Développement de méthodes interférométriques pour la caractérisation des champs de particules

par Shiliang Pu

Thèse de doctorat en Physique. Optronique

Sous la direction de Denis Lebrun.

Soutenue en 2005

à Rouen .

mots clés

• Traitement d'images
• Interférométrie
• Vélocimétrie laser Doppler
• Granulométrie
• Interférométrie holographique
• Modélisation tridimensionnelle

Résumé

Cette étude concerne le développement de deux méthodes optiques de caractérisation des écoulements diphasiques : ILIDS (Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing) et la DIH (Digital In-line Holography). Dans le cas de ILIDS, le champ de particules est éclairé par une nappe laser. Les images, volontairement en défaut de mise au point, sont enregistrées par une caméra CCD. Nous avons montré qu'il était possible d'accéder à la distribution des diamètres et des vitesses des particules dans une section bidimensionnelle au moyen d'un équipement classique de PIV (Particle Image Velocimetry). Dans le cas de DIH, le champ de particules est éclairé par un faisceau laser. La figure de diffraction est enregistrée par un CCD et les images sont restituées numériquement. L'influence de la fonction de fenêtrage a été étudiée. Les résultats expérimentaux montrent que l'on peut accéder à la taille et à la position tridimensionnelle des particules dans un volume.

Titre traduit

Development of interferometric methods for the characterization of particle fields

Résumé

We have studied two optical methods for particle field characterization: ILIDS (Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing) and DIH (Digital In-line Holography). In the case of ILIDS, the particle field is illuminated by a laser sheet and the defocused images are recorded by a CCD camera. We have developed an image processing method. We show that the particle diameter and velocity distribution in a plane can be measured by using a common PIV (Particle Image Velocimetry) system. In DIH case, the particle field is illuminated by a laser beam and the in-line diffraction pattern is directly recorded by a CCD camera. Then, the 3D volume can be numerically reconstructed. We have firstly studied the influence of windowing function. Then, we have developed an image processing method which can give particle 3D location and diameter from the reconstructed image. The experimental tests shows that the two techniques can give reliable results for two-phase flows measurement.