Analyse des conférences 2011
Analyse des conférencesLes différentes sessions CMOI ont fait l’objet d’un rapport rédigé par les présidents de session qui mettent en avant les nouveautés apportées par les différentes contributions.
Session 1 Diffusion – Holographie
Présidents : F. LEOPOLD – Institut franco-allemand de recherches, Saint-Louis (F) J-P. PRENEL – ENISYS/FEMTO-ST, Belfort (F)
1 - Imagerie par Holographie laser Doppler pour cartographier de manière non intrusive la circulation sanguine
C. MAGNAIN, B. SAMSON, N. VERRIER, M. ATLANInstitut Langevin, CNRS UMR 7587, INSERM U 979, Fondation Pierre-Gilles de Gennes, UPMC, Université Paris 7, ESPCI ParisTech, Paris (F)
Comme dans tout procédé holographique numérique, l’holographie laser Doppler enregistre, à l’aide d’une caméra, une image d’interférence entre le signal d’un objet illuminé par un laser et une onde de référence. La reconstruction de l’image de l’objet se fait ensuite par une transformation de Fourier et permet d’obtenir l’amplitude et la phase de l’objet. Lorsque l’objet est en mouvement, le spectre de la lumière diffusée ou diffractée est élargi grâce à l’effet Doppler. Il devient alors possible d’observer et de mesurer, in vivo, la vitesse des écoulements sanguins dans les micro-vaisseaux du crâne chez la souris et dans ceux du fond d'œil chez le rat. Ces recherches ont pour but de développer une nouvelle méthode robuste, non intrusive et non ionisée d’imagerie médicale quantitative
2 - Mesure des positions relatives 3D et des diamètres de particules par FII- Imagerie Interférométrique de Fourier
P. BRIARD (1), S. SAENGKAEW (1), S. MEUNIER-GUTTIN-CLUEL (1), X. C. WU (2), L. H. CHEN (2), G. GREHAN (1)(1) UMR 6614/CORIA, CNRS/Université et INSA de Rouen, Département Optique & Laser, Saint Etienne du Rouvray (F)(2) State key Laboratory of Clean Energy Utilization, Institute for Thermal Power Engineering, Zhejiang University (CHN)
L’étude des milieux diphasiques dispersés connait un fort développement dans de nombreux domaines. L’analyse de l’évaporation des aérosols combustibles est l’un des exemples les plus souvent traités en raison de ses applications essentielles en chambre de combustion, avec une préoccupation double d’amélioration des rendements et de réduction des émissions polluantes.L’ojectif idéalisé d’une telle analyse est le positionnement 3D des gouttelettes, avec une précision « micronique », la connaissance des diamètres dans tout le nuage et la détermination de leur indice de réfraction. Cette communication a pour but essentiel de proposer un concept de mesure donnant accès au second de ces paramètres tout en laissant espérer ultérieurement la détermination du troisième, celle du premier ayant été validée par ailleurs.La méthode utilisée est la IIF ou FII – Fourier Interferometric Imaging en utilisant la dénomination internationale, basée sur l’analyse du champ d’interférence crée par la diffusion d’une impulsion laser par une section du nuage de gouttes. Les ondes réfléchies, réfractées ou diffractées sont considérées comme sphériques et interfèrent, les franges codant dans le domaine des basses fréquences les informations de taille et d’indice. Les positions relatives des particules sont, quant à elles, codées dans une zone de fréquences plus élevées. L’analyse de toutes ces fréquences peut se faire de façon classique dans l’espace de Fourier.Pour valider cette approche, une simulation de l’enregistrement sur un détecteur carré à partir de la théorie de Lorentz Mie a été réalisée sur la base de centres diffusants sphériques, puis la transformée de Fourier 2D a été calculée. Le nombre de taches observées donne accès au nombre de centres diffusants dans le volume d’émission. Les positions relatives des gouttes peuvent être extraites de 2 images enregistrées simultanément dans deux directions différentes en exploitant la relation de Chasles entre les coordonnées de triplets de particules. Mais la contribution essentielle décrite dans cette communication concerne l’exploitation de la structure interne des taches dans l’espace de Fourier. Il est démontré que les écarts entre différents pics de fréquences sont proportionnels aux diamètres des particules. Le domaine d’analyse validé théoriquement est de 1cm3 et le nombre de centres diffusants voisin de la cinquantaine. L’étape suivante concernera l’association de cette procédure de caractérisation des diamètres à partir des profils dans l’espace de Fourier avec la détermination des positions 3D, avant de procéder à un calibrage expérimental.
