Approche matricielle de la propagation en régime de diffusion multiple

Depuis 2009, nous avons étudié de nouvelles approches matricielles de la propagation des ondes en milieu complexe. Parmi tous les types d’onde possibles, les champs ultrasonores présentent la particularité de pouvoir être facilement « manipulés », à l’émission comme à la réception, grâce à l’emploi de réseaux piézoélectriques multi-éléments. En particulier, l’enregistrement en régime large bande de l’ensemble des réponses inter-éléments permet d’accéder pour chaque fréquence dans la bande passante du réseau à l’opérateur de propagation de milieux complexes multiplement diffuseurs (i.e., dont l’épaisseur excède plusieurs libres parcours moyens). Un résultat très important de nos recherches concerne l’étude statistique des valeurs singulières de cet opérateur et la mise au point d’une méthode de séparation par traitement matriciel des contributions résultant de la diffusion simple et de la diffusion multiple. En utilisant des milieux aléatoires modèles de type « forêts de tiges métalliques », nous avons montré qu’il devient ainsi possible de détecter une cible noyée derrière un écran multiplement diffuseur. Ces travaux ont donné lieu à 4 publications et au dépôt d’un brevet [1] [2].
Si la preuve de concept a été solidement établie en laboratoire, un défi applicatif demeure : tester la validité de cette nouvelle approche en vue d’améliorer le contrôle non destructif des matériaux hétérogènes. Un partenaire industriel (EDF R&D) a co-financé une thèse avec le laboratoire avec pour objectif l’amélioration sensible de la détection de défauts dans les aciers poly-cristallins à gros grains, milieux hétérogènes dont le contrôle par ultrasons est un enjeu majeur dans l’industrie nucléaire.
Nous avons également étudié l’intérêt de cette approche dans le cas de milieux réputés faiblement diffusants, comme les tissus mous du corps humains (le sein, par exemple), et montré qu’elle pouvait apporter une information complémentaire de celle fournie par un échographe standard : une mesure du « taux de diffusion multiple » dans un milieu donné en fonction de la profondeur d’inspection [3].

Contacts

  • Arnaud Derode
  • Alexandre Aubry

Haut de page