FR3030735A1 - METHOD AND DEVICE FOR CHARACTERIZING THERMOSENSITIVE MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Pour caractériser un matériau thermosensible, une éprouvette, portant le matériau thermosensible, est soumise à des variations de températures au moyen d'une source modifiant la température de manière contrôlée. Une température de surface de l'éprouvette est mesurée sans contact par un capteur et ou une caméra thermique ainsi que ses caractéristiques chromatiques par une caméra optique lorsque la température de l'éprouvette est modifiée, et les valeurs de températures et de caractéristiques chromatiques mesurées sont traitées pour identifier la ou les températures mesurées sans contact correspondant à une caractéristique chromatique mesurée représentative d'un changement de couleur.To characterize a thermosensitive material, a test piece carrying the thermosensitive material is subjected to temperature variations by means of a temperature-modifying source in a controlled manner. A surface temperature of the specimen is measured without contact by a sensor and / or a thermal imaging camera and its color characteristics by an optical camera when the temperature of the specimen is changed, and the measured temperature and color characteristic values are processed to identify the non-contact measured temperature (s) corresponding to a measured color characteristic representative of a color change.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR CARACTERISER UN MATERIAU THERMOSENSIBLE L'invention appartient au domaine des matériaux thermosensibles, c'est-à-dire des matériaux présentant des caractéristiques chromatiques ou de dégradations visuelles dépendantes de la température du matériau. Plus particulièrement, l'invention s'adresse à la caractérisation de matériaux 5 thermosensibles en proposant un procédé de caractérisation du matériau et un dispositif adapté à la mise en oeuvre du procédé. Les matériaux dont la couleur se modifie en fonction de la température à laquelle ils sont soumis sont connus. 10 Il peut s'agir de matériau spécifiquement conçus dans ce but, souvent désignés « thermochromes », mais il peut s'agir de matériaux présentant des dégradations physico-chimiques intrinsèques au produit et se traduisant par des modifications d'aspect, comme c'est le cas pour de nombreux revêtements de surface, par exemple des peintures, des vernis ou autres. 15 Les caractéristiques de tels matériaux sont très variables en fonction des applications dans lesquelles ils sont mis en oeuvre qui vont de la réalisation de thermomètres plus ou moins ludiques à des dispositifs de surveillance de températures ou de dépassement de température dans des dispositifs industriels. Dans la plupart des cas, les matériaux thermosensibles sont déposés pour former 20 un revêtement sur des surfaces de pièces ou de composants pour lesquels il est souhaité matérialiser la température sous forme visuelle non seulement pour identifier simplement leurs températures ou des dépassements de température, mais également pour détecter des gradients de température et ou des points chauds. Il est donc important pour mettre en oeuvre un produit thermosensible de connaître 25 aussi précisément que possible ses caractéristiques chromatiques en fonction de la température et inversement de caractériser une température en fonction de changements de couleurs. Pour cela, une méthode connue consiste à placer des échantillons avec un revêtement d'un matériau thermosensible dans une étuve conditionnée à la température présumée de transition, pour laquelle la couleur change, pendant un temps prédéfini, puis à contrôler l'échantillon par un examen visuel après sa sortie de l'étuve.The invention belongs to the field of thermosensitive materials, that is to say materials having chromatic characteristics or visual impairments dependent on the temperature of the material. More particularly, the invention is directed to the characterization of thermosensitive materials by proposing a method for characterizing the material and a device adapted to the implementation of the method. Materials whose color changes as a function of the temperature to which they are subjected are known. These may be materials specifically designed for this purpose, often referred to as "thermochromic", but they may be materials exhibiting physicochemical degradations intrinsic to the product and resulting in changes in appearance, such as is the case for many surface coatings, for example paints, varnishes or others. The characteristics of such materials are highly variable depending on the applications in which they are implemented, ranging from the production of more or less playful thermometers to temperature monitoring devices or temperature overruns in industrial devices. In most cases, the heat-sensitive materials are deposited to form a coating on surfaces of parts or components for which it is desired to visualize the temperature in visual form not only to simply identify their temperatures or temperature overruns, but also to detect temperature gradients and or hot spots. It is therefore important to use a thermosensitive product to know as precisely as possible its chromatic characteristics as a function of temperature and conversely to characterize a temperature as a function of color changes. For this, a known method is to place samples with a coating of a thermosensitive material in an oven conditioned to the presumed temperature of transition, for which the color changes, for a predefined time, then to control the sample by an examination visual after leaving the oven.
Dans le cas où la peinture ne change pas de couleur, on recommence le test en incrémentant la température de l'étuve. Dans le cas contraire, on diminue la température de l'étuve. La température de transition est alors définie comme la température la plus faible à partir de laquelle on observe un changement de couleur de la peinture.In the case where the paint does not change color, the test is repeated by incrementing the temperature of the oven. In the opposite case, the temperature of the oven is decreased. The transition temperature is then defined as the lowest temperature from which a color change of the paint is observed.
Cette approche s'avère particulièrement longue et coûteuse à mettre en oeuvre d'autant plus qu'un même matériau peut présenter plusieurs températures de transition et que la sensibilité des caractéristiques aux conditions de fabrication des matériaux thermosensibles sont à l'origine d'une dispersion des températures de transition qui doit être connue et surveillée pour les applications industrielles au moins.This approach proves to be particularly long and costly to implement, especially since the same material may have several transition temperatures and the sensitivity of the characteristics to the manufacturing conditions of the heat-sensitive materials is at the origin of a dispersion. transition temperatures that must be known and monitored for at least industrial applications.
