FR2987121A1 - DEVICE FOR MEASURING THE EMISSIVITY OR REFLECTIVITY OF A SURFACE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif pour mesurer l'émissivité ou la réflectivité d'une surface (A), comprenant une enceinte (B), des moyens pour élever la température de ladite enceinte de manière à ce qu'elle émette un flux de rayonnement infrarouge en direction de ladite surface pouvant être réfléchi par ladite surface, caractérisé en ce que : l'enceinte présente une symétrie de révolution et une ouverture dite de mesure, située dans un plan sensiblement perpendiculaire audit axe de symétrie, ladite ouverture étant destinée à être positionnée en regard de ladite surface ; - un premier écran interne (C) à ladite enceinte et présentant des premières parties pleines et des premières ouvertures ; - un second écran interne (D) à ladite enceinte présentant des secondes parties pleines et des secondes ouvertures ; - des moyens de mise en rotation d'au moins un desdits écrans de manière à moduler le flux réfléchi par ladite surface ; - des moyens de détection du flux (DFe) émis par ladite paroi, dirigés de manière sensiblement radiale en direction de ladite paroi ; - des moyens de détection du flux réfléchi (DFr) par ladite surface dirigés en direction dudit plan sensiblement perpendiculaire audit axe de symétrie ; - des moyens d'analyse dudit flux réfléchi.The invention relates to a device for measuring the emissivity or reflectivity of a surface (A), comprising an enclosure (B), means for raising the temperature of said enclosure so as to emit a radiation flux. infrared in the direction of said surface being able to be reflected by said surface, characterized in that: the enclosure has a symmetry of revolution and a so-called measurement opening, situated in a plane substantially perpendicular to said axis of symmetry, said opening being intended to be positioned opposite said surface; - a first internal screen (C) to said enclosure and having first solid parts and first openings; - a second internal screen (D) to said enclosure having second solid portions and second openings; means for rotating at least one of said screens so as to modulate the flux reflected by said surface; - Flow detection means (DFe) emitted by said wall, directed substantially radially towards said wall; means for detecting the reflected flux (DFr) by said surface directed towards said plane substantially perpendicular to said axis of symmetry; means for analyzing said reflected flux.
Description
Dispositif de mesure de l'émissivité ou de la réflectivité d'une surface Le domaine de l'invention est celui des dispositifs permettant 5 d'effectuer des mesures de l'émissivité ou de la réflectivité de tout type de surface, homogène ou hétérogène. Une des applications visées peut être notamment de concevoir un dispositif permettant de réaliser des mesures d'émissivité totale à température ambiante sur des matériaux inhomogènes et ce par exemple 10 pour permettre la réalisation de mesures in-situ sur différents types de surfaces, pouvant aussi bien être des revêtements de chaussée, que des surfaces utilisées dans le bâtiment. Ces mesures d'émissivité permettent ainsi notamment d'étudier l'influence du bilan d'énergie sur la température de chaussée en vue de prévoir leur température et ainsi d'optimiser par exemple 15 leur salage et plus généralement d'appréhender certains facteurs influençant l'émissivité de certains matériaux, notamment l'effet de la granulométrie et de l'usure de la surface. Pour ce type d'applications, des appareils de mesure ont déjà été proposés consistant à mesurer le flux thermique global (flux propre à 20 l'échantillon et flux réfléchi par l'échantillon). Le flux propre à l'échantillon peut varier en fonction de la température, néanmoins l'échantillon et les étalons d'émissivité doivent être à la même température. Dans le cas contraire la mesure est faussée. En cas de variation de la température de la source, il peut être proposé une correction automatique grâce à un détecteur 25 secondaire qui mesure le flux émis par l'appareil, néanmoins le coût de tels appareils reste élevé. Dans ce contexte, la présente invention propose un nouveau dispositif de mesure de l'émissivité ou de la réflectivité, facilement transportable et déplaçable simple de conception générant par la même des 30 coûts de fabrication relativement faibles et permettant par exemple de sonder en différents endroits une surface de grande dimension. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif pour mesurer l'émissivité ou la réflectivité d'une surface, comprenant une enceinte, des moyens pour élever la température de ladite enceinte de 35 manière à ce qu'elle émette un flux de rayonnement infrarouge en direction de ladite surface pouvant être réfléchi par ladite surface, caractérisé en ce que : - l'enceinte présente une symétrie de révolution et une ouverture dite de mesure, située dans un plan sensiblement perpendiculaire audit axe de symétrie, ladite ouverture étant destinée à être positionnée en regard de ladite surface ; - un premier écran interne à ladite enceinte et présentant des premières parties pleines et des premières ouvertures ; - un second écran interne à ladite enceinte présentant des secondes parties pleines et des secondes ouvertures ; - des moyens de mise en rotation d'au moins un desdits écrans de manière à moduler le flux réfléchi par ladite surface ; - des moyens de détection du flux émis par ladite paroi, dirigés de manière sensiblement radiale en direction de ladite paroi ; - des moyens de détection