3 - Application d’un modèle de trace de rayons de type Monte Carlo à la diffusion de la lumière par un objet de forme irrégulière
Y. YUAN, C. ROZE, K. FANG et T. GIRASOLEUMR 6614/CORIA, CNRS & Univeristé et INSA de Rouen, Rouen (F)
Le modèle de type Monte Carlo de tracé de rayons (MCRT, Monte Carlo Ray Tracing) est étendu en incluant les propriétés ondulatoires en prenant en compte les effets comme l’absorption, la polarisation, la divergence/convergence et les interférences. Cette extension permet d’amliorer considérablement la précision du modèle MCRT. En comparant avec le modèle appelé « Vectorial Complex Ray Model » VCRM pour le cas d’une sphère éclairée par une onde plane. Le digramme de diffusion totale avec interférences est en bon accord avec la théorie rigoureuse pour presque toutes les directions sauf la direction vers l’avant et autour de l’angle d’arc-en-ciel.De plus, le modèle MCRT a été utilisé pour prédire la diffusion d’un sphéroïde éclairé par une onde plane et peut être comparé avec le modèle VCRM. Les résultats des deux modèles correspondent de façon remarquable. Par ailleurs, il est montré que le diagramme de diffusion dépend beaucoup du rapport d’aspect du sphéroïde et les positions de l’arc-en-ciel sont très sensibles à la forme de la particule. Le modèle MCRT est aussi utilisé pour étudier la diffusion par un sphéroide de grande taille.
Session 2 : Corrélation d'images et identification en mécanique des solides
Présidents : M. KARAMA – LPG/ENIT,Tarbes (F) J-J. ORTEU – Ecole des Mines, Albi (F)
1 - Mesures de grandes déformations sur une barre Hopkinson avec corrélation d’images
T. SIEBERT, E. MOSER - Dantec Dynamics GmbH, Ulm (DE)
La première présentation concernait la stéréo-corrélation d'images acquises par une paire de caméras rapides pour l'étude du comportement dynamique des matériaux à partir du test dit de barre d'Hopkinson. La stéréo-corrélation d'images (basée sur l'utilisation de 2 caméras) permet l'obtention du champ de déplacements 3D (et du champ de déformations de surface associé) sur des objets de forme quelconque (contrairement à la corrélation d'images 2D, mettant en oeuvre une seule caméra, qui ne permet d'étudier que les déformations dans le plan d'un objet plan). Plusieurs expérimentations ont été détaillées :(1) des tests de compression sur des échantillons en alumimium avec une cadence d'acquisition variant de 100 000 à 160 000 images/s(2) des tests de sollicitation du matérau en tension avec une cadence d'acquisition de 200 000 images/s. Les champs de déformations calculés à partir des images fournissent la distribution spatiale des déformations à la surface de l'éprouvette (qui n'est pas plane) et permettent d'analyser le comportement du matériau sous sollicitationdynamique.
2 - Couplage mesure de champs / simulation numérique pour l'identification de loi comportement en mécanique des solides
J. RÉTHORÉ(1), G. PORTEMONT(2)(1) LaMCoS, Université de Lyon / INSA Lyon / CNRS (F)(2) ONERA -The French Aerospace Lab, Lille (F)
La deuxième présentation concernait l'identification de lois de comportement en mécanique des solides à partir de mesures de champs de déplacements/déformations 2D obtenus par corrélation d'images.Différentes variantes de la corrélation d'images ont été développées (FEM-DIC, I-DIC, R-DIC) et couplées à une méthode d'identification de type FEMU (Finite Element Model Updating).La méthode FEM-DIC est une méthode de corrélation d'images dite globale basée sur une approche Éléments Finis (par opposition aux méthodes locales). Grâce à son formalisme EF cette approche permet un dialogue direct entre les simulations numériques et les techniques d'identification. Les méthodes I-DIC (Integrated-DIC) et R-DIC(Regularized-DIC) sont des cas particuliers de l'approche FEM-DIC. La méthode I-DIC introduit des hypothèses cinématiques spécifiques au type d'essai étudié.La méthode R-DIC introduit quant à elle des contraintes liées aux équations d'équilibre de la mécanique (corrélation d'images régularisée par la mécanique).Ces approches permettent d'obtenir les quantités mécaniques recherchées directement à partir des inconnues du problème de corrélation d'images. Les potentialités de la méthode proposée ont été illustrées par l'identification d'une loi de comportement élasto-plastique pour un alliage de titane Ta6V. Cette communication a permis de présenter un formalisme qui semble bien adapté au couplage mesure/calcul en mécanique.
