Descriptif des dispositifs expérimentaux
Des particules instrumentées pour une mesure de flux de chaleur – illustration en convection de Rayleigh-Bénard

2.1 Sonde thermique

La sonde est présentée sous forme de diagramme fonctionnel, puis le transfert de données par radiofréquences est détaillé – avec une attention toute particulière à la gestion de l'énergie. Nous décrivons enfin la mesure simultanée de position et de température.

2.1.1 Vue d'ensemble

La sonde est constituée des éléments suivants, représentés sur la figure 1 :

• des dispositifs de mesure thermique : ce sont des thermistances ;

• un émetteur radiofréquence : associé à une antenne, il permet la transmission de la mesure ;

• une pile : elle alimente le circuit d'encapsulage et d'émission ;

• un interrupteur magnétique : il permet de mettre en route la particule ou de l'éteindre à distance.

L'ensemble est contenu dans une capsule de PVC sphérique, de 21 mm de diamètre, scellée hermétiquement. Sa masse est ajustée ainsi que, très légèrement, celle du fluide (par ajout d'une vingtaine de millilitres de glycérol) pour être isodense. Cette étape est cruciale pour ne pas introduire de biais. Dans les mesures rapportées ici, la densité effective, d, de la particule est de 1,005.

Les thermistances sont placées dans le réseau d'impédance d'un oscillateur en tension, de sorte que la fréquence du signal soit l'image de la température mesurée par les capteurs. Ce signal est ensuite utilisé comme modulante de l'émission radiofréquence, l'onde porteuse étant générée par l'émetteur via un cristal. L'ensemble est alimenté par une pile bouton, commandé par l'interrupteur magnétique.

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