du flux réfléchi par ladite surface dirigés en direction dudit plan sensiblement perpendiculaire audit axe de symétrie ; - des moyens d'analyse dudit flux réfléchi. Selon une variante de l'invention, le premier écran est un écran 20 mobile couplé à des moyens de mise en mouvement, le second écran étant fixe. Selon une variante de l'invention, le second écran fixe est situé entre l'enceinte et le premier écran mobile. Selon une variante de l'invention, le premier écran mobile est situé 25 entre l'enceinte et le second écran fixe. Selon une variante de l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens de refroidissement dudit second écran fixe. Il est à noter que l'un ou les écrans peuvent être mis en rotation dans un sens unique de rotation ou alternativement dans un sens de rotation et 30 dans un sens opposé. Selon une variante de l'invention, l'écran mobile présente des ouvertures en trois dimensions, permettant la caractérisation de surface à réflectivité spéculaire. Selon une variante de l'invention, le premier écran mobile possède 35 une succession de séries d'ouvertures, une ième série étant située dans un ième plan perpendiculaire à l'axe de symétrie et présentant un nombre Ni d'ouvertures différent du nombre Ni+1 d'ouvertures de la (i+1)ème série située dans un (i+1)ème plan. Typiquement, les ouvertures des deux écrans peuvent être complémentaires ou partiellement complémentaires. The field of the invention is that of devices for measuring the emissivity or reflectivity of any type of surface, homogeneous or heterogeneous. One of the targeted applications may be in particular to design a device for performing total emissivity measurements at room temperature on inhomogeneous materials and this, for example, to enable in-situ measurements to be made on different types of surfaces, which may be as well be pavements, only surfaces used in the building. These emissivity measurements thus make it possible, in particular, to study the influence of the energy balance on the pavement temperature in order to predict their temperature and thus to optimize, for example, their salting and more generally to apprehend certain factors influencing the temperature of the road. emissivity of some materials, including the effect of grain size and surface wear. For this type of application, measuring devices have already been proposed consisting of measuring the overall heat flux (sample-specific flux and flux reflected by the sample). The flow proper to the sample may vary depending on the temperature, however the sample and the emissivity standards must be at the same temperature. Otherwise the measurement is distorted. In case of variation of the temperature of the source, it may be proposed an automatic correction by a secondary detector which measures the flow emitted by the apparatus, nevertheless the cost of such devices remains high. In this context, the present invention proposes a new device for measuring emissivity or reflectivity, easily transportable and easy to move with a design, generating at the same time relatively low manufacturing costs and making it possible, for example, to probe in different places a large area. More specifically, the subject of the present invention is a device for measuring the emissivity or reflectivity of a surface, comprising an enclosure, means for raising the temperature of said enclosure so that it emits a radiation flux. infrared in the direction of said surface being able to be reflected by said surface, characterized in that: - the enclosure has a symmetry of revolution and a so-called measurement opening, situated in a plane substantially perpendicular to said axis of symmetry, said opening being intended for be positioned opposite said surface; a first screen internal to said enclosure and having first solid parts and first openings; a second screen internal to said enclosure having second solid portions and second openings; means for rotating at least one of said screens so as to modulate the flux reflected by said surface; means for detecting the flow emitted by said wall, directed substantially radially in the direction of said wall; means for detecting the flux reflected by said surface directed towards said plane substantially perpendicular to said axis of symmetry; means for analyzing said reflected flux. According to a variant of the invention, the first screen is a mobile screen coupled to moving means, the second screen being fixed. According to a variant of the invention, the second fixed screen is located between the enclosure and the first mobile screen. According to a variant of the invention, the first mobile screen is located between the enclosure and the second fixed screen. According to a variant of the invention, the device further comprises means for cooling said second fixed screen. It should be noted that one or more screens may be rotated in a single direction of rotation or alternatively in a direction of rotation and in an opposite direction. According to a variant of the invention, the mobile screen has openings in three dimensions, allowing surface characterization with specular reflectivity. According to a variant of the invention, the first movable screen has a succession of series of openings, an ith series being situated in an ith plane perpendicular to the axis of symmetry and having a number Ni of openings different from the number Ni +1 openings of the (i + 1) th series located in a (i + 1) th plane. Typically, the openings of the two screens may be complementary or partially complementary.