3 - Identification de mécanismes de rupture et d’endommagement à l’aide d’un outil basé sur la corrélation d’images numériques
D. GRÉGOIRE (1), H. D. ESPINOZA (2), H. MAIGRE (3), A. COMBESCURE (3), J. FABIS (4)(1) LFC-R, UMR5150, Université de Pau et des Pays de l’Adour,Anglet (F)(2) Department of Mechanical Engineering, Northwestern University, Evanston, IL 60208, (USA)(3) LaMCoS, UMR5259, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (F)(4) ONERA -The French Aerospace Lab, Lille (F)
La troisième présentation concernait l'utilisation de la corrélationd'images pour étudier le comportement endommageable de matériaux. En présence de fissuration (voire de rupture) du matériau, les méthodes de corrélation d'images classiques sont mises en difficulté et les champs de déplacements calculés au voisinage de la fissure sont difficilement exploitables pour analyser les mécanismes d'endommagement (ou de rupture) du matériau.Une méthode de corrélation d'images spécifique a été développée pour pouvoir corréler des images en présence de discontinuités. Un algorithme d'analyse d'images a d'abord été développé pour localiser la fissure et pour calculer une carte des discontinuités. Cette carte est ensuite utilisée dans un algorithme de corrélation d'images de type FEM-DIC. Les algorithmes présentés ont été utilisés pour : (1) mesurer la vitesse du front d'une fissure se propageant dynamiquement dans du PMMA. (2) mesurer les facteurs d'intensité des contraintes lors d'un essai de fatigue sur un alliage d'aluminium 2024. (3) identifier les mécanismes d'endommagement de la nacre naturelle.
4 - Corrélation d'images numériques avec une caméra ultrarapide
D. GRÉGOIRE (1), J. RÉTHORÉ (2),H. MAIGRE (2),A. COMBESCURE (2), J. FABIS (3)(1) LFC-R, UMR5150, Université de Pau et des Pays de l’Adour, Anglet (F)(2) LaMCoS, UMR5259, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (F)(3) ONERA -The French Aerospace Lab, Lille (F)
La quatrième et dernière présentation de la session concernait la corrélation d'images obtenues par une caméra ultra-rapide disponible à l'ONERA. Cette caméra permet d'obtenir jusqu'à 400 000 images/s avec une résolution de 1000x1000 pixels. Basée sur un principe de miroir tournant, la caméra exploite 32 capteurs différents qui sont arrosés par le miroir et qui fournissent 32 images lors de chaque acquisition. Pour pouvoir calculer des champs dedéplacements/déformations 2D par corrélation des images fournies par cette caméra, un algorithme de corrélation spécifique, basé sur une analyse spatio-temporelle, a dû être développé. Par ailleurs, des corrections cinématiques ont dû être mises en oeuvre pour s'affranchir des déplacements de solide rigide (plusieurs dizaines de pixels)constatés entre les 32 images composant un jeu d'acquisition.Au final, l'algorithme de corrélation d'images développé a été utilisé pour analyser un essai de propagation dynamique de fissure en mode mixte. À partir des champs de déplacements calculés, la position dufront de fissure est localisée et les facteurs d'intensité des contraintes sont estimés.
Session 3 Optique pour les Sciences du Vivant 1
Présidents : P. PICART - ENSIM, Le Mans (F) M. SPAJER - Université de Franche - Comté, Lab. d’Optique P.M. Duffieux, Besançon (F)
L’optique a montré une fois de plus le fort impact de ses méthodes sur le développement des Sciences du vivant. Huit communications (session 3 et session 4), souvent issues de collaborations, présentaient un tableau très varié de ses applications.
1 - Détection des nanoparticules manufacturées sur les places de travail
T. AMODEO (1), C. DUTOUQUET (1), P. LECERF (2), J.P DUFOUR (2), E. FRÉJAFON (1)(1) INERIS, Unité NOVA « Innovation pour la mesure » Parc technologique Alata, Verneuil en Halatte (F)(2) CILAS, Orléans (F)
La détection des nanoparticules manufacturées en suspension dans l’air par spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) est désormais un enjeu de santé publique (INERIS, CILAS)
2 - Le Bioplasmoscope: Microscope de plasmon de surface haute résolution dédié à la microscopie cellulaire »
L. BERGUIGA (1), K. MONIER (1), E. PROVERA (1), J. ELEZGARAY (2), F. ARGOUL (1) (1) Université de Lyon, Laboratoire Joliot-Curie, USR3010, CNRS, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Lyon (F)(2) CBMN, UMR 5248, CNRS, Pessac (F)
Le bioplasmoscope visant à l’amélioration du contraste en microscopie cellulaire, sans marqueur fluorescent, par utilisation de plasmons de surface (Lab. Jolio-Curie de l’ENS Lyon, CBMN) permet de mieux détailler la structure interne que le contraste interférentiel différentiel (DIC).
