Instrumentation acoustique pour le suivi en ligne de procédés chimiques

par Nicolas Belicard

Projet de thèse en Chimie Physique

Sous la direction de Jean-Baptiste Salmon.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de Sciences Chimiques , en partenariat avec Laboratoire du Futur (laboratoire) depuis le 23-01-2019 .


  • Résumé

    La propagation d'une onde sonore est sensible aux propriétés mécaniques, en particulier la densité et la rigidité, du milieu où elle se produit. Les méthodes de caractérisation acoustiques donnent donc un repérage efficace des défauts, des bulles ou des poches d'air dans des matériaux, les rendant particulièrement intéressantes pour le contrôle non destructif de structures et pour l'imagerie biomédicale. Entre autres, elles permettent de localiser des interfaces (échographie), de mesurer la vitesse d'objets diffusants (vélocimétrie Doppler) ou encore de caractériser la déformation de matériaux (corrélation de speckle). Cependant, ces techniques sont encore en développement dans le contexte de l'industrie chimique, malgré les informations prometteuses qu'elles permettent d'obtenir. La difficulté majeure dans ce cadre est l'interprétation des signaux reçus : en effet, non seulement les systèmes sont souvent polyphasiques et dispersés, causant une importante diffusion du signal acoustique, mais leur rhéologie est complexe, induisant une dispersion et une atténuation du signal. Pour remonter à des informations quantitatives, il est donc nécessaire de s'appuyer sur une modélisation précise des mécanismes de propagation du son dans le milieu. L'objectif de cette thèse expérimentale est donc ambitieux : il s'agit, en s'appuyant sur des systèmes de rhéologie et de structure bien caractérisées, de proposer et de valider des modèles de propagation du son dans des milieux complexes. Les méthodologies ainsi développées permettront d'accéder à des informations quantitatives et locales sur les propriétés de fluides : elles pourront alors être utilisées pour le suivi en ligne de procédés physico-chimiques d'intérêt industriel.

  • Titre traduit

    Acoustic instrumentation for the in-line monitoring of chemical processes


  • Résumé

    The propagation of an acoustic wave is very sensitive to the mechanical properties of the medium which supports it, especially to density and rigidity. Acoustic characterization methods provide an efficient mean of detection for defaults, bubbles or air pockets in materials, making them particularly interesting for non-destructive control of structures or for biomedical imaging. They are also useful to detect interfaces (echography), measure the velocity of small scattering objects (Doppler velocimetry) or the deformation of materials (speckle correlation). Even if they allow useful analysis, these methods are still to be developped in the field of chemical industry. Indeed, systems are often both polyphasic and dispersed, causing important scattering of the acoustic signal. Their rheology are however complex, leading to dispersion and attenuation : an adapted modelling of the propagation of the acoustic wave is then needed in order to link the measured signal to the parameters of interest. This experimental thesis aims to validate some wave propagation models in complex media using some well known rheological and structural systems. Once developped, these medhods will allow us to measure local and quantitative properties of fluids : they could then be used for the in-line characterization of physico-chemical processes with industrial interest.