Selon une variante de l'invention, l'écran mobile comporte en outre des ouvertures opposées à l'ouverture de mesure. Selon une variante de l'invention, les moyens de détection du flux émis et les moyens de détection du flux réfléchi sont des thermopiles. Selon une variante de l'invention, le dispositif comprend une série de 1 0 moyens de détection du flux réfléchi, fonctionnant dans une série de gammes de longueurs d'onde. Selon une variante de l'invention, le dispositif comprend une série de moyens de détection du flux émis par ladite enceinte, fonctionnant dans une série de gammes de longueurs d'onde. 15 Selon une variante de l'invention, le dispositif comprend : - un système d'entrainement dudit écran mobile, comportant : o un premier disque solidaire dudit écran mobile; o un roulement ; o un second disque auquel est fixé ledit roulement et solidaire 20 de ladite enceinte ; o un axe, traversant les deux disques, le second disque étant solidarisé audit axe via ledit roulement ; - des moyens de liaison entre ledit système d'entrainement et un moteur permettant de mettre en rotation l'écran mobile. 25 Selon une variante de l'invention, les moyens de liaison comprennent un galet souple coopérant avec un troisième disque solidaire dudit axe. Selon une variante de l'invention, le dispositif comporte en outre un fourreau tubulaire solidaire du disque fixe et passant dans ledit axe, permettant d'isoler un câble de commande et de détection, des moyens de 30 mise en rotation de l'écran mobile. Selon une variante de l'invention, les moyens de chauffage comprennent des résistances chauffantes situées en périphérie de ladite enceinte. According to a variant of the invention, the mobile screen further comprises opposite openings to the measurement opening. According to a variant of the invention, the emitted flux detection means and the reflected flux detection means are thermopiles. According to a variant of the invention, the device comprises a series of means 10 for detecting the reflected flux, operating in a series of wavelength ranges. According to a variant of the invention, the device comprises a series of flow detection means emitted by said enclosure, operating in a series of wavelength ranges. According to a variant of the invention, the device comprises: a drive system of said mobile screen, comprising: a first disk integral with said mobile screen; o a turnover; a second disc to which said bearing is secured and secured to said enclosure; o an axis passing through the two disks, the second disk being secured to said axis via said bearing; - Connecting means between said drive system and a motor for rotating the movable screen. According to a variant of the invention, the connecting means comprise a flexible roller cooperating with a third disk integral with said axis. According to a variant of the invention, the device further comprises a tubular sheath integral with the fixed disk and passing in said axis, for isolating a control and detection cable, means for rotating the mobile screen. . According to a variant of the invention, the heating means comprise heating resistors located at the periphery of said enclosure.
L'invention a aussi pour objet l'utilisation d'un dispositif selon l'invention pour mesurer l'émissivité ou la réflectivité d'un revêtement de chaussée. L'invention a encore pour objet l'utilisation d'un dispositif selon 5 l'invention pour mesurer l'émissivité ou la réflectivité d'une surface de bâtiment. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce 10 aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 illustre une vue en coupe d'une première variante du dispositif de l'invention ; - les figures 2a et 2b illustrent deux configurations possibles dans le cadre d'une vue en coupe dans le plan XX de la première 15 variante selon l'invention ; - la figure 3 illustre une vue éclatée de la première variante du dispositif de l'invention ; - la figure 4 illustre un exemple d'écran utilisé dans un exemple de dispositif selon l'invention compatible avec une structure 20 d'enceinte de type hémisphérique ; - la figure 5 illustre un exemple de dispositif selon l'invention et ses moyens détaillés de mise en rotation de l'écran mobile ; - la figure 6 illustre une vue en perspective d'un exemple de dispositif selon l'invention équipé de moyens externes de 25 chauffage de l'enceinte ; - la figure 7 illustre un exemple de structure d'écran utilisée dans un dispositif de l'invention et comportant différentes périodicités de motifs permettant d'accéder à différentes informations relatives à la modulation à différentes fréquences du flux 30 infrarouge en fonction de l'angle d'incidence ; - la figure 8 illustre le signal mesuré par une thermopile de référence, correspondant au flux émis au niveau de la paroi de l'enceinte dans un exemple de dispositif selon l'invention ; - les figures 9a et 9b illustrent respectivement le flux réfléchi 35 mesuré par une thermopile fonctionnant en bande large en fonction du temps et les flux émis et réfléchis en fonction de la fréquence obtenus par transformées de Fourier avec des thermopiles fonctionnant dans deux bandes spectrales différentes dans le cas d'une surface partiellement diffusante et partiellement spéculaire ; - les figures 10a et 10b illustrent respectivement le flux réfléchi mesuré par une thermopile fonctionnant en bande large en fonction du temps et