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Méthode optique de détection de bulles
Bonsoir à tous,
Dans le cadre d'un projet personnel, je mène l'étude du phénomène de cavitation. Pour résumer pour des écoulements à hautes vitesses, une dépression du fluide (de l'eau pour moi) apparaît et une bulle se forme avant d'imploser. Mon but est de mettre en évidence l'apparition de ces bulles afin de détecter la cavitation. Pour cela, j'ai élaboré un montage optique dans lequel j'éclaire une cuve d'eau dans laquelle je crée des bulles d'eau (à l'aide d'un piézo que je fais vibrer à l'aide d'un générateur de salves). Derrière cette cuve, je dispose une photodiode qui me permet, par l'intermédiaire d'une loi de proportionnalité, de mesurer le flux lumineux qui est reçu. Par différence avec le flux lumineux sans la cuve, je peux ainsi déduire la part due aux bulles.
Cependant, mon montage me permet imprécis et j'ai peur que ma modélisation expérimentale soit trop peu efficace.
Avez-vous donc des critiques à apporter et/ou des idées d'expériences quelle pourrai élaborer ?
Merci d'avoir pris le temps de lire mon message.
Fymusik
Bonsoir
Ne s'agirait -il pas plutôt de bulles d'air à l'intérieur du liquide ?
Tu parles au départ d'une bulle (grosse sans doute ?) ; tu parles ensuite de créations de bulles (au pluriel) que je soupçonne d'être de faible diamètre. Un grosse bulle qui aurait un diamètre proche de celui du tube n'a pas du tout le même comportement vis à vis du faisceau lumineux qu'un ensemble de petites bulles...
Bonsoir
Ne s'agirait -il pas plutôt de bulles d'air à l'intérieur du liquide ?
Tu parles au départ d'une bulle (grosse sans doute ?) ; tu parles ensuite de créations de bulles (au pluriel) que je soupçonne d'être de faible diamètre. Un grosse bulle qui aurait un diamètre proche de celui du tube n'a pas du tout le même comportement vis à vis du faisceau lumineux qu'un ensemble de petites bulles...
Salut Vanoise et merci pour ta réponse. En fait je parle d'un ensemble de bulles que je forme en faisant vibrer un capteur piézo. De toute manière mon but est de mettre en évidence le phénomène de cavitation qui a lieu dans les canalisations par exemple, donc je pense qu'il est plus avantageux d'étudier plusieurs bulles. De toute manière, je ne vois comment je pourrai faire pour n'extraire qu'une seule bulle.
Par différence avec le flux lumineux sans la cuve, je peux ainsi déduire la part due aux bulles.
Les parois de la cuve et l'eau, même pure, ont une absorbance non nulle. Il me semble donc pertinent de comparer l'intensité lumineuse transmise par la cuve et l'eau sans bulle à l'intensité lumineuse transmise par la cuve et l'eau avec bulles.
La modélisation du comportement d'un faisceau de lumière parallèle en présence d'une bulle d'air est assez complexe. Si la direction d'un rayon incident passe par le centre de la bulle ou au voisinage de ce centre, la bulle se comporte comme une lentille divergente. Si cette direction est plus éloignée du centre, l'angle d'incidence dépasse l'angle de réfraction limite (environ 42°) et la lumière est alors réfléchie comme sur un miroir convexe... Tout cela est assez complexe mais laisse penser que, plus le liquide contient de bulles plus la lumière est dispersée, plus l'intensité lumineuse mesurée par le capteur est faible. Cela mérite vérification expérimentale...
Par différence avec le flux lumineux sans la cuve, je peux ainsi déduire la part due aux bulles.
Les parois de la cuve et l'eau, même pure, ont une absorbance non nulle. Il me semble donc pertinent de comparer l'intensité lumineuse transmise par la cuve et l'eau sans bulle à l'intensité lumineuse transmise par la cuve et l'eau avec bulles.
La modélisation du comportement d'un faisceau de lumière parallèle en présence d'une bulle d'air est assez complexe. Si la direction d'un rayon incident passe par le centre de la bulle ou au voisinage de ce centre, la bulle se comporte comme une lentille divergente. Si cette direction est plus éloignée du centre, l'angle d'incidence dépasse l'angle de réfraction limite (environ 42°) et la lumière est alors réfléchie comme sur un miroir convexe... Tout cela est assez complexe mais laisse penser que, plus le liquide contient de bulles plus la lumière est dispersée, plus l'intensité lumineuse mesurée par le capteur est faible. Cela mérite vérification expérimentale...
D'accord donc d'après vous il serait plus judicieux de faire l'expérience sur une unique bulle. Comment puis-je faire pour travailler sur une seule bulle ? J'ai pensé à utiliser un hydrogel ...
D'accord donc d'après vous il serait plus judicieux de faire l'expérience sur une unique bulle
Je n'ai pas dit cela : c'est toi qui est le mieux placé pour juger car je n'ai pas d'idée précise sur le diamètre moyen des bulles susceptible d'apparaître dans le cas réel. L'idéal serait d'arriver à reproduire à peu près la même chose.
J'ai l'impression (je vais peut-être écrire une bêtise...) qu'en absence de bulle lors de l'écoulement, la puissance lumineuse reçue par le capteur est une constante et que cette puissance diminue en présence des bulles dans la mesure où ces bulles dispersent la lumière. Cette diminution est-elle suffisamment importante pour être facilement détectée ? C'est pour répondre à cette question qu'une expérience est nécessaire...
D'accord donc d'après vous il serait plus judicieux de faire l'expérience sur une unique bulle
Je n'ai pas dit cela : c'est toi qui est le mieux placé pour juger car je n'ai pas d'idée précise sur le diamètre moyen des bulles susceptible d'apparaître dans le cas réel. L'idéal serait d'arriver à reproduire à peu près la même chose.
J'ai l'impression (je vais peut-être écrire une bêtise...) qu'en absence de bulle lors de l'écoulement, la puissance lumineuse reçue par le capteur est une constante et que cette puissance diminue en présence des bulles dans la mesure où ces bulles dispersent la lumière. Cette diminution est-elle suffisamment importante pour être facilement détectée ? C'est pour répondre à cette question qu'une expérience est nécessaire...
D'accord, oui c'est ce qu'il me semble aussi. Je vous tiendrai au courant des résultats de mes expériences
Merci
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