Nouvelles techniques d'identification de la diffusivité thermique par la méthode Flash

= New identification techniques of thermal diffusivity with the flash method

• Auteur / Autrice : Marc-Antoine Thermitus
• Direction : Michel Laurent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique et Energétique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diffusion thermique

Propriétés thermiques

Filtrage de Kalman

Résumé

Ce travail porte sur l'identification de la diffusivité thermique des matériaux opaques et isotropes par la méthode flash. Dans une première approche, on exploite non seulement le thermogramme de la face arrière mais aussi celui de la face qui reçoit l'impulsion thermique. Le rapport des des deux thermogrammes offre l'avantage d’être indépendant de la diffusion radiale de la chaleur dans l’échantillon. La diffusivité peut alors être identifiée par la méthode des moments temporels partiels. Une autre manière de tenir compte des deux thermogrammes est de calculer le rapport de leurs transformées de Laplace. Dans ce cas, en utilisant la méthode des quadripôles thermiques, on montre que l'influence de la durée et de la répartition temporelle de l'impulsion n'intervient pas. La diffusivité est alors identifiée dans le domaine de Laplace par la méthode de Levenberg-Marquardt. Cette méthode convient particulièrement aux films minces. Dans une deuxième approche, on ne considère que le thermogramme de la face arrière auquel on applique une transformation logarithmique. Le nouveau modèle obtenu est peu sensible aux pertes et à la diffusion radiale de la chaleur. On montre de plus que l'échantillon peut être assimilé à un système linéaire représenté par un modèle d'état. La diffusivité est alors identifiée en utilisant le filtre de Kalman. Cette méthode très efficace aux hautes températures et lorsque l'impulsion thermique n'est pas homogène, est bien adaptée au traitement en ligne des données.

The aim of this work is to propose new identification techniques of thermal diffusivity with the flash method in the case of isotropic and opaque materials. In the first approach, the temperature histories of the two faces of the sample are considered. It is shown that their ratio doesn’t depend on the radial heat diffusion within the sample. In this case, thermal diffusivity can be identified with an adapted moment method. Another way to take the two thermograms into account, is to compute the ratio of their Laplace transforms. Using the quadrupole method, it is shown that the duration of the pulse has no effect. Thermal diffusivity is then identified with the Levenberg-Marquardt method. This technique is particularly suitable for thin films. In the second approach, the logarithmic transform of the rear face temperature rise is considered. In comparison with other existing techniques, the new obtained regression model has the peculiarity to be less sensible to heat losses and to the non-uniformity of the pulse. Furthermore. A stare model is proposed, allowing the identification of thermal diffusivity with the Kalman filter. This technique is also suitable for on-line data redution.