les flux émis et réfléchis en fonction de la fréquence obtenus par transformées de Fourier avec des thermopiles fonctionnant dans deux bandes spectrales différentes dans le cas d'une surface diffusante ; - les figures 11a et 11 b illustrent respectivement le flux réfléchi mesuré par une thermopile fonctionnant en bande large en fonction du temps et les flux émis et réfléchis en fonction de la fréquence obtenus par transformées de Fourier avec des thermopiles fonctionnant dans deux bandes spectrales différentes le cas d'une surface spéculaire. Le dispositif de la présente invention repose sur une mesure par réflectométrie utilisant un flux incident généré au niveau d'une enceinte présentant une symétrie de révolution et couplée à des moyens de chauffage permettant d'élever par exemple de quelques degrés la température de ladite enceinte pour produire un flux incident infra-rouge. Le dispositif comporte une ouverture dite de mesure au niveau de laquelle est positionnée la surface à analyser dont on cherche à mesurer l'émissivité. Cette ouverture permet de réaliser une mesure à l'approche d'une surface sans nécessité de prélèvement d'échantillon. La mesure du flux réfléchi par une surface permet de concevoir un dispositif facilement transportable et utilisable sur un matériau, sans nécessité de prélever un échantillon. Le principe de la présente invention repose sur le fait d'utiliser des moyens de mise en rotation permettant de moduler le flux réfléchi par la surface concernée en raison de la modulation du flux infra-rouge incident vu par ladite surface, grâce à la combinaison et la complémentarité modulable de deux écrans présentant des ouvertures. The invention also relates to the use of a device according to the invention for measuring the emissivity or reflectivity of a road surface. The invention further relates to the use of a device according to the invention for measuring the emissivity or reflectivity of a building surface. The invention will be better understood and other advantages will become apparent on reading the description which will follow given by way of nonlimiting example and thanks to the appended figures in which: FIG. 1 illustrates a sectional view of a first variant of the device of the invention; - Figures 2a and 2b illustrate two possible configurations in the context of a sectional view in the plane XX of the first variant of the invention; FIG. 3 illustrates an exploded view of the first variant of the device of the invention; FIG. 4 illustrates an exemplary screen used in an exemplary device according to the invention compatible with a hemispherical type enclosure structure; FIG. 5 illustrates an exemplary device according to the invention and its detailed means for rotating the mobile screen; FIG. 6 illustrates a perspective view of an exemplary device according to the invention equipped with external means for heating the enclosure; FIG. 7 illustrates an exemplary screen structure used in a device of the invention and having different pattern periodicities enabling access to different information relating to the modulation at different frequencies of the infrared flux as a function of the angle. incidence; FIG. 8 illustrates the signal measured by a reference thermopile, corresponding to the flux emitted at the wall of the enclosure in an exemplary device according to the invention; FIGS. 9a and 9b respectively show the reflected flux measured by a thermopile operating in broadband as a function of time, and the fluxes emitted and reflected as a function of the frequency obtained by Fourier transforms with thermopiles operating in two different spectral bands in FIG. the case of a partially diffusing and partially specular surface; FIGS. 10a and 10b respectively illustrate the reflected flux measured by a thermopile operating in broadband as a function of time, and the fluxes transmitted and reflected as a function of the frequency obtained by Fourier transforms with thermopiles operating in two different spectral bands in the case of a diffusing surface; FIGS. 11a and 11b respectively show the reflected flux measured by a thermopile operating in broadband as a function of time, and the fluxes transmitted and reflected as a function of the frequency obtained by Fourier transforms with thermopiles operating in two different spectral bands on case of a specular surface. The device of the present invention is based on a measurement by reflectometry using an incident flux generated at an enclosure having a symmetry of revolution and coupled to heating means for raising for example a few degrees the temperature of said enclosure for produce an infra-red incident flow. The device comprises a so-called measurement opening at which the surface to be analyzed is positioned, the emissivity of which is to be measured. This opening makes it possible to measure at the approach of a surface without the need for sampling. The measurement of the flux reflected by a surface makes it possible to design an easily transportable and usable device on a material, without the need to take a sample. The principle of the present invention is based on the fact of using rotation means for modulating the flux reflected by the surface concerned due to the modulation of the incident infra-red flux seen by said surface, thanks to the combination and the modular complementarity of two screens with openings.
