Validation expérimentale d’un modèle de luminance non couplé sur des échantillons de polyéthylène haute densité (pehd) soumis à une excitation périodique de température au voisinage de l’ambiance

Abstract

Cet article présente une étude de l’émission infrarouge de lames  semi-transparentes non diffusantes, soumises sur une de leurs faces à une excitation périodique de température. Un modèle non couplé de luminance en régime sinusoïdal permet de calculer le flux émis par la lame. Au voisinage de la  température ambiante et pour le matériau considéré, les transferts thermiques radiatifs au sein de la lame peuvent - en première approximation - être négligés, ce qui justifie l’emploi du modèle non couplé. Les écarts entre les modèles couplé et non couplé ne dépassent pas 4% sur les modules et 3° sur les phases. Une étude expérimentale est menée sur des échantillons de PEHD, d’épaisseurs 3 mm et 5 mm, modulés autour de la température ambiante sous la forme d’une somme de sept sinusoïdes, de fréquences comprises entre 0,78 mHz et 50 mHz. L’analyse  spectrale des signaux mesurés permet de calculer, pour chaque fréquence de modulation, l’amplitude et la phase de la luminance de l’échantillon et de la température du support. Par identification des mesures au modèle conductif, il est possible de déterminer les caractéristiques thermiques du matériau (diffusivité, nombre de Biot) qui sont nécessaires dans les modèles thermiques. Les valeurs expérimentales de luminance sont en accord, en module et en phase, avec les valeurs calculées. Les incertitudes statistiques calculées sont inférieures à 9% sur les modules et 5° sur les phases, quelle que soit l’épaisseur d’échantillon choisie.

Mots clés: Détection synchrone, émissivité, mesure, modélisation, rayonnement, radiométrie