Mesure des pressions instationnaires en milieu gazeux par la voie optique
Pressions rapidement variables

La nécessité de détecter des pressions rapidement variables est sans doute apparue au moment de la naissance de la téléphonie et, presque aussitôt, leur mesure s’est imposée pour la mise au point des premières machines thermiques. Les capteurs étudiés et développés pour la téléphonie étaient déjà des transducteurs de pression. Au fil du temps, la mesure des pressions rapidement variables (ou instationnaires) s’est étendue aux trois domaines : gaz, liquides et solides.

Il n’existe pas de frontière précise permettant de définir où s’arrêtent les pressions lentement variables et où commencent les pressions rapidement variables ; cependant il est admis que les phénomènes périodiques ayant une fréquence supérieure à quelques hertz peuvent déjà être considérés comme rapidement variables.

• Les quelques exemples qui suivent illustrent le besoin constamment croissant d’augmenter la connaissance des fluctuations de pression.

• Pour les gaz on peut citer :

  • en acoustique, la prise de son, l’étude des nuisances dues au bruit ;

  • en thermodynamique, l’étude des moteurs à explosion ou à combustion et des turbomachines ;

  • en aérodynamique, l’étude des phénomènes donnant naissance à des vibrations de structure ou des instabilités en mécanique du vol ;

  • en détonique, l’étude des explosifs.

• Pour les liquides on citera :

  • en acoustique sous-marine, le sonar ;

  • en hydraulique, l’étude de la cavitation des hélices, l’étude des phénomènes transitoires dans les conduites d’eau ou de pétrole.

• Pour les solides on peut citer l’étude des phénomènes transitoires créés par le passage des véhicules dans le sous-œuvre des routes, sur les supports des rails de chemin de fer et sur les appuis des ouvrages d’art.

On voit que la plupart des besoins se situent dans le domaine des fluides.

• Actuellement, les mesures de pression sont le plus souvent effectuées à la paroi, en un point, et ne donnent que peu d’informations sur l’écoulement du fluide. Le souhait actuel est de pouvoir explorer l’écoulement sans le perturber.

Pour ce qui concerne l’écoulement lui-même, des moyens optiques, qui sont encore plus proches du laboratoire que du domaine industriel, sont en cours de développement pour l’analyse des trajectoires, des vitesses, des pressions et des températures qui caractérisent l’écoulement du fluide.

À la paroi, des peintures piézosensibles, permettent une vue d’ensemble des phénomènes. De telles peintures présentent, lorsqu’elles sont illuminées par un laser, un rendement de fluorescence qui est fonction de la pression d’oxygène.

Ces moyens, associés aux capteurs qui jouent le rôle de référence, concourent à la validation des modèles informatiques qui, à terme, contiendront l’ensemble des connaissances acquises.

• Après un aperçu des possibilités offertes par les dispositifs optiques et du type de résultats obtenus, le présent article met l’accent sur la spécificité des capteurs de pression instationnaire (par rapport aux capteurs statiques) et sur le problème de leur étalonnage.