La figure 1 schématise une enceinte B qui renferme un écran mobile C et un écran fixe D et met évidence des moyens de détection DFe du flux émis par l'enceinte B chauffée ainsi que des moyens de détection DFr du flux émis et réfléchi par la surface A, avantageusement les moyens de détection peuvent être des thermopiles. Ils peuvent également être démultipliés en différents moyens agissant dans différentes gammes de longueurs d'onde. Les figures 2a et 2b schématisent en coupe selon le plan XX représenté en figure 1, et vue de dessus, l'enceinte équipée en interne des deux écrans qui coopèrent. Plus précisément, l'enceinte B comporte un premier écran C présentant des ouvertures et un second écran D présentant également des ouvertures. Une surface A est placée dans un plan perpendiculaire à l'axe de symétrie de ladite enceinte. Par chauffage de l'enceinte B, celle-ci émet un flux incident en direction notamment de ladite surface A. Selon cette configuration l'écran fixe est positionné entre la paroi interne de l'enceinte et l'écran mobile. La figure 2a est relative à une configuration dans laquelle, la surface est éclairée par un flux provenant de l'écran mobile C et de l'écran fixe D, et donc génère un flux réfléchi minimal au niveau de la surface A qui ne « voit » pas directement le flux provenant de l'enceinte chauffée. FIG. 1 schematizes an enclosure B which encloses a mobile screen C and a fixed screen D and shows detection means DFe of the flux emitted by the heated enclosure B as well as detection means DFr of the flux emitted and reflected by the surface Advantageously, the detection means may be thermopiles. They can also be multiplied in different means acting in different ranges of wavelengths. Figures 2a and 2b schematise in section along the plane XX shown in Figure 1, and viewed from above, the internally equipped enclosure of the two screens that cooperate. More precisely, the enclosure B comprises a first screen C having openings and a second screen D also having openings. A surface A is placed in a plane perpendicular to the axis of symmetry of said enclosure. By heating the enclosure B, it emits an incident flux in the direction in particular of said surface A. According to this configuration, the fixed screen is positioned between the inner wall of the enclosure and the mobile screen. FIG. 2a relates to a configuration in which the surface is illuminated by a flux coming from the moving screen C and the fixed screen D, and thus generates a minimal reflected flux at the surface A which does not "see Not directly the flow coming from the heated enclosure.
La figure 2b est relative à une configuration dans laquelle, la surface est éclairée par un flux provenant de l'enceinte B et de l'écran D, et donc génère un flux réfléchi maximal au niveau de ladite surface A. Un capteur positionné de telle façon qu'il puisse enregistrer le flux provenant de ladite surface, peut recevoir le flux émis par ladite surface et le flux réfléchi par ladite surface ; en procédant à des mesures fréquentielles, il est possible d'éliminer le flux directement émis par la surface et de mesurer le flux réfléchi par cette surface. Le dispositif selon l'invention est destiné à pouvoir être positionné à proximité d'une surface pouvant typiquement être un revêtement routier correspondant à la surface A. Il comprend l'enceinte B, portée à une température supérieure à la température ambiante, cela peut notamment être réalisé par des résistances chauffantes placées en périphérie de ladite enceinte. Une élévation de quelques degrés suffit à permettre la réalisation des mesures. FIG. 2b relates to a configuration in which the surface is illuminated by a flux coming from the enclosure B and the screen D, and thus generates a maximum reflected flux at said surface A. A sensor positioned such so that it can record the flux coming from said surface, can receive the flux emitted by said surface and the flux reflected by said surface; by making frequency measurements, it is possible to eliminate the flux directly emitted by the surface and to measure the flux reflected by this surface. The device according to the invention is intended to be positioned close to a surface that can typically be a road surface corresponding to the surface A. It comprises the enclosure B, brought to a temperature higher than the ambient temperature, this can in particular be made by heating resistors placed at the periphery of said enclosure. An elevation of a few degrees is sufficient to allow measurements to be made.
Un système de mise en mouvement en rotation dudit écran mobile C sera détaillé dans la suite de la description, la figure éclatée 3 illustrant néanmoins une partie des moyens dédiés à cette mise en rotation à savoir : un axe G, un roulement H et deux disques F et N respectivement solidaires de l'écran C et de l'enceinte B. Un anneau souple DB, peut être prévu pour solidariser l'écran D à l'enceinte B. La figure 4 illustre un exemple de configuration d'écran C pouvant avantageusement être utilisée dans la mesure de l'émissivité ou de la réflectivité de surface spéculaire à réflexion dirigée (contrairement aux 1 0 matériaux diffusants). Pour ce type de matériaux, l'écran présente avantageusement des ouvertures Oi ayant une surface dirigée en regard de ladite surface à analyser de manière à intercepter un flux fortement réfléchi à incidence normale avec ladite surface.A system for moving in rotation said mobile screen C will be detailed in the following description, the exploded figure 3 nevertheless showing a part of the means dedicated to this rotation, namely: a G-axis, a bearing H and two disks F and N respectively integral with the screen C and the enclosure B. A flexible ring DB may be provided to secure the screen D to the enclosure B. Figure 4 illustrates an example screen configuration C that can advantageously be used in the measurement of emissivity or reflectivity of specular surface reflection directed (unlike scattering materials). For this type of material, the screen advantageously has openings Oi having a surface facing said surface to be analyzed so as to intercept a strongly reflected flux at normal incidence with said surface.
