Vélocimétrie
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Vous avez de La vélocimétrie est une technique qui permet de mesurer la vitesse et la direction d'un fluide, l'air par exemple.
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[modifier] Vélocimétrie laser
La vélocimétrie laser est une technique optique qui utilise les fines particules qui se trouve dans l'air comme traceurs de l'écoulement. On peut ainsi mesurer les vitesses locales et leurs fluctuations.
[modifier] Vélocimétrie laser 2 points (L2F)
Le faisceau laser est séparé en deux par un prisme de Rochon pour réaliser une barrière optique. La lentille qui se trouve juste après permet d'ajuster cette barrière pour qu'elle se forme sur la zone que l'on veut étudier.
Lorsque le faisceau laser entre en contact avec les particules, il se crée un phénomène de rétrodiffusion : une faible quantité de lumière est retournée et peut être analysée par deux capteurs.
Ce système permet d'agrandir l'image des capteurs tel un microscope. (Ici on utilise des Photomultiplicateurs mais on peut également utiliser des Channel PhotoMultiplier).
Traitement des données
Le traitement des données consiste à mesurer l'intervalle de temps entre les deux impulsions délivrées par les deux photomultiplicateurs.
[modifier] Vélocimétrie par Image de Particules (VIP)
La vélocimétrie par images de particules est l'une des plus importantes techniques utilisées pour déterminer le champ de vitesse d'un fluide en mouvement.
Le principe est relativement simple.
On illumine une fine couche du fluide étudié par le rayonnement laser. Ainsi lors que les particules traverse cette zone elles dispersent la lumière qui peut être récupéré par le capteur (généralement une caméra CCD). On peut ainsi avoir une image de l’évolution des particules dans cette zone.
Le traitement des données nécessite l’appui d’un ordinateur qui pourra repérer chaque particule et désigner un vecteur de direction pour chaque un. Ceci donne des informations sur le déplacement dans un plan en 2D.
On peut imaginer coupler à ce système un deuxième laser d’une longueur d’onde différente du premier qui illuminera la couche légèrement supérieur à la première pour ainsi pouvoir analyser dans la 3D.
http://www.onera.fr/conferences/mesures-aerodynamique/16-piv.php
[modifier] Vélocimétrie laser à franges
Ce vélocimètre fonctionne sur le principe des interférences.
On crée à l'aide d'un laser une figure d'interférence dans une zone bien précise. Lorsque une particule du fluide traverse cette zone elle disperse la lumière lorsqu'elle se trouve sur une des franges. Elle va donc lors qu'elle se déplace envoyer des impulsions de lumière en passant d'une frange à l'autre.
Le détecteur (Channel PhotoMultiplier ou photomultiplicateur) captera les très faibles quantités de lumières et les transformera une signal électronique analogique. Puisque l'intensité lumineuse n'est pas la même en fonction de la frange que traverse la particule on peut en déduire l'emplacement de celle-ci.
Mais on a avec cette méthode un repérage du mouvemennt dans une seul direction.
On peut additionner à cette méthode d'autres laser comme le VIP d'autres laser (diférentes longueur d'ondes). Ainsi on peut depérer d'autres vecteurs de direction des particules.
http://www.onera.fr/conferences/mesures-aerodynamique/14-velocimetrie-laser-franges.php
[modifier] Vélocimétrie Doppler globale
Comme son nom l'indique, il fonctionne sur le principe de l'effet Doppler.
Cette effet à été observé selon les ondes acoustique mais fonctionne également sur les ondes électromagnétiques (entre autres les ondes lumineuses). En fonction de la vitesse des particules se trouvant dans le fluide, la lumière diffusée par celles-ci n'aura pas la même longueur d'onde.
Ce type de vélocimètre fonctionne aussi bien avec le laser que par ultrason. les techniques pour récupérer les informations sont alors différentes mais le traitement des informations restent les mêmes.
http://www.onera.fr/conferences/mesures-aerodynamique/15-dgv.php
[modifier] Vélocimétrie ultrasonore
Cette méthode comme précédemment expliqué repose sur l’effet Doppler. Lorsque le matériau diffuse les ultrasons (au besoin, on l’ensemence par des particules de 5 à 10 microns de diamètre), le signal rétrodiffusé vers l’émetteur forme un "speckle ultrasonore" dont l’amplitude et la phase traduit la répartition spatiale des diffuseurs le long du faisceau ultrasonore.
[modifier] Vélocimétrie par suivi de particules fluorescentes
Dans cette méthode on a plus besoin d'une source lumineuse car la lumière vient des partiules. Les particules ne sont pas fluorescente d'elles même, il faut bien sûr les avoir traité préalablement pour qu'elles produisent de la lumière.
On peut détecter cette fluorescence par divers prossédés:
- caméra CCD
- CPM ou PM
- photodiode à avalanche
http://www.crpp-bordeaux.cnrs.fr/ext/rubrique.php3?id_rubrique=47
