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Thèse présentée à

Université de Rouen Normandie

Spécialité Optique et Laser

Par

Mohamed TALBI

Soutenue le 27 novembre 2018

Caractérisation morphologique de particules de glace par imagerie interférométrique multi-vues pour des applications aéroportées
Jury Rapporteurs
M. Fabrice LEMOINE, Professeur à l’ENSEM, Nancy
M. Emmanuel PORCHERON, Ingénieur – Docteur à l’IRSN, Saclay
Directeur de thèse
M. Marc BRUNEL, Professeur à l’Université de Rouen Normandie
Examinateurs
Mme. Helena ZAPOLSKY, Professeur à l’Université de Rouen Normandie
M. Pascal PICART, Professeur à l’ENSIM, Le Mans
Membre Invité
M. Francis KAUFFMANN, DGA, Paris
Le phénomène de givrage qui se produit durant les vols d’aéronefs, lors de leurs traversées de la troposphère (zone dans laquelle la température peut descendre jusqu’à -60°C) se manifeste par une accrétion de glace sur différentes parties de l’appareil (voilures, réacteurs, sondes de mesure…) mettant en péril la sécurité de celui-ci. Ce phénomène constitue alors une problématique majeure pour la sécurité de l’aviation civile, c’est pourquoi il est nécessaire de développer de nouvelles techniques de mesure afin de détecter et d’éviter les zones à risques. Notre intérêt s’est porté sur l’imagerie interférométrique en défaut de mise au point, une technique optique offrant de nombreux avantages (large champ de mesure, gamme de tailles étudiée étendue [50 μm : quelques millimètres], distance particule/appareil de mesure de plusieurs dizaines de centimètres…).
Au cours de ces travaux de thèse, nous avons développé un dispositif d’Imagerie Interférométrique de Particules (IIP) multi-vues permettant de caractériser les cristaux de glace en suspension dans la troposphère. En effet, par comparaison avec des mesures obtenues sur des images nettes enregistrées simultanément, nous avons validé l’utilisation de l’IIP multi-vues pour l’estimation de dimensions de particules de glace avec un taux d’erreur inférieur à 20%. Nous avons également proposé différentes approches permettant d’estimer les volumes des particules de glace et mis en évidence la « signature » typique d’une gouttelette en cours de givrage à partir d’images d’IIP.
Dans une seconde partie, nous avons validé l’utilisation de l’IIP multi-vues pour le cas complexe où les interférogrammes d’une paire de particules de glace proches l’une de l’autre se recouvrent et discuté des phénomènes de Moiré qui peuvent apparaître et perturber nos mesures. En outre, nous avons étendu le domaine d’utilisation de l’IIP à des milieux moins dilués.
Enfin, dans une dernière partie, nous avons développé un dispositif expérimental innovant nous permettant d’effectuer des mesures d’IIP expérimentales à partir de particules « programmées » sur une matrice de micro-miroirs (DMD).
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