15 Les figures 5 et 6 illustrent plus en détails, un exemple de moyens de mise en rotation de l'écran mobile dans un dispositif de l'invention. L'écran mobile C tournant entre la source de chaleur constituée par l'enceinte B et l'écran fixe D, est maintenu par un premier disque F interne (non représenté) lui-même solidaire d'un axe G et tournant grâce à un 20 roulement H. Le roulement H est fixé à un second disque fixe N, lui-même solidaire de l'enceinte cylindrique B. L'axe G est un tube creux permettant de laisser passer un câble reliant le boitier électronique de conditionnement du signal aux thermopiles qui se trouvent à l'intérieur de la cavité de mesure. Le système d'entrainement en rotation de l'ensemble G-C-F peut 25 être à courroie souple ou crantée, à engrenages, ou comme représenté en figure 5, fonctionner grâce à un galet d'entrainement solidaire d'un moteur K. Dans la réalisation en exemple, le galet I en matériau souple entraine par friction le groupe G-C-F grâce à un troisième disque J solidaire de l'axe G. L'ensemble en rotation est donc G-C-F-J. Le moteur est un moteur pas à 30 pas K muni d'une électronique, piloté par une horloge à quartz assurant une grande régularité de la vitesse de rotation. Pour assurer qu'un câble puisse être introduit sans toucher les parties en rotation, on peut faire passer ce câble au travers d'un fourreau tubulaire M. Ce fourreau est maintenu solidaire du disque fixe N grâce à une pièce métallique L. Un câble non représenté peut ainsi passer dans le tube M et être relié à un boitier électronique. La figure 6, met en évidence des moyens de chauffage RC de type résistance, disposés en périphérie de l'enceinte afin de pouvoir générer le 5 flux infrarouge au niveau de l'enceinte B. Selon une variante de l'invention, l'écran mobile peut avantageusement être un écran 3D présentant un nombre d'ouvertures variables en fonction de la hauteur dans l'écran C et permettant de moduler à 10 différentes fréquences le flux infrarouge en fonction de l'angle d'incidence. L'écran mobile C possède un nombre d'ouvertures qui différent sur sa circonférence en fonction des différentes hauteurs. Cela permet de moduler le flux produit à des fréquences différentes, de connaître l'influence de l'angle d'incidence sur la réflectivité et de discriminer les matériaux en 15 fonction de leur propriété spéculaire (réflexion géométrique ou diffusion), sans nécessiter plusieurs mesures consécutives. Un exemple de configuration possible est illustrée en figure 7 qui représente selon d'une part un plan parallèle au plan (X,Y) dans lequel est positionnée la surface à analyser, la partie supérieure de l'écran C 20 présentant des ouvertures supérieures Osk et d'autre part, une vue éclatée de la partie cylindrique de l'écran mobile 3D présentant une périodicité différente d'ouvertures latérales 01; j selon la position desdites ouvertures selon l'axe Z représenté.FIGS. 5 and 6 illustrate in greater detail an example of means for rotating the mobile screen in a device of the invention. The mobile screen C rotating between the heat source constituted by the enclosure B and the fixed screen D, is maintained by a first internal disk F (not shown) itself secured to a G axis and rotating through a Bearing H. The bearing H is fixed to a second fixed disk N, itself secured to the cylindrical enclosure B. The axis G is a hollow tube for passing a cable connecting the electronic signal conditioning box to the thermopiles which are inside the measuring cavity. The rotational drive system of the GCF assembly may be a flexible belt or notched gear, or as shown in Figure 5, operate through a drive roller integral with a motor K. In the embodiment For example, the roller I of flexible material frictionally drives the group GCF through a third disk J integral with the axis G. The rotating assembly is GCFJ. The motor is a step motor K not equipped with an electronic, driven by a quartz clock ensuring a great regularity of the speed of rotation. To ensure that a cable can be introduced without touching the rotating parts, this cable can be passed through a tubular sleeve M. This sleeve is secured to the fixed disc N by means of a metal piece L. A cable not represented can thus pass in the tube M and be connected to an electronic box. FIG. 6 shows resistance-type RC heating means arranged at the periphery of the enclosure so as to be able to generate the infrared flux at the level of the enclosure B. According to a variant of the invention, the screen Mobile can advantageously be a 3D screen having a number of variable openings as a function of the height in the screen C and for modulating at 10 different frequencies the infrared flux as a function of the angle of incidence. The mobile screen C has a number of openings that differ on its circumference according to the different heights. This makes it possible to modulate the flux produced at different frequencies, to know the influence of the angle of incidence on the reflectivity and to discriminate the materials according to their specular property (geometrical reflection or diffusion), without requiring several measurements. consecutive. An example of a possible configuration is illustrated in FIG. 7 which represents, on the one hand, a plane parallel to the plane (X, Y) in which the surface to be analyzed is positioned, the upper part of the screen C having upper apertures Osk and on the other hand, an exploded view of the cylindrical portion of the 3D movable screen having a different periodicity of lateral openings 01; j according to the position of said openings along the Z axis shown.
