Méthodes de mesure de propriétés thermiques

Dans cet article, nous vous présentons deux méthodes de mesure de propriétés thermiques permettant de mesurer l’effusivité thermique et la diffusivité thermique. Retrouvez ci-dessous le détail des méthodes suivantes : la méthode Plan Chaud et la méthode Flash.

Méthode Plan Chaud

Mesure de l’effusivité thermique

Dans la méthode du plan chaud, une source thermique sous la forme d’une nappe (résistance) chauffante de faible épaisseur est placée entre deux échantillons du matériau à caractériser (cf. Illustration 1). On applique un échelon de flux de chaleur à la résistance chauffante et on relève l’évolution de la température au centre de cette même résistance à l’aide d’un thermocouple. La géométrie plane suggère que le transfert est unidirectionnel dans la zone centrale du plan et donc que les effets des pertes latérales sont négligés.
On applique une méthode d’estimation de paramètres pour calculer les valeurs de :
– L’effusivité thermique E,
– La capacitance thermique de l’ensemble {sonde + résistance chauffante},
– La résistance de contact R à l’interface sonde/échantillon.

Illustration 1. Schéma de la méthode Plan Chaud

Méthode Flash

Mesure de la diffusivité thermique

Dans son principe, cette méthode consiste à soumettre la face avant d’un échantillon plan à une impulsion de flux de chaleur de courte durée (dirac d’énergie) et d’enregistrer l’évolution temporelle de la température (appelée thermogramme) en un ou plusieurs points de l’échantillon, soit sur la face excitée de l’échantillon (face avant), soit sur la face opposée à l’excitation (face arrière).

L’analyse théorique du thermogramme permet d’estimer la diffusivité thermique apparente de l’échantillon. Les modèles de dépouillement du thermogramme sont nombreux et visent à résoudre l’équation de la chaleur avec des conditions aux limites et des conditions initiales plus ou moins complexes afin d’être le plus proche possible des conditions réelles.

La méthode Flash face avant est assez présente dans les applications industrielles, où il n’est pas forcément aisé “d’accéder” à la face arrière des matériaux et où les cadences peuvent être élevées.  Les dispositifs de laboratoire sont, par contre, basés traditionnellement sur l’exploitation de la réponse en face arrière.

Illustration 2. Schéma de la méthode Flash

Vous pouvez retrouver plus de renseignements sur nos méthodes de mesures de propriétés thermiques en vous rendant sur la page dédiée à notre laboratoire d’essais.

Vous pouvez également retrouver tous nos équipements pédagogiques basés sur ces différentes méthodes de mesure sur la page formation, avec notamment :

• le TP Plan Chaud pour la méthode Plan Chaud,
• le TP Méthode Flash pour la méthode Flash.