3 - La mesure de changement de forme de surfaces microscopiques par la microscopie 4D
P.C. MONTGOMERY, F. ANSTOTZ, J. MONTAGNAInstitut d'Electronique du Solide et des Systèmes (InESS), UDS-CNRS, UMR 7163, Strasbourg (F)
L'équipe de l’InESS améliore la rapidité de son système de profilométrie interférométrique pour suivre en temps réel le mouvement ou la déformation de surfaces microscopiques
4 - Détection 3D automatisée de kystes de Giardia lamblia en vue de l’évaluation des ressources d’eau potable en utilisant la microscopie holographique digitale avec source partiellement cohérente »
A. El MALLAHI (1), C. YOURASSOWSKY (1), F. DUBOIS (1), A. DETAVERNIER (2), M. VERBANCK (2)(1) Microgravity Research Center, Université Libre de Bruxelles, Bruxelles (B)(2) Dept. Water Pollution Control, Université Libre de Bruxelles, Bruxelles (B)
La microscopie holographique digitale est utilisée pour la détection automatique de protozoaires toxiques dans l’eau potable en appliquant un traitement de Fourier à chaque acquisition, ceci au rythme de 25 images/s.
Session 4 Optique pour les Sciences du Vivant 2
Présidents : T. BOSCH – ENSEEIHT, Toulouse (F) P.C. MONTGOMERY – InESS/CNRS, Strasbourg (F)
1 - Vélocimétrie par réinjection optique appliquée à la mesure d’écoulements microfluidiques
L. CAMPAGNOLO (1), M. NIKOLIC (2), J. PERCHOUX (1)(1) CNRS LAAS, Université de Toulouse, UPS, INSA, INP, ISAE, UT1, UTM, LAAS, Toulouse (F)(2) The University of Queensland, School of Information Technology and Electrical Engineering (ITEE), Brisbane, Australia (AUS)
Le premier papier portait sur le développement d’un vélocimètre, principalement au LAAS et en collaboration avec l’Université du Queensland, pour la mesure d’écoulements à l’échelle microscopique en microfluidique. Le système emploie un capteur laser, basé sur le principe de l’interférométrie à réinjection optique. Des résultats ont été présentés de mesures de profils d’écoulement d’un liquide dans des canaux de quelques centaines de µm de diamètre et comparés avec des profils laminaires théoriques. Le capteur a une meilleure résolution spatiale que les systèmes acoustiques et est moins couteux que la vélocimétrie par imagerie de particule (PIV). Le capteur présente un intérêt pour de nombreuses applications biomédicales et industrielles.
2 - Mesure d’épaisseur de lentilles de contact et détection de traces de chirurgie réfractive dans des cornées par interférométrie à faible longueur de cohérence
I. VERRIER (1), C. VEILLAS (1), T. LÉPINE (1), (3), G. THURET (2), P. GAIN (2)Université de Lyon, Saint-Etienne (F)(1) CNRS UMR 5516, Laboratoire H. Curien, Saint-Etienne (F)(2) Laboratoire Biologie, Ingénierie et Imagerie de la Greffe de Cornée, JE2521, IFR143, Université de Saint-Etienne, J. Monnet, Saint-Etienne (F)(3) Institut d’Optique Rhône-Alpes, Saint-Etienne (F)
Le papier suivant concernait le développement par le Laboratoire H. Curien à Saint-Etienne (Université de Lyon), d’un système d’OCT (« Optical Coherence Tomography ») qui utilise l’interférométrie à faible longueur de cohérence, pour la caractérisation des échantillons biologiques transparents. Le dispositif consiste en une source à faible longueur de cohérence (SLED ou Supercontinuum), un interféromètre de Mach Zehnder, deux réseaux de diffraction et un imageur. L’originalité de la méthode réside dans le fonctionnement spectroscopique de la technique, ce qui évite le besoin de toute modulation mécanique du miroir de référence. Deux applications ont été présentées : la première concernait la mesure d’épaisseur de lentilles de contact et la deuxième, la détection d’interfaces enterrées après chirurgie réfractive de cornées. Une incertitude de mesure axiale de ±4 µm sur quelques centaines de µm est atteinte. Ce système à un intérêt non seulement dans le domaine de l’imagerie de milieux biologiques, se situant entre la tomographie par rayons X et l’échographie acoustique, mais aussi dans la caractérisation des matériaux.
