Soutenance mémoire
APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE
Le milieu entre l’instrument et la cible
La propagation du rayonnement infrarouge dans l’atmosphère entraîne son affaiblissement de part la présence de turbulences et de gradients thermiques ainsi que du rayonnement propre de l’atmosphère. Si le milieu séparant l’instrument et la cible est du vide, il n’y a aucune perte d’énergie lors de la mesure. De même, si la mesure est faite à une courte distance de l’objet, il y a très peu de pertes d’énergie. Cependant, si la distance séparant la cible de l’instrument augmente, ou si l’air les séparant devient plus lourd (vapeur d’eau par exemple), l’énergie perdue lors de la transmission atmosphérique devient significative. L’erreur liée à l’atténuation dépend de la longueur d’onde de travail, du spectre utilisé, de la distance d’observation et des conditions météorologiques. On peut s’affranchir en grande partie de ces erreurs en effectuant des mesures en milieu clos et à faible distance de la cible lorsque cela s’avère possible.
L’instrument de mesure
L’instrument doit pouvoir effectuer des mesures de façon répétable et dans une certaine gamme de températures fixée par le constructeur. Dans cette gamme de températures, l’instrument présente un degré de précision décrit au préalable. On doit également pouvoir connaître la plus petite variation de température que l’instrument est capable de déceler (sa sensibilité). Cette dernière caractéristique conditionne généralement une partie du le prix de l’instrument. La vitesse de la réponse de l’instrument à un changement de température de la cible est également à prendre en compte. En général, lorsqu’on gagne en vitesse de réponse, il faut s’attendre à perdre en sensibilité. Le système de mesure en lui-même peut émettre des rayonnements parasites venant des différents composants du système (lentilles, diaphragmes, miroirs) et qui s’ajoutent au signal utile en limitant les performances de mesure. Ces bruits parasites dépendent de la température interne du système.
La thermographie et le Contrôle Non Destructif (CND)
Une des premières applications de la TI est de pouvoir participer aux Essais Non Destructifs (END), c’est-à-dire un ensemble de méthodes qui permettent de caractériser l’état d’intégrité de structures ou de matériaux, sans les dégrader, soit au cours de la production, soit en cours d’utilisation, soit dans le cadre de maintenances. Ces essais sont basés sur le fait qu’une bonne continuité structurale fournit une bonne continuité thermique. Ainsi, si des matières étrangères sont incorporées dans un matériau, elles affectent le flux d’énergie thermique à travers les couches de ce matériau. Ces essais sont parfois difficiles à mener pour des matériaux tels que les fibres de carbone, l’aluminium, le caoutchouc ou encore certaines résines. Comme on peut le constater sur la Figure 1 ci-après, des défauts d’isolation de câbles électriques peuvent être décelés pendant leur fonctionnement car le courant électrique réagit comme une source de chaleur active. A l’aide d’un miroir, on peut obtenir trois vues différentes du même câble, chacun représentant 1/3 de la surface totale du câble.
