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Auteur(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 ESO - Attaché à la Direction Scientifique de l’Institut franco-allemand de Recherches de Saint-Louis - Cofondateur d’HOLO 3 - Professeur conventionné ENSPS - Université Louis Pasteur de Strasbourg
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le point commun à toutes ces méthodes est l’existence d’un traceur dont le mouvement est observé à partir de la lumière qu’il émet ou qu’il diffuse. On peut distinguer les méthodes pariétales, dans lesquelles les traceurs sont placés sur la paroi d’une maquette, de celles où ils sont injectés au cœur du fluide. On distingue également les méthodes traditionnelles pour lesquelles l’éclairage est issu d’une source de lumière incohérente, le plus souvent blanche, et les méthodes tomographiques utilisant la lumière cohérente d’un laser. Dans tous les cas, le mouvement des traceurs est supposé représentatif de l’écoulement étudié.
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Éclairages tomographiques dynamiques
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4. Éclairages tomographiques statiques
Les nappes statiques sont obtenues par étalement d’un faisceau laser au moyen de composants optiques sphéro-cylindriques ; les montages élémentaires ne comportent que deux lentilles et présentent l’avantage d’un réglage aisé, même pour des opérateurs non familiarisés avec l’optique : en revanche, la géométrie des nappes ainsi obtenues est figée par le choix des longueurs focales. Les montages permettant l’évolution de la divergence et de la distance de travail imposent l’alignement de 3 ou 4 composants au moins.
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Nappes divergentes : montages focalisation-étalement
Une lentille de grande distance focale ou un télescope focalise le faisceau dans la zone d’étude. Une lentille, de type cylindrique, assure la fonction étalement suivant une seule direction, imposant la divergence et l’étendue de la nappe (figures 4a, 5 et 6).
La densité de puissance lumineuse n’est pas constante le long de l’axe optique en raison de la divergence, et non homogène transversalement, puisqu’elle reproduit la répartition énergétique du laser d’éclairage (gaussienne si la cavité est en mode fondamental TEM00-voir Physique du laser [59] figure 4b. Les paramètres géométriques, épaisseur et étendue, sont calculables aisément si l’on connaît le rayon du faisceau laser incident (figure 4a ).
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Nappes à bords parallèles d’étendue réglable
Afin d’éclairer l’intérieur de conduits cylindriques sans impact de lumière sur les parois (impact toujours générateur de bruit de fond) et de rendre symétrique l’évolution amont-aval de la densité de puissance, des nappes d’étendue constante sont facilement réalisables : un dispositif afocal fixe l’étendue choisie par expansion du faisceau, puis un télescope cylindrique transforme ce faisceau collimaté en nappe à bords parallèles dont la distance de focalisation est réglable.
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Montages évolués : nappes à géométrie variable
L’association de 4 ou 5 composants sphéro-cylindriques permet d’obtenir des nappes dont la géométrie est ajustable....
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