3 - Influence du diamètre de la source laser excitante sur la détermination du coefficient d’atténuation effectif d’une solution diffusante
J.-Y. LE POMMELLEC, J.-P. L’HUILLIERArts et Métiers ParisTech – LAMPA, Angers (F)
Le troisième papier présentait une étude effectuée au LAMPA d’Angers (Arts et Métiers ParisTech), de l’influence du diamètre d’une source lumineuse sur la détermination du coefficient d’atténuation effectif d’une solution diffusante. Deux méthodes de simulation ont été développées pour prévoir cette distribution : une méthode numérique par éléments finis et une méthode analytique par transformée de Fourier bi-dimensionnelle. Un banc expérimental a été utilisé pour valider les résultats des simulations, consistant en une cuve cylindrique contenant du lait écrémé (UHT) pour simuler les tissus biologiques. L’éclairage est réalisé à travers un hublot avec des faisceaux lumineux de différentes formes venant d’une LED. Une fibre optique avec une extrémité sphérique sert aux mesures du flux lumineux aux différentes positions dans le milieu. Les résultats théoriques et expérimentaux ont permis de mettre en évidence l’influence de la géométrie du faisceau incident sur la distribution du flux lumineux à l’intérieur d’un milieu turbide. Par ailleurs, l’importance du coefficient d’atténuation effectif est aussi mise en exergue. Si l’application principale de ces travaux concerne l’irradiation des tissus biologiques au moyen d’un laser ou d’une LED dans le cadre de la Photothérapie Dynamique (PDT), il existe également des applications potentiellement intéressantes dans le domaine de l’agro-alimentaire et de l’environnement.
4 - Visualisation et analyse des vibrations induites par une station d’écoute solidienne avec une méthode d’holographie numérique haute cadence
M. LECLERCQ (1), M. KARRAY (1), V. ISNARD (1), F. GAUTIER (1,2), P. PICART (1,2)(1) LAUM, CNRS, Université du Maine, Le Mans (F)(2) École Nationale Supérieure d’Ingénieurs du Mans, Le Mans (F)
Le dernier papier présentait un système d’holographie numérique haute cadence pour la visualisation des vibrations induites par une station d’écoute solidienne développée au Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Maine et l’Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs du Mans. Ce système de communication utilise un vibreur en contact avec le menton et permet à l’utilisateur d’entendre des sons par la conduction mécanique du son par voie osseuse directement vers l’oreille interne au lieu de la voie aérienne usuelle. Pour mieux comprendre le mécanisme de transmission du son, un banc d’holographie numérique haute cadence a été développé. Ce système permet l’enregistrement en temps réel, au cours de l’excitation solidienne, d’hologrammes numériques. Des résultats impressionnants ont été montrés du déroulement ralenti de franges quasi-temps moyennés sur la joue d’un expérimentateur aux différentes fréquences d’excitation. Ce dispositif d’écoute inhabituel, a suscité beaucoup d’intérêt lors de sa présentation au public au Panthéon et au musée du quai Branly, Paris et pourrait avoir des applications utiles dans le domaine de l’handicap auditif.La session 4 sur l’optique pour les sciences du vivant a surtout mis en évidence la créativité et la richesse des nouvelles techniques optiques au service de l’homme dans le domaine biomédical. L’utilisation de sondes lasers, ou fibrées ou des systèmes basés sur l’OCT ou l’holographie numérique montrent les avancées intéressantes pour la caractérisation dans des domaines aussi variés que la microfluidique, la tomographie optique, la Photothérapie Dynamique (PDT) et l’handicap auditif.
Session 5 Thermographie IR
Présidents : Ph. HERVÉ - Université Paris Ouest Nanterre, La Défense (F) C. POPA – Université de Reims Champagne-Ardenne, Reims (F)
1 - Mesure de température de disques de frein par thermographie infrarouge
P. LALOUE, J.-B. JOURDAIN, J. L’ECOLIERMesures Optiques Dimensionnelles et Thermiques, PSA Peugeot Citroën, Poissy (F)
Lors du freinage d’un véhicule, des gradients de température importants apparaissent au niveau de la surface du disque de frein. Ces gradients thermiques contribuent de façon significative à l’usure des matériaux et aux mécanismes de fissuration du disque. La compréhension et la prise en compte de ces phénomènes thermiques par le concepteur sont donc primordiales dans le dimensionnement thermomécanique des systèmes de freinage. La validation des modèles de dimensionnement développés passe par une phase de corrélation à des mesures de température du disque en fonctionnement. La thermographie infrarouge présente l’avantage d’obtenir des cartographies de température sans contact de l’ensemble du disque en cours de freinage. La grande difficulté de ces mesures est la connaissance de l’émissivité du disque qui est particulièrement variable [1]. Les mesures de température de disques de frein sont réalisées ici au moyen de deux caméras infrarouges synchronisées équipées de deux filtres de bandes spectrales différentes. Le calcul du rapport des luminances obtenues par les deux caméras, sur le principe des pyromètres bichromatiques [2], permet de s’affranchir des variations d’émissivité à la surface du disque. L’obtention de cartographies de la température en surface au cours du freinage est ainsi possible.
