Brevet FR2154376A1 — publié le 19730511

Les mesures de vitesse et de turbulence locales dans les écoulements fluides ont suscité de nombreux développements d'instrumelr tation, en particulier des dispositifs optiques permettant des mesures avec une très bonne connaissance spatiale et temporelle sans perturbation de l'écoulement. L'une de ces méthodes optiques se présente ainsi : un faisceau de lumière incidente est séparé, à 'aide d'une séparatrice, un biprisme par exemple, en deux faisceaux. Ces faisceaux sont combi nés et il se forme, dans la zone de mesures. un faisceau de franges i parallèles entre elles. Lorsqurun élérrsWt dispersif, sofls forme, par exemple, d'une particule en suspension dans ltécoulement, passe devant ces franges, il produit alternativement un surplus de lumière diffusée et la somme de lumière diffusée, transmise au récepteur, placé laté raclement, fluctue. La fréquence de cette fluctuation dépend de l'espace- ment des franges, aisément calculable, et de la vitesse de la particule. L'invention a pour objet un procédé consistant, en utilisant plusieurs faisceaux incidents de longueurs d'onde différentes issus d'une meme source lumineuse polychromatique ou issus respectivement de sources lumineuses monochromatiques de longueurs d'onde différentes, à créer au moins deux réseaux indépendants de franges dans la zone de mesure, et à séparer les signaux de fréquence obtenus dans la lumière diffusée au moyen de filtres interférentiels, lesquels sflt suivis d'appareils récepteurs. On pourra ainsi effectuer, en créant par exemple trois réseaux indépendants de franges, des mesures tridimensionnelles permettant d'obtenir les trois composantes de la vitesse et les caractéristiques de la turbulence dans la zone de mesure. Selon un mode de réalisation, les franges sont formées au moyen d'un faisceau incident en lumière 3 olychromatique à partir duquel on produit trois autres faisceaux indlents en lumières mono chromatiques de longueurs d'onde différentes, ces quatre faisceaux étant focalisés dans la zone de mesure de l'écoulement, trois réseaux indépendants de franges se formant respectivement entre chaque faisceau monochromatique et la longueur d'onde correspondante du faisceau polychromatique, au point de rencontre de ces faisceaux. Selon un autre mode de réalisation, les franges sont formées au moyen de trois faisceaux lumineux monochromatiques inci dents de longueurs d' onde différe stes en 8 éparant chacun en deux faisceaux et en focalisant ces trois groupes de deux faisceaux dans la zone de mesure pour former trois réseaux indépendants de franges. Ci-après, à titre d'exemples, deux formes de réalisation du procédé en référence aux figures ci-après dans lesquelles - la figure 1 est une vue schématique d'un mode d'exécution du procédé - la figure 2 est une vue schématique d'une variante de réalisation du procédé. On voit sur la figure 1 un faisceau central incident 1 en lumière polychromatique d'origine et trois faisceaux 2, 3 et 4 de lumières monochromatiques de longueurs d'onde différentes, issus du faisceau polychromatique 1 ces quatre faisceaux étant focalisés simultanément au point de mesure 5 au moyen d'un système optique 6, l'écou- lement du fluide se faisant dans le sens de la flèche f. Il se forme, au point de mesure 5, trois faisceaux de franges distincts, résultant respectivement de la combinaison de chaque faisceau monochromatique 2, 3 et 4 avec la longueur d'onde correspondante contenue dans le faisceau polychromatique central 1. La lumière est diffusée globalement et captée suivant les trois faisceaux 7 et la séparation des signaux relatifs à chaque système de franges est effectuée au moyen de filtres interférentiels 8, 9 et 10 placés devant les photorécepteurs 11, 12 et 13 qui reçoivent alors respectivement des faisceaux 14, 15 et 16, filtrés et correspondants à chaque réseau de franges. Ces trois récepteurs 11, 12 et 13 captent ainsi la lumière diffusée dans trois directions, et permettent d'obtenir, dans ces conditions, les trois composantes de la vitesse et les caractéristiques de la turbulence au point de mesure. La figure 2 montre une variante pour la mise en oeuvre du procédé, dans laquelle trois sources de lumières monochromatiques S1, S2 et S3 de longueurs d'onde différentes sont séparées respectivement, à l'aide de biprismes 17 en trois groupes de deux faisceaux 18, 18', 19, 19' et 20, 20'. Ces faisceaux sont focalisés au point de mesure 5 au moyen d'un système optique 6 et des miroirs 21, et il se forme trois systèmes de franges résultant respectivement de la combinaison des faisceaux 18, 18', 19, 19" et 20, 20'. La lumière est diffusée globalement à partir de ce point 5, captée suivant trois faisceaux 7 et filtrée par des filtres interférentiels 8, 9 et 10 et injectée dans des photorécepteurs 11, 12 et 13 comme dans le cas de l'exemple de la figure 1. Dans les deux exemples cités, on pourrait bien entendu faire des mesures bidimensionnelles au moyen de deux systèmes de franges au lieu de trois. REVENDICATIONS 1) Procédé optique permettant des mesures multidimensionnelles simultanées de vitesse et de turbulence locales dans un écoulement par la méthode optique à franges, caractérisé en ce que l'on crée au moins deux réseaux indépendants de franges dans la zone de mesure, en utilisant des faisceaux lumineux incidents de longueurs d'onde différentes et en ce que l'on sépare les signaux de fréquence obtenus dans la lumière diffusée au moyen de filtres interférentiels, lesquels sont suivis d'appareils récepteurs. 2) Disposition pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 caractérisé en ce que les franges sont formées à partir d'un faisceau incident en lumière polychromatique à partir duquel on produit d'autres faisceaux incidents en lumière monochromatique de longueurs d'onde différentes, l'ensemble de ces faisceaux étant focalisés dans la zone de mesure de l'écoulement, des réseaux indépendants de franges se formant respectivement entre chaque faisceau monochromatique et la longueur d'onde correspondante du faisceau polychromatique. 3) Disposition pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 caractérisé en ce que les franges sont formées au moyen de faisceaux lumineux monochromatiques incidents de longueurs d'onde différentes en séparant chacun en deux faisceaux, et en focalisant ces groupes de deux faisceaux dans la zone de mesure pour former des réseaux indépendants de franges. 4) Disposition selon les revendications l, 2 ou 3 caractérisé en ce que l'on effectue des mesures bidimensionnelles simultanées de vitesse et turbulence locales en créant deux réseaux indépendants de franges dans la zone de mesures. 5) Disposition selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que l'on effectue des mesures tridimensionnelles simultanées de vitesse et turbulence locales en créant trois réseaux indépendants de franges dans la zone de mesures.