L'invention propose un procédé et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé pour établir rapidement et précisément les caractéristiques des transitions chromatiques de produits thermosensibles en fonction de la température. Suivant l'invention, le procédé de caractérisation d'un matériau thermosensible, 20 présentant des variations de caractéristiques chromatiques en fonction de températures auxquelles est porté le matériau thermosensible, comporte de modifier une température du matériau thermosensible et d'observer la couleur du matériau thermosensible. Plus particulièrement, le procédé comporte de : - soumettre une éprouvette, dont au moins une face visible est recouverte du 25 matériau thermosensible à caractériser, à des variations de températures ; - mesurer sans contact au moins une température de surface es d'une zone sur la face visible lorsque la température de l'éprouvette est modifiée ; - mesurer les caractéristiques chromatiques de la zone sur laquelle la température de surface est mesurée sans contact lorsque la température de 30 l'éprouvette est modifiée ; - traiter des valeurs de températures et de caractéristiques chromatiques mesurées, lorsque la température est modifiée, pour identifier au moins une température, parmi les températures mesurées sans contact, associée à une variation, en fonction de la température, d'au moins une caractéristique chromatique mesurée, et représentative d'un changement de couleur, lorsque la température augmente, et ou diminue. Il est ainsi obtenu un procédé pour déterminer rapidement les températures précises de transition chromatiques d'un matériau thermosensible, avec un minimum de 5 manipulations de l'échantillon. Avantageusement, les mesures de températures sans contact sont obtenues par une observation de l'émission électromagnétique du domaine infrarouge émise par la zone de l'éprouvette dont la température est mesurée. Il est ainsi obtenu par des moyens connus, capteurs simples et ou caméras 10 thermiques, des mesures de température sans contact dont la précision peut être adaptée par le choix de performances adaptées de capteurs du domaine des rayonnements infrarouges. Dans une forme de mise en oeuvre, les caractéristiques chromatiques sont calculées par un traitement d'une image numérique de l'éprouvette dans le domaine 15 optique visible et comporte tout ou partie des informations de teinte T et ou de Saturation S et ou de luminance L et ou de chrominance. Ainsi il est possible, par des traitements connus des images numériques issues par exemple d'une caméra optique numérique, de sélectionner une zone de l'image de l'éprouvette devant être analysée et de déterminer pour cette zone les valeurs des 20 divers paramètres caractérisant une couleur d'une zone de l'image. Dans une forme de mise en oeuvre, les variations de températures auxquelles est soumise l'éprouvette sont contrôlées pour modifier de manière monotone croissante ou de manière monotone décroissante la température, par exemple avec une dérivée de la température par rapport au temps sensiblement constante entre les températures 25 extrêmes minimale et maximale de l'essai de caractérisation. Il est ainsi balayé par une rampe en température l'ensemble du domaine de température qui doit être exploré pour caractériser le produit thermosensible. Dans une autre forme de mise en oeuvre, les variations de températures auxquelles est soumise l'éprouvette sont contrôlées pour modifier par paliers 30 successifs, de manière croissante ou de manière décroissante, la température. Dans ce mode de mise en oeuvre il est contrôlé une dimension temporelle de l'essai de caractérisation en maintenant la température à chaque palier, de sorte que des effets chromatiques détectables pour une température donnée qu'après un certain temps d'exposition à une température peuvent être détecté.The invention provides a method and a device for carrying out the method for quickly and accurately establishing the characteristics of chromatic transitions of temperature-sensitive products as a function of temperature. According to the invention, the method of characterizing a thermosensitive material, having variations of chromatic characteristics as a function of temperatures to which the thermosensitive material is carried, comprises modifying a temperature of the heat-sensitive material and observing the color of the heat-sensitive material. . More particularly, the method comprises: - subjecting a specimen, at least one visible face is covered with the thermosensitive material to be characterized, to temperature variations; measuring without contact at least one surface temperature of an area on the visible face when the temperature of the specimen is changed; measuring the chromatic characteristics of the zone on which the surface temperature is measured without contact when the temperature of the specimen is changed; - processing measured temperature and color characteristic values, when the temperature is changed, to identify at least one temperature, among non-contact measured temperatures, associated with a temperature dependent variation of at least one color characteristic measured, and representative of a color change, as the temperature increases, and or decreases. There is thus obtained a method for rapidly determining the precise chromatic transition temperatures of a thermosensitive material, with a minimum of 5 manipulations of the sample. Advantageously, the non-contact temperature measurements are obtained by observation of the electromagnetic emission of the infrared range emitted by the zone of the test tube whose temperature is measured. It is thus obtained by known means, simple sensors and or thermal cameras, non-contact temperature measurements whose accuracy can be adapted by the choice of suitable performances of sensors of the infrared radiation domain. In one embodiment, the color characteristics are calculated by processing a digital image of the specimen in the visible optical range and includes all or part of the T-shade and / or Saturation S and / or luminance information. L and or chrominance. Thus, it is possible, by known processes, digital images resulting for example from a digital optical camera, to select an area of the image of the specimen to be analyzed and to determine for this zone the values of the various parameters characterizing a color of an area of the image. In one embodiment, the variations in temperature to which the specimen is subjected are controlled to change monotonously increasing or monotonically decreasing temperature, for example with a derivative of the temperature with respect to the time substantially constant between the minimum and maximum extreme temperatures of the characterization test. It is thus swept by a ramp temperature the entire temperature range to be explored to characterize the heat-sensitive product. In another embodiment, the temperature variations to which the specimen is subjected are controlled to gradually and incrementally change the temperature in successive increments. In this embodiment, a time dimension of the characterization test is controlled by maintaining the temperature at each stage, so that detectable color effects for a given temperature only after a certain time of exposure to a temperature. can be detected.
Dans une forme de mise en oeuvre, la température à laquelle est soumise l'éprouvette est réalisée par un flux d'un gaz, dont la température est contrôlée, orienté sur la face visible de l'éprouvette. Il est ainsi créé un environnement d'essai représentatif de l'échauffement d'une 5 structure par un jet de gaz chaud. Dans une autre forme de mise en oeuvre, la température à laquelle est soumise l'éprouvette est réalisée par transfert de chaleur entre un support d'éprouvette et l'éprouvette, une température dudit support d'éprouvette étant contrôlée. Il est ainsi créé un environnement d'essai représentatif d'une structure, par 10 exemple une conduite de fluide, dans laquelle la chaleur est apportée par une face opposée à la face portant un matériau thermosensible. Dans une forme de mise en oeuvre, des mesures de températures proximales de la face visible et d'une face opposée à la face visible sur l'échantillon sont réalisées simultanément avec les mesures de températures sans contact. 15 Il est ainsi établi des indications de gradients de températures dans l'échantillon et des indices de qualité des caractéristiques déterminées pouvant être affectées par des distorsions des champs de température dans le substrat supportant le matériau thermosensible. Dans un mode de mise en oeuvre, les données des mesures de température de 20 surface et de mesure chromatiques sont traitées en temps réel pendant les mesures. Dans un mode de mise en oeuvre, les données des mesures de températures de surface et de mesures chromatiques sont enregistrées et traitées en temps différé. L'invention concerne également un dispositif adapté à la mise en oeuvre du 25 procédé. Dans le dispositif de caractérisation d'un matériau thermosensible, matériau présentant des variations de caractéristiques chromatiques en fonction de températures auxquelles il est porté, le matériau thermosensible à caractériser est déposé sur une face visible d'un échantillon pour procéder à une caractérisation. 30 Le dispositif comporte : - un support d'échantillon ; - des moyens de modification contrôlée de la température de l'échantillon ; - au moins un capteur ou une caméra thermique de mesure de températures de surface sans contact, agencée dans le dispositif pour fournir une température, et ou une image thermique dans le domaine infrarouge, d'une zone de la face visible lorsque qu'un échantillon est maintenu par le support d'échantillon ; - au moins une caméra optique du domaine optique visible, agencée dans le dispositif pour fournir une image dans le domaine optique visible d'une zone de la face visible lorsque qu'un échantillon est maintenu par le support d'échantillon ; - des moyens de traitement numériques comportant des moyens d'acquisition de données mesurées par l'au moins un capteur ou une caméra thermique et par l'au moins une caméra optique et des moyens de calculs pour déterminer au moins une température caractéristique pour laquelle des caractéristiques chromatiques des images dans le domaine optique sont modifiées lorsque la température augmente, et ou diminue. Il est ainsi obtenu un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention et en particulier de caractériser un matériau thermosensible de manière précise 15 rapidement et à des coûts réduits par rapport aux moyens connus. Dans une forme de réalisation, au moins un générateur de flux de gaz est agencé dans le dispositif pour produire un flux de gaz sur la face visible de l'échantillon, lorsqu'un échantillon est placé sur le support d'échantillon, et des moyens de régulation en température de l'au moins un générateurs de flux de gaz à partir de températures de 20 consigne sont agencés pour réguler la température du flux de gaz. Il est ainsi mis en oeuvre des moyens assurant une mise en température de l'échantillon et du matériau thermosensible dans des conditions représentatives d'un flux de gaz chaud qui serait orienté vers une structure comportant un revêtement thermosensible. 