Présentation
Auteur(s)
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Alain PRIOU : Professeur des universités - Directeur du Groupe d’électromagnétisme appliqué - Directeur de l’IUT de Ville-d’Avray
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le but de ce fascicule est de familiariser le lecteur avec les différentes techniques de mesure des matériaux composites, constituant, entre autres, les milieux absorbants.
De nombreuses méthodes existent, qui seront rappelées dans les généralités. Fort de notre expérience, nous avons retenu les méthodes en espace libre que nous allons détailler.
Les méthodes en espace libre sont souvent préférées aux techniques coaxiales, de cavité, d’interférométrie à un cornet ou de sondes à terminaison coaxiale ouverte pour les raisons qui suivent.
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Les céramiques et les composites sont des matériaux inhomogènes par suite même de leur procédé de fabrication. En guide d’onde, en coaxial, en cavité, des modes d’ordre supérieur au mode fondamental sont excités et on doit les prendre en compte dans le calcul.
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Par suite de leur hétérogénéité intrinsèque, de petits échantillons de matériau composite ne sont pas représentatifs du matériau entier. Il peut y avoir des dispersions importantes changeant complètement les propriétés diélectriques du milieu.
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Les méthodes en espace libre sont non destructives et sans contact. Elles sont parfaitement adaptées aux mesures sous incidences variables et pour des mesures en température relativement élevée.
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Les méthodes en espace libre demandent peu de préparation des échantillons, ce qui n’est pas le cas des méthodes guidées ou des techniques de cavité.
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Avec les techniques en espace libre, des caractérisations large bande avec une grande plage d’angle d’incidence, des polarisations diverses et des conditions de température sont possibles sur des matériaux isotropes, anisotropes ou des milieux bi-anisotropes.
L’article « Matériaux en électromagnétisme » fait l’objet de plusieurs fascicules :
AF 3370 Introduction
AF 3371 Modélisation des matériaux composites
AF 3372 Matériaux absorbants radar
AF 3373 Caractérisation des matériaux composites
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.
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4. Techniques de contrôle non destructif des matériaux composites
Dans leur fabrication, les matériaux composites peuvent être hétérogènes, c’est-à-dire comporter des dépôts d’agrégats de particules conductrices ou magnétiques qui se localisent à certains endroits de la résine (densité et réactions chimiques différentes entre la particule et la résine hôte). Un exemple typique est montré figure 19 ou l’on voit une plaque de résine époxy chargée par des particules de carbone qui se sont concentrées sur les bords de la plaque (traces vertes).
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Cette difficulté a amené les constructeurs à essayer de développer des procédés de réalisation plus fiables et les expérimentateurs à définir et à développer des techniques de mesure permettant d’avoir un contrôle sur l’homogénéité d’un échantillon.
Dans le domaine optique, il est difficile d’envisager des techniques de mesure, car les charges en carbone, même à des pourcentages faibles, noircissent complètement les plaques. Visuellement, la plaque de la figure 19 est noire uniformément.
Dans le domaine des hyperfréquences, des moyens de mesure peuvent être envisagés, ce qui a pour avantage de mieux apprécier le comportement des matériaux dans leur bande d’observation. Par contre, un compromis doit être fait : si on veut pénétrer en profondeur dans le matériau composite pour avoir accès aux différentes couches, il faut descendre en fréquence, mais la résolution spatiale réalisable, de l’ordre de grandeur de la demi-longueur d’onde dans le meilleur cas, est très mauvaise. Pour augmenter cette résolution spatiale, on doit monter en fréquence et aller vers les ondes millimétriques, mais alors on ne pourra mesurer qu’un état assez superficiel.
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Des techniques guidées ou en coaxial ouvert ont été explorées pour essayer de caractériser des composites. Le capteur doit être en contact avec l’échantillon à mesurer. Le déplacement du capteur en x–y pose alors problème.
Une autre manière d’envisager de telles mesures non destructives consiste à bénéficier des enseignements obtenus avec les faisceaux focalisés des bancs en espace libre. Nous avons vu ...
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