Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Dans le cadre des problèmes inverses en diffusion thermique, la question de la construction d’un modèle adapté, ici la solution d’une des formes de l’équation de la chaleur, est présentée. Plusieurs exemples permettent l’introduction des concepts d’entrée, de sortie et de paramètres structurels d’un modèle. Les principes physiques des techniques de mesure de température, avec ou sans contact, ainsi que les lois d’étalonnage correspondantes sont détaillés, en intégrant les notions de bruit de mesure et d’échantillonnage du signal issu du capteur. La sensibilité de la sortie d’un modèle à ses paramètres structurels ou à son entrée paramétrisée constitue ici la base de l’approche inverse.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Denis MAILLET : Professeur émérite, Université de Lorraine (UL) - Laboratoire d’Énergétique et de Mécanique Théorique et Appliquée (LEMTA) – CNRS et UL
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Yvon JARNY : Professeur émérite, Université de Nantes - Laboratoire de Thermique et Énergie de Nantes (LTeN) – UMR CNRS 6607 Nantes
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Daniel PETIT : Professeur émérite, École Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique (ISAE-ENSMA) - Institut P’ UPR CNRS 3346 Département Fluides, Thermique, Combustion – Poitiers
INTRODUCTION
Cet article est le premier d’une série de trois articles ([BE 8 265], [BE 8 266] et [BE 8 267]). Il est destiné à introduire la notion de modèle, relatif à la résolution d’un problème dit « direct », en conduction thermique où l’équation de la chaleur permet de déduire les températures à partir d’une source, un flux thermique excitateur, par exemple. Ce modèle permet ensuite, grâce à la prise en compte de mesure(s) de température, d’alimenter la démarche dite « inverse » visant, par exemple, à remonter au flux thermique. Les différents types de modèles, ainsi que les grandeurs utilisées, sont d’abord présentés, en optant pour une approche largement répandue en dynamique des systèmes, et qui lie entrée(s) et sortie(s). Les techniques d’instrumentation actuellement disponibles pour mesurer la température sont ensuite passées en revue, en insistant sur le principe de mesure, la loi d’étalonnage et les caractéristiques stochastiques du bruit sur le signal. La notion de sensibilité, qui découle directement du modèle adopté, est enfin abordée : elle constitue un outil incontournable pour assurer, par la suite, la réussite d’une inversion.
Nous attirons l’attention du lecteur sur le fait qu’actuellement, seule la version pdf de ce dossier permet une notation pertinente, la version électronique ne permettant pas toujours de faire la distinction entre les différentes graisses des symboles.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2010 par Denis MAILLET, Yvon JARNY, Daniel PETIT
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Outil incontournable : sensibilité
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3. Mesures de température et problème inverse d’étalonnage
Les capteurs de température évoqués plus haut sont multiples. Il est possible de distinguer les capteurs avec contact, qui nécessitent une implantation dans (ou sur) le milieu à mesurer, de ceux sans contact, qui utilisent une information radiative et permettent donc d’accéder à des mesures à distance de la température du milieu. Cette deuxième catégorie est très intéressante pour mesurer en particulier les températures de surface des matériaux ou parois solides.
3.1 Thermométrie avec contact
Il existe de nombreux capteurs de température pouvant être implantés dans un milieu : mentionnons ici ceux qui délivrent une information purement géométrique (longueur, volume, angle…), liée au changement de volume d’un milieu sous l’effet de la température (dilatation), comme les thermomètres à dilatation de solide (bilame), de liquide (thermomètre à mercure ou à alcool) ou à gaz. D’autres thermomètres à contact permettent de transformer directement la température en un signal électrique : il s’agit des thermomètres à résistance et des thermomètres basés sur un des effets thermoélectriques.
On va donc passer brièvement en revue le principe de fonctionnement de ces derniers, en renvoyant le lecteur intéressé sur des références plus spécialisées.
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Mesures de température et problème inverse d’étalonnage
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SHUMAKOV (N.V.) - A method for the experimental study of the process of heating a solid body. - Soviet Physics-Technical Physics (Translated by the American Institute of Physics), 2, p. 771 (1957).
-
(2) - BECK (J.V.), BLACKWELL (B.), ST-CLAIR (Jr.C.R.) - Inverse heat conduction – Ill – Posed problems. - Épuisé, mais des copies reliées spirales peuvent être distribuées directement par BECK (J.V.), Wiley, New York, 308 p. (1985).
-
(3) - BECK (J.V.), COLE (K.D.), HAJI-SHEIKH (A.), LITKOUHI (B.) - Heat conduction using green’s functions. - Hemisphere, London (1992).
-
(4) - OZISIK (M.N.) - Heat conduction. - 2nd edition, Wiley, Chichester (1993).
-
(5) - MAILLET (D.), HOULBERT (A.S.), DIDIERJEAN (S.), LAMINE (A.S.), DEGIOVANNI (A.) - Nondestructive thermal evaluation of delaminations inside a laminate – Part I : Identification using the measurement of a thermal contrast – Part II : The experimental Laplace transforms method. - Composites...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Logiciel INVLAP d’inversion numérique de la transformation de Laplace par l’algorithme de De Hoog http://www.cambridge.org/us/
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Société française de thermique (voir les actes des écoles Metti 5-2011 et Metti 6-2015) http://www.sft.asso.fr
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