Le contrôle santé intégré (Structural Health Monitoring – SHM) consiste en l’acquisition de données pendant l’utilisation de la structure, afin de déterminer son état de santé. Ces méthodes promettent un suivi précis de l’état de santé permettant d’optimiser la maintenance des structures. Cependant, elles présentent aussi des contraintes : l’instrumentation doit pouvoir supporter les conditions d’utilisation de la structure et ne pas perturber son fonctionnement. C’est pourquoi le DIN travaille sur l’élaboration de systèmes à base d’ondes guidées ultrasonores, qui se propagent sur de longues distances et sont très sensibles aux perturbations de la structure, mesurées grâce à des réseaux de Bragg sur fibre optique, peu intrusifs de par le petit diamètre de la fibre et capables de supporter des environnements extrêmes (températures extrêmes, environnement ionisant, champ électromagnétique intense…).
Ces capteurs sont sensibles notamment aux déformations et à la température. En particulier, les ondes ultrasonores sont caractérisées par de petites déformations à haute fréquence par rapport à des mesures standards avec ces capteurs, ce qui implique une technique d’interrogation spécifique nommée edge filtering. L’équipe a donc développé un interrogateur capable de mesurer les ultrasons malgré des variations des conditions environnementales et opérationnelles, caractérisées par une plus grande amplitude et une plus faible fréquence. Ce système a notamment été utilisé lors d’une campagne de mesures au laboratoire souterrain de Bure.
Pour tester la capacité du système à mesurer dans des environnements extrêmes, une expérience a été réalisée avec un capteur couplé à une tige métallique à l’intérieur d’un four. La tige a été chauffée à plus de 1000 °C. Une source ultrasonore, incapable de supporter de telles températures, était couplée à l’extrémité de la tige sortant du four. Des signaux ultrasonores ont ainsi pu être mesurés à ces températures. C’est la première fois qu’un capteur est capable de mesurer des ultrasons à de telles températures, montrant la faisabilité du monitoring par ondes guidées dans ces conditions extrêmes.
Les travaux continuent afin d’optimiser la mesure, notamment la capacité du système d’interroger un plus grand nombre de capteurs simultanément sur une même fibre : actuellement, cette capacité est limitée à sept réseaux.
Mesure d’ultrasons à plus de 1000°C
Les capteurs sur fibre optique permettent un monitoring non intrusif dans des conditions extrêmes.
