Radiometrie photothermique appliquee a la detection et a la caracterisation de fissures

par JEAN-LUC BODNAR

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Michel Egée.

Soutenue en 1993

à Reims .

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  • Résumé

    Le but du present memoire est d'etudier les possibilites de la radiometrie photothermique pour la detection et la caracterisation de micro-fissures debouchantes ou non, dans des materiaux metalliques. Dans un premier temps, une approche des possibilites de la methode, mise en uvre sous excitation sinuoidale et detection synchrone, est realisee a l'aide de moyens disponibles au laboratoire. Un modele tridimensionnel permettant le calcul complet du signal photothermique est developpe. Les resultats theoriques et experimentaux obtenus montrent la faisabilite de la methode, mais aussi les limites du mode d'analyse utilise, beaucoup trop lent pour une inspection etendue des echantillons et peu adapte a la detection de defauts perpendiculaires a la surface. La seconde etape de l'etude consiste alors a concevoir et a realiser une nouvelle instrumentation permettant de surmonter les inconvenients precedents. Deux autres modes d'analyse sont envisages. Celui finalement retenu, met en uvre un balayage continu d'un faisceau focalise realise de facon synchrone avec le balayage ligne d'une camera de thermographie infrarouge. Un microscope est associe a la camera pour permettre d'obtenir un grandissement et une resolution optique suffisants. Divers types d'echantillons sont ensuite etudies, pour chacun d'eux, une confrontation avec la theorie est recherchee. Pour cela un modele bidimensionnel, permettant la aussi le calcul complet du signal photothermique, est developpe. Les resultats obtenus, montrent la possibilite de detecter, a des vitesses d'analyse elevees, divers types de fissures: debouchantes dans des echantillons a surface reflechissante ou non et non debouchantes. Ces resultats font aussi apparaitre les parts respectives des influences optique et thermique dans la construction du signal photothermique. Enfin, une derniere etude vise a rendre quantitatifs les resultats experimentaux obtenus. Les deformations du signal photothermique induites par l'instrumentation sont prises en compte, et une procedure de mesure partielle des caracteristiques geometriques, largeur et profondeur, des fissures debouchantes est presentee


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