Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article présente les techniques de granulométrie utilisées pour mesurer la taille et la répartition de particules en suspension dans leur environnement. Les mesures de vitesse, permettant pour prédire les trajectoires utiles dans un grand nombre de process, sont aussi présentées. Compte tenu de la diversité des particules et de leur milieu, il existe un grand nombre de granulomètres, reposant globalement sur trois méthodes de mesure : optique, dynamique et électrique.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain KLEITZ : Ingénieur Civil du Génie Maritime - Ingénieur chercheur senior département Machines, EDF-DER (Électricité de France, Direction des Études et Recherches)
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Denis BOULAUD : Docteur ès Sciences - Chef du Laboratoire de Physique et Métrologie des Aérosols, IPSN-CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique, Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire) - Professeur à l’Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires, CEA
INTRODUCTION
La granulométrie a pour objet la mesure de la taille et de la répartition statistique des particules constituant un ensemble. Cet article traite plus particulièrement de la granulométrie des particules en suspension dans leur environnement (particules solides ou liquides dans un écoulement gazeux, bulles dans un écoulement liquide, aérosols, fumées, etc.) ; sont donc exclues ici les techniques par échantillonnage type tamisage, sédimentographie, compteur électrolytique..., qui sont décrites dans d’autres articles des Techniques de l’Ingénieur.
Les mesures de vitesse de particule sont également abordées, car la prédiction des trajectoires des particules peut être un élément essentiel dans bon nombre d’applications.
Il n’existe pas de granulomètre universel. À la diversité des applications correspond la multiplicité des méthodes de mesure. Avant d’entrer dans le détail des techniques, trois aspects doivent être pris en considération pour le choix du matériel : les caractéristiques des particules à mesurer (taille, vitesse, concentration, état solide ou liquide, etc.), l’environnement qui impose ses contraintes (accessibilité, température d’utilisation, miniaturisation, etc.), le but recherché (mesure fine, contrôle d’un produit, alarme de processus, etc.).
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Méthodes dynamiques2. Méthodes optiques
2.1 Diffusion de la lumière par une particule
Les méthodes optiques font appel aux lois de la diffusion de la lumière par les particules. Lorsqu’une particule est éclairée par un faisceau lumineux, elle réémet de la lumière dans toutes les directions de l’espace, c’est la diffusion (diffusion = dispersion angulaire) ; en corollaire, ces particules diffusantes vont perturber la vision directe des objets en diminuant l’énergie lumineuse transmise dans la direction initiale du faisceau d’éclairage (figure 1).
L’expérience de base qui permet d’étudier la diffusion consiste à éclairer une particule par une onde plane monochromatique et à mesurer, à l’aide d’un dispositif optique d’ouverture infiniment petite, l’intensité lumineuse I diffusée en fonction de l’angle polaire θ. L’indicatrice de diffusion I (θ) ainsi obtenue est représentée soit en coordonnées polaires (figure 2a ) soit en coordonnées cartésiennes (figure 2b ). On remarque alors que les caractéristiques de l’indicatrice varient de manière très importante (en allure générale et en intensité) avec la taille de particule, ou plus exactement avec le paramètre de taille α qui rapporte les dimensions de l’objet (ici le rayon de la particule r ) à la longueur d’onde λ de l’onde incidente.
On distingue trois domaines selon la valeur du paramètre de taille α. Avec les sources de lumière habituellement utilisées, émettant dans le visible avec une extension vers le proche infrarouge et l’ultraviolet, la distinction porte généralement sur les particules nettement submicroniques, les microniques, et les grosses particules, supérieures à plusieurs µ m.
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Méthodes optiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - VAN de HULST (H.C.) - Light scattering by small particles. - John Wiley and sons, New York (1957).
-
(2) - BOHREN (C.F.), HUFFMAN (D.R.) - Absorption and scattering of light by small particles. - John Wiley and sons, New York (1983).
-
(3) - Optical particle sizing : theory and practice. - Edited by G. GOUESBET and G. GREHAN. Plenum Press, New York and London (1987).
-
(4) - MATHIEU (J.P.) - Optique électromagnétique. - SEDS (1965).
-
(5) - SMIGIELSKI (P.) - Holographie Industrielle. - Teknea, Toulouse (1994).
-
(6) - International Symposium on application of laser techniques to fluid mechanic, - Lisboa (1992).
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ANNEXES
FOURNIER (C.) - Holographie numérique pour la vélocimétrie par images de particules : extraction des trois composantes du champ de vitesse. - Université Jean Monnet (Saint-Étienne) (2003).
HAUT DE PAGE2 Constructeurs, fournisseurs, prestataires de services
(Liste non exhaustive)
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Holo 3 - http://www.holo3.com
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