Présentation
En anglaisAuteur(s)
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Jean-Pierre PRENEL : Professeur à l’Université de Franche-Comté - Responsable de l’Équipe Métrologie Optique et Microtechniques de l’Institut de Génie Énergétique de Belfort
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Paul SMIGIELSKI : Docteur ès Sciences - Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique ESO - Attaché à la Direction Scientifique de l’institut franco-allemand de Recherches de Saint-Louis - Cofondateur d’HOLO 3 - Professeur conventionné ENSPS à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg
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Nous considérons dans ce chapitre des objets optiquement transparents présentant des variations d’indice de réfraction tels les écoulements aérodynamiques ou hydrodynamiques et les plasmas ou certains matériaux optiques soumis à des contraintes diverses.
De tels objets sont, du point de vue optique, des objets de phase (seulement caractérisés par des variations de chemin optique). Ils ne sont pas visibles directement en formant leur image sur un récepteur photographique, celui-ci étant uniquement sensible à la lumination (produit de l’éclairement par le temps de pose).
Pour les visualiser, il faut les transformer en objet d’amplitude, soit à l’aide de techniques strioscopiques ou interférométriques, par exemple, soit en introduisant dans le milieu (cas des écoulements) des microparticules qui diffusent la lumière.
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Accueil > Ressources documentaires > Sciences fondamentales > Physique Chimie > Bases en mécanique physique > Mécanique des fluides - Visualisation par variation d’indice > Strioscopie
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3. Strioscopie
On distingue la strioscopie en éclairage incohérent (méthode de Toepler-Foucault ou méthode « schlieren ») dont le principe fait appel à l’optique géométrique et à la déviation des rayons lumineux de la strioscopie en éclairage cohérent (laser) dont le principe fait appel à la notion de filtrage des fréquences spatiales.
3.1 Strioscopie en éclairage incohérent (schlieren)
Une source rectangulaire incohérente S éclaire l’écoulement à étudier (figure 4) ; un système optique forme de cette source une image S’ sur un demi-plan opaque d’arête parallèle à Ox (couteau C) qui l’occulte partiellement. Dans l’image de l’écoulement en P’ apparaissent alors des variations d’éclairement ΔE proportionnelles aux déplacements Δa de l’image de S dans la direction Oz.
On a :
f étant la focale de l’objectif L3 , et ε la composante de la déviation des rayons lumineux selon Oz.
En l’absence d’écoulement, l’éclairement E0 dans l’image est proportionnel à la largeur a de la fente. La variation relative d’éclairement ΔE/E0 , égale à ε f /a, est donc proportionnelle au gradient du chemin optique Δ(x, z ).
Cette formule correspond au schéma de la figure 4. Pour un couteau C dont l’arête est parallèle à Oz, on a :
La figure 5 montre le striogramme d’un projectile conique en vol hypersonique dans un tunnel de tir.
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Strioscopie
BIBLIOGRAPHIE
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(6) - REICHENBACH (H.) - Contributions of Ernst Mach to Fluid Mechanics. - Ann. Rev. Fluid Mech. Vol. 15, 1983, p. 1-28.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Traitement des signaux.
ANNEXES
Livres et revues
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NAKAYAMA (Y.) - Fantasy of Flow - — Visualization Society of Japan IOS Press 1993.
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COGNET (G.) - MALLET (J.) - Visualisation et Traitement d’Images. - Actes du 1er Colloque National Nancy 1985 INPL.
PRENEL (J.-P.) - PORCAR (R.) - Visualisation et Traitement d’Images. - Actes du 3e Colloque National Belfort 1988 Université de Franche-Comté.
STANISLAS (M.) - MONNIER (J.-C.) - Visualisation et Traitement d’Images en Mécanique des Fluides. - Actes du 4e Colloque National Lille 1990 Institut de Mécanique des Fluides de Lille.
COUTANCEAU (M.) - COUTANCEAU (J.) - Visualisation et Traitement d’Images en Mécanique des Fluides. - Actes du 5e Colloque National Poitiers 1992 Université de Poitiers.
SMIGIELSKI (P.) - Visu 97. - Actes du 7e Colloque National Saint-Louis 1997 Teknéa Toulouse.
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