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International audience; Cette étude se situe dans le cadre du développement de fluxmètres thermiques. Dans une première partie, nous étudions les effets d’intrusion d’un fluxmètre à gradient à sondes résistives en platine déposées sur un substrat en verre à l’aide d’une étude par éléments finis. Dans une deuxième partie, nous déterminons les incertitudes de mesures associées à l’utilisation de la loi de Fourier pour calculer le flux. Dans une troisième partie, nous étudions un banc d’étalonnage en flux par comparaison à des fluxmètres de référence. Nous présentons des résultats de mesure pour différentes valeurs de flux qui montrent une bonne concordance entre les valeurs mesurées par les capteurs de référence et celle de notre capteur.

International audience; Metrology methods-application to Marangoni convection

For future applications in the field of low-temperature energy have sting in microsystems, knowledge of wall heat transfer is of great importance. These measurements are carried out using specific sensors which makes possible to know the total heat flux exchanged between walls and the surrounding environment. This study concerns the development of a gradient heat flux sensor compliant with their requirements associated with thermal machines such as micrometric Stirling engines. Six types of heat flux sensor with resistance temperature detector have been developed from different materials, with various geometries and shapes of sensing elements. An electro thermal study, taking into account the self-heating effect, was carried out and experimentally validated. The fabrication and characterization techniques, mainly carried out in clean rooms, allowed to produce numerous thin-film sensors. Specific housings for these sensors have been developed. These heat flux sensors, whose resistances have been calibrated with a highly accurate reference probe, also allow measuring the temperature. To measure the heat flux density, two methods were tested. The first method is indirect : it consists in measuring the temperature gradient using two platinum resistance probes. The second method is direct : it is based on heat flux calibration. The calibration and measurement benches have been modeled. Then, the experimental and numerical results have been compared. Finally, the influence of the sensor intrusion on the thermal fluxes distribution in the investigated sample, with or without a specific housing, has been studied., En vue d'applications futures dans le domaine de la récupération d'énergie à basse température à partir de microsystèmes, la connaissance des transferts thermiques aux parois est d'une grande importance. Ces mesures sont réalisées à l'aide de capteurs spécifiques qui permettent de connaître le flux thermique total échangé entre la paroi sur laquelle ils sont installés et le milieu environnant. Cette étude se situe dans le cadre du développement de fluxmètres thermiques a gradient répondant aux contraintes liées aux machines thermiques de type micro-moteur Stirling. Six types de fluxmètres thermiques à sondes à résistance ont été développés à partir de différents matériaux, géométries et formes de capteurs. Une étude électrothermique, prenant en compte l'effet d'auto-échauffement, a été menée et validée expérimentalement. Les techniques de fabrication et de caractérisation, opérés majoritairement en salle blanche, ont permis de réaliser de nombreux capteurs à couches minces. Des supports spécifiques pour ces capteurs ont été développés. Ces capteurs de flux thermique, dont les résistances ont été étalonnées par rapport à une sonde de référence de haute précision, permettent également la mesure de la température. Pour mesurer la densité de flux thermique, deux méthodes ont été testées. La première méthode est indirecte : elle consiste à mesurer le gradient de température à l'aide de deux sondes à résistance en platine. La deuxième méthode est directe : elle repose sur un étalonnage en flux. Enfin, l'influence de l'intrusion des capteurs sur le répartition des flux thermiques dans la pièce à mesurer, avec ou sans support spécifique, a été étudiée.

National audience; Cette étude se situe dans le cadre du développement de fluxmètres thermiques. Notre objectif final est de développer un capteur de mesure de flux thermique, de dimensions micrométriques, que nous validerons grâce à un banc d’essai spécifique. La phase préliminaire de ce travail porte sur la conception d’un prototype millimétrique et la comparaison des résultats obtenus avec ceux obtenus à partir de mesures de températures. Notre prototype actuel est un fluxmètre à gradient normal, conçu, modélisé et fabriqué au laboratoire. Les thermo-résistances et les plots de connexion en platine sont déposés par pulvérisation cathodique de part et d’autre d’un substrat rigide en verre de 0,5 mm d’épaisseur. La résistance à la forme d’un méandre, avec des largeurs de piste de 60μm, et la surface sensible du capteur est de 4 mm2 (cf. figure 1).Un recuit a été pratiqué. Pour tester ce capteur, un support spécifique a été conçu. Il intègre le fluxmètre thermique avec les connexions filaires ainsi que plusieurs thermocouples. Dans un premier temps, tous les capteurs, associés à leur support, sont étalonnés par rapport à une sonde de référence de haute précision sur un banc d’étalonnage statique certifié. Dans un second temps, ces capteurs sont testés sur le banc d’essai constitué d’un bâti cylindrique isolé radialement avec du liège. A l’intérieur de ce dernier, on retrouve un assemblage de différents éléments. Le système de chauffage est constitué de deux films chauffants insérés entre des pièces en cuivre afin d’homogénéiser au mieux le flux surfacique. Ces pièces sont en contact avec d’autres éléments cylindriques (conducteurs ou isolants thermiques). Ces derniers sont instrumentés avec notre fluxmètre thermique à thermo-résistances, ainsi qu’avec des thermocouples de type K localisés en différents points du montage. Le fluxmètre ainsi que les thermocouples sont connectés respectivement à des multimètres de précision et à un boîtier d’acquisition. L’ensemble des signaux sont enregistrés sur un ordinateur via un programme d’acquisition. Il permet à la fois l’affichage et l’enregistrement simultané des températures, des valeurs des résistances et des densités de flux thermique. A partir des données collectées, nous avons pu déterminer et comparer les flux thermiques obtenus. Les incertitudes de mesures ont été déterminées. L’auto-échauffement des résistances a été étudié. Les résultats montrent une bonne répétabilité de la mesure de flux, ainsi qu’une bonne concordance avec les mesures de températures.

International audience; Dans le cadre du développement d’outils de mesures thermiques, l’étude présentée ici porte sur le cas d’un écoulement d'air anisotherme à l'aval d'une marche. Il s'agit de déterminer la densité de flux de chaleur locale entre la paroi inférieure de la veine et l'air ambiant dans la zone de recirculation. La mesure des gradients de température dans la paroi, nécessaire aux calculs de densi-tés de flux de chaleur, est faite à l'aide de deux techniques. La première technique repose sur l’utilisation de thermo-couples de type K implantés dans l'épaisseur de la paroi afin de déterminer le flux de chaleur conductif, et par ex-trapolation (loi de Fourier en conduction et régime perma-nent), de remonter au coefficient d'échange par convection. La seconde méthode repose sur l’utilisation d’un fluxmètre à thermo-résistances conçu, modélisé et fabriqué au laboratoire.This study is part of the development of specif-ic tools for thermal measurement, and deals with the case of a non-isothermal airflow downstream a step. The aim is to determine the local heat flux between the bottom wall of a wind tunnel, and the ambient air in the recirculation zone. Measurements of temperature gradients in the wall, which are necessary to the heat flux determination, are car-ried out using two techniques. The first method is based on the use of K-type thermocouples located in the wall thick-ness and used to determine the conductive heat flux, as well as the convective transfer coefficient using extrapolation (Fourier’s law in steady-state conditions). The second method is based on the use of a thermo-resistance heat fluxmeter which was designed, modeled and manufactured in the laboratory.