EP1745281A1 - Dispositif et procede de controle de l"etat de sante d"une zone d"un element structurel, et structure adaptee pour un controle de l"etat de sante d"une zone d"un element structurel de ladite structure - Google Patents

Dispositif et procede de controle de l"etat de sante d"une zone d"un element structurel, et structure adaptee pour un controle de l"etat de sante d"une zone d"un element structurel de ladite structure

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Publication number
EP1745281A1
EP1745281A1 EP05744627A EP05744627A EP1745281A1 EP 1745281 A1 EP1745281 A1 EP 1745281A1 EP 05744627 A EP05744627 A EP 05744627A EP 05744627 A EP05744627 A EP 05744627A EP 1745281 A1 EP1745281 A1 EP 1745281A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electric field
structural element
detection
component
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05744627A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Bernard Lemistre
Dominique Marc Placko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Filing date
Publication date
Application filed by Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Publication of EP1745281A1 publication Critical patent/EP1745281A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws

Definitions

  • Device and method for monitoring the state of health of an area of a structural element and structure suitable for monitoring the state of health of an area of a structural element of said structure
  • the present invention relates to devices and methods for monitoring the state of health of an area of a structural element, and to a structure suitable for monitoring the state of health of an area of an element structural of this structure. More particularly, the invention relates to a device for monitoring the state of health of an area of an inhomogeneous structural element comprising at least one imperfectly conductive material, of electrical conductivity ⁇ , and a dielectric material of dielectric permittivity e r , comprising: (A) means for emitting magnetic radiation adapted to generate a magnetic field, said magnetic field being, at the level of the zone, equivalent to a magnetic field emitted by a magnetic dipole extending in a dipole direction , said magnetic field generating an electric field in the area, and (B) detection means adapted to measure a first measured component of an electric field, along a first detection direction.
  • the structural elements in question are typically resin materials reinforced with carbon fibers, forming part of the structure, for example of a vehicle such as a motor vehicle, an aircraft, a railway vehicle, or others, for which the stresses mass are paramount.
  • a device known as hybrid in that it generates a magnetic field and detects an electric field, has already been used successfully in the past to determine if such a structural element had a defect, for example of mechanical, chemical, or other.
  • Such an example of application is described in "Electromagnetic health monitoring System for composite materials", Lemistre and Balageas, in Matériaux et Techniques, special issue number 2002, Ed. SIRPE, Paris, pg 29-32.
  • the magnetic field is locally equivalent to the magnetic field emitted by a dipole extending along a given direction of the structural element in that it is emitted by two linear conductive tracks extending in this direction. and traversed in reverse by an electric current.
  • the electric field is measured orthogonally to this direction in the plane of the structure. The information thus collected is useful for determining whether or not the structure has a defect. While seeking to perfect their device, the inventors have noticed that it is possible to characterize the defect of the structure by means of a measurement of the electric field in another direction, in the plane of the structural element, than that used in this article.
  • a device of the type in question is essentially characterized in that said detection means are adapted to further measure a second measured component of said electric field, along a second detection direction forming with said first direction of detection a non-zero angle, and in that said device further comprises calculation means adapted to obtain a value of the electrical conductivity ⁇ and / or the dielectric permittivity e r in said area from said first and second measured components.
  • a direction chosen from the first and second detection directions is said dipole direction ;
  • Said radiation emission means comprise a layer comprising, at the level of said zone, at least two parallel conductive tracks, oriented along said dipole direction and adapted to be able to be traversed in opposite directions to each other by an electric current;
  • said detection means comprise a layer comprising, at said zone, at least one conductive track oriented along said first detection direction, and a layer comprising, at said zone, at least one conductive track oriented along said second direction of detection;
  • said detection means comprise a layer comprising, at said zone, at least two conductive tracks oriented along said first detection direction, and an operating processor adapted to measure the second measured component of said electric field by differential measurement between the two tracks;
  • the invention relates to a structure suitable for controlling the state of health of an area of an inhomogeneous structural element of said structure, and comprising: said structural element comprising at least one imperfectly conductive material, of electrical conductivity ⁇ , and a dielectric material of dielectric permittivity e r , a magnetic radiation emission layer adapted to generate a magnetic field, said magnetic field being, at the level of the zone, equivalent to a magnetic field emitted by a dipole.
  • a detection layer adapted to measure a first measured component of an electric field, along a first detection direction, and a second measured component of said electric field, along a second detection direction forming with said first detection direction a non-zero angle, and at least one member for connection to calculation means suitable for obtaining a value of the electrical conductivity ⁇ and / or the dielectric permittivity e r in said area from said first and second measured components.
