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Article

1 - GÉNÉRATION D’ONDES ÉLASTIQUES PAR IMPACT LASER

2 - DÉTECTION OPTIQUE DE DÉPLACEMENTS MÉCANIQUES

3 - EXEMPLES D’APPLICATION

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : E4415 v1

Conclusion
Génération et détection optiques d’ondes élastiques

Auteur(s) : Daniel ROYER

Date de publication : 10 mars 1996

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Auteur(s)

  • Daniel ROYER : Ingénieur de l’École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles (ESPCI) - Professeur à l’Université Denis Diderot (Paris 7)

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INTRODUCTION

Depuis les premiers travaux de génération d’ondes élastiques sans contact mécanique dans un solide (par exemple par impact d’un faisceau d’électrons ou d’ondes électromagnétiques), les études expérimentales ont progressé grâce à l’emploi, d’une part, de sources optiques plus puissantes comme les lasers et, d’autre part, de détecteurs plus sensibles. Des modèles théoriques ont été développés pour expliquer les mécanismes de génération. Par rapport aux méthodes traditionnelles (transducteurs piézoélectriques), la génération photoacoustique présente plusieurs avantages : outre qu’elle n’exige aucun contact mécanique, la position et la forme de la source sont modifiables. Les ondes élastiques peuvent être engendrées dans des matériaux portés à haute température. Cette technique est actuellement orientée vers le contrôle non destructif, la mesure des constantes élastiques, l’émission acoustique, la spectroscopie, et la microscopie.

Dans la majorité des expériences, le solide est irradié à l’aide d’impulsions lumineuses. Des ondes de volume et des ondes de surface ont été ainsi engendrées. Ces ondes sont détectées soit par des transducteurs classiques (piézoélectriques, capacitifs, électromagnétoacoustiques), soit par des méthodes optiques. Les mesures optiques, qui font l’objet de la deuxième partie de cet article, ont l’avantage de s’effectuer à distance avec une bande passante large, sans perturber le champ acoustique. La combinaison de la génération et de la détection optiques est potentiellement très importante dans le domaine du contrôle non destructif. Des exemples d’applications sont donnés en fin d’article.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e4415


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4. Conclusion

Les méthodes optiques de mesure de déplacements mécaniques de surface ont une résolution de quelque 10 6  nm/ Hz . Bien que moins sensible que le détecteur piézoélectrique, elles possèdent plusieurs avantages dont le premier est de ne pas exiger de contact mécanique et le deuxième de présenter une bande passante beaucoup plus large. Elles se prêtent à un examen local qui ne perturbe pas la propagation des ondes élastiques. Les techniques hétérodynes sont séduisantes car elles sont peu sensibles au bruit environnant. Les sondes se calibrent facilement. Leur efficacité est augmentée lorsqu’elles sont mises en œuvre sous forme de dispositifs compacts, avec des chemins optiques réduits. Il convient, cependant, de noter que ces sondes hétérodynes requièrent un assez bon état de surface. De ce point de vue, les sondes différentielles dans le temps ou celles utilisant l’effet Doppler sont moins exigeantes.

L’emploi conjoint d’une source laser pour exciter des ondes élastiques et d’une sonde optique pour détecter les vibrations mécaniques constitue un nouveau moyen d’inspection des solides. L’absence de contact mécanique simplifie, a priori, le contrôle, surtout si la température de l’échantillon est élevée. Les limitations physiques de la source thermoélastique unique peuvent être dépassées à l’aide d’un réseau de sources engendrant des impulsions acoustiques décalées dans le temps.

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