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PREMIERE PARTIE : INTRODUCTION BIBLIOGRAPHIQUE
A – ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE
1. Définition
2. Histoire
3. Origine du rayonnement
4. Principes
5. Matériel
6. Avantages et inconvénients
a. Avantages
b. Inconvénients
i. La surface de la cible
ii. Le milieu entre l’instrument et la cible
iii. L’instrument de mesure
B – APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE
1. La thermographie infrarouge dans l’industrie
a. La thermographie et le Contrôle Non Destructif (CND)
b. Le suivi des procédés de fabrication
c. La thermographie appliquée à la surveillance et la sécurité dans le domaine de l’aéronautique/aérospatial
i. La thermographie dans le domaine militaire et la sécurité
ii. Thermographie et sécurité dans le domaine nucléaire
2. Thermographie et prévention des pandémies dans les aéroports
3. L’utilisation de la thermographie dans le bâtiment
4. La thermographie dans le domaine de la mécanique
5. Thermographie et électricité
6. La thermographie en médecine humaine et vétérinaire
a. La thermographie en médecine humaine
i. Etude des phénomènes arthrosiques par thermographie
ii. Etude des phénomènes inflammatoires et vasculaires
1. Etude thermographique dans le syndrome de Raynaud
2. Eude des phénomènes vasculaires dans le diabète sucré
3. Evaluation thermographique de la viabilité d’un intestin ischémié
b. La thermographie en médecine vétérinaire
i. La TI et ses utilisations dans le domaine équin
ii. La TI et ses applications chez les bovins
iii. L’imagerie thermique en médecine canine
iv. Utilisations de l’imagerie infrarouge en élevages porcins
v. Applications de la TI concernant les herbivores de la faune sauvage
7. Conclusion
C – THERMOGRAPHIE ET CONTRAINTES THERMIQUES EN ELEVAGE AVIAIRE
1. Apport de la thermographie infrarouge au diagnostic pathologique
a. Images thermiques des oiseaux
b. Mise en évidence d’hyperthermie
2. Thermographie et confort thermique des animaux
a. Ambiance dans les bâtiments
i. Le confort thermique en particulier chez les jeunes animaux
ii. Phénomène de stratification des températures
b. Températures au sol
i. Température de la litière
ii. Evaluation de nouveaux matériels d’élevage
1. Avantages des radiants en tube
a. Zone de chauffe
b. Durée de préchauffage
2. Radiants en tube et réflecteurs
a. Danger représenté par les radiants en tube et intérêt des réflecteurs
b. Différents types de réflecteurs
3. Isolation et étanchéité des bâtiments : apport de la thermographie aux économies d’énergie
a. Isolation des bâtiments
b. Conséquences des flux d’air liés aux problèmes d’isolation des bâtiments
i. Diminution de la température au sol
ii. Phénomène d’impaction de la litière et de condensation
4. La thermographie et ses possibles applications en couvoir
a. Conséquences des températures d’incubation
b. Homogénéité des températures dans un incubateur
5. Conclusion
DEUXIEME PARTIE : OBSERVATIONS THERMOGRAPHIQUES SUR LE TERRAIN ET ETUDE EXPERIMENTALE
A – EVALUATION DE LA THERMOGRAPHIE DANS DIFFERENTES SITUATIONS SUR LE TERRAIN
1. Observations des animaux et intérêts à en tirer
2. Observations thermographiques et confort thermique
a. Stratification des températures
b. Utilisation correcte des radiants classiques
c. Confort thermique et litière
d. Températures au sol
3. Evaluation de l’intégrité du matériel d’élevage
4. Mise en évidence de déperditions de chaleur dans les bâtiments
a. Fuites de chaleur par la toiture d’un bâtiment
b. Pertes de chaleurs par les portes, volets, trappes,…
5. Etudes preliminaries en couvoir
a. Mise en évidence d’hétérogénéité des températures dans une chambre de chauffe
b. Apport de la thermographie infrarouge au mirage
6. Conclusion
B – SUIVI THERMOGRAPHIQUE DE L’INCUBATION D’OEUFS DE POULE
1. Matériel et méthodes
a. Protocole expérimental
i. Suivi des températures moyennes des oeufs
ii. Apport de la thermographie au mirage
iii. Suivi du poids des oeufs
b. Images thermiques
c. Logiciel informatique et analyse des images
d. Analyses statistiques
e. Biais à éliminer
2. Résultats
a. Température des oeufs au cours de l’incubation
i. Evolution de la température au cours du temps
ii. Différences entre les deux types de prise de vue
iii. Homogénéité des températures d’un plateau à l’autre
iv. Températures des oeufs morts en comparaison aux oeufs vivants
b. Evolution du poids des oeufs au cours de l’incubation
c. Mirage
3. Discussion
a. Evolution de la température d’incubation au cours du temps
b. La méthode
i. Les deux types de prises de vue
ii. Le mirage
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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