Imagerie passive par capteurs acoustiques répartis – PASNI

Ce projet de recherche fondamentale concerne l'étude d'une méthode innovante pour la détection d'endommagement et l'imagerie en milieu réverbérant et complexe. Le principe de cette méthode est basé sur l'exploitation des champs acoustiques ambiants, en lieu et place de l'émission d'ondes ultrasonores classiquement utilisée dans les techniques de contrôle non destructif traditionnelles.

Le principe de corrélation de champs acoustique, développé notamment dans les applications géophysiques ou d'acoustique sous-marine, représente une base théorique essentielle pour le traitement du problème posé. Mais contrairement au cas classique de champ diffus, les problèmes causés par l'absence de contrôle sur les sources, leur caractère instationnaire ainsi que l'anisotropie du champs acoustique qu'elles engendrent seront les préoccupations majeures de ce projet.

La détection, la localisation et l'imagerie de diffuseurs (défauts) dans des conditions aussi peu idéales représentent un défi important, qui nécessitera la manipulation d'un certain nombre de concepts émergents de l'acoustique physique. L'application du principe de retournement temporel associé aux techniques de décomposition en valeurs singulières (méthode DORT) sera tout particulièrement étudiée.

Les difficultés occasionnées par l'éventuelle instationnarité de la position des sources constituent un véritable verrou pour l'application envisagée. La solution tout-à-fait innovante proposée pour résoudre ce problème repose sur le développement d'une source acoustique secondaire artificielle. La conception de ce dispositif sera basée sur l'exploitation des non-linéarités de friction solide-solide pour convertir une partie du champ acoustique ambiant vers des fréquences plus élevées (génération d'harmoniques). Celui-ci jouera alors un double rôle : 1 - étendre le domaine fréquentiel du champ ambiant ; 2 - apporter une composante stationnaire dans l'espace au champ acoustique d'inspection.

Les avantages attendus d'une telle technique passive sont : faible consommation d'énergie (pas d'émission ultrasonore), déploiement et installation facilités, limitation de l'électronique embarquée (circuits de réception uniquement, et non émission-réception). Ainsi, le développement d'un réseau de capteurs sans fil et autonome pour la détection d'endommagement et l'imagerie, basé sur la corrélation de champ acoustique ambiant pourrait être un s'avérer être un défit réaliste.

Une des principales applications envisagées est le contrôle-santé intégré des structures qui, de par leurs conditions d'usages, sont le siège d'une propagation d'ondes acoustiques. Un exemple notoire est celui des structures aéronautiques en cours de vol. Dans ce contexte, les principes développés permettraient d'envisager la mise en oeuvre d'un système embarqué de surveillance temps réel de l'état des structures, qui aurait un impact quasi-nul sur la consommation de l'avion. Ceci constituerait un gain certain par rapport à des systèmes actifs plus classiques, plus gourmands en énergie et plus lourds.

Ce projet a l'ambition d'apporter une plus-value à l'état de l'art dans plusieurs disciplines scientifiques : contrôle-santé intégré, imagerie par champs acoustiques ambiants, localisation de source et imagerie en milieux complexes, mécanique du contact et non-linéarités de frottement.