is difficult. The work done concerned the development of thermal fields measurement by bispectral thermography, which allows to get simultaneously surface emissivity and temperature. The difficulties reside in the spatial and temporal images registration of two infrared cameras, in the camera flows calibration and in the spectral emissivity variation. The technique developed was applied to the in situ fields measurement of temperature and emissivity of a brake disc during braking. It was then used for analysis of thermal locations induced by friction and their interactions with the tribological circus, leveraging the knowledge of the spatial and temporal evolution of the emissivity
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Grosjean, Alex. "Impact of geometry and shaping of the plasma facing components on hot spot generation in tokamak devices". Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2020. http://www.theses.fr/2020AIXM0556.
Abstract (sommario):
Cette thèse s’inscrit en support du projet ITER, sur l’étude du comportement thermique de prototypes de CFP dans des tokamaks supraconducteurs : EAST et WEST. Ces prototypes correspondent à un enchaînement de monoblocs de tungstène le long d’un tube de refroidissement, séparés par des interstices (0.5 mm), qui permet d’extraire la chaleur de ces composants. L’introduction de ces interstices entre monoblocs (toroïdaux) ou entre barres de monoblocs (poloïdaux), implique que le bord poloïdal peut être exposé aux lignes de champ avec une incidence quasi-normale. Un échauffement local très important est attendu sur une fine bande latérale de la surface supérieure de chaque monobloc, qui peut être accentué dans le cas où les composants sont désalignés. Nous proposons dans ce travail d’étudier l’impact de deux géométries (arête vive et chanfrein) de ces composants ainsi que de leurs désalignements sur la génération de points chauds locaux, à l’aide de diagnostics embarqués (TC/FBG), et d’une caméra infrarouge très haute résolution (~0.1 mm/pixel), dont l’émissivité varie en fonction de la longueur d’onde, de la température, et de l’état de surface, qui évolue au contact du plasma, lors des différentes campagnes expérimentales. Les sondes de Langmuir permettront de mesurer la température du plasma, et par conséquent d’estimer les rayons de Larmor des ions, qui pourront jouer un rôle important dans la distribution locale du flux de chaleur autour des bords poloïdaux et toroïdaux. Les travaux menés ici, montrent la cohérence entre les calculs prédictifs et les résultats expérimentaux et appuient la décision d'ITER de biseauter les MBs pour protéger leurs bords d'attaqueThis PhD falls within ITER project support, aiming to study the thermal behavior of ITER-like PFC prototypes in two superconducting tokamaks: EAST (Hefei) and WEST (Cadarache). These prototypes correspond to castellated tungsten monoblocks placed along a cooling tube with small gaps (0.5 mm) between them, called plasma-facing units, to extract the heat from the components. The introduction of gaps between monoblocks (toroidal) and plasma-facing units (poloidal), to relieve the thermomechanical stresses in the divertor, implies that poloidal leading edges may be exposed to near-normal incidence angle. A local overheating is expected in a thin lateral band at the top of each monoblocks, which can be enhanced when the neighboring components are misaligned. In this work, we propose to study the impact of two geometries (sharp and chamfered LEs) of these components, as well as their misalignments on local hot spot generation, by means of embedded diagnostics (TC/FBG), and a submillimeter infrared system (~0.1 mm/pixel), whose emissivity varies with wavelength, and the temperature, but above all, the surface state of the component, which evolves under plasma exposure, during the experimental campaigns. The divertor Langmuir probes measure the plasma temperature, and thus estimate the ion Larmor radius that may play a role in the local heat flux distribution around poloidal and toroidal edges. The results presented in this thesis, confirming the modelling predictions by experimental measurements, support the final decision by ITER to include 0.5 mm toroidal beveling of monoblocks on the vertical divertor targets to protect poloidal leading edges from excessive heat flux
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Ravel, Olivier. "Système optronique infrarouge : application à la mesure de la température de gouttes dans un écoulement diphasique, en combustion et en impact pariétal". École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 1999. http://www.theses.fr/1999ESAE0007.
Abstract (sommario):
Ces travaux s'inscrivent dans un thème de recherche sur les écoulements internes dans les chambres de combustion dans le but d'améliorer le rendement et la propreté des moteurs. Lors de l'injection dans les chambres de combustion, le carburant arrive sous une phase liquide. Puis sous l'effet d'une forte turbulence, il est dispersé sous forme d'un brouillard de gouttelettes. Pour caractériser le processus d'évaporation qui a lieu dans cette étape deux approches, menées conjointement à l'ONERA/DMAE, sont mises en place : une approche expérimentale et une approche numérique. L'approche expérimentale au travers d'expériences de base permet de fournir des conditions initiales aux modèles pour les rendre les plus prédictifs possibles. L'objectif de nos travaux était dans une première phase de caractériser expérimentalement l'évolution de la température de surface de gouttes d'éthanol de 200 microns en combustion, issues d'un injecteur monodisperse. L'outil développé et mis en œuvre pour mener à bien cette étude, repose sur la conception d'un système optoélectronique bâti autour d'un détecteur infrarouge monoélément travaillant dans la bande 8-12 microns. Les mesures effectuées ont pu être confrontées aux modèles théoriques et comparées à une autre technique expérimentale, menée en parallèle dans notre équipe, basée sur la réfractométrie. L'association de la technique infrarouge à un PDPA a permis de réaliser des mesures simultanées de température, de taille et de vitesse de gouttes avant et après rebond sur une paroi chaude. Des mesures plus systématiques peuvent être envisagées afin de constituer une base de référence pour la validation de modèles. Une étude prospective pour la caractérisation de gouttes dans une pulvérisation, à partir du couplage des techniques IR et PDPA, a été effectuée. Cette étude a mis l'accent sur les points à approfondir pour valider le principe de mesure dans une pulvérisation.
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El, Abbadi Abdelilah. "Développement de méthodes de mesure des transferts convectifs par thermographie infrarouge : application aux ailettes d'échangeurs à hautes performances". Valenciennes, 2006. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/1e108508-defe-4dbb-bc55-cf5ec4fdea4f.
Abstract (sommario):
L'étude présentée dans ce mémoire rentre dans le cadre de la mesure et de l'amélioration du transfert convectif dans les échangeurs de chaleur à tubes et ailettes. Pour la mesure du coefficient de transfert thermique convectif deux techniques sont développées : Une méthode transitoire qui permet de calculer le coefficient de convection local à la surface d'ailettes faiblement conductrice de chaleur à température constante. Et une méthode inverse avec spécification de fonction et régularisation du deuxième ordre qui permet de calculer ce coefficient sur des ailettes en tenant compte de la conduction latérale dans ces dernières. Les deux méthodes nécessitent l'utilisation des champs de température que nous mesurons à l'aide d'un système de thermographie infrarouge. Ces techniques ont été ensuite appliquées à la caractérisation des ailettes d'échangeur. Elles ont permis également d'étudier une ailette à hautes performances thermiques. L'accroissement du transfert thermique sur la surface de cette dernière est obtenu par l'adjonction de perturbateursThe study presented in this memory concern the measurement and the improvement of the convective heat transfer in finned tubes heat exchangers. For the measurement of convective heat transfer coefficient, two techniques are developed: A transient method that calculate local heat transfer coefficient on the surface of slightly heat conducting fins at constant temperature. And an inverse method with a second-order regularization to calculate this coefficient on fins by taking account of side conduction in these last one. The two methods require the use of temperature fields that we measure using an infrared thermography system. These techniques were then applied to the characterization of the fins of heat exchanger. They also allowed the study of high efficiency thermal fins. The increase of heat transfer on the surface of the latter ones is obtained by the addition of vortex generators
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Polet, Frédéric. "Études théorique et expérimentale de la radiométrie par absorption différentielle distribuée appliquée au contrôle de température sans contact". Lille 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LIL10073.