25 Exemple de mesures obtenues avec un dispositif selon l'invention et avec différents types de surfaces à analyser : Les mesures ont été effectuées avec un dispositif présentant six ouvertures latérales et trois ouvertures opposées à l'ouverture de mesure 30 positionnée en regard de la surface à analyser, la vitesse du moteur étant de 1,5 tours /seconde. La figure 8 illustre un exemple de signal mesuré par une thermopile de référence placée dans l'enceinte (l'allure de la vitesse du moteur alimentant l'écran mobile est indiquée également sur la figure 8). Elle concerne la paroi et ne possède qu'une seule harmonique car le flux infrarouge n'est modulé qu'à 9.2Hz. Ce signal donne la référence du flux émis par l'émissomètre. La valeur efficace de ce signal est donnée par l'amplitude du pic correspondant à la fréquence de modulation sur le spectre en fréquence 5 obtenu par transformée de Fourier. On mesure par ailleurs la valeur efficace des signaux réfléchis en fonction de l'incidence en mesurant les différents pics aux différentes fréquences. Dans l'exemple présenté, il y a deux fréquences 4,6Hz et 9,2Hz. De manière générale, on peut déterminer deux coefficients de 10 réflexion : - un coefficient de réflexion diffuse o K1 = (signal à 9,2Hz)/(signal de référence) ; - un coefficient de réflexion spéculaire o K2 = (signal à 4,6Hz)/(signal de référence).Example of measurements obtained with a device according to the invention and with different types of surfaces to be analyzed: The measurements were carried out with a device having six lateral openings and three openings opposite to the measurement opening 30 positioned facing the surface. to analyze, the engine speed being 1.5 revolutions / second. FIG. 8 illustrates an example of a signal measured by a reference thermopile placed in the enclosure (the speed of the motor speed supplying the mobile screen is also indicated in FIG. 8). It concerns the wall and has only one harmonic since the infrared flux is only modulated at 9.2 Hz. This signal gives the reference of the flux emitted by the emissometer. The rms value of this signal is given by the amplitude of the peak corresponding to the frequency of modulation on the frequency spectrum obtained by Fourier transform. The rms value of the reflected signals is also measured as a function of the incidence by measuring the different peaks at the different frequencies. In the example shown, there are two frequencies 4.6Hz and 9.2Hz. In general, two reflection coefficients can be determined: a diffuse reflection coefficient K1 = (signal at 9.2 Hz) / (reference signal); - a specular reflection coefficient o K2 = (signal at 4.6 Hz) / (reference signal).