25 Avantageusement dans cette configuration de mise en température de l'échantillon, le support d'échantillon comporte un support spécifique au contact de l'échantillon, lorsqu'un échantillon est placé sur le support d'échantillon, le support spécifique assurant un maintient stable de l'échantillon à distance d'un dissipateur thermique. 30 Il est ainsi diminué les effets de distorsion thermique au sein de l'échantillon et de perturbation des mesures. Dans une autre forme de réalisation, le support d'échantillon est un support conducteur thermique de sorte à maximiser les transferts de chaleur entre l'échantillon et le support, lorsqu'un échantillon est placé sur le support d'échantillon, et une température du support est contrôlée en mettant en oeuvre des sources thermiques produisant et ou absorbant de la chaleur. Il est dans ce cas mis en oeuvre des moyens assurant une mise en température de l'échantillon et du matériau thermosensible dans des conditions représentatives 5 d'une structure comportant un revêtement thermosensible et qui serait soumise à une source de chaleur d'un côté opposé de la structure. Dans un mode de réalisation, le dispositif comporte au moins une sonde de températures proximales rapportée, lorsqu'un échantillon est placé sur le support d'échantillon, en contact avec la face visible de l'échantillon et où comporte au moins 10 une sonde de températures proximales rapportée en contact avec une face opposée de l'échantillon opposée à la face visible. Dans un mode de réalisation, des moyens d'éclairage sont agencés dans le dispositif pour produire sur la face visible de l'échantillon, lorsqu'un échantillon est placé sur le support d'échantillon, un éclairement homogène d'un spectre adapté à la 15 détection de modifications attendues de chromatisme de la surface de l'échantillon. Il est ainsi obtenu des conditions optimales d'éclairement pour obtenir des images permettant d'extraire les caractéristiques chromatiques recherchées La description et les dessins d'un exemple de mise en oeuvre et d'un dispositif de 20 l'invention, permettront de mieux comprendre les buts et avantages de l'invention. La description donnée du procédé et du dispositif n'a pas de caractère limitatif et sera mieux comprise à la lumière des dessins qui représentent : - la figure 1 : un synoptique simplifié des étapes principales du procédé pour caractériser un matériau thermosensible déposé sur un support ; 25 - la figure 2 : un schéma simplifié d'un dispositif adapté à la caractérisation d'un matériau thermosensible ; - la figure 3: une représentation schématique des principales mesures de température réalisée par le dispositif ; - la figure 4 : un exemple de mesures de températures et de caractéristiques 30 chromatiques réalisées lors d'une caractérisation d'un échantillon au moyen du dispositif. La figure 1 présente de manière synoptique les principales étapes d'un procédé 200 de caractérisation d'un matériau thermosensible suivant l'invention.In one form of implementation, the temperature at which the test piece is subjected is carried out by a flow of a gas, the temperature of which is controlled, oriented on the visible face of the test piece. Thus, a test environment representative of the heating of a structure by a jet of hot gas is created. In another embodiment, the temperature at which the specimen is subjected is achieved by heat transfer between a specimen holder and the specimen, a temperature of said specimen holder being controlled. Thus, a test environment representative of a structure, for example a fluid line, is created in which heat is provided by a face opposite to the surface carrying a heat-sensitive material. In one embodiment, measurements of proximal temperatures of the visible face and a face opposite to the visible face on the sample are performed simultaneously with the non-contact temperature measurements. It is thus established indications of temperature gradients in the sample and of the quality indices of the determined characteristics which can be affected by distortions of the temperature fields in the substrate supporting the thermosensitive material. In one embodiment, the data of the surface temperature and chromatic measurement measurements are processed in real time during the measurements. In one embodiment, the data of the surface temperature measurements and chromatic measurements are recorded and processed in deferred time. The invention also relates to a device adapted to the implementation of the method. In the device for characterizing a thermosensitive material, a material having variations in chromatic characteristics as a function of the temperatures to which it is applied, the thermosensitive material to be characterized is deposited on a visible face of a sample in order to carry out a characterization. The device comprises: - a sample support; means for controlled modification of the temperature of the sample; at least one non-contact surface temperature sensor or thermal imaging camera, arranged in the device for providing a temperature, and / or a thermal image in the infrared range, of an area of the visible face when a sample is maintained by the sample holder; at least one optical camera of the visible optical domain, arranged in the device for providing an image in the visible optical domain of an area of the visible face when a sample is held by the sample support; digital processing means comprising data acquisition means measured by the at least one sensor or a thermal camera and by the at least one optical camera and calculation means for determining at least one characteristic temperature for which chromatic characteristics of images in the optical domain are modified as the temperature increases, and or decreases. There is thus obtained a device for carrying out the method of the invention and in particular for characterizing a thermosensitive material precisely and at a reduced cost compared to the known means. In one embodiment, at least one gas flow generator is arranged in the device to produce a flow of gas on the visible face of the sample, when a sample is placed on the sample holder, and means Temperature control of the at least one gas flow generator from setpoint temperatures is arranged to regulate the temperature of the gas flow. It is thus implemented means ensuring a temperature of the sample and the thermosensitive material under conditions representative of a flow of hot gas which would be oriented towards a structure comprising a thermosensitive coating. Advantageously in this sample warm-up configuration, the sample holder comprises a specific support in contact with the sample, when a sample is placed on the sample support, the specific support ensuring a stable maintenance. from the remote sample of a heat sink. The effects of thermal distortion within the sample and disturbance of the measurements are thus reduced. In another embodiment, the sample holder is a thermal conductive support so as to maximize heat transfer between the sample and the support, when a sample is placed on the sample support, and a temperature of the sample medium. Support is controlled by using thermal sources producing and or absorbing heat. It is in this case implemented means ensuring a temperature of the sample and the heat-sensitive material in conditions representative of a structure comprising a heat-sensitive coating and which would be subjected to a heat source on an opposite side of the structure. In one embodiment, the device includes at least one reported proximal temperature probe, when a sample is placed on the sample holder, in contact with the visible face of the sample, and where there is at least one sample probe. reported proximal temperatures in contact with an opposite face of the sample opposite to the visible face. In one embodiment, lighting means are arranged in the device to produce on the visible face of the sample, when a sample is placed on the sample support, a homogeneous illumination of a spectrum adapted to the 15 detection of expected changes of chromaticism of the surface of the sample. Optimum illumination conditions are thus obtained to obtain images making it possible to extract the desired chromatic characteristics. The description and drawings of an exemplary implementation and of a device of the invention will make it possible to better understand the aims and advantages of the invention. The description given of the method and the device is not limiting and will be better understood in the light of the drawings which represent: FIG. 1: a simplified block diagram of the main steps of the method for characterizing a heat-sensitive material deposited on a support; FIG. 2: a simplified diagram of a device adapted to the characterization of a thermosensitive material; - Figure 3: a schematic representation of the main temperature measurements made by the device; FIG. 4: an example of measurements of temperatures and chromatic characteristics made during a characterization of a sample by means of the device. FIG. 1 presents in a synoptic way the main steps of a method 200 for characterizing a thermosensitive material according to the invention.
Suivant le procédé, un échantillon 10 revêtu d'un matériau thermosensible 11 à caractériser, par exemple une éprouvette d'essai servant de substrat et recouverte avec le dit matériau thermosensible dans une étape préalable 101, est soumise 110 sur des surfaces recouvertes à un flux 21 d'air chaud régulé en température.According to the method, a sample coated with a heat-sensitive material 11 to be characterized, for example a test specimen serving as a substrate and covered with said thermosensitive material in a preliminary step 101, is subjected to 110 surfaces covered with a flux. 21 hot air temperature regulated.