Abstract (sommario):
Ce travail est relatif à la conception et à la réalisation d'instruments de mesure et de contrôle de température sans contact basés sur la radiométrie thermique par absorption différentielle distribuée (ADD). Nous présentons une synthèse des principes de conception des radiomètres ADD en soulignant l'intérêt de leur structure cohésive vis a vis de la seule prise en compte de l'information de bilan radiatif. Un modèle analytique représentatif de l'interaction tripartie "environnement_capteur_cible" est également présenté, sur la base des réseaux radiatifs d'Oppenheim. Ce modèle permet de quantifier les conditions d'étalonnage et les contingences propres aux systèmes de mesure développés. L'interfaçage des radiomètres ADD est étudié au regard de leurs applications industrielles : sont ainsi présentés deux prototypes de thermomètres sans contact basés sur les méthodes respectives de mesure directe et de mesure par contrôle d'une condition adiabatique. Enfin, deux chaînes de régulation font l'objet d'une étude de faisabilité dirigée vers les applications du domaine domestique.
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Noureddine, Saïd. "Influence de la température sur les paramètres électriques caractéristiques des photopiles au silicium polycristallin : modélisations et analyse par thermographie infrarouge". Aix-Marseille 3, 1986. http://www.theses.fr/1986AIX30056.
Abstract (sommario):
Etude theorique et experimentale. Mise au point d'un dispositif entierement automatise pour releve des diverses caracteristiques a differentes temperatures. Developpement d'une methode de calcul des parametres electriques d'une cellule a partir de sa caracteristique sons eclairement, permettant de determiner les variations des parametres d'une cellule polycristalline avec la temperature. On propose aussi un modele decrivant la caracteristique en polarisation inverse d'une cellule polycristalline en tenant compte de sa tension de claquage et de sa resistance. Etude de la variation avec la temperature
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Gavérina, Ludovic. "Caractérisation thermique de milieux hétérogènes par excitation laser mobile et thermographie infrarouge". Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0012/document.
Abstract (sommario):
De nos jours, les matériaux composites sont très largement utilisés dans l’industrie aéronautique et aérospatiale car ils ont de très bonnes tenues mécaniques, mais ces matériaux comportent de fortes hétérogénéités dues aux fibres et aux liants qui les constituent. Ainsi, depuis de nombreuses années, l’équipe TIFC «Thermal Imaging Fields and Characterization » du département TREFLE de l’institut I2M développe des méthodes de mesure des propriétés thermophysiques de matériaux hétérogènes dans le plan ou dans l’épaisseur. Ces méthodes sont très variées du point de vue des méthodes inverses (transformée intégrale, double décomposition en valeurs singulières, …) ou expérimentale (Flash, diode laser, …). Le faible coût des diodes lasers et des systèmes de déplacement de miroirs galvanométriques ont permis de développer un système complet de scanner optique laser, monté sur un banc de mesure. Il permet de revisiter les différents types de sollicitations thermiques et de réaliser une infinité de combinaisons spatiotemporelles d’excitations thermiques par méthode laser. Ceci est une des principales originalités de ce travail. De nouvelles méthodes inverses basées sur la réponse thermique au point source impulsionnel et sur la séparabilité des champs de température ont été proposées. Ces méthodes ont permis d’estimer le tenseur de diffusivité thermique selon les axes principaux d’anisotropie, mais aussi hors des axes du repère de l’image, où il est possible de déterminer l’orientation des axes d’anisotropie, lorsque le transfert de chaleur s’effectue hors des axes du repère de l’image. Ces méthodes ont permis d’obtenir des résultats intéressants comptetenu de leur simplicité. De plus, elles ont permis d’obtenir des cartographies de diffusivités thermiques dans le plan car, comparées aux autres méthodes, elles permettent d’obtenir des estimations du tenseur de diffusivité thermique localement grâce à l’obtention d’une cartographie de flux thermique surfacique via le scanner optique laserNowadays, composite materials are widely used in the aeronautic and aerospace industries because of their high mechanical resistance. However, they have a large heterogeneity due to the fiber and matrix they are made of. In this way, for many years, the TIC team «Thermal Imaging Fields and Characterization » from TREFLE department of I2M laboratory develops methods to measure thermal in-plane properties of heterogeneous materials such as inverses (integral transforms, double singular value decomposition…) or experimental (Flash, laser diode…) methods. The recent progress made in optical control, lasers and infrared (IR) cameras enables the development of a new scanning system (based on galvanometer-mirror) which allows the easy control of a laser hot spot spatial and temporal displacements over a plane surface. The low cost of laser diodes and optical control (galvanometric mirror) systems allows to develop a laser scanning system fixed on a test bench. We can revisit the different types of thermal excitation and realize infinite spatio-temporal combinations of thermal excitations by laser method. This is one of this thesis aims. New inverse methods based on the thermal response to an instantaneous point source heating, and temperature fields separability, have been proposed. These methods allow to estimate the thermal diffusivity tensor along the main axes of anisotropy, but also out of those axes, where it is possible to estimate the anisotropy axes orientation when the heat transfer takes place out of the image axes. These methods have produced interesting results in view of their simplicity. Moreover, they made it possible to obtain in-plane thermal diffusivities maps because, compared to the other methods, they allow to obtain, locally, thermal diffusivity tensor estimations by getting a surface heat flux map using the laser optical scanner
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Alshunaifi, Ibrahim. "Caractérisation de la concentration et de la température d'un nuage de gaz par thermographie infrarouge : application à l'analyse des effluents gazeux". Thesis, Paris 10, 2011. http://www.theses.fr/2011PA100025/document.
Abstract (sommario):
La thèse porte sur la cratérisation par télédétection de la température et de la concentration d’un nuage de gaz. La thermographie infrarouge est le moyen passif utilisé pour détecter dans un premier temps et quantifier dans un deuxième temps le gaz recherché. Après avoir analysé des paramètres intervenant dans l’équation de transfert radiatif de gaz, l’étude présente le résultat de simulation de plusieurs sources (moteurs, fuite de gaz,…).Différentes voies d’amélioration de l’imagerie donnée par une caméra sont proposées : filtrage optique à une ou deux longueurs d’onde, filtrage temporel par analyse des fréquences. Un appareillage hyperspectral a aussi été développé à partir de la conjugaison d’un spectromètre à transformée de Fourier ayant pour «détecteur» une caméra matricielle sensible dans l’infrarouge. L’ensemble des solutions proposées permet de gagner un facteur 10 à 50 sur la détection de sources. Un exemple quantitatif est en fin proposé : la détermination du volume de CO2 expiré par un sportif pendant un effort fourni. Ce volume augmente au cours de l’effort. Ce travail conduit donc à des applications de mesures sans contact en biométrieThe thesis focuses on the cratering of the temperature and the concentration of a gas cloud. The Infrared thermography is the means used at first to detect passive and second step in quantifying the target gas. After analyzing the parameters involved in the equation of radiatif transfer of gas, the study presents the simulation result from several sources (engines, gas leak ...). Different ways of improvement of imaging data by a camera are available : optical filtering in one or two wavelengths, temporal filtering by frequency analysis. hyperspectral equipment was also developed from the combination of a Fourier transform spectrometer with the "detector" a matrix camera sensitive in the infrared. All solutions can save a factor of 10 to 50 on the detection of sources. A quantitative example is finally proposed : determining the volume of CO2 exhaled by an athlete during an effort. This volume increases during exercise. This work therefore leads to non-contact measurement applications in biometrics
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Croteau, Martin. "Étude sur les variations spatio-temporelles des températures internes et des émissions thermiques de troncs d'ormes d'Amérique (Ulmus americana) et d'épinettes noires (Picea mariana) par thermographie infrarouge et mesures par thermocouples". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2005. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/2445.
