Un LIDAR de haute précision capture des structures en fusion 3D dans des flammes intenses

• Recherche sur le système LIDAR commercial pour imager des structures 3D fondant dans l'incendie. 
• Ils ont réussi à mesurer des objets 3D avec une précision de 30 micromètres à une distance de 2 mètres. 
• Le système peut générer des détails précis en présence d'une déviation et d'une distorsion élevées du signal provoquées par les flammes. 

Pour étudier les influences du feu sur les bâtiments et autres structures, il est nécessaire d’analyser les objets déformants comme les tuyaux, les colonnes ou les poutres affectés par les flammes chaudes. Habituellement, cela nécessite des mesures avec une précision inférieure au millimètre, qui sont extrêmement difficiles à réaliser dans des conditions d'incendie intenses.

Nous pourrions utiliser la technique de mesure de portée optique pour résoudre les problèmes pratiques causés par les incendies de structures, qui ne peuvent pas être analysés par les capteurs électromécaniques traditionnels installés sur les bâtiments.

Aujourd’hui, une équipe de scientifiques de l’Institut national des normes et technologies a photographié des objets 3D fondant dans l’incendie, à l’aide d’un système LIDAR (LIght Detection And Ranging). Il constitue un moyen simple, fiable et sûr de mesurer les objets lorsqu'ils se déforment dans les flammes.

Démonstration du LIDAR

L’équipe a utilisé un système commercial LIDAR pour démontrer ses recherches. Ils ont cartographié les distances jusqu'aux objets en fusion derrière le feu, produisant une grande quantité de suie. Ils ont pu mesurer des objets 3D avec une précision de 30 micromètres à une distance de 2 mètres.

Ils voulaient un objet qui ne fonde ni trop lentement ni trop vite, et dont la structure interne pourrait être affectée par la chaleur environnante. Par conséquent, ils se sont concentrés sur deux choses :un jouet en plastique et des morceaux de chocolat.

Configuration de télémétrie expérimentale | Avec l'aimable autorisation des chercheurs 

Pourquoi le LIDAR ?

Le LIDAR mesure la distance jusqu'à un objet en l'éclairant avec une lumière laser pulsée et en surveillant les impulsions réfléchies via un capteur. La technologie offre de nombreux avantages pour l'imagerie à travers le feu :elle est sensible et capable de détecter de petits objets même lorsque les flammes transportent des particules de suie.

De plus, la technique fonctionne à certaines distances suffisamment grandes pour protéger les instruments de la chaleur du feu. Ces équipements sont petits, portables et reposent sur des photodétecteurs conventionnels et des fibres optiques.

Comment ça marche ?

Un faisceau laser balaie continuellement une bande de fréquence optique dans le système de cartographie tridimensionnelle. Le faisceau lumineux initial est fusionné avec le faisceau réfléchi par l'objet cible.

Ensuite, la tension de l'impulsion finale est examinée via un traitement du signal numérique pour produire des données variables dans le temps, qui représentent la distance entre l'objet et l'instrument. La différence de fréquence entre le faisceau lumineux initial et celui réfléchi s'amplifie avec la distance.

L'hétérodyne (une technique de traitement du signal) permet des mesures avec des signaux de retour faibles et masque le rayonnement de fond des flammes, tandis que le taux de mise à jour rapide permet au système de fonctionner efficacement en présence de signaux déformés.

Référence :OSAPublishing | est ce que je:10.1364/optica.5.000988 | NIST