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RÉSUMÉ
Cet article traite de la caractérisation et de la mesure de vibrations de structures par les méthodes interférométriques basées sur l’holographie optique.
La première partie présente le principe des nombreuses méthodes holographiques que l’on peut rencontrer dans la littérature. La seconde partie traite de la mesure de vibrations générées sous différents régimes d’excitation : sinusoïdal contrôlé, grandes amplitudes et régime de choc. La dernière partie de l’article est dédiée à la technique de cinéholographie.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pascal PICART : Professeur des universités. Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique, LAUM CNRS, Le Mans Université
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Paul SMIGIELSKI : Docteur d’état es-sciences. Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique, Mulhouse
INTRODUCTION
L’étude des vibrations est d’un grand intérêt dans plusieurs domaines scientifiques (vibroacoustique, aéroacoustique), industriels (réduction de bruit, réduction de poids des structures) et pour la bio-imagerie (propriétés des issus, imagerie in-vivo). Classiquement, les vibromètres lasers, avec ou sans balayage, sont les outils les plus utilisés par les expérimentateurs car ils sont à maturité technologique depuis plusieurs années. Toutefois, bien que sans-contact donc non-intrusifs, ils ne permettent pas de fournir directement « d’un seul coup » une image large champ et suffisamment résolue des phénomènes vibratoires étudiés. Parmi les solutions alternatives plein-champ et sans-contact, trois méthodes coexistent dans la littérature : la vision 3D avec plusieurs caméras et un traitement par corrélation d’images, la déflectométrie qui rejoint les méthodes interférométriques par ses traitements mais qui nécessite des surfaces de qualité « miroir », et l’holographie qui a un caractère universel par son attrait dans différents domaines tels que l’affichage 3D, la microscopie, la tomographie, la lithographie, la coronographie ou la métrologie.
Ce fascicule est dédié à la présentation de l’ensemble des méthodes de mesure des vibrations basées sur l’holographie. La première partie présente le principe des nombreuses méthodes holographiques que l’on peut rencontrer dans la littérature. La seconde partie traite de la mesure de vibrations générées sous différents régimes d’excitation : sinusoïdal contrôlé, grandes amplitudes et régime de choc. La dernière partie de l’article est dédiée à la technique de cinéholographie. Chacune des parties est abondamment illustrée par des exemples variés montrant la richesse et la diversité des applications possibles des méthodes holographiques. Une liste de références bibliographiques permettra au lecteur d’approfondir plus amplement le domaine.
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- Version archivée 1 de juin 2005 par Paul SMIGIELSKI
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Étude de vibrations et de chocs
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2. Méthodes d’interférométrie holographique
L’interférométrie holographique, qu’elle soit à base de plaques photographiques, de cristaux photo-réfractifs ou de capteurs d’images numériques, est capable de fournir une représentation très précise du comportement réel, global, d’un ensemble mécanique ou d’un phénomène physique de façon générale sans le perturber car la méthode ne requiert aucun contact. Cet ensemble ou ce phénomène peut être de faible dimension et éventuellement inaccessible (on utilise alors la microscopie et/ou l’endoscopie) ou très étendu (vibration par exemple d’une portion d’ouvrage d’art ou d’une voiture en fonctionnement). C’est, non seulement une méthode de visualisation globale, mais également une méthode de mesure quantitative des phénomènes tridimensionnels statiques ou dynamiques. Ainsi, c’est une méthode très performante pour l’analyse vibratoire.
L’interférométrie holographique consiste à faire interférer un hologramme d’un objet avec un autre hologramme du même objet ou bien avec l’objet réel lui-même.
Son développement est dû aux progrès réalisés dans les domaines du traitement informatique des images et de l’acquisition de données (caméras rapides et à haute résolution). Les processeurs informatiques sont désormais assez puissants et rapides pour analyser une série d’hologrammes en quasi temps-réel et présenter les résultats sous une forme directement compréhensible par les utilisateurs (cartes des déplacements en fausses couleurs, pseudo-3D, films vidéo, par exemple).
Pour aborder les principes de l’interférométrie holographique, il faut rappeler que les interféromètres classiques (type Michelson ou Mach-Zehnder) sont utilisés pour mesurer de petites différences de chemin optique concernant des surfaces planes (ou de révolution) polies ou observées en réflexion spéculaire (contrôle de surfaces optiques par exemple).
L’holographie a permis d’étendre les mesures interférométriques à des objets tridimensionnels non polis (c’est-à-dire diffusant/diffractant la lumière reçue). Le principe général consiste à superposer des ondes lumineuses, pas forcément contemporaines, dont l’une au moins est produite par un hologramme.
Ainsi, grâce...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SMIGIELSKI (P.) - Holographie industrielle, - Editions Teknéa, Toulouse (1994).
-
(2) - PICART (P.), LI (J.C.) - Digital holography, - Editions ISTE-Wiley, London (2012).
-
(3) - PICART (P.) - New techniques in digital holography, - Editions ISTE-Wiley, London (2015).
-
(4) - FAGOT (H.), SMIGIELSKI (P.) - Cinéholographie et interférométrie, - C.R. Acad. Sc., Vol. T302, Serie II, Vol. II, N° 4, 157-162 (1986).
-
(5) - DISCHLI (B.), FAGOT (H.), SMIGIELSKI (P.), DIARD (A.) - Interferometric cineholography on 126-mm film at 25 Hz with the help of two pulsed YAG lasers, 3rd French-German Congress on Applications of Holography, - Saint-Louis (F), 20-22 nov. 1991.
-
(6) - SMIGIELSKI (P.) - Cineholography in non-destructive...
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