Abstract (sommario):
The thermal behavior of tree trunks is currently only partially understood despite its great importance to forest productivity and climatic effects. From a remote sensing viewpoint, a better understanding of the relationship between the thermal regime of a tree and its thermal and microwave signal is necessary. The present study addresses two main questions: (1) How do tree trunk temperatures vary, spatially and temporally, in relation to different environmental factors. (2) How can observed thermal infrared radiations from the trunks describe these variations, and with which level of precision. In this study, measurements of internal temperatures (made with thermocouples), and of surface temperatures (made with thermographic images) of tree trunks under winter and summer conditions allowed us to describe the thermal behavior of trees. Results show that the radiant energy absorption can raise the surface and internal temperatures very rapidly and by several degrees above the ambiant air temperature. The temperature distribution tends to be highly asymmetric, with differences as large as 20ÀC between the hottest and coldest areas of the trunk.
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Vermeulen, Jean-Philippe. "Etude de l'influence d'un obstacle sur le transfert thermique convectif en convection naturelle : étude expérimentale par thermographie infrarouge". Valenciennes, 1997. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/5806853c-d1d1-4548-be19-6b5f1240785e.
Abstract (sommario):
L’étude menée concerne l'influence d'un obstacle bidimensionnel sur le transfert thermique convectif en convection naturelle sur une plaque plane verticale. Une étude bibliographique présente tout d'abord les phénomènes physiques sur une plaque plane verticale. On présente également des travaux antérieurs concernant l'influence d'un obstacle sur le transfert convectif. La partie expérimentale de ce travail a tout d'abord été axée sur la validation du banc d'essais en configuration plaque plane verticale ainsi que de la démarche expérimentale. Pour calculer la distribution du coefficient d'échange local à partir de la mesure de la distribution de la température de surface, nous avons développé une méthode d'identification permettant de résoudre certains problèmes liés à l'utilisation de la thermographie infrarouge. Cette étude numérique a été validée sur des cas test ainsi que sur des cas expérimentaux. Finalement, nous présentons des distributions locales du coefficient d'échange convectif dans le cas d'une plaque plane verticale en présence d'un obstacle. Nous présentons également l'influence de certains paramètres sur ces distributions locales. En outre, des visualisations d'écoulements ont permis de faire un parallèle entre les distributions du coefficient d'échange et la dynamique autour de l'obstacle. De cette étude locale, nous en avons déduit l'influence de l'obstacle sur les performances convectives globales. Dans toutes les configurations que nous avons testées, nous avons obtenu des diminutions de l'ordre de 20% de l'échange convectif comparativement au cas de la plaque plane.
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Levezac, François. "Mesure de température de surface par cristaux liquides thermochromiques : application à la détermination de flux convectif". Toulouse, ENSAE, 1996. http://www.theses.fr/1996ESAE0016.
Abstract (sommario):
L'étude de la physique des cristaux liquides thermochromiques fait ressortir les remarquables propriétés optiques qu'ils possèdent. Eclairés sous une lumière blanche, ils ont la faculté de réfléchir sélectivement la lumière en fonction de la température, des angles d'observation et d'éclairement. Leur utilisation en tant que capteur de température nécessite donc d'établir la relation qui lie ces différents paramètres. Cela conduit à l'élaboration d'un banc de caractérisation qui s'intéressera plus particulièrement aux mesures de la couleur et de la température de surface. Cette première étape remplie, une validation des résultats sera réalisée dans le cas d'un gradient thermique sur une plaque plane par comparaison à la thermométrie infrarouge. Une étude aérothermique stationnaire sera ensuite abordée. Elle concerne la détermination des échanges convectif issus d'un impact de jet incliné sur une plaque plane. La mesure des températures de surface par cristaux liquides associée à une méthodologie thermique reposant sur l'hypothèse de corps mince, permettra l'obtention de cartographie de coefficients d'échange convectif. Une méthode de détermination du temps de réponse des cristaux liquides sera ensuite abordée. Par extension elle fournira un moyen d'évaluer les propriétés thermophysiques des cristaux liquides.
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Chauchard, Fabien. "Amélioration de la robustesse des mesures en spectrométrie proche-infrarouge sur produits biologiques". Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20209.
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Coret, Laurent. "Impact de l'hétérogénéité de surface sur le signal en entrée d'un capteur infrarouge thermique : prise en compte de l'aspect directionnel". École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 2002. http://www.theses.fr/2002ESAE0012.
Abstract (sommario):
L'objectif des travaux menés dans cette thèse est d'appréhender les effets de l'hétérogénéité de surface sur des mesures de télédétection infrarouge. Le principal modèle de changement d'échelle consiste en l'agrégation des grandeurs physiques observables sur des grilles de cellule de tailles variables. En l'appliquant à l'équation du bilan radiométrique, les paramètres thermo-optiques de la surface hétérogène sont définis. La température équivalente obtenue dépend des températures et émissivités locales et de la longueur d'onde. Du fait de son intérêt croissant dans l'étude des surfaces naturelles, l'aspect directionnel est abordé. Un modèle de luminance directionnelle, basé sur le principe d'agrégation, est proposé. Il nécessite la définition de la configuration géométrique d'observation et l'estimation de la luminance directionnelle pour une surface plane et homogène. L'étude de sensibilité du signal aux hétérogénéités de surface montre l'importance: (i) de la variation spatiale de la température de surface qui entraîne des effets directionnels de près de 4K sur la température équivalente et (ii) de l'anisotropie de l'émissivité entraînant des variations angulaires de la luminance de près de 10%. Des mesures réalisées sur le site PIRRENE au cours de l'été 2001 valide le principe de l'agrégation directionnelle, ainsi que le modèle développé, dans le cas d'une surface artificielle plane. Enfin, des mesures réalisées sur du gazon permettent d'appliquer le principe d'agrégation sur une surface naturelle et de faire apparaître les limitations du modèle actuel.
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Charbal, Ali. "Mesure de champs thermomécaniques pour l'étude de la fatigue par chocs thermiques". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN007/document.
