Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 17, Numéro 4, avril 1982
Page(s) 227 - 237
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01982001704022700
Rev. Phys. Appl. (Paris) 17, 227-237 (1982)
DOI: 10.1051/rphysap:01982001704022700

Nouvelle méthode d'interprétation des thermogrammes pour la détermination de la diffusivité thermique par la méthode impulsionnelle (méthode « flash »)

D.L. Balageas

Ingénieur, Chef de la Division de Thermophysique Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales, 29, avenue de la Division-Leclerc, 92320 Châtillon s/s Bagneux, France


Abstract
In flash thermal diffusivity measurements, sample heat losses distort the rear surface temperature-time history. These thermal losses occurring necessarily after the flash energy déposition, the temperature is all the less perturbed as time is nearer the origin. Consequently, the diffusivity identification by extrapolating towards the initial time the apparent diffusivity-versus-time history, is proposed It is first demonstrated that the beginning of the temperature rise may be used very soon with sufficient precision for diffusivity determination, and that the adiabatic final temperature may be evaluated from the temperature rise curve without any restrictive assumption concerning the losses. In these conditions, the proposed method is applicable. Practically, for extrapolation, the apparent diffusivity evolution is approximated using least mean squares parabolic regression, every point being weighted proportionnally to the corresponding diffusivity observability. After a theoretical evaluation of its precision, the method is applied to experimental data and compared to other methods.


Résumé
Dans la mesure de la diffusivité thermique par la méthode « flash », les pertes thermiques perturbent le thermogramme de la face arrière de l'échantillon. Ces pertes ayant lieu nécessairement après le dépôt d'énergie, la température est d'autant moins perturbée que le temps est proche du temps origine qui est l'instant de l'impulsion. En conséquence, on propose d'effectuer l'identification de la diffusivité par extrapolation pour ce temps origine de la loi de diffusivité apparente obtenue en appliquant au thermogramme l'algorithme d'identification strictement applicable à l'échantillon adiabatique. On montre que le tout début de la montée en température peut être utilisé avec une précision suffisante pour la détermination de la diffusivité, et que la température finale adiabatique peut être évaluée à partir de la montée en température effective sans qu'il soit nécessaire de faire des hypothèses sur les pertes thermiques. Dans ces conditions la méthode proposée est applicable. Pour l'extrapolation, l'évolution de la diffusivité apparente est approchée pratiquement par une régression parabolique aux moindres carrés, chaque point étant pondéré proportionnellement à l'observabilité de la diffusivité qui peut lui être attachée. Après une évaluation théorique de sa précision, la méthode est appliquée à des données expérimentales et ses résultats comparés à ceux obtenus par d'autres méthodes.

PACS
0720 - Thermal instruments and techniques.
4450 - Thermal properties of matter phenomenology.

Key words
data reduction and analysis -- thermal diffusivity -- thermal variables measurement -- impulse method -- flash thermal diffusivity measurements -- sample heat losses -- rear surface temperature time history -- adiabatic final temperature -- least mean squares parabolic regression