Mesure de champs de températures vraies par
thermoréflectométrie proche infrarouge
Grandeurs d’influence des propriétés radiatives des matériaux
Emissivite
En combinant les remarques précédentes, la variation de l’émissivité dans le cas d’une mesure de champ peut être anticipée. L’émissivité varie fortement avec la longueur d’onde, la température et la direction d’observation. Si nous considérons une surface homogène et isotherme, le rayonnement détecté à une longueur d’onde et pour un angle proche de la normale est uniforme. Le champ d’émissivité, sur une surface homogène, doit donc acheter une bonne uniformité. Un autre enseignement de ce sous-chapitre est la di culté de la connaissance a priori de l’émissivité. Il a été vu que ce paramètre variait fortement en fonction de la longueur d’onde, de la température, de l’état de surface et de la direction d’observation. L’extrapolation de données de caractérisation vers la mesure ne pourrait se faire que pour un matériau porté à même température que la phase de caractérisation, avec une rugosité contrôlée, dans le vide et pour un angle donné.
Reflectivité directionnelle hémisphérique
D’après les observations précédentes, dans le cadre d’une mesure de champs, le champ de réactivité directionnelle hémisphérique est uniforme si la source d’éclairement utilisée est collimatée, et que l’état de surface du matériau est homogène. Si la source est divergente, le champ de réactivités directionnelles hémisphériques peut varier, même sur un matériau homogène car les directions d’incidence varient d’un point à l’autre du corps illuminé. La connaissance a priori de la réactivité directionnelle hémisphérique est aussi docile que celle de l’émissivité.
BRDF
Pour une mesure de champ, les directions d’incidence ~i et d’observation ~r interviennent, et donc, pour un détecteur matriciel de type caméra, chaque pixel se trouve dans une configuration différente, comme le montre le schéma 1.15. Peu de données existent sur la mesure de champs de réactivités bidirectionnelles dans la littérature. Par conséquent, et pour prédire les variations du champ de mesure, une étude est menée utilisant la loi de Phong adaptée aux incidences non normales. Bien que la loi de Phong ne soit pas universelle, elle nous permet tout de même en première Fig. 1.15 Schéma simplifié de la mesure de champs de réactivités bidirectionnelles sur une surface dont la rugosité est distribuée de façon gaussienne. approche d’avoir un aperçu des variations des réactivités au sein d’un champ de mesure. L’équation (1.31) est donc calculée pour un angle d’incidence xe, mais pour des directions de Page 25 Chapitre 1. Mesure de température sans contact : rappels et état de l’art réflexion variables. Ces directions, spécifiques à chaque pixel, correspondent à l’angle depuis lequel chaque pixel voit la scène. Les conditions de simulation sont données ci-après et les résultats obtenus sont lâchés sur la gure 1.16 pour deux types de matériaux. Distance Source/Objet : 1 m ; Distance Détecteur/Objet : 1 m Distance Détecteur/Source : 15 cm ; Ouverture angulaire détecteur : 15° Angle d’inclinaison détecteur : 0° ; Angle d’incidence source : 9M disant : 1.5 ; M spéculaire : 50 Cette étude simple met en évidence le fait que le champ de réactivités bidirectionnelles Fig. 1.16 Prol des réactivités bidirectionnelles sur surface diffusante et spéculaire. est non homogène par dénivellation. Même dans le cas d’une surface parfaitement homogène et d’un rayonnement collimaté, le champ de réactivités bidirectionnelles est non uniforme. Cet effet est d’autant plus marqué que le matériau est spéculaire. En eet, la direction de détection s’éloigne rapidement de l’angle de réflexion maximal, jusqu’à atteindre un angle où la réactivité est nulle, car la direction de détection est située hors du cône de réflexion du matériau. Cette grandeur n’est donc pas une propriété intrinsèque du matériau, mais dépend des directions d’éclairement et d’observation. La mesure de champs de réactivités bidirectionnelles s’avère donc non uniforme par nature, et peut comporter de fortes variations au sein du champ de mesures. Pour ce qui est de sa connaissance a priori, elle est encore plus complexe à déterminer que pour les paramètres hémisphériques car elle dépend fortement de la valeur de la rugosité et de l’angle d’observation.
Facteur de diffusion
En condition de mesure de champs, la variation du facteur de diffusion est la même que celle de la réactivité bidirectionnelle, car elle possède les mêmes grandeurs d’influence. Pour un éclairement collimaté, l’angle de détection de chaque pixel de la caméra utilisée a donc une forte influence sur la valeur du facteur de diffusion. La mesure de champs de facteurs de diffusion s’avère non uniforme par nature, et peut cacher de fortes variations au sein d’un champ de mesure. Sa connaissance a priori dérivant de la BRDF, elle est également très difficile à obtenir.
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