Abstract (sommario):
Lorsqu'une structure est soumise à un chargement thermique hétérogène, des dilatations empêchées génératrices de contraintes surviennent. Lorsque ces sollicitations sont répétées un grand nombre de fois, un endommagement puis une fissuration du matériau peuvent apparaître. On parle alors de fatigue thermique du matériau. Ce phénomène, jugé responsable de différents incidents rencontrés dans les zones de mélange entre fluides chaud et froid des centrales nucléaires a fait l'objet de nombreuses études lancées au sein de projets successifs pilotés par EDF. Ces études portaient sur la détermination des chargements thermo-hydrauliques dans les zones de mélange, le transfert de chaleur à la structure, la résolution du problème thermomécanique permettant de connaître les champs de contrainte et de déformation en tout point de la structure et enfin la résistance du matériau (un acier inoxydable austénitique AISI 304L)soumis à de telles sollicitations. Concernant ce dernier aspect, plusieurs types d'essais ont été réalisés : d'une part, des essais de fatigue uniaxiaux et isothermes pour construire une courbe de fatigue mécanique du matériau et, d'autre part, des essais sur plusieurs dispositifs expérimentaux de fatigue thermique développés au sein d'organismes de recherche (CEA, EDF, JRC, JAEA,…) pour s'approcher des conditions de service. L'interprétation de ces derniers essais passe par l'estimation des champs de température et de déplacement dans la structure à partir de quelques mesures ponctuelles de température par thermocouples. On constate alors que les premières fissures s'amorcent en fatigue thermique pour un nombre de cycles sensiblement inférieur à celui estimé à partir des courbes de fatigue mécanique du matériau et de l'amplitude maximale de déformation équivalente estimée dans les essais de fatigue thermique. L'objet de ce travail de thèse consiste donc à concevoir et à réaliser des chocs thermiques sur un matériau de structure couplés à des mesures synchrones et sans contact de champs de température et de déplacement au niveau de la surface endommagée. Les chocs thermiques seront réalisés à l'aide d'un laser de puissance dont la longueur d'onde sort du spectre utilisé par la caméra infrarouge qui mesure le champ de température de surface de telle manière que le dépôt d'énergie n'affecte pas les mesures de température. Plusieurs pistes sont envisagées selon que les champs sont mesurés uniquement avec la caméra infrarouge ou en utilisant deux caméras, l'une travaillant dans l'infrarouge et l'autre dans le visible. Dans les deux cas de figure, l'absorptivité et l'émissivité de la surface soumise au choc thermique doivent être optimisées pour permettre d'avoir à la fois un dépôt d'énergie homogène par laser et une mesure précise des champs thermomécaniques. Une difficulté qu'il conviendra de surmonter est d'obtenir un champ d'émissivité de surface représentant un compromis acceptable entre une émissivité forte et homogène dans l'infrarouge pour des mesures de température et une émissivité hétérogène (dans l'infrarouge ou le visible selon la caméra utilisée) pour créer un contraste de niveau de gris indispensable aux mesures de déplacement par corrélation d'images. Parallèlement aux essais,des simulations numériques thermomécaniques seront également réalisées pour compléter ces champs en volume et tester l'influence des conditions aux limites. L'objectif final de la thèse est d'obtenir pour la première fois une mesure fiable des quantités d'intérêt dans une zone d'amorçage en fatigue thermique et ainsi pouvoir quantifier convenablement un éventuel effet aggravant des sollicitations de fatigue thermiqueThermal fatigue occurs in nuclear power plant pipes. The temperature variations are due to the turbulent mixing of fluids that have different temperatures. Many experimental setups have been designed but the measured temperatures have only been punctual and out of the zone of interest (e.g., via thermocouples). The equivalent strain variation in the crack initiation region is calculated with numerical thermomechanical simulations. In many cases, the comparisons between numerical and experimental results have shown that the crack initiation predictions in thermal fatigue are non-conservative. A new testing setup is proposed where thermal shocks are applied with a pulsed laser beam while the thermal and kinematic fields on the specimen surface are measured with infrared (IR) and visible cameras, respectively. Experimental testings are performed and different measurement techniques for temperature and kinematic fields are used. IR camera and pyrometers allow to measure the temperature variations in the zone impacted by the laser beam. To estimate the absolute temperature, the surface emissivities at the respective wavelengths are determined by different methods. The absolute temperature field is then used to apply the actual thermal loading in a decoupled FE model after an identification process of the parameters of the laser beam. Once the thermal loading is generated based upon the experimental data, the stress and strain fields can be computed in the region of interest with an elastoplastic law.The experimental strain variations calculated from the DIC measurements are compared with the predictions obtained with the FE simulation
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Rodiet, Christophe. "Mesure de Température par Méthodes Multi-Spectrales et Caractérisation Thermique de Matériaux Anisotropes par Transformations Intégrales : « Aspects Théoriques et Expérimentaux »". Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0283/document.
Abstract (sommario):
Ce mémoire est constitué de deux parties relativement indépendantes, dont la première partie porte sur les méthodes de mesure de température par méthodes Multi-Spectrales (pyrométrie optique passive), et la seconde sur la Caractérisation Thermique à haute température par transformations intégrales de matériaux orthotropes. Dans chacune de ces deux parties, les méthodes/modèles développés ont été traités du point de vue théorique, numérique, et expérimental. Dans la partie multi-spectrale, une méthode de mesure de température permettant de prendre en compte les variations spectrales de la chaine de mesure globale (incluant l’émissivité) a été présentée. De plus, une méthode de détermination des longueurs d’ondes optimales au sens de la minimisation de l’écart-type sur la température, a été développée. Enfin, il a également été montré que les longueurs d’ondes optimales pour les mesures mono-spectrales et bi-spectrales pouvaient être déterminées à l’aide de lois analogues à la loi de déplacement de Wien. Dans la partie Caractérisation Thermique, différentes méthodes et modèles ont été développés. Les méthodes proposées effectuent l’estimation des diffusivités longitudinales et transversales sur l’ensemble des harmoniques simultanément. De plus, ces méthodes permettent de s’affranchir du couplage thermique dû à la présence d’un porte-échantillon, et/ou d’effectuer des mesures de diffusivités pseudo-locales, en injectant comme conditions aux limites les informations expérimentales obtenues par caméra infrarouge. Enfin, les notions de corrélation entre les paramètres et de durée d’exploitabilité des harmoniques ont également été abordéesThis thesis consists of two relatively independent parts, the first part focuses on methods of temperature measurement using Multi-Spectral (passive optical pyrometry) methods, and the second on the Thermal Characterization by integral transforms at high temperature of orthotropic materials. In each of these two parts, methods / models developed were treated from a theoretical point of view, numerical and experimental. In the multi-spectral part, a method of temperature measurement to take into account a spectral variation of the overall measurement chain (including the emissivity) was introduced. Moreover, a method of determining the optimal wavelengths in the sense of minimizing the standard deviation of temperature, has been developed. Finally, it has also been shown that the optimal wavelengths for mono-spectral and bi-spectral measurements could be determined with similar laws to Wien's displacement law. In the Thermal Characterization part, different methods and models have been developed. The proposed methods perform the estimation of longitudinal and transverse diffusivities on all harmonics simultaneously. Furthermore, they allow overcoming the thermal coupling due to the presence of a sample holder, and / or making pseudo-local measurements of diffusivities. Finally, the concepts of correlation between parameters and duration of harmonics exploitability were also discussed.This thesis consists of two relatively independent parts, the first part focuses on methods of temperature measurement using Multi-Spectral (passive optical pyrometry) methods, and the second on the Thermal Characterization by integral transforms at high temperature of orthotropic materials. In each of these two parts, methods / models developed were treated from a theoretical point of view, numerical and experimental. In the multi-spectral part, a method of temperature measurement to take into account a spectral variation of the overall measurement chain (including the emissivity) was introduced. Moreover, a method of determining the optimal wavelengths in the sense of minimizing the standard deviation of temperature, has been developed. Finally, it has also been shown that the optimal wavelengths for mono-spectral and bi-spectral measurements could be determined with similar laws to Wien's displacement law. In the Thermal Characterization part, different methods and models have been developed. The proposed methods perform the estimation of longitudinal and transverse diffusivities on all harmonics simultaneously. Furthermore, they allow overcoming the thermal coupling due to the presence of a sample holder, and / or making pseudo-local measurements of diffusivities. Finally, the concepts of correlation between parameters and duration of harmonics exploitability were also discussed
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Samaca, Martinez José Ricardo. "Analyse thermomécanique du comportement cyclique des élastomères par mesure de champs". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01023976.