Le matériau thermosensible 11 est par exemple déposé sur l'éprouvette d'essai sous la forme d'une peinture ou d'un verni assurant l'adhérence du matériau thermosensible sur l'éprouvette. D'autres méthodes peuvent être mises en oeuvre pour déposer le matériau thermosensible, par exemple par projection du matériau thermosensible sous une forme 10 pulvérulente sur une couche adhésive préalablement déposée sur le substrat. Avantageusement, le matériau thermosensible sera déposé sur l'éprouvette suivant un procédé similaire à celui qui sera effectivement utilisé pour sa mise en oeuvre ultérieure. Le matériau thermosensible, c'est-à-dire dont des caractéristiques chromatiques 15 sont modifiées en fonction de la température, peut être réversible, au moins dans une plage de températures données, c'est-à-dire dont la couleur varie en fonction de la température, ou peut être irréversible, c'est à dire dont la couleur est modifiée définitivement lorsque la température atteint, depuis des conditions de températures initiales, une valeur de transition et ne reprend pas la couleur d'origine lorsque la 20 température est ramenée à une valeur des conditions initiales. Le flux 21 d'air chaud, produit par un générateur 20 d'air chaud, est piloté 211 en température et pulsé pour former un flux d'air de température contrôlée sur une face visible 12 de l'éprouvette d'essai recouverte du matériau thermosensible. 25 Des températures proximales de la surface de la face visible 12, soumise au flux d'air, et des températures proximales d'une surface d'une face opposée 14 à la face visible de l'échantillon sont mesurées 220 à proximité immédiate des dites surfaces. Les dites températures proximales sont fournies par des moyens de mesure de la température à proximité immédiate de la surface de la face visible et de la surface de la 30 face opposée et transmettent des valeurs de températures de l'environnement de l'échantillon. Par exemple des thermocouples 13, 15 placés sur la face visible 12 et sur la face opposée 14 de l'échantillon délivrent des températures mesurées. Simultanément aux dites mesures de températures proximales réalisées lorsque l'éprouvette est soumise au flux d'air, une mesure de températures de surface sans contact est réalisée 230 pour délivrer une température de surface du matériau thermosensible déposé sur la face visible 12 de l'échantillon en au moins un point, en pratique une surface réduite, de ladite surface visible.The heat-sensitive material 11 is for example deposited on the test specimen in the form of a paint or a varnish ensuring the adhesion of the thermosensitive material on the specimen. Other methods can be implemented for depositing the thermosensitive material, for example by spraying the heat-sensitive material in a powdery form onto an adhesive layer previously deposited on the substrate. Advantageously, the heat-sensitive material will be deposited on the test piece according to a method similar to that which will actually be used for its subsequent implementation. The thermosensitive material, that is to say whose chromatic characteristics are modified as a function of temperature, can be reversible, at least in a given temperature range, that is to say whose color varies according to temperature, or can be irreversible, that is to say whose color is permanently changed when the temperature reaches, from initial temperature conditions, a transition value and does not return to the original color when the temperature is reduced to a value of the initial conditions. The hot air stream 21 produced by a hot air generator 20 is temperature controlled and pulsed to form a controlled temperature airflow on a visible face 12 of the test specimen covered with the material. thermosensitive. Proximal temperatures of the surface of the visible face 12, subjected to the air flow, and proximal temperatures of a surface of an opposite face 14 to the visible face of the sample are measured 220 in the immediate vicinity of said surfaces. The said proximal temperatures are provided by temperature measuring means in close proximity to the surface of the visible face and the surface of the opposite face and transmit temperature values of the environment of the sample. For example thermocouples 13, 15 placed on the visible face 12 and on the opposite face 14 of the sample deliver measured temperatures. Simultaneously with said proximal temperature measurements performed when the specimen is subjected to the air flow, a non-contact surface temperature measurement is performed 230 to deliver a surface temperature of the thermosensitive material deposited on the visible face 12 of the sample in at least one point, in practice a reduced area, of said visible surface.
Une mesure de température sans contact est avantageusement réalisée par une caméra thermique 30 délivrant des mesures de températures ou des cartes de températures d'une surface dans un domaine de températures correspondant au domaine étudié pour le matériau thermosensible. Egalement simultanément aux dites mesures de températures proximales réalisées lorsque l'éprouvette est soumise au flux d'air, une mesure chromatique de la surface visible de l'échantillon est réalisée 240 de sorte à fournir, en l'au moins un point de mesure sans contact de la température, des valeurs caractéristiques de la couleur, par exemple des valeurs de Teinte, de Saturation et de Luminance, formant un indice TSL, et d'un équilibre chromatique entre des teintes primaires, par exemple le Rouge, le Vert et le Bleu. Les valeurs caractéristiques de la couleur sont par exemple obtenues par le traitement du signal d'une image du domaine visible réalisée par une caméra numérique optique 35. La température du flux d'air est modifiée 212 de manière croissante, et ou décroissante lorsque le matériau thermosensible présente des caractéristiques réversibles sur le plan de la chrominance, de façon continue ou par paliers de températures, de sorte à couvrir un domaine de température adapté aux caractéristiques générales du matériau thermosensible, lequel étant a priori défini pour présenter des modifications chromatiques dans un domaine de température adapté à une application prévue. Lors des variations de température du flux d'air, les valeurs de températures de surface et les mesures de chromatismes sont traitées 250, en temps réel ou en temps différés avec un enregistrement des valeurs mesurées, pour identifier une température de transition correspondant à un changement de caractéristiques chromatiques de l'au moins un point. Ainsi le traitement, conventionnel pour un traitement numérique d'une suite de valeurs mesurées, cherchera par exemple dans une courbe de la teinte mesurée en fonction du temps, ou d'un autre paramètre fonction du temps, par exemple la température de surface, une zone de la courbe présentant un changement rapide de la teinte et qui traduit en pratique une transition du matériau thermosensible. L 'analyse 250 des signaux enregistré détermine ainsi une valeur ou une plage de valeur de la température de surface dans laquelle s'est produit une transition de la couleur, ladite plage de valeur de couleur pouvant préciser la température pour laquelle des caractéristiques chromatiques ont suffisamment été modifiées pour être observables à l'oeil nu par un observateur. Il est ainsi obtenu une ou des valeurs de températures de transition qui caractérisent le matériau thermosensible.Non-contact temperature measurement is advantageously carried out by a thermal camera 30 delivering temperature measurements or temperature maps of a surface in a temperature range corresponding to the domain studied for the thermosensitive material. Also simultaneously with said proximal temperature measurements performed when the specimen is subjected to the airflow, a chromatic measurement of the visible surface of the sample is performed 240 so as to provide, in the at least one measurement point without temperature, characteristic color values, for example Hue, Saturation and Luminance values, forming a TSL index, and a color balance between primary hues, for example Red, Green and Blue. The characteristic values of the color are for example obtained by the signal processing of an image of the visible range produced by an optical digital camera 35. The temperature of the air flow is modified 212 increasing, and decreasing when the material thermally sensitive material exhibits chrominearally reversible characteristics, continuously or in temperature increments, so as to cover a temperature range adapted to the general characteristics of the heat-sensitive material, which is a priori defined to exhibit chromatic changes in a domain temperature adapted to a planned application. During airflow temperature variations, the surface temperature values and the chromatism measurements are processed 250, in real time or in deferred time with a recording of the measured values, to identify a transition temperature corresponding to a change. of chromatic characteristics of the at least one point. Thus the treatment, conventional for a numerical treatment of a series of measured values, will look for example in a curve of the hue measured as a function of time, or of another parameter depending on the time, for example the surface temperature, a zone of the curve having a rapid change in the hue and which translates in practice a transition of the heat-sensitive material. The recorded signal analysis 250 thus determines a value or a range of value of the surface temperature in which a color transition has occurred, said color value range being able to specify the temperature for which color characteristics have sufficiently modified to be observable to the naked eye by an observer. There is thus obtained one or more transition temperature values that characterize the heat-sensitive material.