15 Après étalonnage avec des matériaux de référence on peut calculer la réflectivité par combinaison linéaire de K1 et K2, ou tout autre procédé de calcul, soit par exemple un coefficient de réflectivité : Coefficient de réflectivité = a*K1+b*K2 On peut également déduire un coefficient d'émissivité : 20 Coefficient d'émissivité = 1 - Coefficient de réflectivité Trois types de surfaces ont été testés : une première surface avec des propriétés intermédiaires : partiellement spéculaire et partiellement diffusante, une seconde surface diffusante et une troisième surface 25 spéculaire. Dans le cas d'une surface partiellement spéculaire et partiellement diffusante pouvant typiquement être en alumine, on obtient les courbes illustrées sur les figures 9a et 9b. La figure 9a met en évidence le signal 30 délivré par la thermopile (mesurant le flux réfléchi en large bande) en fonction du temps, échantillonné sur 1000 points (l'allure de la variation de tension de la thermopile est indiquée également sur la figure 9a). Sur la figure 9b, les courbes C9b1, C9b2 et C9b3 sont relatives respectivement au flux en fonction de la fréquence obtenu par transformée 35 de Fourier : - pour le flux incident ; - pour les flux réfléchis détectés en bande large (1- 40 pm) et en bande III (8-14 pm). On peut observer que le signal mesuré est la somme de deux 5 sinusoïdes à deux fréquences différentes, aussi bien sur la représentation temporelle que sur la représentation fréquentielle. Dans le cas d'une surface diffusante, pouvant être une chaussée routière en béton granulaire, on obtient les courbes illustrées en figure 10a 10 et 10b. La figure 10a met en évidence le signal délivré par la thermopile (mesurant le flux réfléchi en large bande) en fonction du temps, échantillonné sur 1000 points (l'allure de variation de tension de la thermopile est indiquée également sur la figure 10a). Sur la figure 10b, les courbes Cl Obi, C1 0b2 et C1 0b3 sont relatives 15 respectivement au flux en fonction de la fréquence obtenu par transformée de Fourier : - pour le flux incident ; - pour les flux réfléchis détectés en bande large et en bande III. On constate que le signal à 4,6Hz est inexistant car il n'y a pas de 20 réflexion spéculaire. Dans le cas d'une surface spéculaire (de type miroir en aluminium), on obtient les courbes illustrées en figure 11 a et 11b. La figure 11 a met en évidence le signal délivré par la thermopile (mesurant le flux réfléchi en large 25 bande) en fonction du temps, échantillonné sur 1000 points. Sur la figure 11 b, les courbes C11 b1, C11 b2 et C11 b3 sont relatives respectivement au flux en fonction de la fréquence obtenu par transformée de Fourier : - pour le flux incident ; 30 - pour les flux réfléchis détectés en bande large et en bande III. On constate que le signal à 4,6Hz est beaucoup plus important qu'à 9,2Hz. After calibration with reference materials, the reflectivity can be calculated by linear combination of K1 and K2, or any other calculation method, for example a reflectivity coefficient: Coefficient of reflectivity = a * K1 + b * K2. deduce an emissivity coefficient: Coefficient of emissivity = 1 - Coefficient of reflectivity Three types of surfaces were tested: a first surface with intermediate properties: partially specular and partially diffusing, a second diffusing surface and a third specular surface . In the case of a partially specular and partially diffusing surface that can typically be alumina, the curves shown in FIGS. 9a and 9b are obtained. FIG. 9a shows the signal delivered by the thermopile (measuring the flux reflected in broadband) as a function of time, sampled at 1000 points (the shape of the voltage variation of the thermopile is also shown in FIG. 9a. ). In FIG. 9b, the curves C9b1, C9b2 and C9b3 relate respectively to the flux as a function of the frequency obtained by the Fourier transform: for the incident flux; - for reflected fluxes detected in wide band (1-40 μm) and band III (8-14 μm). It can be observed that the measured signal is the sum of two sinusoids at two different frequencies, both on the temporal representation and on the frequency representation. In the case of a diffusing surface, which may be a road pavement made of granular concrete, the curves shown in FIG. 10a 10 and 10b are obtained. FIG. 10a shows the signal delivered by the thermopile (measuring the flux reflected in broadband) as a function of time, sampled at 1000 points (the voltage variation rate of the thermopile is also indicated in FIG. 10a). In FIG. 10b, the curves C1 Obi, C1 0b2 and C1 0b3 relate respectively to the flux as a function of the frequency obtained by Fourier transform: for the incident flux; - for reflected fluxes detected in broadband and in band III. It can be seen that the signal at 4.6 Hz is non-existent because there is no specular reflection. In the case of a specular surface (of aluminum mirror type), the curves illustrated in FIGS. 11a and 11b are obtained. Figure 11a shows the signal delivered by the thermopile (measuring the broadband reflected flux) versus time sampled at 1000 points. In FIG. 11b, the curves C11 b1, C11 b2 and C11 b3 relate respectively to the flux as a function of the frequency obtained by Fourier transform: for the incident flux; For the reflected fluxes detected in broadband and in band III. It can be seen that the signal at 4.6 Hz is much larger than at 9.2 Hz.
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| ESPECEI D ET AL: "Total emissivity measurements without use of an absolute reference", INFRARED PHYSICS AND TECHNOLOGY, ELSEVIER SCIENCE, GB, vol. 37, 1 January 1996 (1996-01-01), pages 777 - 784, XP007921039, ISSN: 1350-4495 * |
| MARCHETTI ET AL.: "Analysis of the radiative behavior of road materials : principles and measurements of infrared emissivity", BULLETIN DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSEES, no. 272, 30 November 2008 (2008-11-30), pages 45 - 55, XP002683429 * |
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