2 - Application de la thermographie infrarouge embarquée en exploitation d'infrastructures
M. MARCHETTI (1), M. MOUTTON(1), S.LUDWIG(1), L. IBOS (2), J. DUMOULIN (3)(1) CETE de l'Est-LRPC Nancy-ERA, Tomblaine (F)(2) CERTES, Université Paris Est, Créteil (F)(3) IFSTTAR, MACS, Bouguenais (F)
Le suivi thermo-hygrométrique des itinéraires, appelé communément "thermal mapping" est employé depuis trente ans. Par la mesure de la température de surface des chaussées et des paramètres atmosphériques, la susceptibilité des itinéraires à la formation de verglas est alors établie [1-11], bien que des modèles numériques existent aussi [9-18]. Les mesures sont réalisées à l'aide d'un véhicule placé dans le trafic et pour des conditions météorologiques anticycloniques. Ces mesures servent à la fois à la construction d'un index de risque hivernal, et comme donnée d'entrée pour des modèles numériques de prévision basés" sur un bilan énergétique. Lorsque le point de rosée passe sous une température de surface négative, un risque de verglas et de perte d'adhérence apparaît. La température de surface de chaussée est généralement mesurée par un radiomètre infrarouge avec une fréquence spatiale donnée quelle que soit la vitesse du véhicule. Pour éviter des artéfacts radiatifs du soleil, les mesures sont effectuées avant l'aube, cette période exacerbant le comportement thermique de la chaussée, là où l'énergie accumulée par la chaussée termine sa dissipation par conduction, convection et rayonnement, et avant d'entamer un nouveau cycle. Les itinéraires auscultés sont de plusieurs dizaines de kilomètres et parfois sur plusieurs voies. Le "thermal mapping" permet aux gestionnaires d'instrumenter pour surveillance ou tout simplement d'installer une signalisation adaptée. L'environnement routier est également saisi (ponts, revêtements, zones boisées, agglomérations, ...) pour faciliter l'analyse ultérieure. Cependant, les itinéraires longs et à voies multiples demandent énormément de temps avec un simple radiomètre. L'objectif de ce travail a été d'étudier si la mise en place d'une caméra thermique pouvait conduire à des résultats comparables à ceux du radiomètre, et augmenter le rendement de mesure.
3 - Etude du champ de températures dans un nouveau type de moteur HCCI
J. LEBEDINSKY (1), R. CONSEIL (1), P. HERVE (1), V. PINA (1), Y. BAILLY (2), P. GUIBERT (3), K.-H. TRAN (3)(1) Laboratoire d’énergétique, mécanique et d’électromagnétisme (LEME) -Université Paris X. Ville d’Avray (F)(2) FEMTO-ST, Belfort (F)(3) Institut Jean le Rond d’Alembert, Université Pierre et Marie Curie et CNRS, Saint-Cyr l’Ecole(F)
Cette étude porte sur la détermination du champ de température par spectroscopie infrarouge [1] [2] dans la chambre de combustion d’une machine à compression rapide servant à l'étude de la combustion HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) [6] [7]. La mise en œuvre de ce nouveau mode de combustion pour des applications de type de celles des moteurs à combustion interne permet d’atteindre des émissions polluantes très réduites en particulier sur les oxydes d'azote NOx et sur les particules. De plus, l’efficacité de conversion énergétique reste proche de celle d’un moteur diesel. La détermination des profils de température et de concentration permettrait notamment d’optimiser le rendement de ces moteurs par une meilleure connaissance du processus aérothermochimique.
4 - Conception, réalisation et mise en œuvre d’un dispositif de mesure par Thermographie infrarouge dédié au monitoring long terme des infrastructures de transport
J. DUMOULIN, R. AVERTYIFSTTAR, Dpt MACS, Groupe Structures et Instrumentation Intégrée, Bouguenais (F)
Dans cet article, après avoir positionné la problématique de mesure par thermographie infrarouge sur ouvrages réels ouvert au trafic, nous présentons le système de mesure par thermographie infrarouge étudié et développé pour satisfaire notre objectif de monitoring long terme des ouvrages. Un exemple de mise en œuvre sur ouvrage réel est présenté et discuté. Une première analyse des résultats obtenus est proposée. Pour finir, nous présentons une conclusion et des perspectives sur ce système et les premiers retours d’expérience acquis sur sites réels.
