Méthodes acoustiques auto-calibrées en émission - réception pour l'étude et le suivi des propriétés non linéaires des matériaux et l'imagerie

Self-calibrated acoustic methods in emission and reception for the study and the monitoring of the property of the medium and imaging

• Auteur / Autrice : Guillaume Robin
• Direction : Guy Feuillard, François Vander Meulen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'Ingénieur
• Date : Soutenance le 31/05/2011
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Imagerie et cerveau (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Rachid El Guerjouma
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Wilkie Chancellier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marc Duquennoy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contrôle par émission acoustique

Imagerie ultrasonore

Acoustique non linéaire

Sol-gel, Procédé

Ultrasons

Mots clés libres

Acoustique

Ultrasons

Calibration

Caractérisation

Paramètre non linéaire

Suivi de processus

Matériaux sol-gel

Imagerie harmonique calibrée

Acoustics

Ultrasound

Calibration

Caracterisation

Nonlinear parameter

Monitoring

Sol-gel material

Harmonic imaging

Résumé

Utilisés dans de nombreux domaines d'applications, les ultrasons se révèlent être sensibles aux propriétés visco-élastiques des milieux traversés. L'investigation spatiale et temporelle des propriétés visco-élastiques des matériaux par méthodes ultrasonores permet notamment le contrôle de l'intégrité de structures ainsi que le suivi de processus. Un dispositif auto-calibrée en émission-réception, basé sur l'application du principe de réciprocité, a été développé pour la mesure du paramètre non linéaire B/A. Cette mesure repose sur une étude harmonique des signaux ultrasonores se propageant dans le milieu. L’instrumentation ultrasonore mise en œuvre a été choisie pour assurer une mesure rapide en émission-réception du paramètre B/A imposant un choix technologique spécifique. L'évolution au cours du temps des paramètres acoustiques dans les matériaux de type sol-gel fait apparaitre un temps caractéristique lié à la structuration du matériau (gélification). Les temps de gélification extraits des mesures permettant de retrouver la loi d'Arrhenius cohérente avec celle obtenue par des méthodes rhéologiques conventionnelles. Une image du paramètre non linéaire a été réalisée sur un fantôme contenant deux fluides non miscibles (eau et huile de silicone). A travers ces deux applications, nous montrons l'efficacité du système de mesure du paramètre non linéaire dans le cadre du suivi d'un matériau en évolution ainsi qu'en imagerie.

Used in many application areas, ultrasound proved to be sensitive to determine viscoelastic properties. The spatial and temporal investigation of viscoelastic properties of materials by ultrasonic methods can be used to monitor structure integrity and processes. A self-calibrated method, based on reciprocity principle has been developed for measuring the nonlinear parameter B/A. Instrumentation has been development to ensure the rapid determination of the parameter B/A imposing a specific technology. The time evolution of the acoustic parameters of sol-gel materials shows a characteristic time related to the structuration of the material (Arrhnius law). A picture of the nonlinear parameter was performed on a phantom containing two immiscible fluids (water and silicone oil). Through these two examples, the effectiveness of the nonlinear parameter measurements has shown in the follow-up of a material changes as well as imaging.