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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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6. Conclusion
Les méthodes d’interférométrie holographique sont des méthodes de choix pour l’analyse vibratoire car elles fournissent des mesures plein-champ, sans-contact, une grande densité de points et une précision sub-micrométrique. Les capteurs ultra-rapides d’images permettent désormais l’enregistrement de phénomènes transitoires à leur échelle d’évolution spatiale et temporelle. L’émergence récente des calculs sur carte graphique (GPU) ont considérablement réduit les temps de post-traitement des hologrammes pour fournir les données à des taux compatibles avec les exigences actuelles.
La maturité scientifique de l’holographie numérique permet désormais d’envisager d’adresser des problèmes complexes rencontrés en vibration et acoustique tels que les couplages fluides-structures par des excitations aéro-acoustiques, des problèmes de frottements, de grésillement et tout problème lié à des excitations non stationnaires en temps et en espace.
Les développements futurs sont orientés vers plus de maturité technologique avec des gains en compacité des équipements pour une mobilité plus grande, vers des processeurs intégrés au plus près du capteur et capables de fournir directement à l’utilisateur les données dont il a besoin. Il est également nécessaire de réduire à moins de 5 µm la taille des pixels des caméras ultrarapides pour relaxer les contraintes d’enregistrement et gagner en résolution spatiale et champ total mesurable. Ces évolutions devraient permettre aux techniques holographiques de concurrencer, dans le futur, les vibromètres lasers à balayage pour tous les problèmes liés à des excitations non stationnaires pour adresser les nombreux challenges liés à la réduction du bruit (environnement transports, habitat) et à réduction de poids des structures dans les transports (baisse des besoins énergétiques).
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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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