Mesure sans contact de champs de température dans les milieux semi-transparents par thermotransmittance infrarouge
La mesure de température par thermotransmittance repose sur l’étude de la dépendance en température des propriétés optiques des matériaux, et plus particulièrement sur les variations de leur transmittance en fonction de la température. Bien que cette technique permette de s’affranchir des problèmes de caractérisation d’émissivité lors de la mesure de température par caméra infrarouge, la principale difficulté rencontrée dans la mise en œuvre de cette méthode est la difficulté à détecter un signal de thermotransmittance. Il est généralement 100 à 1000 fois inférieur au bruit de mesure et au rayonnement infrarouge provenant de l’échantillon (émission propre). Une première réponse à cette problématique avait été apportée durant la thèse de Coline Bourgès [1], mais avec certaines limitations en termes de sensibilité et de temps de mesure. Ce nouveau travail montre la diminution des temps de mesure grâce entre autres à l’augmentation de la densité de puissance de nos sources thermiques. Pour cela, nous avons augmenté le rapport signal à bruit en développant un système à deux sources : une source optique et une source thermique permettant le chauffage volumique du milieu. Les deux sources sont modulées en intensité et couplées à une détection synchrone numérique sur les images collectées par la caméra. Nous avons choisi comme source thermique un laser infrarouge à une longueur d’onde principalement absorbée par l’échantillon (3.8 μm). Cette source fournit un chauffage sans contact et périodique de l’échantillon. La source optique est un corps noir modulé à une fréquence entre 1 et 2 Hz. Un traitement d’image basé sur une double démodulation dans les espaces de Fourier est effectué afin d’obtenir le module du champ de température moyen dans le matériau. Dans cette communication, nous présenterons des champs de température mesurés dans une lame de verre (Borofloat) qui atteignent une résolution thermique proche de 100 mK avec des fréquences laser allant jusqu’à 500 mHz, pour un rapport signal à bruit de l’ordre de 60 dB avec une élévation de température de 3.5K (soit proche des performances de la thermography IR classique). Enfin, une discussion sur les limitations actuelles de cette méthode de mesure sera développée ainsi que les perspectives pour accélérer le processus de mesure afin d’aller vers de la tomographie thermique par thermotransmittance. Référence : [1] Coline Bourges. Thermography in semitransparent media based on mid-infrared thermotransmittance. Mechanics [physics]. Université de Bordeaux, 2023. English. ffNNT : 2023BORD0206ff. fftel-04228284
Work In Progress