Afin de réaliser le contrôle ou l’évaluation non destructifs de structures électriquement conductrices, nous développons au SATIE des systèmes multi-capteurs et d'imagerie à courants de Foucault (CF). Ces travaux s’inscrivent dans un contexte sociétal où les enjeux sont à la sécurisation et au développement durable des systèmes industriels dont il s’agit de prolonger la durée de vie tout en garantissant une sécurité de fonctionnement maximum. Les problèmes que nous nous posons dans ce domaine tendent généralement à caractériser finement les paramètres de structures de géométries relativement complexes.
Pour cela notre approche consiste à aborder de manière coordonnée la conception du capteur (voire souvent du multi-capteur ou autre procédé de mesure), son instrumentation, la modélisation électromagnétique de ses interactions avec le milieu environnant et le traitement du signal. Ceci afin
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d’adapter la topologie du multi-capteur et son instrumentation à l’objet à contrôler de façon à optimiser les caractéristiques des mesures (sensibilité, rapport signal sur bruit, résolution...) ;
de choisir cette topologie de façon à ce qu’un modèle électromagnétique favorisant la résolution du problème inverse (qui consiste à remonter aux caractéristiques que l’on veut déterminer en partant des signaux mesurés) puisse être conçu ;
de concevoir un traitement du signal afin de résoudre le problème inverse.
Divers systèmes de contrôle ou d'imagerie 2D/3D à base de multi-capteurs pour la détection et l’évaluation de défauts dans des structures aéronautiques ont été développés selon cette méthode ; tels une sonde multi-élements associée à des techniques de séparation de sources, dédiée à la détection rapide de défauts naissants au pied de rivets ; tels une sonde pour l'imagerie de défauts dans des alésages d'attaches de voilures aéronautiques (dans le cadre d’une collaboration avec Dassault Aviation) associée à des méthodes reconstruction de défauts par techniques de régularisation.
En ce qui concerne l’avenir proche, nous venons de lancer une collaboration avec le Laboratoire de Spécification et Vérification (LSV) de l’ENS Cachan et l’Institut d’Electronique Fondamentale (IEF) qui doit s’étendre sur deux ans. Elle concerne la caractérisation de structures conductrices par inversion symbolique de données CF. La méthode d’inversion en question repose sur l'équation de Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB), qui est une équation différentielle partielle intervenant dans différents problèmes, et notamment dans les problèmes d'inversion consistant à synthétiser le domaine d'un obstacle (ou d'un défaut) caché, en observant les modifications introduites dans un champ physique. Il a en effet été démontré que ces problèmes de localisation pouvaient se résoudre par la méthode des ensembles de niveaux (level set) en cherchant, non pas le domaine de l'obstacle lui-même, mais une surface ou un volume qui l'intersecte au niveau 0. La détermination de la surface ou du volume en question peut se faire par la résolution d'une équation HJB. Cette méthode parait a priori adaptée à l’évaluation des paramètres géométriques des structures telles que rencontrées dans les problèmes d’END par CF. Notre objectif est d’en explorer les potentialités en nous référant aux études déjà réalisées au SATIE sur des problématiques similaires.
Une voie expérimentale a été inaugurée récemment au laboratoire, qui concerne l’imagerie magnéto-optique en mode impulsionnel. Elle vise à exploiter des données CF spatio-temporelles afin de caractériser des structures planaires selon leurs trois dimensions. Sur la base des premiers résultats obtenus concernant notamment l’imagerie de fissures calibrées plus ou moins profondes ou enfouies dans une structure en aluminium, nous projetons de concevoir un imageur magnéto-optique dédié au fonctionnement impulsionnel (ce qui n’est pas véritablement le cas de notre dispositif actuel), de nous attacher à la modélisation du problème, et de l’associer à des méthodes de traitement du signal afin de résoudre le problème inverse, et ainsi caractériser les structures.
Nous formons également pour l’avenir un projet exploratoire concernant le contrôle santé intégré. Il s’agit d’étudier le potentiel de capteurs inductifs qui soient intégrés aux structures lors de leur fabrication, par exemple des bobines plates insérées entre deux couches d’un assemblage métallique, ou placées sous celui-ci. Ces capteurs destinés à réaliser la fonction d’émission du système de CND auront, entre autres avantages, celui de pouvoir être placés aux endroits sensibles de la structure, c'est-à-dire les plus susceptibles de voir apparaitre des défauts. Il pourra également être envisagé d’utiliser les capteurs enfouis à la fois comme
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émetteurs et récepteurs. Dans le premier cas de figure, considérant des pièces à contrôler de géométrie planaire, la mesure faite en surface pourra éventuellement l’être au moyen d’un imageur magnéto-optique. Ces travaux seront une fois de plus abordés avec l’approche
système rappelée plus haut, afin, considérant une application donnée, d’optimiser la
conception du réseau de capteurs enfouis et de déterminer les bonnes stratégies d’émission réception, de développer des modèles du problème électromagnétique correspondant et parallèlement des méthodes d’inversion adaptées. Il s’agit là d’un champ d’investigation encore neuf qui pourrait être étendu à des géométries autres que planaires, et pour lesquelles on pourrait imaginer tirer parti des progrès technologiques en matière de réalisation de capteurs inductifs en intégrant aux structures des capteurs souples.
Pour amorcer ce projet, nous établissons actuellement une collaboration avec un enseignant-chercheur de l’Institut Polytechnique de Hanoï, ancien doctorant du SATIE, et dans ce cadre nous prévoyons de co-encadrer un doctorant.