Abstract (sommario):
De nombreux phénomènes à l'oeuvre dans le processus de déformation et d'endommagement des élastomères sont étudiés à partir de la réponse mécanique de ces matériaux. Cependant, la plupart de ces phénomènes dépendent de la température et ont des signatures calorimétriques qui pourraient permettre de mieux les comprendre. Dans le contexte industriel de la manufacture de pneumatiques, les élévations de température induites par le chargement peuvent fortement impacter les performances physiques des pneumatiques ainsi que la tenue en fatigue des constituants caoutchoutiques. L'objectif de cette thèse est donc de caractériser le comportement thermomécanique des élastomères chargés et non chargés sous divers types de chargement mécanique. Pour ce faire, des mesures de champs thermiques et cinématiques couplées ont été mises en oeuvre lors d'essais mécaniques à température ambiante. Dans un premier temps, des essais de traction uniaxiale sur éprouvettes indemnes ont permis de confirmer que l'hystérésis mécanique observée lors d'un cycle de traction sur un caoutchouc naturel non chargé est essentiellement due au phénomène de cristallisation et non à des phénomènes dissipatifs. Par ailleurs, la construction de bilans énergétiques sur un cycle mécanique a permis de distinguer la contribution des différents mécanismes dissipatifs (viscosité, effet Mullins) des couplages thermomécaniques (élasticité entropique, cristallisation). Dans un second temps, des essais de cisaillement pur ont été menés sur des éprouvettes préalablement entaillées. Les analyses thermomécaniques menées à l'échelle de la zone d'influence de la fissure ont montré que les phénomènes dissipatifs aux très grandes déformations ne s'expriment pas de la même manière qu'aux déformations plus faibles. En particulier, pour les mélanges considérés dans cette étude, les effets du couplage entropique et de la viscosité sont du même ordre à la décharge, si bien que le matériau n'absorbe pas de chaleur à la décharge. Ces résultats sont très prometteurs à la fois pour la compréhension des phénomènes physiques impliqués dans le processus de déformation et pour la modélisation du comportement thermomécanique des élastomères.
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Ouattara, Aboubacar. "Caractérisation du refroidissement par jet liquide impactant une plaque métallique à haute température : Iinfluence de la composition du fluide sur le flux extrait". Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10048/document.
Abstract (sommario):
Dans le cadre de cette thèse, il s’agit de voir l’influence de la composition du fluide sur le flux extrait. En effet l’eau utilisée pour le refroidissement des bandes d’acier en sortie de laminoir est recyclée et est potentiellement polluée par des résidus d’huile provenant de la lubrification des cylindres de laminoir. Nous avons conçu un dispositif expérimental original qui consiste à chauffer sur sa face supérieure un disque en Nickel à des températures de l’ordre de 600°C grâce à un dispositif d’induction électromagnétique et ensuite à le refroidir par un jet impactant. La face non refroidie est accessible à une mesure par thermographie infrarouge. Ces conditions de mesures nous ont permis d’estimer le flux extrait sur la face supérieure (lieu du refroidissement) à partir des mesures de température par thermographie infrarouge sur la face inférieure à l’aide d’un modèle de conduction inverse spécifiquement développé. Les résultats ont permis de montrer que la présence d’huile, si elle dégrade le flux maximal extrait dans certaines zones, conduit à une cinétique globale du refroidissement supérieure à celle de l’eau pureIn this work, we are interested in the influence of the fluid’s composition on the cooling flux. In fact water used for cooling is recycled and can be potentially polluted by residues oil from the lubrication of rolling cylinder. We have designed an original experimental device which consists of heating a Nickel disk on its upper face at temperatures of 600°C through electromagnetic induction and then cooling it by jet impingement. The reverse face is available by infrared thermography measurements. These conditions allowed us to estimate the heat flux on the upper face (the cooling area) by infrared thermography measurements with a specific inverse heat conduction model. The results showed that the presence of oil, if it degrades the maximum cooling flux in some areas, led to a better overall cooling than that obtained with pure water
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Dhokkar, Sonia. "Etude des phénomènes thermiques dans un MOSFET en commutation : mesure de la température à haute résolution spatiale et temporelle par radiométrie proche infrarouge et confrontation à un modèle thermique". Poitiers, 2008. http://www.theses.fr/2008POIT2305.
Abstract (sommario):
Cette étude concerne les phénomènes transitoires thermiques locaux dans les composants électroniques de puissances. Le composant étudié est un MOSFET (faible tension, fort courant) utilisé dans la réalisation du convertisseur réversible StARs (Starter Alternator Reversible system). Autre que le fonctionnement en régime permanant et périodique qui engendrent une forte dissipation thermique, le MOSFET de puissances utilisés dans les onduleurs basse tension, nécessite une bonne tenue en régime d’avalanche. Pour aborder les problèmes thermiques de ces composants durant ces différents régimes de fonctionnement, notre démarche a consisté en une analyse fine du composant, le développement d’une méthode expérimentale complétée par une modélisation thermique fine en 3D du composant électronique. En premier, un important travail de caractérisation du MOSFET a été effectué. Les paramètres géométriques, physico-chimiques et thermo-physiques utilisés dans les deux approches, sont obtenus à partir d’une caractérisation fine du composant électronique étudié. Ensuite, l’étude et la réalisation d’un montage permettant la mesure de la température de la puce semi-conductrice à haute résolution spatiale et temporelle, la localisation des points chauds ainsi que la détermination de la répartition de température à la surface du composant a été effectuée. La bande spectrale de mesure est située dans le très proche infrarouge ([λ=1-1,7μm]). Plusieurs configurations de montage ont été réalisées pour déterminer les meilleurs compromis entre résolution spatiale, résolution temporelle et niveau de la température à mesurer nécessitant à chaque fois un important travail d’étalonnage optique et thermique. Une validation des mesures sur un fil chaud, de 5μm de diamètre étalonné en température a été réalisé mettant en évidence la haute résolution spatiale obtenue par ce montage ainsi que la sensibilité des détecteurs à des faibles variations de température. Des mesures de température en surface du MOSFET, pendant des cycles de fonctionnement périodique et impulsionnel, sont réalisés. Une étude du comportement thermique local du MOSFET durant le phénomène est effectuée. Enfin, l’utilisation d’un logiciel de modélisation par éléments finis 3D, permet de déterminer la diffusion thermique dans le composant en associant les phénomènes électriques (dissipation). Une comparaison entre les simulations obtenues à partir d’une modélisation thermique simplifiée et les résultats obtenus par le modèle détaillé est réalisée. Une comparaison des résultats du modèle détaillé et des mesures dans le cas d’une commutation avec avalanche est effectuée.
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Chettaf, Aïssa. "Contribution à l'étude du séchage par rayonnement infrarouge : Application au séchage en couche mince d'une enduction". Valenciennes, 1994. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/9a259158-201e-4807-bac7-56fdaf6a482b.
Abstract (sommario):
Dans cette étude, nous nous intéressons particulièrement au séchage d'une enduction (colle à eau) soumise à des contraintes radiatives et convectives. L'apport d'énergie nécessaire à la vaporisation du solvant provient essentiellement d'un émetteur de rayonnement infrarouge. Dans un premier temps, nous avons procédé à la caractérisation physico-chimique du produit, en l'occurrence une colle à papier. Quelques propriétés intrinsèques ont été déterminées au laboratoire pour être utilisées dans une modélisation des transferts de matière et de chaleur et enfin le choix de l'émetteur infrarouge utilisé dans toutes nos opérations de séchage. Dans une deuxième partie, l'émetteur infrarouge a fait l'objet d'une caractérisation thermique. La technique utilisée est la thermographie infrarouge pour déterminer le champ de température de la plaque. A partir du champ de température, nous avons résolu numériquement l'équation inverse du bilan énergétique pour déterminer les densités de flux. L'analyse des résultats expérimentaux de séchage nous a permis de vérifier la validité du modèle, purement diffusif, décrivant d'une manière satisfaisante le comportement de la colle. Les résultats de caractérisation de l'émetteur nous ont permis de déterminer la disposition géométrique de plusieurs émetteurs afin d'avoir un séchage relativement homogène sur tout le produit. L'ensemble des résultats est utilisé pour concevoir une installation de séchage par rayonnement infrarouge qui sera expérimentée sur site industriel.