  • said structural element is in the form of at least one layer, said detection layer being between said layer of structural element and said emission layer ; said structural element is in the form of at least one layer, said emission layer being included between said structural element layer and said detection layer; said structural element is in the form of at least one layer, said structural element layer being between said emission layer and said detection layer; - Said inhomogeneous structural element in the form of at least one thin layer comprising at least one imperfectly conductive material in the form of at least one carbon fiber, of electrical conductivity ⁇ , and a dielectric material in the form of a matrix, in which said carbon fibers are embedded, of dielectric permittivity e r .
  • the invention relates to a method for monitoring the state of health of an area of an inhomogeneous structural element comprising at least one imperfectly conductive material, of electrical conductivity ⁇ , and a dielectric material of dielectric permittivity e r , comprising the steps during which: (a) a magnetic field is generated, by means of emission of magnetic radiation, said magnetic field being, at the level of the zone, equivalent to a magnetic field emitted by a magnetic dipole s' extending in a dipole direction, said magnetic field generating an electric field in the area, and (b) a first measured component of an electric field is measured, along a first detection direction, characterized in that at during step (b), a second measured component of said electric field is further measured, along a second detection direction forming with said first detection direction a non-zero angle, and in that the method comprises in in addition to a step (c) during which a value of the electrical conductivity ⁇ and / or the permittivity is obtained dielectric e r in
  • the invention relates to a method for monitoring the state of health of an area of an inhomogeneous structural element comprising at least one imperfectly conductive material, of electrical conductivity ⁇ , and a dielectric material of dielectric permittivity e r , in a first and a second superimposed layer, said method comprising the steps during which, during a first iteration: (a) a magnetic field is generated at a first frequency, by means of emission of magnetic radiation, said magnetic field being, at the level of the zone, equivalent to a magnetic field emitted by a magnetic dipole extending in a dipole direction, said magnetic field generating an electric field in the zone, and (b) a first component is measured measured from an electric field, along a first detection direction, (c) a value of the electrical conductivity ⁇ and / or the dielectric permittivity e is obtained r in said zone from said first measured component, characterized in that, during a second iteration, steps (a), (b), and (c) are repeated for
  • step (e) at least a first simulated component of a simulated electric field generated in said model of the zone by said model of emission means is estimated, along a detection direction chosen from among said first and second detection directions, and (f) comparing said simulated component and said corresponding measured component obtained during step (b); -
  • the method further comprises, prior to step (e), a step (d) in which one generates, in the memory means, an initial model of the area by at least two numerical parameters related to ⁇ s representing said electrical conductivity ⁇ in this zone, and e r s representing said dielectric permittivity in this zone, and a model of said emission means; during step (b), a second measured component of said electric field is measured, along the other direction of detection, during step (e), a second corresponding simulated component is estimated of said electric field simulated, and
  • the invention relates to a method for monitoring the state of health of a zone of a structural element comprising at least one dielectric material of dielectric permittivity e r , and not comprising any electrically conductive material, even imperfectly, said method comprising the steps during which: (a * ") an electric field in a first direction is generated in the area, using means of emission of electric radiation, and (b ") a measured component of an electric field is measured, characterized in that the method further comprises a step (c") during which a value of the dielectric permittivity e is obtained r in said area from said measured component.
  • step (c ") having, in memory means, an initial model of the area by at least one parameter digital linked to e r s representing said dielectric permittivity in this zone, and a model of said emission means, (d ") a simulated component of a simulated electric field induced in said model of the zone is estimated by said model of emission means, and ( e ") comparing said simulated component and said corresponding measured component obtained during step (b").
  • FIGS. 1 is a perspective view of an instrumented structure
  • Figure 2 is a perspective view of the internal face of an area of the structure shown in Figure 1 provided with a device according to l invention
  • - Figure 3 is an exploded perspective view of a composite structure to which the invention is applicable
  • Figure 4 is a schematic plan view of a source of magnetic radiation used in the context of the invention
  • Figures 5a, 5b, 5c and 5d are schematic plan views of different embodiments or detection means according to the invention
  • Figures 6a, 6b, 6c are schematic views of the model used in the context of one invention
  • Figure 7 is a schematic side view representing the calculation of the electric field in a medium
  • - Figure 8 is a schematic figure showing the calculation of the effective sources in a structure
  • Figure 9 is a schematic side view representing the calculation of the electric field in a medium 1 within the framework of the invention
  • FIG. 10a and 10b represent an alternative to the calculation of electric field at the level of the internal face 1b of the structure
  • FIG. 11 is a schematic plan view of a model of damage to the structure studied
  • FIG. 12 is a diagram representative of the calculation of ⁇ and / or e r for the structure under test
  • FIG. 13 is a schematic side view representative of the calculation corresponding to a multilayer structure
  • FIG. 14 is a perspective view representing another type of structure, of the sandwich type, capable of being provided with a device according to a second embodiment of the invention
  • - Figure 15 is a schematic view of the complete system.
