Métrologie thermique et techniques inverses

Durant la dernière décennie, la métrologie des températures, des flux de chaleur, des propriétés d'interfaces (coefficients d'échanges, résistances de contact) ainsi que la caractérisation des grandeurs thermophysiques d'un milieu ont été considérablement et durablement transformées par la mise en œuvre et la maîtrise du problème inverse appliqué aux systèmes thermiques. Ceci a été rendu possible par la coopération des mathématiques appliquées, de l'analyse des systèmes thermiques, de l'accroissement de la puissance des ordinateurs et des moyens de mesure.

La tendance actuelle montre que la modélisation thermique des phénomènes est souvent limitée non par l'inadaptation des codes de calcul mais par la méconnaissance des propriétés thermophysiques ou des conditions aux limites thermiques du domaine étudié. Ainsi, la résolution du problème de conduction inverse de la chaleur qui consiste à déterminer les conditions aux limites à partir de mesures de température internes constitue une réponse aux nombreuses situations où la condition ne peut être obtenue directement, soit parce qu'il est impossible de placer un capteur (surface inaccessible), soit parce que le capteur sera détruit (dans le cas d'un milieu extérieur agressif, de frottement...) ou bien encore lorsque la présence du capteur perturbe sensiblement le champ de température surfacique (ébullition, rayonnement). Ce qui est vrai en transfert conductif s'étend également aux autres modes de transfert.

Parmi les autres avantages des techniques inverses citons encore celui de permettre des déterminations, non seulement de grandeurs locales, mais également de grandeurs relatives au champ, d'exploiter les données de méthodes non-intrusives et de fournir des mesures fiables de quantités inaccessibles par tout autre procédé.

Ces progrès rapides ont été rendus possibles à la fois par l'extension récente des moyens de calcul, mais également par l'analyse de la nature mathématique des problèmes inverses rencontrés qui a permis le développement de l'algorithmique et enfin de l'instrumentation. Aucune branche de la métrologie physique ne peut aujourd'hui se tenir à l'écart des techniques d'inversion et la thermique, à travers ses diverses composantes et thématiques, a su, une des premières, en exploiter la richesse.