Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
-
Bertrand BOCQUET : Professeur à l’IUT A de l’Université des Sciences et Technologies de Lille
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Lire l’articleINTRODUCTION
La radiométrie est un terme assez large qui désigne la mesure de l’intensité du rayonnement électromagnétique qu’il soit ionisant ou non ionisant. Notre domaine d’intervention se situe au niveau des ondes électromagnétiques non ionisantes, où nous pouvons différencier deux domaines importants : les ondes optiques et les radiofréquences. Ce dernier domaine, moins développé que celui de l’optique, recèle cependant un potentiel important. Cela est particulièrement vrai dans le domaine des hyperfréquences ou micro-ondes (1 à 300 GHz). Cependant, compte tenu des longueurs d’onde utilisées, il apparaît des phénomènes de diffraction non négligeables. Aujourd’hui, les puissances de calcul nous permettent de prendre en compte des effets électromagnétiques complexes et d’avoir une information pertinente à partir des mesures.
Nous allons nous intéresser plus particulièrement à la détermination de la grandeur physique « température ». Le principe physique mis en œuvre pour ce type de mesure est le rayonnement électromagnétique d’origine thermique qu’émet tout corps dont la température est différente du zéro degré kelvin. L’intérêt principal de telles mesures est d’être non invasive sur des profondeurs bien plus élevées que celles de l’infrarouge.
L’objet de cet article est de montrer les potentialités d’une thermométrie par radiométrie micro-onde passive et la démarche permettant d’avoir accès à une information quantitative à distance de la température. Cette quantification aboutit au développement de thermomètres conduisant à une radiothermométrie en volume.
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- Version archivée 1 de oct. 1987 par Yves LEROY
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Problème direct en radiothermométrie1. Principe physique et questions fondamentales
1.1 Bruit thermique. Loi de Planck. Approximation de Rayleigh-Jeans
La puissance du bruit électromagnétique, en rapport avec la température du corps, a pour origine l’agitation aléatoire des dipôles électriques microscopiques des molécules. Le principe de base qui régit la radiométrie micro-onde passive est donc la réception, l’amplification et la détection des signaux électromagnétiques aléatoires issus du rayonnement des corps [1] [2] [3] [4]. L’expression de cette puissance de bruit d’origine thermique est faite à l’aide de la notion d’intensité spécifique Ef qui est une grandeur universelle fonction de la fréquence f. C’est ce travail, initié par Rayleigh et Jeans, qui fut à l’origine de la quantification de l’énergie proposée par Planck en 1900. Il préconise que chaque oscillateur ne puisse avoir qu’une énergie discrète, par saut de hf, et que la population de chaque niveau soit définie par la distribution de Boltzmann. On peut alors exprimer la densité d’énergie en terme d’intensité spécifique :
( 1 )
avec :
- c :
- vitesse de la lumière
- h :
- constante de Planck
- k :
- constante de Boltzmann
- T :
- température.
Cette grandeur exprime la luminance d’un corps par unité de surface, d’angle solide et pour 1 Hz de bande passante. Dans le domaine des hyperfréquences et pour des températures T supérieures à 100 K, le rapport
est très faible, permettant de simplifier l’expression [1].
L’énergie est donc directement proportionnelle à la température, quelle que soit la fréquence (bruit blanc, physique classique),...
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Principe physique et questions fondamentales
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BRUHAT (G.) - Thermodynamique - . Éditions Masson, Paris, 1968.
-
(2) - BLANC (A.) - Rayonnement - . Édition Armand Collin, Paris, 1965.
-
(3) - BOSMA (H.) - On the theory of linear noisy systems - . Thesis, Technical University Eindhoven, 1967.
-
(4) - EVANS (G.), MC LEISH (C.W.) - RF Radiometer handbook - . Artech House Inc., 1977.
-
(5) - GUY (A.W.) - Electromagnetic fields and relative heating pattern due to a rectangular aperture source in direct contact with bilayered biological tissue - . IEEE Trans Microwave Theory Tech., vol. 19, pp. 214-223, 1971.
-
(6) - NEELAKANSTASWAMY (P.S.), GUPTA (K.K.), BANERJEE (D.K.) - A compact light-weight Gaussian-beam launcher for microwave exposure studies - . IEEE Trans. on Microwave Theory Tech., vol. 26, pp. 665-666, 1978.
- ...
ANNEXES
Applications télédétection
http://www.dlr.de/DLR-Homepage
http://www.ewh.ieee.org/soc/grss/ift/techbriefs.html
Laboratoire
http://www.iemn.univ-lille1.fr/recherche/recherche.htm
Applications en champ proche
http://www.vision.ic.ac.uk/noninvasive.htm
http://www.diel.univaq.it/research/?id_area=5&id_subarea=6#beginarea
http://www.phys.msu.su/#science ou http://hustle.phys.msu.su/work.html
http://www.resltd.ru/eng/radiometry/
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