Tomographie passive par ondes guidées pour des applications de contrôle santé intégré / Tom Druet ; sous la direction de Emmanuel Moulin et de Bastien Chapuis

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Contrôle de santé intégré

Réseau de Bragg

Ondes élastiques -- Propagation

Moulin, Emmanuel (1973-2... ; enseignant chercheur en électronique) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Chapuis, Bastien (1984-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Abraham, Odile (Président du jury de soutenance / praeses)

Catheline, Stefan (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Le Duff, Alain (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Prada, Claire (Membre du jury / opponent)

Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (Valenciennes, Nord ; 1970-2019) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (1992-....) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (Autre partenaire associé à la thèse / thesis associated third party)

Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (Saclay) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Ce manuscrit présente une méthode d’imagerie quantitative et sans état de référence, de défauts de corrosion d’une plaque mince, exploitant de manière passive un réseau embarqué de capteurs d’ondes élastiques guidées. Les applications visées sont le contrôle santé intégré (SHM) de structures critiques qui amènent de fortes contraintes à la fois d’intrusivité des capteurs et de fiabilité du diagnostic. Une solution prometteuse, permettant de multiplier la densité de points de mesure sans augmenter l’intrusivité du système, est offerte par les réseaux de Bragg sur fibre optique (FBG). Toutefois, contrairement aux transducteurs piézoélectriques (PZT) classiquement employés en SHM, les FBG ne permettent pas d’émettre d’ondes élastiques. L’idée consiste à utiliser des méthodes dites « passives » permettant de retrouver la fonction de Green entre deux capteurs à partir du bruit ambiant, naturellement présent dans la structure, mesuré simultanément entre ces deux capteurs. Nous étudions dans ce manuscrit deux méthodes passives : la corrélation de bruit et le filtre inverse passif. Nous verrons que ce dernier a plus de potentiel lorsqu’il est couplé à l’imagerie par tomographie. Différents algorithmes de tomographie sont évalués par simulation numérique puis lors d’expériences comparatives actives et passives à l’aide d’un réseau de PZT. Afin de rendre la tomographie passive robuste, nous présentons une méthode clé de détection de temps de vol, basée sur une représentation temps-fréquence. Enfin, nous décrivons une première démonstration expérimentale de mesures passives par FBG qui laisse à penser que la tomographie passive par FBG est prometteuse.

Résumé / Abstract : This manuscript presents a baseline-free quantitative method for the imaging of corrosion flaws present in thin plates. This method only requires an embedded guided waves sensors network in a fully passive way. The field ofapplications are Structural Health Monitoring (SHM) of critical structures with heavy constrains on both sensors intrusiveness and diagnostic reliability. A promising solution allowing to increase the number of measurement points without increasing the intrusiveness of the system is provided by the Fiber Bragg Gratings (FBGs). However, unlike piezoelectric transducers generally used in SHM, the FBGs cannot emit elastic waves. The idea consists in using passive methods in order to retrieve the Green function from elastic diffuse fields - naturally present in structures - measured simultaneously between two sensors. In this manuscript, two passive methods are studied: the ambient noise correlation and the passive inverse filter. It is shown that the latter gives better results when coupled with tomography. Several tomography algorithms are assessed with numerical simulations and then applied to active and passive datasets measured by a PZT network. In order to make passive tomography robust, a time of flight identification method is proposed, based on a time-frequency representation. Finally, a novel experimental demonstration of passive measurements with FBGs only is presented, suggesting high potential for FBGs passive tomography.