Applications cinémométriques du décalage Doppler en technologie industrielle

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Vélocimétrie laser Doppler : mesure optique sans contact de la vitesse locale d'un fluide. • Débitmètre ultrasonore Doppler : f = 2 f_0 v ()/c. • L'angle Doppler intervient par son cosinus : si = 90^, () = 0 et aucun décalage n'est mesuré. • Vibrométrie laser : mesure directe des vitesses vibratoires industrielles par hétérodynage. • Avantage commun : mesures instantanées, non destructives et sans intrusion physique.

Le cours

1. Vélocimétrie laser Doppler (LDV) En génie des procédés et aérodynamique, la vélocimétrie laser Doppler mesure la vitesse d'écoulement d'un fluide sans aucune perturbation mécanique : • Deux faisceaux lasers cohérents se croisent pour former un réseau de franges d'interférence d'interfrange i = /2(/2). • Lorsqu'une microparticule du fluide traverse ce réseau à la vitesse v_x, elle diffuse des impulsions lumineuses périodiques à la fréquence Doppler f_D = v_x/i. • La mesure de f_D donne instantanément la vitesse locale du fluide. 2. Échographie et débitmétrie Doppler En imagerie médicale et contrôle de canalisations industrielles, une sonde à ultrasons émet un faisceau incliné d'un angle par rapport à l'écoulement. Les globules rouges ou particules en mouvement décalent la fréquence ultrasonore : f = 2 f_0 v ()c_milieu L'angle d'incidence est l'angle Doppler, rigoureusement mesuré pour éviter les erreurs d'orientation. 3. Contrôle de vibration sans contact (vibrométrie) Les vibromètres lasers industriels utilisent l'effet Doppler pour mesurer les micro-déplacements et vitesses d'oscillation de pièces tournantes (arbres de turbines, carters moteurs) avec une résolution subnanométrique.

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