La caractérisation est d'autant meilleure que la mesure de température de surface sans contact est précise et réalisée en pratique, non pas en un point mathématique, mais sur une surface réduite de l'échantillon dont la température est homogène. La caractérisation est également d'autant meilleure qu'une amplitude des changements chromatiques est importante et rapide.The characterization is even better than the non-contact surface temperature measurement is accurate and carried out in practice, not at a mathematical point, but on a reduced surface of the sample whose temperature is homogeneous. The characterization is also better as an amplitude of the chromatic changes is important and fast.
Ces paramètres d'amplitudes et de vitesses de modifications des indices TSL en fonction de la température, qui sont des caractéristiques intrinsèques du matériaux thermosensible, sont avantageusement déduit de manière rapide et précise par la mise en oeuvre du procédé.These parameters of amplitudes and rates of modification of the TSL indices as a function of temperature, which are intrinsic characteristics of the thermosensitive material, are advantageously deduced quickly and accurately by the implementation of the method.
La figure 4 illustre un exemple de mesures des températures et indices chromatiques enregistrés en fonction du temps lors d'une caractérisation d'une peinture thermosensible sur laquelle a été appliqué le procédé de l'invention. Sur la figure 4 il peut être noté que, au temps t= 11 minutes, la teinte T subit une variation rapide dans un intervalle de température de 81°C à 83°C, lu sur la courbe des 25 températures de surface es, ici pratiquement superposée avec la courbe des températures proximales de la surface visible ev. Il est donc établi ici que la peinture thermosensible présente une température de transition à 82°C, valeur moyenne des deux états de teinte stabilisée. Au cours de l'essai, les températures proximales de la face visible ev et de la face 30 opposée eo sont surveillées de sorte à vérifier que leurs valeurs restent suffisamment proches et que l'éprouvette n'est pas soumise à un gradient de température qui pourrait fausser les valeurs mesurées de températures de surface. Dans l'exemple de l'enregistrement réalisé, des écarts inférieurs à 10°C entre les valeurs des températures proximales et la correspondance entre la valeur proximale de la face visible et celle de la température de surface, permettent de conclure à la qualité des mesures effectuées, et en particulier du choix d'une vitesse de variation de la température de l'air pulsé adaptée, suffisamment faible pour permettre une évolution homogène de la température de l'échantillon.FIG. 4 illustrates an example of measurements of the temperatures and chromatic indices recorded as a function of time during a characterization of a thermosensitive paint on which the method of the invention has been applied. In FIG. 4, it can be noted that at time t = 11 minutes, the color T undergoes a rapid variation in a temperature range of 81 ° C. to 83 ° C., read on the curve of the surface temperatures es, here practically superimposed with the curve of the proximal temperatures of the visible surface ev. It is therefore established here that the heat-sensitive paint has a transition temperature of 82 ° C, the average value of the two states of stabilized hue. During the test, the proximal temperatures of the visible face ev and the opposite face eo are monitored so as to verify that their values remain sufficiently close and that the specimen is not subjected to a temperature gradient which could distort the measured values of surface temperatures. In the example of the recording carried out, deviations of less than 10 ° C between the values of the proximal temperatures and the correspondence between the proximal value of the visible face and that of the surface temperature make it possible to conclude that the quality of the measurements performed, and in particular the choice of a suitable rate of variation of the temperature of the pulsed air, sufficiently low to allow a homogeneous evolution of the temperature of the sample.
Les valeurs de températures dans cet exemple d'une peinture thermosensible soumise à l'essai sont bien sûr spécifiques de la peinture testée. Les matériaux thermosensibles peuvent avoir des températures de transition très différentes, inférieures ou supérieures, aux valeurs de l'exemple. Dans le domaine de la surveillance des températures auxquelles sont soumises 10 des pièces structurales près de sources de chaleur, par exemple des moteurs thermiques, des matériaux thermosensibles avec des températures de transition jusqu'à 200°C à 300°C sont parfois utilisées ou envisagées. L'invention concerne également un dispositif 100 de caractérisation d'un matériau 15 thermosensible adapté à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 2 illustre schématiquement un exemple de dispositif 100. Sur la figure 2 sont présentés les principaux sous-ensembles ou équipements du dispositif avec leurs liens fonctionnels. Sur la figure 2 ne sont pas représentés des éléments accessoires, utiles au 20 fonctionnement du dispositif, mais qui sont banaux dans le contexte de l'invention. En particulier, la figure ne représente pas les alimentations en énergie électrique des différents équipements, les moyens éventuellement utiles à la canalisation de flux d'air entrant ou sortant, une éventuelle enceinte d'essai pour placer l'éprouvette testée dans des conditions expérimentales optimales..., et les liaisons entre les équipements 25 sont seulement matérialisées par des représentations de flux de signaux. L'homme du métier, ici celui des laboratoires d'essais, n'aura aucune difficulté à mettre en oeuvre ses connaissances générales pour réaliser le dispositif sur la base de l'enseignement apporté par la description ci-après. 30 Le dispositif comporte : - un support d'échantillon 50 - au moins un générateur 20 de flux d'air à température régulée et piloté en valeurs de températures associé à des moyens de régulation 25 de la température - au moins une caméra thermique 30 de mesure de températures de surface sans contact au moins une caméra optique 35 du domaine optique visible des sondes 13, 15 de températures proximales des moyens de traitement numériques 40 des moyens d'éclairage 39 de la surface visible de l'échantillon Ces différents équipements sont avantageusement connectés fonctionnellement pour mettre en oeuvre le procédé, les différentes liaisons fonctionnelles sont précisées 10 ci-après sans qu'il ne soit détaillé leurs structures physiques qui peuvent être différentes suivant les technologies mises en oeuvre et sont connues de l'homme du métier. Le support d'échantillon 50 a pour fonction de maintenir stable un échantillon 10 à caractériser, c'est-à-dire une éprouvette d'essai recouverte du matériau 15 thermosensible 11, dans des conditions permettant de la soumettre au flux d'air 21 et d'en garantir une observation satisfaisante par les caméras thermiques 30 et optiques 35. Le support d'échantillon 50 comporte un support spécifique 51 au contact dudit échantillon et qui maintient stable ledit échantillon à distance d'un dissipateur 20 thermique 52. Le dissipateur thermique 52 et le maintien à distance de l'échantillon, en pratique à quelques millimètres dudit dissipateur thermique, ont pour fonction de réduire les erreurs de mesures de températures dues à des transferts de chaleur au niveau de zones de contact entre l'échantillon et le support 50. 25 En pratique, tout moyen adapté, par exemple par le choix des formes et des matériaux, en mesure de limiter les échanges thermiques entre le support et l'échantillon pourra utilement être mis en oeuvre pour éviter que des paramètres extérieurs ne perturbent la mesure de la température de surface es au niveau du matériau thermosensible à caractériser dans la zone de mesure. 