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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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7. Glossaire
Vibrométrie laser Doppler ; laser Doppler velocimetry or laser Doppler anemometry
Technique permettant de mesurer la vitesse vibratoire d’une surface en mesurant le décalage Doppler dans le spectre de fréquences de l’onde optique rétrodiffusée par la surface. La technique utilise la plupart du temps un interféromètre de type Mach-Zehnder et une cellule acousto-optique de Bragg
Holographie par intégration temporelle (ou par temps moyenné) ; time-average holography
Cette méthode consiste à enregistrer l’hologramme avec un temps d’exposition très long par rapport à la période de vibration de l’objet
Holographie stroboscopique ; stroboscopic holography
Technique consistant à éclairer l’objet de manière synchrone avec la vibration de sorte que l’hologramme ne voit que le même état vibratoire de l’objet à tout instant. Il est nécessaire d’utiliser des impulsions lasers, soit produites directement par le laser (laser pulsé), soit produites par un système de hachage du faisceau (modulateur acousto-optique, hacheur mécanique)
Holographie numérique ; digital holography
L’holographie numérique consiste à reconstruire numériquement l’image de l’objet à partir de l’hologramme enregistré avec un capteur d’images. Le calcul fait appel à la transformée de Fresnel discrète, la plupart du temps, mais il existe plusieurs autres algorithmes de reconstruction de l’image
Holographie sur l’axe ; on-axis holography
Dans la configuration d’holographie sur l’axe, l’onde de référence et l’onde issue de l’objet impactent le plan d’enregistrement en incidence normale (« ondes sur l’axe »)
Holographie hors axe ; off-axis holography
Dans la configuration d’holographie hors axe, l’onde de référence et l’onde issue de l’objet impactent le plan d’enregistrement avec des angles d’incidences différents. Ces angles peuvent être de plusieurs dizaines de degrés avec des matériaux holographiques comme les plaques photographiques ou les cristaux photo-réfractifs, et seulement de quelques degrés avec les capteurs d’images ; l’angle maximum dépend de la résolution spatiale du matériau d’enregistrement
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Glossaire
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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