Imagerie ultrasonore multi-éléments de solides anisotropes et multiplement diffusants par analyse de la matrice de réflexion
Auteur / Autrice : | Cécile Brutt |
Direction : | Claire Prada, Arnaud Derode |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 17/12/2021 |
Etablissement(s) : | Université Paris sciences et lettres |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Langevin : ondes et images - Institut Langevin - Ondes et Images (UMR7587) / IL |
établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Emmanuel Moulin |
Examinateurs / Examinatrices : Claire Prada, Arnaud Derode, Emmanuel Moulin, Bing Tie, Jean-Marc Conoir, Odile Abraham, Frédéric Prima, Alexandre Aubry | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Bing Tie, Jean-Marc Conoir |
Mots clés
Résumé
Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent l'inspection de milieux complexes par ultrasons multi-éléments dans un contexte de contrôle non-destructif. Les matériaux d'intérêt sont les alliages de titane, dont la microstructure complexe à plusieurs échelles induit de la diffusion multiple dans les signaux rétrodiffusés. Ces alliages peuvent également présenter un fibrage, direction d’orientation privilégiée de la microstructure. L’acquisition des signaux ultrasonores est réalisée sous forme de matrices de réflexion dans la base canonique, encore appelées matrices des réponses inter-éléments. Pour mieux comprendre le régime de diffusion multiple, une modélisation simple basée sur le développement de Born est proposée pour calculer la contribution de chaque ordre de diffusion (simple, double, triple, etc.) à la matrice de réflexion totale et analyser leurs corrélations. Elle permet ainsi de calculer les réponses en réflexion d'un milieu composé de diffuseurs isotropes fluides répartis aléatoirement. Il apparaît une forte corrélation entre les matrices de diffusion simple et multiple, principalement due à la diffusion récurrente. Celle-ci est une composante de la diffusion multiple pour laquelle les premier et dernier diffuseurs se situent dans la même cellule de résolution, et présente des propriétés similaires à la diffusion simple, en particulier og l’effet mémoire fg{} se manifestant en champ lointain par une corrélation longue-portée le long des anti-diagonales de la matrice. La simulation permet également de mieux comprendre les estimateurs de proportion de diffusion simple, basés sur l’effet mémoire, qui sont proposés dans la littérature. Ceux-ci sont en fait des estimateurs de la proportion de diffusion confocale, regroupant à la fois diffusion simple et récurrente. Une nouvelle séparation des signaux de diffusion confocale est proposée dans la base focalisée, nouvel espace d’étude permettant d’obtenir des informations locales sur le milieu. Expérimentalement, les estimateurs de proportion de diffusion confocale sont appliqués aux alliages de titane et prouvent qu’il existe une forte contribution de diffusion multiple dans les signaux rétrodiffusés aux fréquences d’inspection. Enfin, une méthode de traitement de la matrice de réflexion acquise à l’aide d’une sonde bi-dimensionelle est proposée pour déterminer la direction du fibrage de matériaux anisotropes. Cette méthode est validée par la simulation numérique précédente adaptée à des segments de diffuseurs alignés, à la fois dans un régime de diffusion simple et de diffusion multiple, et appliquée à la détermination du fibrage d’alliages de titane.