30 Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le support 50 est présenté pour qu'un échantillon 10 soit posé au-dessus dudit support, soumis au flux d'air et observé par une face supérieure compte tenu de sa position. Cette forme de support et d'orientation dans l'espace n'est cependant pas limitative et l'échantillon peut être orienté dans un autre sens, par exemple avec la surface observée dans un plan vertical ou incliné, avec des moyens adaptés à son observation dans la position effective de l'échantillon. Le ou les générateurs 20 de flux d'air sont agencés pour produire le flux d'air 21 devant modifier la température du matériau thermosensible 11 déposé sur l'échantillon, 5 avantageusement dans une zone devant être observé pour les mesures réalisées par le dispositif. Tout type de générateur d'air à température contrôlée et pouvant être piloté en température pour délivrer un air à une température souhaitée peut être mis en oeuvre. Le flux d'air 21 à la température souhaitée résulte avantageusement de la 10 formation d'un ou plusieurs jets d'air émis par des buses d'éjection, non représentées. Des formes et des orientations des dits jets seront avantageusement choisies pour assurer une mise en température rapide et homogène de l'échantillon 10 lorsqu'il est posé sur le support 50. Il doit être noté que, si l'utilisation de l'air comme gaz caloporteur est une solution 15 simple et économique dans le dispositif, il est possible d'utiliser d'autres gaz, par exemple un gaz neutre tel que l'azote ou l'argon, en particulier s'il est souhaité limiter des risques de phénomènes d'oxydation dans le cas de conditions de températures élevées. Les moyens de régulation 25 en température assurent le pilotage du ou des 20 générateurs 20 de flux d'air à partir de températures de consigne. Par exemple, de manière connue, des sondes de températures 22 surveillent la température, le cas échéant le débit, de l'air pulsé par le générateur de flux d'air et pilote ledit générateur suivant une boucle d'asservissement conventionnelle pour maintenir au mieux les températures produites au plus près des températures de consigne. 25 La ou les caméras thermiques 30 sont des caméras du domaine infrarouge dont les capteurs sont sensibles aux rayonnements infrarouges de sorte à identifier les émissions électromagnétiques des corps caractéristiques de leurs températures. Dans le cas du dispositif 100, les caméras thermiques 30 sont choisies avec un 30 domaine de sensibilité spectrale correspondant au rayonnement des corps aux températures pour lesquelles sont attendus les changements de caractéristiques chromatiques. Les caméras thermiques peuvent directement délivrer une valeur de température mesurée sur une surface réduite ou délivrer une image thermique plus ou moins étendue d'une surface permettant de produire une carte des températures de surface. Avantageusement, les sensibilités des caméras thermiques choisies sont suffisantes pour mesurer des températures avec une précision meilleure que deux degrés.The temperature values in this example of a thermosensitive paint subjected to the test are of course specific to the paint tested. The heat-sensitive materials may have very different transition temperatures, lower or higher, than the values of the example. In the field of temperature monitoring of structural parts near heat sources, for example heat engines, heat-sensitive materials with transition temperatures of up to 200 ° C to 300 ° C are sometimes used or envisaged. . The invention also relates to a device 100 for characterizing a thermosensitive material suitable for implementing the method of the invention. Figure 2 schematically illustrates an example of device 100. In Figure 2 are presented the main subsets or equipment of the device with their functional links. In Figure 2 are not shown accessory elements, useful in the operation of the device, but which are commonplace in the context of the invention. In particular, the figure does not represent the electrical energy supplies of the various equipment, the means possibly useful for the incoming or outgoing air flow pipe, a possible test chamber for placing the test piece under optimum experimental conditions. ..., and the links between the equipment 25 are only materialized by signal flow representations. Those skilled in the art, here that of the test laboratories, will have no difficulty in applying their general knowledge to realize the device on the basis of the teaching provided by the description below. The device comprises: - a sample support 50 - at least one temperature controlled airflow generator 20 controlled in temperature values associated with temperature regulation means - at least one thermal imaging camera 30 measurement of non-contact surface temperatures at least one optical camera 35 of the visible optical range of the probes 13, 15 of the proximal temperatures of the digital processing means 40 of the lighting means 39 of the visible surface of the sample These different equipment are advantageously functionally connected to implement the method, the various functional links are specified below without detailed their physical structures which may be different according to the technologies used and are known to those skilled in the art. The purpose of the sample holder 50 is to keep a sample to be characterized stable, i.e., a test specimen covered with the heat-sensitive material 11, under conditions permitting it to be subjected to the flow of air. and to ensure satisfactory observation by the thermal and optical cameras 35. The sample holder 50 has a specific support 51 in contact with said sample and which keeps said sample stable at a distance from a heat sink 52. The dissipator The purpose of the thermal sensor 52 and keeping the sample at a distance, in practice a few millimeters from said heat sink, is to reduce errors in temperature measurements due to heat transfer at the contact zones between the sample and the sample. In practice, any suitable means, for example by the choice of shapes and materials, able to limit the heat exchange between the support and the sample may usefully be employed to prevent external parameters may disturb the measurement of he surface temperature at the thermosensitive material to be characterized in the measuring zone. In the example illustrated in FIG. 2, the support 50 is presented so that a sample 10 is placed above said support, subjected to the flow of air and observed by an upper face in view of its position. This form of support and orientation in space is however not limiting and the sample can be oriented in another direction, for example with the surface observed in a vertical or inclined plane, with means adapted to its observation. in the actual position of the sample. The airflow generator (s) 20 are arranged to produce the air stream 21 to modify the temperature of the thermosensitive material 11 deposited on the sample, advantageously in an area to be observed for the measurements made by the device. Any type of temperature controlled air generator that can be temperature controlled to deliver air at a desired temperature can be implemented. The air flow 21 at the desired temperature advantageously results from the formation of one or more air jets emitted by ejection nozzles, not shown. Shapes and orientations of the said jets will advantageously be chosen to ensure a rapid and homogeneous heating of the sample 10 when it is placed on the support 50. It should be noted that, if the use of air as heat transfer gas is a simple and economical solution in the device, it is possible to use other gases, for example a neutral gas such as nitrogen or argon, particularly if it is desired to limit the risks of oxidation phenomena in the case of high temperature conditions. The temperature control means 25 control the airflow generator (s) 20 from setpoint temperatures. For example, in a known manner, temperature probes 22 monitor the temperature, if necessary the flow rate, of the air pulsed by the air flow generator and drive said generator following a conventional servocontrol loop to maintain at best the temperatures produced as close as possible to the set temperatures. The thermal imaging camera (s) 30 are infrared cameras whose sensors are sensitive to infrared radiation so as to identify the electromagnetic emissions of the characteristic bodies of their temperatures. In the case of the device 100, the thermal imaging cameras 30 are chosen with a spectral sensitivity range corresponding to the radiation of the bodies at the temperatures for which the changes in chromatic characteristics are expected. Thermal imaging cameras can directly deliver a measured temperature value over a reduced area or deliver a more or less extensive thermal image of a surface to produce a map of surface temperatures. Advantageously, the sensitivities of the thermal cameras chosen are sufficient to measure temperatures with an accuracy better than two degrees.
