Brevet FR2137523A1 — publié le 19721229

La présente invention a pour objet jn procédé de mesure de température de couleur, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé . On sait que, dans certains travaux en laboratoire, il 5 est souvent nécessaire de pouvoir repérer des températures de corps solides allant jusqu'aux environs de 27D0°C . On a le plus souvent recours, pour de telles températures, à des procédés optiques reposant sur la mesure du rayonnement thermique du corps solide étudié . Or, la mesure de l'intensité absolue d'un rayonnement 10 monochromatique est souvent difficile et parfois même totalement impossible . C'est la raison pour laquelle on procède souvent au repérage des températures de corps solides par l'intermédiaire de la mesure de température de couleur, procédé qui permet de connaître la température cherchée par le rapport des intensités de rayon-15 nement correspondant à deux longueurs d'onde, en raison du fait que l'allure du spectre de rayonnement d'un corps varie avec sa température . Ce procédé connu est particulièrement avantageux pour le repérage de températures de particules fines en suspension dans un milieu non rayonnant, par exemple au cours d'une projection 20 à l'aide d'une torche à plasma . On connait,- pour la mesure de température de couleur, des méthodes utilisant» les unes, deux photodétecteurs (fournissant chacun un signal correspondant à l'une des deux langueurs d'onde), et les autres reposant sur l'emploi d'un unique photodétecteur : 25 elles consistent à effectuer une modulation du faisceau de rayonnement thermique émis par le corps étudié, en lui faisant traverser alternativement un premier et un second filtres mobiles de couleurs différentes, ces deux filtres pouvant être, en particulier, des -filtres interférentiels . 30 Le faisceau de rayonnement thermique ainsi modulé est reçu par le photodétecteur unique qui produit un train de signaux électriques, et le quotient des amplitudes de ces signaux, après transformation par un dispositif électronique, donne l'indication de la température cherchée . 35 Or, un tel dispositif électronique est coûteux et complexe (il doit comprendre, en particulier, des amplificateurs logarithmiques très stables ) et, en définitive, d'un fonctionnement peu sûr . De plus, dans le cas où les spectres atcmiques ou moléculaires se superposent au rayonnement thermique continu du 72 15553 2137523 corps étudié, il risque de se produire des erreurs que l'on ne peut éviter que par un choix convenable de la bande passante de filtres colorés, mais, en fait, il est difficile de réaliser un filtre coloré pour une bande passante bien déterminée, surtout si cette bande est étroite. Le procédé selon l'invention remédie à ces divers inconvénients, car il n'exige pas l'emploi d'une électronique complexe et facilite le choix des bandes passantes des filtres utilisés . Ce procédé est lui aussi un procédé de repérage de température d'un corps par l'intermédiaire de la mesure de température de couleur, utilisant un photodétecteur unique . Il convient tout spécialement dans le cas où le rayonnement thermique de l'objet étudié à température élevée est faible . Le procédé selon l'invention se distingue des procédés à photodétecteur unique de la technique antérieure par le fait que la température que l'on veut repérer est fournie, non pas par les signaux du photodétecteur mais par réglage d'un filtre interféren-tiel . Il s'agit, en fait, d'une méthode de zéro . De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de mesure de température de couleur, ce procédé consistant essentiellement à moduler le faisceau de rayonnement thermique émis par le corps étudié, en lui faisant traverser alternativement un premier et un second filtres colorés laissant passer deux couleurs différentes, à recevoir ce faisceau ainsi modulé sur un filtre interférentiel dont le rapport de transmission pour ces deux couleurs est réglable, à recevoir le faisceau qui émerge de ce filtre interférentiel sur un photodétecteur unique et enfin à régler ce filtre interférentiel sur un rapport de transmission de couleur tel que les signaux électriques fournis par ledit photodétecteur et'correspondant respectivement à l'uneet à l'autre deux dex couleurs se fassent équilibre, ledit filtre interférentiel une fois ainsi réglé fournissant la température cherchée L'invention concerne également un dispositif mettant en oeuvre ledit procédé . De façon avantageuse, le réglage du filtre interférentiel peut être assuré automatiquement par des moyens commandés par les signaux électriques fournis par ledit photodétecteur . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 72 15553 3 2137523 rassortiront de la description qui va suivre, faite sn regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur ces dessins, 5 - la figure 1 représente, de façon schématique, un dispositif connu de mesure de température de couleur utilisant un unique photodétecteur ; - la figure 2 représente, de façon schématique, le dispositif de mesure de température de couleur conforme à l'invention ; et, 10 - la figure 3 représente la courbe de transmission du filtre interférentiel du dispositif de la figure 2 ; sur cette courbe, les abcisses correspondent aux longueurs d'onde, et les ordonnées au facteur de transmission. Les éléments homologues des figures 1 et 2 sont dési-15 gnés par le même numéro de référence. Le principe du dispositif connu représenté sur la figure 1 est le suivant : a) on module le faisceau de rayonnement thermique F émis par le corps 1 étudié en lui faisant traverser alternativement un filtre 20 7 et un filtre 8 portés par un plateau mobile 2, ces filtres étant de couleurs différentes et pouvant être des filtres interféren-tiels. b) le faisceau G modulé frappe un photodétecteur unique 4. c) ce photodétecteur produit un train de signaux électriques, et 25 le quotient g des amplitudes a et b de ces signaux, après transformation par un dispositif électronique (non représenté) fournit la température cherchée. Le dispositif selon la présente invention, et tel que représenté à la figure 2, fonctionne comme suit : 30 a) on module le faisceau de rayonnement thermique F émis par le corps 1 étudié, en lui faisant traverser alternativement un filtre 7 et un filtre 8 portés par un plateau mobile 2, tournant autour d'un axe XX, ces filtres laissant passer deux couleurs différentes et pouvant être des filtres interférentiels. 