  • the same references designate identical or similar elements.
  • FIG. 11 is a schematic plan view of a model of damage to the structure studied
  • FIG. 12 is a diagram representative of the calculation of ⁇ and / or e r for the structure under test
  • FIG. 13 is a schematic side view representative of the calculation corresponding to a multilayer structure
  • FIG. 14 is a perspective view representing another type of
  • the structural element 1 represents a structural element 1 which is typically a part of a structure produced in a composite material of the type comprising a resin reinforced with carbon fibers.
  • the structural element in question is, for example, a rigid element of the structure of a space, naval, automobile, railway or other vehicle, in which composite materials find important applications, in particular thanks to the weight saving that they allow the structure to present relative to a metallic structure having an equivalent rigidity.
  • the structural element 1 in question may be an entity in the course of manufacture, or other, intended to be mounted in a complete structure, or may possibly be a part of a complete structure in service.
  • the structural element 1 comprises an integrated structure control device 2 (see following figures) which is, for example, arranged on its internal face 1b, the external face 1a of the structural element being turned towards the external space, and therefore, liable to be damaged during the use of the vehicle comprising the structural element.
  • the monitoring device 2 is thus used to assess the extent of the damage suffered by the structural element 1 at its external face la. Such damage may be caused either in normal use of the vehicle comprising the structural element, or voluntarily during manufacture, during tests intended to study the resistance of the structural element intended to be part of the structure, or for check the properties of the materials used in the production of the structural element.
  • the integrated control device 2 has connection members adapted to connect it to a control unit 3 used to transmit excitation signals to the control device, and to receive signals from this control device, these signals being a function of the possible damage to the structural element.
  • FIG. 2 schematically represents an area of the structural element 1 provided on its internal face 1b with the integrated structural control device 2, according to an embodiment of the latter.
  • the device as such is in the form of conductive tracks maintained in a mylar fixed for example by gluing to the internal face 1b of the structural element.
  • the device 2 comprises in particular an emission layer 4 (detailed below) comprising a plurality of parallel linear conductive tracks 9 extending along an axis X of the structural element, and interconnected, for example in one end, by a conductive track 10, for example perpendicular.
  • the integrated structural control device also has detection means in the form of a detection layer 5, also comprising conductive tracks 12, and which can be presented according to a plurality of variants as described in relation to FIGS. 5a, 5b and 5c.
  • the emission layer 4 can be between the structural element 1 and the detection layer 5 or, indifferently, it is the detection layer 5 which is between the emission layer 4 and the structural element 1.
  • the tracks of the emission layer 4 and of the detection layer 5 are connected to the central unit 3.
  • FIG. 2 represents a sufficiently small portion of the structural element of FIG. 1 to be able to be considered locally as plane in the plane (X; Y).
  • the flexibility of emission 4 and detection layers 5 allows these to be fixed, for example by gluing to the internal face of the entire structural element 1, even if the latter has a non-zero curvature, as shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 represents by example the structural element 1 in the form of a composite element consisting of a matrix 6, a dielectric material characterized by its dielectric permittivity ⁇ r , and carbon fibers 7, or any other suitable imperfectly electrically conductive material, characterized by its electrical conductivity ⁇ .
  • the composite structural element 1 comprises several layers 8a, 8b, 8c, 8d in which the carbon fibers extend in different directions to give the structure an orthotropic character.
  • the layers 8a and 8d thus have carbon fibers extending in the X direction, while the layers 8b and 8c have carbon fibers extending in the Y direction.
  • the invention can also be used for quasi-structures -isotropic in which the carbon fibers of successive layers form between them an angle of 45 °, or any suitable composite material based on imperfectly conductive material.
  • FIG. 4 schematically represents the emission layer 4 fixed on the structural element 1 and comprising electrically linear conductive tracks 9 parallel extending in the direction X linked together for example at one end by an electrically conductive track 10 possibly having a series of switches 11, and connected at their other end to the control unit 3.
  • the control unit 3 can emit a current i in a conductive track 9a, the switch 11 associated with this conductive track 9a being closed , and the other switches 11 being open, so that the current also flows in the track conductive neighbor 9b in the opposite direction of the current flowing in the conductive track 9a, so as to form a loop generating in the structure a magnetic field B equivalent to the magnetic field generated by a magnetic dipole oriented along the direction X.
