Flash thermography with a periodic mask: profile evaluation of the principal diffusivities for the control of composite materials

Abstract

La technique flash classique permet de mesurer la diffusivité d'un matériau dans la direction normale à sa surface. En utilisant une source étendue et homogène pour le chauffage et une caméra thermographique pour la détection, on peut obtenir une cartographie de la diffusivité thermique hors-plan. La mesure de la diffusivité dans le plan de la pièce (ou dans une des directions principales du plan) requiert par contre un chauffage non uniforme. La méthode que nous proposons repose sur l'utilisation d'un masque en forme de grille périodique que nous intercalons entre la lampe flash et la surface du matériau à caractériser. La caméra infrarouge qui est installée en face avant ou en face arrière enregistre simultanément deux phénomènes : la diffusion thermique dans la direction normale à la surface et la diffusion latérale des bandes chauffées vers les bandes qui étaient dans l'ombre du masque. Le dépouillement fournit donc, à partir de la même séquence d'images, les deux diffusivités principales recherchées. Le dépouillement peut être réalisé sur une fenêtre d'analyse glissante de largeur correspondant à la période spatiale du masque. On accède ainsi aux profils des deux diffusivités. Les exemples que nous présentons montrent la grande variété des applications possibles : caractérisation in-situ d'une éprouvette de traction (on met en évidence la corrélation entre la chute de la diffusivité dans la direction de l'effort et l'augmentation de la densité des micro-fissures, ce qui ouvre la voie pour une méthode de suivi, sans contact, de l'endommagement d'éprouvettes), contrôle de disques de frein en carbone (étude de conformité, détection de défauts ...).