5 - Détection par un diapason de quartz en spectroscopie d’absorption infra-rouge
B.L.R. CASTILLO (1), X. VACHERET (1), M. SPAJER (1), P. VAIRAC (1), A. JALOCHA (2), S. MOEC (1), P. HIRTZ (1),N. MARTHOURET (1), D. VERNIER (1)(1) Institut FEMTO-ST . UMR 6174 CNRS . Université de Franche-Comté, ENSMM, UTBM.Besançon (F)(2) CILAS, Département de Photonique, Orléans (F)
La spectroscopie photo-acoustique à détection piézoélectrique (Quartz Enhanced Photo-Acoustical Spectroscopy) s’est largement développée depuis les années 80 [1]. L’objet de notre étude était de déterminer l’origine physique de ce mode de détection et ses limites fondamentales. D’après [2], l’excitation du diapason est due à l’onde acoustique créée dans l’air ambiant au voisinage du point éclairé, grâce à l’échauffement périodique de l’électrode et des couches gazeuses en contact. Cette interprétation néglige le phénomène de dilatation photo-thermique plutôt utilisé avec les microleviers métallisés [3,4] et surtout les ondes élastiques pouvant se propager dans le quartz. Pour évaluer l’importance de ces phénomènes, nous avons ré-encapsulé sous vide quelques diapasons, en ménageant une fenêtre transparente permettant l’excitation laser. Si les ondes thermoélastiques sont prépondérantes, on pourra bénéficier du meilleur facteur de qualité du résonateur obtenu sous vide, donc améliorer la sensibilité du capteur.
Session 7 Diagnostic des œuvres d’Art et Conservation du patrimoine
Présidents : J-L. BODNAR - GRESPI/ ECATHERM, Reims (F) M. KOEHL - INSA, Strasbourg (F)
1 - Mesures d'épaisseur de couches transparentes (vernis et glaçures) par des méthodes optiques sur des objets du patrimoine
J-J. EZRATI, A. HAYEM-GHEZ, C. DOUBLET, C. BOUST, E. RAVAUD, M. EVENOCentre de recherche et de restauration des musées de France, C2RMF, Paris (F)
L’objet de ce travail est l’étude des possibilités de méthodes optiques pour mesurer l’épaisseur de vernis sur une œuvre d’art. Les auteurs montrent à l’aide d’études d’œuvres d’art de Léonard de Vinci et de Bernard de Palissy, que les méthodes interférométriques et par chromatisme axial à champ étendu donnent de très bons résultats.
2 - Approche exploratoire des potentialités des infrarouges lointains pour le contrôle non destructif des œuvres d’art
J-L BODNAR(1), J-J. METAYER (2), K. MOUHOUBI (1), V. DETALLE (3)(1) GRESPI/ ECATHERM, UFR Sciences Exactes et Naturelles, Reims(F)(2) VISIOM, Antony(F)(3) Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques, Champs sur Marne(F)
L’objet de ce travail est l’étude des potentialités des infrarouges lointains pour le contrôle non destructif des œuvres d’art. Les auteurs montrent que l’utilisation des infrarouges lointains permet la détection d’inclusions situées dans des œuvres d’art, de façon rapide, non destructive et en étant a priori insensible aux différentes couleurs de la couche picturale.
3 - Techniques de mesures optiques. Application aux patrimoines culturels, artistiques et scientifiques
V. LACOMBE (1), F. LAMBERT (2)(1) DiGiScan3D, Lyon (F)(2) GOM France, Ris-Orangis (F)
L’objet de ce travail est l’étude des possibilités des appareillages optiques d’analyse tridimensionnelles en matière de conservation et valorisation d’œuvres d’art du patrimoine. Les auteurs montrent que la méthode permet d’obtenir une réplique virtuelle en 3D de l’œuvre d’art analysée.
4 - Du relevé photo et lasergrammétrique à la modélisation d’une charpente historique : le cas de la Seigneurie d’Andlau, Alsace, France
M. KOEHL, A. VIALELSIIT UMR 7005 CNRS / UDS / INSA de Strasbourg - Equipe TRIO, Strasbourg (F)
L’objet de ce travail est la modélisation d’une charpente historique par relevé photographique et lasergrammétrique. Les auteurs montrent que ces méthodes permettent d’offrir à tous, des modèles statiques précis ou animés et des visites virtuelles de monuments ou sites historiques.
Session 9 Holographie numérique et applications
Présidents : S. DE ROSSI - Institut d’Optique, Palaiseau (F) M. HONLET – Carl Zeiss Optronics, Oberkochen (D)
1 - Figures de mérite pour la comparaison entre holographie numérique et interférométrie de speckle
P. PICART (1,2), M. KARRAY (1), P. SLANGEN (3)(1) LAUM, CNRS, Université du Maine, Le Mans (F)(2) École Nationale Supérieure d’Ingénieurs du Mans, Le Mans (F)(3) École des Mines d’Alès, Alès (F)
L'augmentation spectaculaire du nombre de publications dans le domaine de l'holographie numérique et de l'interférométrie de speckle (plus de 6000 depuis les années 90) montre à quel point ces deux techniques sont un intérêt tant pour la recherche académique que le domaine industriel pour le contrôle sans contact et rapide. La présentation de Pascal Picard a pris le parti de comparer deux architectures particulières pour mettre en évidence les avantages de l'une par rapport à l'autre. Il apparait que l'holographie a un meilleur rendement que l'interférométrie de speckle si les conditions d'échantillonnage sont les mêmes. En revanche en terme d'efficacité photométrique avantage à l'interférométrie qui utilise un objectif d'imagerie contrairement à l'holographie qui laisse propager librement le front d'onde diffusé par l'objet. Mais plus le système est ouvert plus la résolution spatiale se dégrade rendant avantage à l'holographie. Il s'avère en outre que le choix de la technique est fortement conditionné par l'environnement et les performances recherchées.
