Imagerie acoustique à faible nombre de capteurs

Imagerie acoustique à faible nombre de capteurs

Parallèlement à une exploitation optimale de données multi-éléments, nous cherchons à limiter le nombre de capteurs. Depuis une dizaine d’années, la méthode d’imagerie acoustique monoélément reposant sur l’inter-corrélation des réponses impulsionnelles a permis de tactiliser un objet quelconque de type coque rigide (Figure 1). Cette méthode requiert cependant un apprentissage fastidieux des réponses impulsionnelles sur la surface à tactiliser. Nous avons développé une approche périmétrique proche de la méthode de superposition. Dans une cavité, la réponse d’une source ponctuelle peut être simulée à partir d’une combinaison linéaire des réponses de sources secondaires qui l’entourent [1]] [
 [2]]. Les résultats concluants (Figure 2) ont facilité l’implémentation de la méthode de tactilisation en réduisant de manière significative le nombre des réponses impulsionnelles à apprendre, ce qui a donné lieu à deux brevets [
 [3]] [
 [4]].

Dans la continuité, l’imagerie monoélement a été étendue à l’aérien. L’onde se propageant dans la coque rayonne dans l’air (Figure 3), il est possible d’exploiter ce rayonnement en un point pour apprendre à focaliser en ce point en régime impulsionnel. Plusieurs expériences démontrent la détection d’un (Figure 4) ou deux objets dans l’air avec une plaque en duralumin équipée d’un unique transducteur [
 [5]] [
 [6]] .

Ondes élastiques guidées et matériaux sensitifs

Dans une plaque mince, l’onde émise à partir d’une source ponctuelle et celle émise par un anneau centré sur la première source est reliée par une fonction de Bessel. En déterminant les paramètres de cette fonction, il est possible de remonter à la courbe de dispersion du milieu et donc à l’épaisseur dans la zone intérieure à l’anneau [
 [7]] (voir Figure 5 et Figure 6). Grâce à la réciprocité, l’approche initialement active, est exploitable en mode passif (Figure 7). La mesure simultanée des ondes acoustiques en un point et sur un cercle aboutit au même résultat. Il devient possible en « écoutant » une plaque de mesurer son épaisseur [
 [8]]. Cette méthode a donné lieu à un brevet étendu aux USA [
 [9]].

Autres recherches en cours :

* Imageur acoustique BF dans l’air

* Détection et suivi temps réel d’une source acoustique volante : l’exemple de la chauve souris


Figure 1. Localisation d’une source acoustique sur la façade courbe d’une machine à laver - Mesure avec 2 capteurs de vibrations.


Figure 2. Exemple de reconstruction (amplitude et phase) de la vibration d’une structure de type coque grâce à l’approche périmétrique.


Figure 3. Plaque (antenne) imageur acoustique monoélément fonctionnant en mode échographique. Le microphone est utilisé en réception.


Figure 4. Image d’une cible (bille en métal) placée à 150 mm de profondeur réalisée à partir de la plaque imageur acoustique monoélément.


Figure 5. Plaque Test avec la lettre ’IL’ gravée avec différentes épaisseurs (indiquée en mm sur la photo - plaque d’épaisseur 1 mm).


Figure 6. Mesures(scan de la plaque de la Figure coté surface lisse) au vibromètre laser traitées par la méthode du cercle et découvrant la lettre ’IL’ gravée avec différentes épaisseurs. Les résultats montrent l’influence du rayon du cercle sur les paramètres précision et détail.


Figure 7. Capteurs annulaire et ponctuel en PVDF pour la mesure passive de l’épaisseur par la méthode du cercle - Mesure sans source en utilisant uniquement les vibrations ambiantes.

Notes

[1[A. Leblanc, R. K. Ing and A. Lavie, ’A Wave Superposition Method based on monopole sources with unique solution for all wave numbers’, Acta Acustica, vol. 96, no. 1, pp. 125-130 (2010).

[2A. Leblanc, A. Lavie and R. K. Ing, « The Method of Fundamental Solutions for the Impulse Responses Reconstruction in Arbitrarily Shaped Plates”, : Acta Acustica, Volume 97, Number 6, November/December 2011 , pp. 919-925

[3A. Leblanc, R. K. Ing, O. Schevin and E. Simon, ’A method and a touch sensing device for implementing the method’, N° de brevet : EP2270636 (A1), date de dépôt : 23.06.2009

[4A. Leblanc, R. K. Ing, O. Schevin and E. Simon, ’Touch sensing method and device ’, N° de brevet : EP2270635 (A1), date de dépôt : 23.06.2009

[5N. Etaix, J. Dubois, M. Fink and R. K. Ing , ’Increasing the modal density in plates for mono-element focusing in air’, prévu pour publication dans le JASA : J. Acoust. Soc. Am., Vol. 134, No. 2, August 2013

[6N. Etaix, M. Fink and R. K. Ing, “Acoustic imaging device with one transducer”, J. Acoust. Soc. Am. 131 (5), pp. EL395-EL399, 2012.

[7N. Etaix, A. Leblanc, M. Fink and R. K. Ing, “ Thickness or phase velocity measurements using the Green’s function comparison method”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 57, no. 8, pp. 1804-1812 (2010).

[8Ing, R.K. ; Etaix, N. ; Leblanc, A. ; Fink, M., “ Measurement of thickness or plate velocity using ambient vibrations“, J. Acoust. Soc. Am. 127 (6), pp. EL252-EL257, 2010

[9R. K. Ing, N. Etaix, A. Leblanc et M. Fink, ’ Procédé pour déterminer un paramètre physique, procédé d’imagerie et dispositif pour mettre en œuvre ledit procédé’, N° de brevet : FR2949153 (A1), date de dépôt : 11.08.2009

Haut de page