1 - CONTEXTE

• 1.1 - Intérêt d’une mesure sans contact de l’effusivité
• 1.2 - Principe des méthodes photothermiques
  Figure 1 - Principe de la mesure d’effusivité par méthode photothermique
• 1.3 - Contraintes liées à l’utilisation d’une source radiative

2 - RADIOMÉTRIE INFRAROUGE EN FACE AVANT

• 2.1 - Principe
  Figure 2 - Schéma d’un montage de caractérisation par radiométrie photothermique infrarouge Figure 3 - Schématisation du processus de diffusion de la chaleur au sein d’un mur au cours d’une expérience flash
• 2.2 - Extension aux temps longs : mesure simultanée de l’effusivité et de la diffusivité
  Figure 4 - Thermogramme théorique obtenu en radiométrie flash face avant dans le cas d’une éprouvette avec pertes (nombre de Biot ) en fonction du nombre de Fourier Fo = at/l2 Figure 5 - Valeur absolue des sensibilités relatives réduites de l’observable ln (T) aux trois paramètres αQ/b, a/l2 et pour le cas d’une éprouvette avec pertes Figure 6 - Thermogramme obtenu par méthode flash en face avant à 400 ˚C sur une éprouvette en fer de 3 mm d’épaisseur Figure 7 - Mesure relative d’effusivité par thermographie IR (comparateur thermique par voie optique)
• 2.3 - Comparateur thermique par voie optique
• 2.4 - Mesure de l’effusivité des liquides par méthode flash
  Figure 8 - Différentes configurations pour la mesure de l’effusivité d’un liquide par méthode flash Figure 9 - Décroissance de la température de la paroi après l’impulsion laser Figure 10 - Bilan thermique à la surface du sol terrestre (schéma très simplifié)
• 2.5 - Mesure de l’effusivité des sols

3 - MÉTHODE PHOTOACOUSTIQUE

• 3.1 - Principe
• 3.2 - Mesure simultanée de l’effusivité et de la diffusivité
• 3.3 - Mesure de l’effusivité en association avec une couche mince et opaque
  Figure 12 - Amplitude du signal photoacoustique obtenu en chauffant une feuille d’aluminium de 16 µm, seule ou recouverte d’un liquide d’effusivité 500, 1 000 et 2 000 J · m−2 · K−1 · s−1/2 Figure 13 - Idem à la figure 12 pour la phase du signal photoacoustique (en l’absence de liquide, la phase est à − 90˚) Figure 14 - Sensibilité de l’observable (phase Sφ ou rapport d’amplitudes − 50 SA) à l’effusivité du liquide en fonction de la fréquence normalisée

4 - MÉTHODE PHOTOPYROÉLECTRIQUE

• 4.1 - Principe
• 4.2 - Différentes configurations pour la mesure de l’effusivité
  Figure 15 - Différentes configurations expérimentales pour la mesure de l’effusivité d’un matériau (généralement des liquides, des gels, ...) par la méthode photopyroélectrique
• 4.3 - Mesure simultanée de l’effusivité et de la diffusivité
  Figure 16 - Amplitude du signal photopyroélectrique normalisé en fonction de l’effusivité du matériau caractérisé Figure 17 - Sensibilité relative de l’amplitude du signal photopyroélectrique à l’effusivité du matériau caractérisé
• 4.4 - Mesure de l’effusivité seule
• 4.5 - Applications

5 - MESURE DE L’EFFUSIVITÉ D’UN REVÊTEMENT

• 5.1 - Importance du saut d’effusivité entre le substrat et le revêtement
• 5.2 - Quelques méthodes photothermiques appliquées aux revêtements
• 5.3 - Méthode flash en face avant
  Figure 18 - Principe de la mesure flash en face avant pour la mesure de l’effusivité d’un revêtement Figure 19 - Instrumentation pour une caractérisation en température (20 à 950 ˚C) de revêtements par la méthode flash en face avant (ONERA) Figure 20 - Thermogramme en face avant sur un matériau avec revêtement, en fonction du nombre de Fourier et pour différentes valeurs du rapport des effusivités b1/b2 Figure 21 - Effusivité apparente normalisée pour des rapports d’effusivités b1/b2 de 0,2, 0,5, 2 et 5 Figure 22 - Nombre de Fourier caractéristique Fo0,5 en fonction du rapport des effusivités Figure 23 - Cartographie de l’épaisseur d’une couche de peinture sur le nez d’une maquette utilisée pour des essais en soufflerie. Impulsion avec lampe flash (2 ms) et détection avec caméra infrarouge (217 images/s, résolution de 7 mK) Figure 24 - Thermogramme et variance réduite pour une éprouvette bicouche céramique/fer Figure 25 - Courbes des sensibilités relatives pondérées (en valeur absolue) pour le cas d’un bicouche avec pertes Figure 26 - Incertitude-type relative de la diffusivité (traits continus) et de l’effusivité (tiretés) du revêtement Figure 27 - Valeur minimale de Kb, coefficient d’amplification de l’erreur sur l’effusivité, en fonction des rapports d’épaisseur « thermique » et d’effusivité du bicouche (cas d’une identification effectuée sur une décade temporelle) Figure 28 - Mesure à 600 ˚C de l’effusivité d’un revêtement de céramique (Cr2O3) de 0,27 mm sur un substrat de fer de 1 mm Figure 29 - Effusivité d’un revêtement céramique Cr2O3 sur substrat de fer en fonction de la température
• 5.4 - Méthodes de mesure en régime périodique établi
  Figure 30 - Amplitude de la température modulée sur un matériau avec revêtement, en fonction de l’épaisseur thermique du revêtement l1/µ et pour différentes valeurs du rapport des effusivités b1/b2 Figure 31 - Idem que la figure  pour la phase de la température modulée Figure 32 - Sensibilité relative de la phase à l’effusivité du revêtement, en fonction de l’épaisseur thermique du revêtement l1/µ et pour différentes valeurs du rapport des effusivités b1/b2 Figure 33 - Sensibilité relative de la phase à la diffusivité du revêtement, en fonction de l’épaisseur thermique du revêtement l1/µ et pour différentes valeurs du rapport des effusivités b1/b2 Figure 34 - Mesure par effet mirage Figure 35 - Microscope photothermique à photoréflexion

6 - PROFIL D’EFFUSIVITÉ DANS LES MATÉRIAUX À GRADIENT DE PROPRIÉTÉS

• 6.1 - Matériaux à profil d’effusivité continu
  Figure 36 - Mesure de l’effusivité apparente cutanée in vivo
• 6.2 - Effusivité apparente
• 6.3 - Mesure photothermique du profil d’effusivité
  Figure 37 - Acier 16 MnCr5. Thermogrammes obtenus sur un échantillon cémenté (durci en surface) et sur un échantillon non cémenté Figure 38 - Détermination du nombre optimal N de termes de la somme de Stehfest pour la transformée de Laplace inverse des données expérimentales Figure 39 - Profil d’effusivité identifié avec deux valeurs particulières du nombre N de termes de la somme de Stehfest Figure 40 - Profil de dureté (trait plein) identifié à partir du profil d’effusivité et de la courbe d’étalonnage effusivité/dureté établie au préalable. Profil de dureté (cercles) mesuré avec un microduromètre sur la coupe d’un même échantillon