Méthodes hyper fréquences

Acteurs : LAUM (site ESEO), IETR, CEREMA, IFSTTAR

Dans les domaines du génie civil et du bâtiment, les méthodes d’auscultation sont couramment utilisées pour répondre à des besoins de détection, de contrôle, de maintenance des ouvrages en service, et de réception des ouvrages neufs. Les méthodes d'ECND sont privilégiées pour des raisons de simplicité de mise en œuvre et de coût réduit. Parmi ces méthodes, la technique radar utilise les propriétés de propagation des ondes électromagnétiques (EM) hyperfréquences pour déterminer la géométrie, la structure d’un milieu diélectrique, détecter, localiser, caractériser et identifier des objets ou couches à l’intérieur de ce milieu. Elle présente l’avantage d’être une technique à grand rendement et sans contact, et d’être particulièrement sensible à la teneur en eau des matériaux auscultés. À ce jour, de nombreux progrès sont encore attendus avec la technologie RADAR pour la caractérisation des matériaux (dans les domaines chaussées, sols, ouvrages d’art et bâtiments anciens), pour la détection et la caractérisation de structure (détection de canalisation de gaz ou autre, estimation de rugosité de surface …). Les enjeux économiques, environnementaux et l’évaluation du risque font du RADAR un outil prometteur. À titre d’exemple, les mesures nucléaires de teneur en eau et de densité ont longtemps offert une voie efficace de caractérisation de l’état des structures du génie civil, qui conditionne leur comportement mécanique. La réglementation actuelle ne permet plus d’utiliser les sources radioactives permanentes avec la souplesse nécessaire et il est important de développer des alternatives de mesure qui fournissent les mêmes informations sans sources radioactives permanentes. L’utilisation des méthodes non destructives ? basées sur la propagation des ondes EM représente une solution adéquate à ce problème.

Dans le cadre de cet axe, la collaboration entre le CEREMA, l’ESEO, l'IETR et l’IFSTTAR a pour objectif de développer des outils de mesures EM hyperfréquences associés à des traitements et des modélisations basés sur des modèles physiques de propagation et de caractérisation EM capables de prédire l’état de dégradation des ouvrages en bétons hydrauliques, des bâtiments et des sols (i.e. gradients d’indicateurs physiques et hydriques) et améliorer la compréhension des phénomènes physiques rencontrés. Un travail de modélisation HFSS, de réalisation et de caractérisation de nouvelles antennes à lentilles sera porté par le laboratoire radio et hyperfréquences de l’ESEO-IETR afin d’améliorer les performances des radars à sauts de fréquences du CEREMA et de l’IFSTTAR. Le prototype final permettra également de suivre avec une grande précision l’état de dégradation des infrastructures routières à l’image des délaminations entre les différentes couches de chaussées liées au processus de collage par exemple.

Dans le cadre de cet axe, une collaboration entre le CEREMA, l’IETR et l’IFSTTAR a permis de développer un modèle rigoureux directe EM (basée sur la résolution des équations intégrales par une méthode des moments) prenant en compte la rugosité des interfaces et permettant d'isoler les échos réfléchis par les différentes interfaces. Ce modèle permet ainsi de mieux comprendre les phénomènes EM dans le cadre de mesure de faible SER (décollements, fissures). Il est proposé d’étendre cette modélisation à d’autres situations plus complexes, incluant des homogénéités et/ou un milieu stratifié constitué de N interfaces rugueuses.

Enfin, Il est important de noter qu'à travers plusieurs des actions initiées dans cette collaboration, différentes configurations de radar seront développées (adaptées aux problématiques), soit à partir d'une technologie impulsionnelle, soit à partir d'une technologie à sauts de fréquences voire même à partir de guides d’ondes (i.e. cavités résonantes, sondes rectangulaires).