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Menanteau, Sébastien. "Fluctuations de température en aval d'une jonction orthogonale d'écoulements turbulents de températures différentes". Thesis, Valenciennes, 2012. http://www.theses.fr/2012VALE0016.
Abstract (sommario):
La problématique associée à ce travail de thèse concerne la détermination des causes de fatigue thermique dans des conduites hydrauliques. Ce travail porte plus particulièrement sur l’étude d’une zone de mélange orthogonale dans laquelle débouchent deux écoulements à différentes températures et présentant des régimes dynamiques turbulents. Ce type de configuration est utilisé afin de favoriser la baisse de température de l’écoulement (ou l’augmentation de température selon les cas). Pour des valeurs élevées du nombre de Reynolds et des écarts de températures des écoulements en confluence, la charge thermique engendrée par les fluctuations pariétales de température peut entraîner la formation de fissures dans les canalisations.Pour faire face à ce problème, les méthodes de dimensionnement des conduites hydrauliques mettent en évidence la nécessité de connaître la charge thermique imposée sur la paroi sensible. Le besoin attendu en termes de caractérisation dynamique et thermique de ces écoulements est à l’origine de ce projet de recherche qui s’attache ainsi à déterminer pour une configuration industrielle simplifiée, les phénomènes dynamiques et thermiques instationnaires et tridimensionnels à proximité de la paroi. Pour cela, l’étude s’organise en deux phases. Une approche expérimentale, faisant appel à la vélocimétrie par images de particules et la thermographie infrarouge, est mise en oeuvre dans un écoulement turbulent à la jonction entre une conduite de section rectangulaire et un piquage cylindrique. L’étude expérimentale permet de mesurer l’effet de différents paramètres de l’écoulement (régime dynamique, rapport des vitesses de l’écoulement, écart de température). Une des configurations expérimentales est de plus modélisée par simulations des grandes échelles dans laquelle le transfert thermique conjugué entre le fluide et la paroi d’intérêt est pris en compte. Les champs statistiques de vitesse et température issus du calcul numérique sont comparés à la base de données expérimentale. L’analyse des mécanismes thermodynamiques près de la paroi et dans la paroi, est de plus réalisée au moyen des grandeurs statistiques de l’écoulement, des corrélations de vitesse-température et de l’enregistrement temporel de sondes numériques placées dans l’écoulement et dans la paroiThis research work originates from thermal stress issues in hydraulic pipes. It specifically focuses on determination of thermal load created by mixing flows in orthogonal pipe junctions. Such mixing zones are commonly used to cool or heat the main flow. For high Reynolds number values and high difference of temperature of the two flows, thermal load created by strong temperature fluctuations at the wall can initiate and propagate cracks through the pipe. Standards in pipe design pointed out the need in knowing these thermal loads applied at the downstream junction wall. Thus, this study aims to characterize three-dimensional and unsteady dynamical and thermal phenomena in a simplified industrial configuration. First, an experimental investigation based on particle image velocimetry and infrared thermography has been carried out on a cylindrical jet pipe flowing through a main rectangular channel flow. Different parameters have been studied such as Reynolds number influence, velocity ratio between secondary and main flow and temperature difference. One of the experimental configurations has also been investigated using numerical simulations. LargeEddy Simulations with conjugate heat transfer model has been developed and compared to the experimental database. Dynamics and Thermal mechanisms have been analysed near the wall and within the wall with obtained statistical flow fields, velocity-temperature moments and numerical probes extracted from fluid and solid parts
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El, Bakali Abdelmagid. "Contribution à l’étude des échanges thermiques aux interfaces pour les procédés de formage à chaud : développement de moyens de mesure de l’émissivité et de la résistance thermique de contact (RTC) à haute température A fast and versatile method for spectral emissivity measurement at high temperatures". Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2020. http://www.theses.fr/2020EMAC0004.
Abstract (sommario):
Les travaux présentés ici concernent les échanges de chaleur entre une tôle métallique et un moule en béton réfractaire ou en acier inoxydable sont abordés pour des températures comprises entre 600 et 1000°C, voire plus. Ces échanges sont décomposés en deux étapes : une phase d’approche sans contact dite radiative qui nécessite la détermination des propriétés radiatives des solides en présence puis une phase avec contact : détermination d’une Résistance Thermique de Contact (ou « RTC ») à haute température. Pour décrire ces deux étapes, deux nouveaux moyens expérimentaux ont été étudiés et développés :a) Un banc de mesure directe de l’émissivité à chaud a été développé afin d’étudier la phase sans contact. Une enceinte elliptique utilisant le principe d’un four à images a permis d’obtenir des températures élevées (jusqu’à 1250°C) ainsi que des vitesses de chauffe élevées (>11°C/s) sur les échantillons à caractériser. Une instrumentation permettant de réaliser des mesures d’émissivité spectrale et totale a également été développée. La méthodologie de mesure a été validée en choisissant le platine comme matériau de référence, de par sa bonne stabilité chimique, la faible dépendance de ses propriétés avec la température et des propriétés bien documentées. L’émissivité du TA6V et de l’Inconel 625 en fonction de la température ([600 ; 1000]°C) et du temps de chauffage (jusqu’à 5 heures) a ensuite été étudiée. b) Le développement d’un banc de mesure de la RTC à haute température a permis quant à lui d’étudier la phase avec contact. Ce moyen a pour objectif de mesurer la RTC entre des couples de matériaux métal/métal (TA6V ou Inconel 625 /Inox 310) ou métal/céramique (TA6V ou Inconel 625 /Béton réfractaire) pour des pressions allant jusqu’à 4MPa. L’approche adoptée a été de disposer une pastille métallique représentant la tôle (TA6V ou Inconel 625) entre deux barreaux représentant l’outil (Inox 310 ou béton réfractaire), eux-mêmes, amarrés à une machine de traction. Le chauffage a été réalisé en introduisant le barreau supérieur dans un four résistif porté à 1000°C maximum. L’instrumentation du barreau inférieur a permis de déterminer le flux de chaleur conductif traversant ainsi que sa température de surface, ce qui a permis de mesurer la RTC sur une gamme thermique comprise entre 450 et 800°C et une gamme de pression de contact comprise entre 0,1 et 4MPa. Les résultats obtenus à l’aide de ces deux bancs peuvent être intégrés dans des simulations numériques de formage, pour calculer des recettes de lampes. Ces valeurs ont conduit au formage réussi de de 4 tôles successives en TA6V avec de bonnes conformités géométriques et microstructuralesThe present work deals with the high temperature heat transfers involved in sheet/die contact within hot forming processes. The investigated heat ranges lie between 600°C and 1000°C while the study materials are namely TA6V and Inconel 625 (for the sheet) and AISI 310 stainless steel and refractory concrete (for the die). Under such industrial configuration, the heat transfers can be split in two steps: i) a gap closing phase during which the radiative property of the contact pair prevail and ii) a solid contact phase during which the conductive properties are involved and more precisely the thermal contact resistance (TCR). This twostep approach allows a separate investigation of both phenomena which are herein studied by the mean of two dedicated experimental means: a) The gap closing phase is studied through an emissivity measurement setup dedicated to high temperature. The chosen setup is inspired from elliptical oven setups. Its features include a heating rate over 11°C/s and a maximal in-service temperature of 1250°C. The related measurement instruments selection and design are also part of the presented work. The metrological aspects along with the uncertainty quantification are performed through the use of a reference material: pure platinum. This latter has proven worthy by its ability to sustain very high temperature while remaining free from oxidation. In addition, platinum’s optical properties are well documented throughout the scientific literature which provides solid comparisons with other published results. Finally, the construction of an emissivity database is presented for the two sheet materials of the study: TA6V and INCONEL 625. b) The solid contact phase is studied through a second tailor made experimental setup dedicated to TCR measurements. The proposed features include the ability to study metal contact pair (AISI 310 vs. TA6V/INCONEL 625) or ceramic vs. metal contact (Concrete vs. TA6V/INCONEL 625) for temperature as high as 800°C. The whole setup can be inserted within a classical tensile device in order to load the contact interfaces at stress levels similar to those involved in metal forming processes (here up to 4MPa). In practice, a circular sample cut from the studied sheet metals is clasped in between two cylindrical bars made of AISI 310 or concrete. The upper bar is then heated up by the mean of a resistive oven in order to generate a directional heat flux throughout the material interfaces. A suited measurement instrumentation then allows the assessment of the TRC for each contact pair for temperature ranging from 450°C to 800°C and pressure ranging from 0.1MPa to 4MPa. The results obtained from these two setups have built up a material database that was then use to simulate industrial hot forming operations. The process parameters retrieved from these simulation were used as input in an actual forming process and has led to the successful manufacturing of four parts all of which satisfying the quality requirements in term of geometry and microstructure
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Landfried, Romaric. "Contribution à l'étude de la transition décharge luminescente / arc électrique dans l'air et dans l'argon au voisinage de la pression atmosphérique". Phd thesis, Supélec, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00789385.
