Micro-transducer matrix design for structural health monitoring
Réalisation de matrices de micro-transducteurs acoustiques : application au controle santé intégré
Résumé
Micro-transducers networks are experiencing strong development in order to meet the require- ments of Structural Health Monitoring (SHM). The latter makes it possible to assess at any time the state of health of the structure while integrating a Non-Destructive Evaluation (NDE) system therein. Indeed, a network of micro-transducers makes it possible to acquire several signals at the same time without carrying out a mechanical scanning making it possible to characterise the structure. At the same time, the use of ultrasonic guided waves provides an e_ective tool for the characterisation of structures. However, they have complex characteristics which make the analysis of their interactions with defects complicated. For this, it is desirable to promote the propagation of a single-mode in the structure. In this context, this thesis aims to present a model of a micro- transducers matrix for the reception of guided waves in a cylindrical structure, in particular, the _exural mode F(1,1). First, the realisation and characterisation of the micro-transducer matrices are presented. The results showed their ability to operate in the frequency range (60 kHz - 70 kHz) despite its high resonant frequency. Second, the optical and electrical measurements carried out on the matrix validated its use for applications in the SHM and the NDE of cylindrical structures while generating the F(1,1) mode.
Les réseaux de micro-transducteurs connaissent un fort développement afin de répondre aux exigences du contrôle santé intégré des structures. Ce dernier permet d'évaluer en tout moment l'état de santé de la structure tout en intégrant un système de contrôle non destructif à celle-ci. En effet, un réseau de micro-transducteurs permet d'acquérir plusieurs signaux en même temps sans effectuer un balayage spatial permettant de caractériser la structure. Parallèlement, l'utilisation des ondes guidées ultrasonores fournit un outil efficace pour la caractérisation de celle-ci. Cependant, elles présentent des caractéristiques complexes qui rend l'analyse de leurs interactions avec des défauts compliquée. Pour cela, il est souhaitable de favoriser la propagation d'un mode unique dans la structure. Dans ce contexte, le but de cette thèse est de présenter un modèle de matrice de micro-transducteurs pour la réception des ondes guidées dans une structure cylindrique, en particulier, le mode de flexion F(1,1). Dans un premier temps, la réalisation et la caractérisation des matrices de micro-transducteurs sont présentées. Les résultats ont montré la capacité de celles-ci à opérer dans la gamme fréquentielle (60 kHz - 70 kHz) malgré sa haute fréquence de résonance. Dans un deuxième temps, les mesures optiques et électriques effectuées sur la matrice ont validé l'utilisation de celle-ci pour des applications dans le CSI et le CND des structures cylindriques tout en favorisant la propagation du mode F(1,1).
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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