Dans le dispositif, la ou les caméras thermiques 30 sont fixées sur un ou des supports de sorte à viser un point de la surface de l'échantillon afin de réaliser une mesure de température de surface de l'échantillon sur une zone prédéfinie autour du point visé. De préférence le point visé est, par défaut et sauf choix différent d'un opérateur du 10 dispositif, un point situé dans une partie centrale de la face visible 12 de l'échantillon et la surface définie autour de ce point est suffisamment réduite pour qu'elle soit portée à une température homogène par le flux d'air à température contrôlée. La ou les caméras optiques 35 sont des caméras du domaine visible de sorte à 15 produire une image permettant de mettre en évidence les changements d'aspect de l'échantillon dans le domaine optique visible. Dans le dispositif 100, la ou les caméras optiques 35 sont fixées sur un ou des supports de sorte à viser le point de la surface de l'échantillon également visé par la ou les caméras thermiques 30 afin de produire une image dans le domaine optique visible 20 de la surface de l'échantillon 10 correspondant au moins à la surface sur laquelle est réalisée la mesure de températures sans contact. Avantageusement, la ou les caméras optiques 35 produisent une image suffisamment élargie de la zone de l'échantillon concernée par la mesure de températures sans contact de sorte que la partie utile de l'image de l'échantillon soit 25 extraite dans un processus de traitement d'image pour en déterminer les caractéristiques chromatiques. Dans le cas de la mise en oeuvre d'une caméra thermique 30 produisant une cartographie thermique d'une zone de la face visible 12 de l'échantillon, avantageusement l'image optique produite par la caméra optique correspond au moins 30 à ladite zone de sorte que le traitement ultérieur exploite la superposition des images du domaine visible et du domaine thermique pour une meilleure corrélation des deux mesures de chromatismes et de températures. Pour obtenir par la caméra optique 35 une image, dans le domaine visible, de la face visible 12 de l'échantillon 10, les moyens d'éclairage 39 sont agencé pour produire sur ladite face visible de l'échantillon un éclairement homogène et de préférence d'un spectre calibré pour permettre une bonne détection des changements de chromatisme de la surface de l'échantillon liés à la seule évolution de la couleur du revêtement thermosensible.In the device, the one or more thermal imaging cameras 30 are fixed on one or more supports so as to aim at a point on the surface of the sample in order to make a measurement of the surface temperature of the sample over a predefined zone around the point. referred. Preferably the target point is, by default and unless different from an operator of the device, a point situated in a central part of the visible face 12 of the sample and the area defined around this point is sufficiently reduced so that it is brought to a homogeneous temperature by the flow of air at controlled temperature. The optical camera or cameras 35 are visible domain cameras so as to produce an image for highlighting changes in the appearance of the sample in the visible optical range. In the device 100, the optical camera or cameras 35 are fixed on one or more supports so as to aim at the point of the surface of the sample also targeted by the thermal imaging camera (s) 30 in order to produce an image in the visible optical domain. 20 of the surface of the sample 10 corresponding at least to the surface on which the non-contact temperature measurement is performed. Advantageously, the one or more optical cameras 35 produce a sufficiently enlarged image of the area of the sample concerned by the non-contact temperature measurement so that the useful part of the sample image is extracted in a process of treatment. image to determine the color characteristics. In the case of the implementation of a thermal camera 30 producing a thermal map of an area of the visible face 12 of the sample, advantageously the optical image produced by the optical camera corresponds to at least 30 to said zone of so that the subsequent processing exploits the superposition of the images of the visible domain and the thermal domain for a better correlation of the two measurements of chromatisms and temperatures. To obtain an image, in the visible range, of the visible face 12 of the sample 10 by the optical camera 35, the illumination means 39 are arranged to produce on said visible face of the sample a homogeneous illumination and preferably a calibrated spectrum to allow a good detection of chromatic changes of the surface of the sample related to the only change in the color of the thermosensitive coating.
Toutefois, dans la mesure où il est principalement recherché une modification des caractéristiques chromatiques pendant l'essai, la stabilité spectrale des moyens d'éclairage 39 sur la durée d'un essai sera recherchée en priorité sur une stabilité long terme. Dans la mesure où les caractéristiques spectrales de sources lumineuses mises en oeuvre par les moyens d'éclairage 39 seraient sensibles à la température, il sera pris la précaution de disposer les dites sources lumineuses dans des emplacements du dispositif 100 où elles ne sont pas soumises à des variations de température sensibles pendant un essais.However, insofar as it is mainly desired to modify the color characteristics during the test, the spectral stability of the lighting means 39 over the duration of a test will be sought in priority for long-term stability. Insofar as the spectral characteristics of the light sources used by the lighting means 39 are sensitive to temperature, it will be taken care to dispose said light sources in locations of the device 100 where they are not subject to Sensitive temperature changes during a test.
Les sondes de température proximales 13, 15 sont rapportées pour être, suivant les sondes considérées, en contact avec la face visible 12 de l'échantillon où avec la face opposée 14, lorsque l'échantillon est préparé pour être placé dans le dispositif 100. Ces sondes, par exemple au moins un thermocouple 13 sur la face visible 12 et au moins un thermocouple 15 sur la face opposée 14 à la face visible de l'échantillon, 20 sont fixées, par exemple par collage, sur l'échantillon dans des zones où elles ne perturbent pas la mesure de température sans contact et l'observation optique du chromatisme. Les moyens de traitement numériques 40 comportent, de manière connue sur le 25 plan matériel, principalement des moyens de calculs et des moyens d'acquisition de signaux issus des différents équipements et capteurs du dispositif. En particulier les moyens de traitement numériques 40 comportent : des moyens d'acquisition des images ou mesures de températures générées par la caméra thermique 30 et des algorithmes de traitement des dites 30 images ou mesures de températures pour établir en fonction du temps la température es de la zone visée par la caméra sur l'échantillon ; des moyens d'acquisition des images générées par la caméra optique 35 et des algorithmes de traitement des dites images pour établir les caractéristiques chromatiques, par exemple les indices TSL et les composantes chromatiques, de la zone visée par la caméra sur l'échantillon ; des moyens d'acquisition des signaux délivrées par les thermocouples 12, 14, ou autre moyens de mesure des températures proximales, et convertis en valeurs de température par des interface spécifiques ou par des algorithmes exécutés par les moyens de calculs ; des moyens d'acquisition de données transmises par les moyens de régulation 25 de la température du flux d'air et des moyens de transmission de données de pilotage et de contrôle, généré par les moyens de traitement numériques et transmis aux moyens de régulation de la température ; des mémoires pour enregistrer les différents signaux reçus ou les caractéristiques qui en sont déduites, et des moyens de traitement comportant des algorithmes pour calculer, principalement par corrélation, les températures de transition associées à des changements de caractéristiques chromatiques.The proximal temperature probes 13, 15 are reported to be, depending on the probes considered, in contact with the visible face 12 of the sample or with the opposite face 14, when the sample is prepared to be placed in the device 100. These probes, for example at least one thermocouple 13 on the visible face 12 and at least one thermocouple 15 on the opposite face 14 to the visible face of the sample, are fixed, for example by gluing, on the sample in areas where they do not disturb the non-contact temperature measurement and optical observation of chromaticism. The digital processing means 40 comprise, in a known manner on the hardware plane, mainly calculation means and signal acquisition means from the various equipment and sensors of the device. In particular, the digital processing means 40 comprise: means for acquiring images or temperature measurements generated by the thermal camera 30 and processing algorithms for said images or temperature measurements in order to establish the temperature as a function of time. the area targeted by the camera on the sample; means for acquiring the images generated by the optical camera 35 and processing algorithms of said images for establishing the color characteristics, for example the TSL indices and the chromatic components, of the zone targeted by the camera on the sample; means for acquiring the signals delivered by the thermocouples 12, 14, or other means for measuring the proximal temperatures, and converted into temperature values by specific interfaces or by algorithms executed by the calculation means; data acquisition means transmitted by the airflow temperature control means 25 and control and control data transmission means generated by the digital processing means and transmitted to the control means of the control unit. temperature ; memories for recording the different signals received or the characteristics derived therefrom, and processing means comprising algorithms for calculating, mainly by correlation, the transition temperatures associated with changes in chromatic characteristics.
