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CFA - Tours 2006
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Acoustique
&
Techniques n° 45
au centre du barreau, un défaut virtuel est également
détecté à la position miroir. Cette symétrie peut être brisée
seulement en changeant la configuration expérimentale,
par exemple en fixant l’un des bouts du barreau. Comme
on pouvait s’y attendre, la prise en compte d’une plus
grande quantité d’information (les modes) produit une
meilleure localisation.
Cette méthode de localisation peut être aisément
étendue au cas tridimensionnel en tenant compte des
diverses propriétés non linéaires des différents modes
(incluant les modes de torsion et de flexion), et en
pondérant la distribution avec le champ de déformation
correspondant.
Approche d’interrogation locale
Dans le contexte d’une localisation plus fine des
microdégradations, nous décrivons ici les nouveaux
résultats dans le développement d’une adaptation non
linéaire de la technique de renversement temporel
acoustique [28-29].
Le principe de base du retournement temporel (RT)
traditionnel est le suivant [31-33] : si un champ d’onde
acoustique est complètement déterminé en fonction du
temps sur les frontières d’un domaine fermé, il est possible
de reconstruire le passé de ce champ en chaque point de ce
domaine en renvoyant les signaux dans le domaine, après
les avoir préalablement retournés temporallement. C’est la
conséquence de l’invariance de l’équation des ondes par
rapport au temps. En d’autres termes, le processus RT est
tel que, les ondes enregistrées aux frontières du domaine
en fonction du temps, rétrofocalisent en temps et en
espace sur les sources acoustiques, ou sur les éléments
diffractants jouant de ce fait le rôle de source. L’un des
avantages du processus RT est de localiser, à l’aide d’un
post-traitement, ces régions importantes de diffraction
(cavités, interfaces avec contrastes d’impédances, etc.),
qui sont cachées dans le domaine.
Pour de plus petits diffuseurs tels que les zones de
dégradation, les liaisons faibles ou les petits défauts, la
sensibilité du processus TR classique atteint les limites des
techniques acoustiques classiques. La principale cause de
cette limitation provient du fait que le RT classique s’appuie
sur une approche linéaire du processus, qu’il relie les
modifications de la propagation d’onde aux effets linéaires
de la diffraction des inhomogénéités dans le matériau,
comme la réflexion, la réfraction, et les conversions
de mode. Notre expérience dans les techniques NEWS
a montré que les microdégradations agissent sur les
ondes acoustiques par un processus non linéaire,
générant principalement des harmoniques, ou d’autres
effets d’intermodulation, plutôt que des effets linéaires.
Ainsi, selon notre approche, la procédure RT doit être
améliorée de sorte que l’essentiel du traitement du signal
soit concentré sur les différentes signatures non linéaires
produites à l’occasion de la propagation des ondes dans
le domaine. Une des solutions consiste à uniquement
sélectionner l’énergie/information correspondant à la
partie non linéaire de la réponse du domaine et de la
retourner dans ce même domaine à l’aide de la procédure
RT classique.
En conséquence, le signal rétro-propagé sera amené à se
focaliser à la source de non-linéarité, c’est-à-dire dans la
zone de dégradation où les harmoniques ont été créés,
alors que les « diffuseurs linéaires » seront insensibles
à cette excitation, qui se trouve être extrêmement
complexe.
Le concept consistant à favoriser la symbiose entre les
avantages desméthodes NEWS et du processus RT s’avère
alors extrêmement prometteur et permet d’envisager
un large spectre d’application en imagerie ultrasonore,
particulièrement en contrôle non destructif (CND), et a
désormais été l’objet de nombreux travaux et publications
depuis les cinq dernières années, à la fois en terme de
simulation, ou d’expérimentation. L’opération RT peut être
effectuée dans un premier temps afin de rétrofocaliser
de l’énergie dans une zone limitée afin de solliciter le
comportement non linéaire par des déformations de
grandes amplitudes. On parle alors de TR-NEWS dans
la mesure où RT constitue un prétraitement à l’analyse
NEWS. De la même manière, l’analyse NEWS peut être
réalisée en prétraitement afin de solliciter les sources
locales de non-linéarité qui seront ensuite extraites par un
processus RT. On parle ainsi de NEWS-TR dans la mesure
où le processus RT effectue le post-traitement. Les deux
méthodes peuvent être implémentées dans un système
à balayage pour une exploration adéquate localisée des
microdégradations. Nous donnons ci-dessous quelques
exemples de ces deux approches.
Fig. 7 : Exemple d’une méthodologie globale de localisation, utilisant la fonction MuMoNRUS W (x) d’un barreau 1D
avec une zone de défaut localisée, soumis à une excitation longitudinale.
Gauche : signature non linéaire Sk indiquant la sensibilité de chaque mode de résonance longitudinal vis-à-vis
de la présence du défaut indiqué sur la figure de droite.
Droite (du haut en bas) ; position du défaut dans le barreau ; fonction MuMoNRUS W (x) prenant en compte
les 5 premiers modes ; fonction MuMoNRUS W (x) prenant en compte les 15 premiers modes
Détection et localisation de microdégradation de matériaux par spectroscopie d’ondes élastiques non linéaires