Abstract (sommario):
Dans ce travail, nous proposons une approche essentiellement expérimentale. Dans une première partie, nous exposons les résultats obtenus par imagerie rapide et mesures électriques corrélées dans le temps, concernant l'étude de la transition entre des électrodes de cuivre dans l'air et l'argon, et entre des électrodes de tungstène dans l'argon pour des pressions comprises entre 100 mbar et 1 bar. Dans aucun cas une transition à l'arc n'est observée sans constriction quasi-totale de la colonne positive. Dans le cas d'électrodes en tungstène dans l'argon, la vitesse d'extension de la zone filamentaire depuis l'anode vers la cathode a été vue dépendante de la pression et de l'intensité. La durée d'une transition spontanée a été linéairement corrélée à la distance inter-électrode, suggérant un mécanisme propagatif à vitesse constante dans la colonne. Plus la pression est élevée, plus la durée totale des transitions est longue ; par ailleurs, à pression constante, cette durée de transition spontanée décroît à intensité croissante, pour tendre vers une durée limite, correspondant à la durée constante de changement de structure de la zone cathodique. Dans une seconde partie, nous nous intéressons à l'échauffement de surfaces d'anodes et de cathodes en cuivre dans l'air et dans l'argon soumises à des arcs électrique pour plusieurs gammes de courant (de 30 à 120 A). Deux méthodes de mesures sont utilisées. Enfin, nous utilisons les mesures de températures de surface pour proposer deux modèles simples de bilan de puissance à la surface des électrodes (flux de chaleur). L'un considère uniquement le chauffage dû au spot d'arc et l'autre le chauffage supplémentaire de la colonne d'arc.
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Souhar, Youssef. "Caractérisation thermique de matériaux anisotropes à hautes températures". Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL029N/document.
Abstract (sommario):
Le sujet de l'étude concerne la caractérisation thermique à hautes températures de matériaux anisotropes dont la diffusivité thermique varie selon la direction considérée. Cette mesure de la diffusivité est permise par l'observation des variations transitoires de température d'un matériau soumis à un flux de chaleur de type impulsionnel. L’excitation provient d’un Laser et la mesure de température est réalisée par thermographie infrarouge sur la face opposée à l'excitation thermique. Le champ de température ainsi obtenu permet de déterminer les trois diffusivités du matériau selon ses directions d'anisotropie. En effet, grâce à des transformations intégrales du champ de température, il est possible d'obtenir un modèle théorique décrivant les variations de température au sein du matériau. Les estimations des diffusivités s'obtiennent alors par la minimisation de la somme des écarts quadratiques entre les modèles théoriques et leurs équivalents expérimentaux. Il s'agit de problèmes d'optimisation non linéaire et les estimations sont réalisées dans le domaine des fréquences spatiales et dans le temps grâce à une inversion numérique de Laplace. Basée sur des dispositifs optiques, cette méthode est non intrusive et grâce aux modèles analytiques les mesures sont rapides et précises même à haute température. La méthode ainsi que le nouveau banc expérimental mis en place rendent possible la mesure des trois diffusivités en une unique expérience pour des excitations de forme quelconque en espace et non nécessairement Dirac en tempsThe study concerns the thermal characterization at high temperatures of anisotropic materials whose thermal diffusivity varies according to the direction considered. This measurement of diffusivity is allowed by the observation of the transient variations of temperature of a material subjected to a heat pulse source. The excitation is performed by a Laser and the temperature measurement is carried out by infrared thermography on the opposite face of the thermal excitation. The temperature field thus obtained makes it possible to determine the three diffusivities of the material according to its directions of anisotropy. Indeed, thanks to integral transforms of the temperature field, it is possible to obtain a theoretical model describing the temperature variations within the material. The estimates of diffusivities are then obtained by the minimization of the sum of squared residuals between the theoretical models and their experimental equivalents. These are problems of nonlinear optimization and the estimations are carried out in the spatial frequency domain and in time thanks to a numerical inversion of Laplace. Based on optical devices this method is non-intrusive and thanks to the use of analytical models the estimations are fast and accurate even at high temperatures. The method and the new experimental facility make it possible to estimate the three thermal diffusivities in a single experiment and this for excitations of any shape in space and not necessarily Dirac’s delta function in time
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Albalat, Nicolas. "Utilisation des données hyperspectrales du capteur IASI pour la restitution des paramètres thermo-optiques des surfaces terrestres". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00747800.
Abstract (sommario):
Les objectifs de cette thèse sont la validation d'une méthodologie de détermination de la température de surface (LST) et de l'émissivité de surface (LES) à partir des radiances hyperspectrales du capteur IASI à bord du satellite METOP. Il s'agit de montrer la possibilité d'extraire ces deux paramètres d'un signal hyperspectral IRT télédétecté dans une approche physique. Le domaine spectral d'étude s'étend de 750 à 1250 cm-1 (8 à 13,3 μm) et la résolution spectrale est de l'ordre du 0,25 cm-1, inscrivant ainsi ce travail dans le giron de la radiométrie à très haute résolution spectrale infrarouge. Après une étude des méthodes de séparation existantes, la méthode SpSm (Spectral Smothness), est validée. Une étude de sensibilité aux erreurs aux bruits atmosphérique et instrumental est menée. La méthode SpSm est appliquée aux données IASI en conditions réelles pour l'année 2008 dans une zone spatiale couvrant l'Europe et le Nord d' Afrique. Les résultats sont validés d'une part avec les produits MODIS et SEVIRI, et d'autre part avec les paramètres température et émissivité obtenus à partir des radiances SEVIRI et l'algorithme TISI.
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Le, Saux Vincent. "Fatigue et vieillissement des élastomères en environnements marin et thermique : de la caractérisation accélérée au calcul de structure". Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00542506.
