Présentation

Article

1 - PRÉSENTATION GÉNÉRALE

2 - RAPPEL SUR LES MÉTHODES D’INTERFÉROMÉTRIE HOLOGRAPHIQUE

  • 2.1 - Interférométrie holographique par double exposition
  • 2.2 - Interférométrie holographique en temps réel
  • 2.3 - Interférométrie holographique « moyennée dans le temps » (ou par « intégration temporelle »)
  • 2.4 - Interférométrie holographique à double faisceau de référence
  • 2.5 - Cinéholographie interférométrique

3 - RAPPEL SUR LES MÉTHODES D’INTERFÉROMÉTRIE DE SPECKLE

4 - ÉTUDE DES CHOCS ET DES VIBRATIONS

5 - ANALYSE VIBRATOIRE PAR ENDOSCOPIE HOLOGRAPHIQUE

6 - ANALYSE VIBRATOIRE IN SITU PAR CINÉHOLOGRAPHIE

7 - UTILISATION DE L’INTERFÉROMÉTRIE DE SPECKLE. CAS PARTICULIERS

8 - CONCLUSION

| Réf : R6210 v1

Présentation générale
Caractérisation des vibrations par interférométrie

Auteur(s) : Paul SMIGIELSKI

Date de publication : 10 juin 2005

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RÉSUMÉ

L’interférométrie holographique  est une méthode de visualisation globale sans contact, capable de donner une idée très précise du comportement réel d’un ensemble mécanique ou d’un phénomène physique sans le perturber. Capable de réaliser des mesures quantitatives des phénomènes tridimensionnels statiques ou dynamiques, cette technique se montre donc très performante pour conduire une analyse vibratoire. L’évolution vers le numérique et les progrès dans le traitement informatique des images holographiques  lui promettent un bel avenir dans la mesure de l’intensité vibratoire.

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Auteur(s)

  • Paul SMIGIELSKI : Docteur ès sciences - Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique (ESO) - Président de Rhenaphotonics Alsace

INTRODUCTION

L’étude du comportement de matériaux et de structures soumis à des contraintes dynamiques ou l’analyse des déformations de machines en fonctionnement (moteur d’automobile, par exemple) se fait habituellement à l’aide de capteurs permettant une mesure ponctuelle avec contact très sensible (accéléromètres, jauges de contrainte...). La validation de codes de calculs par ce type de capteurs peut parfois se révéler erronée.

L’utilisation de capteurs optiques ponctuels sans contact est un progrès dans la qualité de la mesure. Mais il serait trop onéreux de trop les multiplier. On opère donc par balayage, ce qui restreint le domaine des applications. De plus, la mesure en des endroits non directement accessibles est difficile et nécessite l’usage de fibres optiques.

Les méthodes optiques globales, interférométriques ou holographiques, quoique moins sensibles (0,01 à 0,1 µm) que les méthodes ponctuelles, semblent les mieux adaptées à l’étude des déplacements dynamiques, notamment sur des corps en rotation ou lorsque l’on désire une grande résolution temporelle. Souvent, elles seront associées à une méthode ponctuelle (vibrométrie laser, par exemple), complémentaire, permettant la synchronisation du laser.

L’étude des phénomènes dynamiques en fonction du temps se fait aisément « en continu » avec des capteurs ponctuels. Avec l’holographie, on opère par échantillonnage à l’aide de la cinéholographie (voir paragraphe 6). Les objets non accessibles directement à l’observation seront étudiés par endoscopie holographique (voir paragraphe 5).

Dans cet article, nous présenterons la caractérisation des vibrations par interférométrie holographique et de speckle.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r6210


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1. Présentation générale

La figure 1 montre la carte des déformations obtenue par holographie d’une plaque mince en matériau composite soumise à un choc en son centre à l’aide d’une bille d’acier. La dissymétrie très marquée de la déformée (côté droit sur la photographie) est due à un accéléromètre disposé sur la plaque pour assurer la synchronisation de la double impulsion du laser à rubis avec le déplacement dynamique induit par le choc. On peut imaginer ce qui se passerait si on couvrait la plaque d’accéléromètres afin d’appréhender, grâce à eux, les déplacements en un nombre de points significatifs de la plaque. Dans de nombreux tests, il est cependant nécessaire d’utiliser un grand nombre de capteurs.

Même dans les cas où ces capteurs influencent peu la réponse mécanique de la structure, ils présentent quelques désavantages importants :

  • grande perte de temps pour l’installation de tous les capteurs. Il faut parfois plusieurs jours pour « instrumenter » une structure.

  • De plus, il faut être sûr que les capteurs sont à la bonne place. La figure 2 montre deux hologrammes réalisés sur banc d’essai moteurs chez Renault, l’un (photographie a) sans cliquetis du moteur, le second en présence de cliquetis (photographie b). L’endroit de déformation maximale est bien visualisé par holographie. C’est à cet endroit que le capteur de cliquetis doit être disposé et non à l’endroit où il se trouve (il est visible à gauche de la déformation maximale), qui a été déterminé par accélérométrie. Des erreurs dans le positionnement des capteurs parfois préjudiciales peuvent survenir, notamment en analyse vibratoire de structures ;

  • un grand nombre de capteurs entraîne un traitement du signal conséquent, avec un coût important qui peut dépasser largement le coût d’une installation d’interférométrie optique. Les grands constructeurs automobiles ne s’y trompent pas et s’équipent en holographie et en technique de speckle.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SMIGIELSKI (P.) -   Interférométrie holographique. Principes.  -  Traité Sciences fondamentales AF 3 345. Techniques de l’Ingénieur éd., Paris (1998).

  • (2) - SMIGIELSKI (P.) -   Holographie industrielle.  -  Teknéa éd., Toulouse (1994).

  • (3) - FAGOT (H.), SMIGIELSKI (P.) -   Cinéholographie et interférométrie.  -  CR Acad. Sc. Paris, t. 302, vol. II, no 4 (1986).

  • (4) - 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.

  • (5) - SMIGIELSKI (P.) -   Cineholography in non-destructive testing.  -  Invited critical review paper, OE/TECHNOLOGY’92 SPIE Congress, Conference on Optical Inspection and Testing, Boston. Proceedings SPIE CR 46, 18 nov. 1992.

  • ...

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