Comme dans la plupart des moyens de traitement numériques, des interfaces permettent à un opérateur du dispositif, ici un opérateur en charge de tester et de caractériser un matériau thermosensible, d'agir sur le fonctionnement du dispositif pour le paramétrer en fonction de l'échantillon testé, pour suivre le déroulement des essais et pour visualiser les résultat des essais. L'exemple décrit de manière détaillé pour un dispositif et pour un procédé suivant l'invention est susceptible de variantes sans se démarquer de la présente invention. Outres les formes variées de composants pouvant être mis en oeuvre pour réaliser les fonctions attendues de chacun des exemple décrits, il doit être considéré que la température de l'échantillon peut être modifiée par tout moyen qui, sous réserve d'être contrôlable et piloté pour faire varier la température du matériau thermosensible suivant des rampes de températures ou suivant des paliers de températures, est en mesure de porter la température de l'échantillon à des températures souhaitées requises par la caractérisation du matériau thermosensible, sans entraver la mesure continue de la température sans contact et la mesure continue du chromatisme. Avantageusement, il sera préféré mettre en oeuvre des moyens de modification contrôlée de la température du matériau thermosensible reproduisant des conditions représentatives des conditions dans lesquelles seront mis en oeuvre le matériau thermosensible. Ainsi dans l'exemple décrit de manière détaillé, il est reproduit des conditions voisines de celles observées lorsqu'une structure recouverte d'un matériau thermosensible est soumise à un flux d'un gaz chaud, par exemple le flux de sortie 5 d'une turbine. Dans d'autres conditions, par exemple dans le cas d'une conduite recouverte extérieurement d'un matériau thermosensible et transportant un fluide chauffé, il sera par exemple monté l'échantillon sur un support conducteur thermique de sorte à maximiser les transferts de chaleur entre l'échantillon et ledit support. Dans ce cas la 10 température du support est contrôlée en mettant en oeuvre des sources thermiques produisant et ou absorbant de la chaleur, par exemple des sources thermiques intégrées au support ou distantes et réalisant les échanges thermiques nécessaire par des caloducs. 15 Le dispositif 100 et le procédé 200 mis en oeuvre au moyen du dispositif permettent donc de caractériser rapidement, en une seule séquence d'essai, un matériau thermosensible, en particulier la ou les températures auxquelles sont associées des changements observables visuellement. La caractérisation rapide et précise des transitions s'applique en particulier aux 20 peintures thermosensibles non réversibles qui sont mises en oeuvre sur des pièces de structure dont les caractéristiques structurales sont sensiblement dégradées lorsque le matériau des dites structures est soumis à une température supérieure à une limite acceptable en fonctionnement. Les pièces, par exemple les pièces en matériau composite à matrice polymère, 25 utilisées dans les nacelles de réacteur ou qui sont soumises à des flux de gaz chauds émis par des tuyères de turbine peuvent en opération, localement et accidentellement, être portées à des températures au-delà des valeurs acceptables pour ladite pièce, le plus souvent comprise entre 250°C et 350°C avec les matériaux utilisés actuellement pour ces applications. 30 Lorsqu'il a été appliqué sur la pièce un revêtement thermosensible, un dépassement de la température se traduira sur la pièce, plus particulièrement sur une zone de la pièce dans laquelle zone la température a été dépassée, une modification d'aspect visuel se traduisant par une couleur différente de la couleur d'origine visible sur des zones de la pièce non soumises à une température excessive.As in most digital processing means, interfaces allow an operator of the device, here an operator in charge of testing and characterizing a thermosensitive material, to act on the operation of the device to set it according to the sample tested, to follow the progress of the tests and to visualize the results of the tests. The example described in detail for a device and for a method according to the invention is capable of variants without departing from the present invention. In addition to the various forms of components that can be used to perform the functions expected of each of the described examples, it must be considered that the temperature of the sample may be modified by any means which, subject to being controllable and controlled for varying the temperature of the thermosensitive material according to temperature ramps or temperature ranges, is able to raise the sample temperature to desired temperatures required by the characterization of the heat-sensitive material, without hindering the continuous measurement of the temperature without contact and the continuous measurement of chromatism. Advantageously, it will be preferred to use means for controlled modification of the temperature of the thermosensitive material reproducing conditions representative of the conditions in which the thermosensitive material will be used. Thus, in the example described in detail, conditions similar to those observed are observed when a structure covered with a heat-sensitive material is subjected to a flow of a hot gas, for example the output stream 5 of a turbine. In other conditions, for example in the case of a pipe covered externally with a heat-sensitive material and carrying a heated fluid, the sample will for example be mounted on a thermal conductive support so as to maximize heat transfer between the sample and said support. In this case the temperature of the support is controlled by using thermal sources producing and or absorbing heat, for example thermal sources integrated into the support or remote and carrying out the heat exchange required by heat pipes. The device 100 and the method 200 implemented by means of the device thus make it possible to rapidly characterize, in a single test sequence, a thermosensitive material, in particular the temperature or temperatures at which visually observable changes are associated. The rapid and precise characterization of transitions applies in particular to non-reversible heat-sensitive paints which are used on structural parts whose structural characteristics are substantially degraded when the material of said structures is subjected to a temperature greater than a limit. acceptable in operation. Parts, for example polymeric matrix composite parts, used in the reactor nacelles or that are subjected to hot gas streams emitted by turbine nozzles can in operation, locally and accidentally, be brought to temperatures beyond the acceptable values for said part, most often between 250 ° C and 350 ° C with the materials currently used for these applications. When a thermosensitive coating has been applied to the part, a temperature overrun will be reflected on the part, more particularly on an area of the part in which the temperature has been exceeded, a modification of visual appearance resulting in by a color different from the original color visible on areas of the room not subjected to excessive temperature.
Il est alors détecté le dépassement de température et l'importance de la zone impactée par le dépassement de température. La précision de la caractérisation des matériaux thermosensibles obtenue par le procédé et le dispositif de l'invention, et la relative simplicité de l'application du procédé pour cette caractérisation permettent de réaliser des vérifications récurrentes des matériaux thermosensibles mis en oeuvre dans une application particulière, en particulier la possibilité de vérifier de manière économique chaque lot de matériaux, de sorte à garantir que les caractéristiques des matériaux utilisés sont conformes au besoin de surveiller une température précise ne devant pas être dépassée.10It is then detected the temperature rise and the importance of the zone impacted by the temperature rise. The accuracy of the characterization of the heat-sensitive materials obtained by the process and the device of the invention, and the relative simplicity of the application of the method for this characterization make it possible to carry out recurrent verifications of the heat-sensitive materials used in a particular application. in particular the possibility of economically verifying each batch of materials, so as to ensure that the characteristics of the materials used are consistent with the need to monitor a precise temperature not to be exceeded.
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