Abstract (sommario):
Cette étude concerne la fatigue et le vieillissement des élastomères en environnements marin et thermique. Elle vise plus particulièrement à proposer des outils applicables à l'échelle industrielle permettant d'intégrer les effets du vieillissement sur l'évolution des propriétés mécaniques, en particulier sur les propriétés en fatigue. Une vaste campagne expérimentale a ainsi été lancée pour deux matériaux industriels et pour deux types d'environnements (marin et thermique). Le vieillissement est caractérisé à toutes les échelles, depuis l'étude des mécanismes de dégradation (causes) jusqu'aux évolutions du comportement mécanique (conséquences). Les méthodes classiques d'extrapolation de la durée de vie sont ensuite appliquées et confrontées à des données issues de structures vieillies en service. Le second aspect de cette étude concerne la proposition d'une méthode d'identification rapide des propriétés à la fatigue. Pour cela, une méthode spécifique, dédiée aux matériaux élastomères, est proposée. Elle repose sur l'utilisation de mesures d'auto- échauffement par thermographie infrarouge, sur la description des populations de défauts sous chargement cyclique par micro-tomographie aux rayons X et sur l'utilisation d'un modèle de terme source pour alimenter un critére d'endurance énergétique. Enfin, dans la dernière partie, nous présentons les outils manquants à l'extension de ces résultats aux structures industrielles permettant de prendre en compte les gradients de propriétés induits par le vieillissement.
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Ayvazyan, Vigen. "Etude de champs de température séparables avec une double décomposition en valeurs singulières : quelques applications à la caractérisation des propriétés thermophysiques des matérieux et au contrôle non destructif". Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14671/document.
Abstract (sommario):
La thermographie infrarouge est une méthode largement employée pour la caractérisation des propriétés thermophysiques des matériaux. L’avènement des diodes laser pratiques, peu onéreuses et aux multiples caractéristiques, étendent les possibilités métrologiques des caméras infrarouges et mettent à disposition un ensemble de nouveaux outils puissants pour la caractérisation thermique et le contrôle non desturctif. Cependant, un lot de nouvelles difficultés doit être surmonté, comme le traitement d’une grande quantité de données bruitées et la faible sensibilité de ces données aux paramètres recherchés. Cela oblige de revisiter les méthodes de traitement du signal existantes, d’adopter de nouveaux outils mathématiques sophistiqués pour la compression de données et le traitement d’informations pertinentes. Les nouvelles stratégies consistent à utiliser des transformations orthogonales du signal comme outils de compression préalable de données, de réduction et maîtrise du bruit de mesure. L’analyse de sensibilité, basée sur l’étude locale des corrélations entre les dérivées partielles du signal expérimental, complète ces nouvelles approches. L'analogie avec la théorie dans l'espace de Fourier a permis d'apporter de nouveaux éléments de réponse pour mieux cerner la «physique» des approches modales.La réponse au point source impulsionnel a été revisitée de manière numérique et expérimentale. En utilisant la séparabilité des champs de température nous avons proposé une nouvelle méthode d'inversion basée sur une double décomposition en valeurs singulières du signal expérimental. Cette méthode par rapport aux précédentes, permet de tenir compte de la diffusion bi ou tridimensionnelle et offre ainsi une meilleure exploitation du contenu spatial des images infrarouges. Des exemples numériques et expérimentaux nous ont permis de valider dans une première approche cette nouvelle méthode d'estimation pour la caractérisation de diffusivités thermiques longitudinales. Des applications dans le domaine du contrôle non destructif des matériaux sont également proposées. Une ancienne problématique qui consiste à retrouver les champs de température initiaux à partir de données bruitées a été abordée sous un nouveau jour. La nécessité de connaitre les diffusivités thermiques du matériau orthotrope et la prise en compte des transferts souvent tridimensionnels sont complexes à gérer. L'application de la double décomposition en valeurs singulières a permis d'obtenir des résultats intéressants compte tenu de la simplicité de la méthode. En effet, les méthodes modales sont basées sur des approches statistiques de traitement d'une grande quantité de données, censément plus robustes quant au bruit de mesure, comme cela a pu être observéInfrared thermography is a widely used method for characterization of thermophysical properties of materials. The advent of the laser diodes, which are handy, inexpensive, with a broad spectrum of characteristics, extend metrological possibilities of infrared cameras and provide a combination of new powerful tools for thermal characterization and non destructive evaluation. However, this new dynamic has also brought numerous difficulties that must be overcome, such as high volume noisy data processing and low sensitivity to estimated parameters of such data. This requires revisiting the existing methods of signal processing, adopting new sophisticated mathematical tools for data compression and processing of relevant information.New strategies consist in using orthogonal transforms of the signal as a prior data compression tools, which allow noise reduction and control over it. Correlation analysis, based on the local cerrelation study between partial derivatives of the experimental signal, completes these new strategies. A theoretical analogy in Fourier space has been performed in order to better understand the «physical» meaning of modal approaches.The response to the instantaneous point source of heat, has been revisited both numerically and experimentally. By using separable temperature fields, a new inversion technique based on a double singular value decomposition of experimental signal has been introduced. In comparison with previous methods, it takes into account two or three-dimensional heat diffusion and therefore offers a better exploitation of the spatial content of infrared images. Numerical and experimental examples have allowed us to validate in the first approach our new estimation method of longitudinal thermal diffusivities. Non destructive testing applications based on the new technique have also been introduced.An old issue, which consists in determining the initial temperature field from noisy data, has been approached in a new light. The necessity to know the thermal diffusivities of an orthotropic medium and the need to take into account often three-dimensional heat transfer, are complicated issues. The implementation of the double singular value decomposition allowed us to achieve interesting results according to its ease of use. Indeed, modal approaches are statistical methods based on high volume data processing, supposedly robust as to the measurement noise
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Pottier, Thomas. "Identification paramétrique par recalage de modèles éléments finis couplée à des mesures de champs cinématiques et thermiques". Phd thesis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00566788.
Abstract (sommario):
Les paramètres de loi de comportement s'identifient habituellement à partir d'éprouvettes standardisées présentant des champs de déformations homogènes. L'essor actuel des méthodes inverses incite à l'utilisation d'essais plus hétérogènes. L'objectif de cette thèse est de développer une procédure d'identification inverse en utilisant une méthode de recalage de modèles éléments finis basée sur des expériences à hétérogénéités croissantes des champs de déformation. À cette fin, des essais plans avec différentes géométries d'éprouvettes, en titane commercialement pur, ont été effectués et un essai original hors plan fortement hétérogène a été mis au point. Dans ce dernier cas, un essai unique réalisé à l'aide d'une machine de traction uni-axiale permet d'obtenir des sollicitations d'expansion, mais aussi de traction et de cisaillement selon deux directions orthogonales. Des mesures de champs cinématiques planes et non planes (stéréo-corrélation d'images) sont utilisées afin d'évaluer les déformations jusqu'à striction. À partir de ces mesures en grandes déformations, on propose de mener une comparaison entre les informations issues de l'expérience et un modèle dupliquant les conditions expérimentales (conditions aux limites issues de la corrélation d'images). Cette comparaison conduit, via un processus d'optimisation, à l'actualisation itérative du jeu de paramètres de la loi de comportement utilisée dans le modèle éléments finis. Le nombre de paramètres ainsi identifiés varie selon le modèle de comportement : élastique anisotrope puis élasto-plastique anisotrope. Différentes validations ont mis en évidence l'intérêt de considérer des champs de déformation fortement hétérogènes. Dans ce cadre, des prédictions numériques d'opérations d'emboutissage, réalisées à l'aide des différents jeux de paramètres identifiés sont comparées à l'expérience. On montre que la prise en compte d'un modèle élastique anisotrope plutôt qu'isotrope fournit un état de contrainte plus réaliste en début de plasticité, améliorant considérablement l'identification du modèle plastique. Enfin, une approche couplée entre mesures de champs cinématiques et thermiques (thermographie infrarouge) a été développée. Les paramètres d'un modèle mécanique sont identifiés puis utilisés pour l'évaluation d'un modèle thermique calculant les sources de chaleur. Par cette méthode, plusieurs modèles d'évolution de la fraction d'énergie dissipée sous forme de chaleur ont été identifiés (coefficient de Taylor et Quinney).