35 b) on reçoit le faisceau ainsi modulé (faisceau G) sur un filtre interférentiel 3 qui est essentiellement caractéristique de l'invention et dont le rapport de transmission pour ces deux couleurs est réglable. c) le faisceau H sortant de ce filtre interférentiel3, 72 15553 2137523 frappe le photodétecteur unique 4. d) on règle le filtre interférentiel 3 sur un rapport de transmission de couleur, tel que les signaux électriques fournis par le photodétecteur 4, et correspondant respectivement à 5 l'urne at à l'autre des deux couleurs, se fassent équilibre. Le filtre interférentiel 3 une fois réglé , on connait immédiatement par ce réglage de température du corps 1 ; ce filtre peut par exemple être gradué en températures. De façon avantageuse, le filtre interférentiel 3 est 10 réglé automatiquement par un servomécanisme 6 commandé lui-même (référence I) par les signaux fournis par le photodétecteur 4. De façon plus précise, le signal fourni par le photodétecteur 4 est transmis au servomécanisme 6 qui agit de telle manière que le filtre interférentiel 3, caractéristique de l'in-15 vention, s'oriente sous un angle 5 tel que les composantes alternatives du signal du photodétecteur s'annulent , cette annulation ayant lieu au moment où les intensités de rayonnement sont égales pour les deux longueurs d'onde. Le principe de ce réglage se comprend aisément : lorsque 20 le filtre interférentiel 3 est en position droite (position A sur la figure 2), la caractéristique spectrale (figure 3) est la courbe BC ; lorsque l'on fait tourner le filtre 3 d'un certain angle, l'épaisseur de filtre (chemin optique) traversée par chacune des deux couleurs change, ce qui modifie la caractéristique spec-25 traie, dont la portion C (correspondant aux longueurs d'onde supérieures) vient occuper la position D, la portion B (correspondant aux longueurs d'onde inférieures) demeurant fixe. Ainsi, le facteur de transmission t (figure 3) est modifié pour X 2 et inchangé pour la longueur d'onde A 1 . 30 On comprend donc que pour une certaine rotation (angle 5, figure 2) du filtre interférentiel 3, les intensités de rayonnement des deux couleurs ayant traversé les filtres 7 et B prennent la même valeur de sorte que leurs composantes s'annulent. Etant donné que la courbe de caractéristique spectrale 35 est fonction de la température, on comprend aisément que la valeur de l'angle 5 d'annulation est elle même fonction de la température du corps 1. La connaissance de la valeur de cet angle 5 fournit donc cette température. 72 15553 2137523 Il va de soi que la présente invention a ézé décrite ci-dessus à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'o pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre. 72 15553 6 2137523 REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de température de couleur, ce procédé consistant essentiellement à moduler le faisceau de rayonnements thermiques émis par le corps étudié en lui faisant traverser alternativement un premier et un second filtres colorés laissant 5 passer deux couleurs différentes, à recevoir ce faisceau ainsi modulé sur un filtre interférentiel dont le rapport de transmis-sion pour ces deux couleurs est réglable, à recevoir le faisceau qui émerge de ce filtre interférentiel sur un photodé-tecteur unique et enfin à régler ce filtre interférentiel sur un rapport de transmisse sion de couleur tel que les signaux électriques fournis par ledit photodétecteur et correspondant respectivement à 1'une et à l'autre des deux couleurs se fassent équilibre , ledit filtre interférentiel une fois ainsi réglé fournissant la température cherchée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 15 par le fait que ledit filtre interférentiel est réglé automatiquement par des moyens commandés par les signaux électriques fournis par ledit photodétecteur. 3. Dispositif de mise en oeuvre du procédé défini aux revendications 1 et 2, ce dispositif étant essentiellement carac-20 térisé parle fait qu'il comprend, d'amant en aval le long du faisceau de rayonnement thermique émis par le corps étudié, un modulateur constitué par deux filtres colorés laissant passer deux couleurs différentes et porté par un support mobile qui présente alternativement les deux filtres colorés en regard dudit faisceau, 25 un filtre interférentiel dont le rapport de transmission de ces deux couleurs est réglable au moyen d'un mécanisme approprié, et un photodétecteur. 4..Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit mécanisme assure ce réglage par modification 30 de l'inclinaison du filtre interférentiel par rapport à la direction dudit faisceau. 5 - Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que ledit mécanisme de réglage du rapport: de transmission du filtre interférentiel est commandé par les dignaux élec-35 triques fournis par ledit photodétecteur, 72 15553 7 2137523 6 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les deux filtres colorés sont des filtres interfé-rentiels.