2 - Validation de l’holographie numérique couleur à l’étude des écoulements subsoniques
J-M. DESSE (1), P. PICART (2)(1) ONERA, Lille (F) - (2) LAUM – ENSIM, Le Mans (F)
Le développement d'outils métrologiques non intrusifs est fondamental pour valider les codes de simulation en mécanique des fluides. La technique d'holographie numérique à trois couleurs est mise en oeuvre à l'ONERA-Lille pour obtenir une visualisation du champ d'écoulement subsonique autour d'un cylindre placé transversalement. Les résultats obtenus sont en parfait accord avec des résultats précédents obtenus par holographie sur plaque. L'utilisation d'un point d'arrêt de l'écoulement associé au caractère tri-chromatique de l'expérience a permis un recalage des interférogrammes ce a permis de s'affranchir de toutes perturbations. Cette validation ouvre la voie à la caractérisation d'écoulement en haut subsonique.
3 - Étude du comportement mécanique de matériaux composites stratifiés par l’holographie numérique tri-chromatique
M. KARRAY (1,3), M. GARGOURI (3), C. POILANE (1,4), P. PICART (1,2)(1) LAUM CNRS, Université du Maine, LE MANS (F)(2) ENSIM-École Nationale Supérieure d’Ingénieurs du Mans, Le Mans (F)(3) Unité de Recherche de Physique de l’Etat Solide 01-UR-13-03, Faculté des Sciences de Sfax (TN)(4) IUT Alençon, Site Universitaire de Montfoulon, Damagny (F)
Le développement et l'utilisation de matériaux composites dans de nombreux domaines technologiques implique nécessairement une étude poussée de leurs propriétés mécaniques, en particulier les détériorations, le point de rupture sous contrainte ou non. Le contrôle non destructif telles que les sondes optiques s'avère particulièrement adapté. Les auteurs de ce papier ont développé un système optique original basé sur l'holographie numérique trois couleurs. L'enregistrement des hologrammes est obtenu par un capteur triple CCD. Ils ont appliqué leur technique à la détection du délaminage lors d'un essai de cisaillement en flexion rapprochée d'un échantillon verre-époxy. Les résultats ont montré que la méthode permettait de détecter les fissures dès leur initiation.
4 - Holographie digitale en infrarouge lointain en vue de la mesure de déformation de grands réflecteurs spatiaux en ambiance vide-thermique
J.-F. VANDENRIJT (1), C. THIZY (1), M. GEORGES (1), P. QUEECKERS (2), F. DUBOIS (2), D. DOYLE (3)(1) Centre Spatial de Liège, Université de Liège, Liège (B)(2) Microgravity Research Center, Université de Bruxelles, Brussels (B)(3) ESA-ESTEC, AG Noordwijk (NL)
Le besoin d'une métrologie optique, pour les composants de grandes dimensions régulièrement utilisés dans les projets spatiaux, est une demande récurrente. En particulier les techniques d'interférométrie optique visible, souvent utilisées, présentent des sensibilités importantes à l'environnement du fait d'une longueur d'onde de travail sub-micronique, ce qui peut s'avérer problématique pour certaines conditions de travail. Les auteurs ont donc développé un dispositif d'holographie numérique à 10 microns de longueur d'onde. La source est un laser CO2. Un capteur thermographique bolométrique est utilisé pour l'acquisition des interférogrammes. Les composants étudiés sont des réflecteurs asphériques et la maîtrise du flux collecté passe généralement par l'utilisation d'une optique de champ spécifique à l'objet étudié. Pour éviter ce composant supplémentaire les auteurs ont préféré utiliser un éclairage diffus de l'objet. Le système est équivalent à de l'holographie sur cible diffusante. Les premiers résultats obtenus sur une parabole de diamètre 1,1 mètre a permis de montrer une précision sur la forme de 1, 5 à 3 micron corroboré par des mesures par interférométrie classique visible. Les mesures de déformation de la parabole sur une plage de température entre 295 et 107 Kelvin ont ainsi été réalisées.