  • the current i emitted by the central unit 3 is preferably an alternating current generated successively at several frequencies as described in more detail below.
  • the current in question is emitted successively in the different tracks 9 of the emission layer 4, and the corresponding switches can be opened or closed in a suitable manner in order to be able to scan the structure 1 along the direction Y.
  • We can use any other suitable means for scanning the structure. All these operations are controlled by the central unit 3.
  • the magnetic field B emitted by the emission layer 4 generates in the structural element 1 imperfectly conductive eddy currents which form an electric field E detected by the detection layer 5.
  • FIG. 5a represents, for example, also schematically, a first embodiment of such a detection layer 5 according to the invention.
  • the layer 5b comprising a series of linear parallel conductive tracks 12 connected at one end to the central unit 3, and free at the other end, and arranged along the Y axis perpendicular to the conductive tracks 9 of the emission layer 4.
  • a detection layer 5b of this kind has already been described several times, and in particular in the aforementioned article, and is adapted to detect the E component ⁇ extending along the Y direction of electric field E.
  • the layer 5a is similarly composed and has conductive tracks 12 also connected to the control unit 3, but oriented along the direction X in order to detect the component E x of the electric field E.
  • the components E x summer ⁇ detected are defined by the orientation of the equivalent magnetic dipole at the level of the emission layer in the area studied, and that the orientation of the carbon fibers in the material is therefore indifferent.
  • the information measured by exciting the conductive fibers 9a and 9b of the emission layer 4 and the conductive tracks 12a and 12b of the detection layer 5 make it possible to obtain information relating to E x and / or E ⁇ at the level of the "intersection" of these tracks.
  • successively exciting the different conductive tracks 9a, 9b then for each, by successively exciting the different conductive tracks 12a and 12b, one thus obtains, in a fraction of a second, a complete map of the structural element 1 carrying the control device integrated 2 structures, even large.
  • the current emitted is an alternating current emitted successively at different frequencies, which also makes it possible to scan the structure 1 in depth.
  • the structure By scanning the structure at a high frequency, corresponding to the thickness of the surface layer of the structural element, information specific to this layer is obtained.
  • information relating to these two layers is obtained.
  • information is obtained on the second layer alone. Continuing in this way, the structural element is scanned in depth.
  • the damage suffered by the structure will have been suffered on its external face 1a, and the device for 05/095944 17 integrated control 2 will be arranged on its internal face 1b, in particular so as to prevent any risk of damage to the integrated control device, and it is therefore essential that it is capable of determining damage which has occurred "in depth" in relation to him.
  • iterative layer-to-layer calculations can be performed starting at a low frequency to obtain information on the entire structure, then successively raising the frequency. The inventors have noticed that the detection of the E component ⁇ of the electric field passing through the structural element 1 made it possible to obtain additional information compared to the simple detection of the component E x of the electric field.
  • E x summer ⁇ it is possible to find by calculation a value of the two characteristics of the material, namely the electrical conductivity ⁇ of the medium and the dielectric permittivity ⁇ r of the matrix.
  • the separate calculation of the electrical conductivity ⁇ and the dielectric permittivity ⁇ r is interesting, because it in turn makes it possible to characterize the type of defect that the structure may have suffered, between on the one hand the defects of mechanical origin which lead to delamination between layers and possibly a rupture of the carbon fibers and thus only a variation of the electrical conductivity ⁇ , or on the other hand, the defects of chemical or thermal origin which involve a damage mainly of the matrix and thus a modification of the dielectric permittivity ⁇ r of this, and possibly of the conductivity ⁇ of the medium by pyrolysis of the resin.
  • the damage suffered by the structure is to be able to foresee for example the type of intervention (repair) to be carried out on the structure.
  • the inventors have also shown that this method makes it possible to detect defects of chemical and / or thermal origin with greater precision than existing techniques of integrated control of structures, which are rather suitable for the measurement of defects of mechanical origin.
  • three alternative embodiments of the detection layer are presented with reference to FIGS. 5b, 5c and 5d respectively. In FIG.
  • FIG. 5b shows the detection layer 5 is no longer formed by a single layer which comprises a series of conductive tracks 12 in a zig zag, the tracks 12a and 12b remaining parallel while forming these zig zag.
  • FIG. 5b also shows the conductive tracks 9a and 9b of the emission layer 4 superimposed on the detection layer 5 and excited by the central unit 3, traversed by the current i.
  • the central unit 3 can then read at the level of the conductive tracks 12a and 12b information relating to E x + E ⁇ if the zig zag are oriented by 45 ° with respect to the X and Y directions.
  • This embodiment is the mode of embodiment illustrated in FIG. 2 generally representing the structure and also the emission layer 4.
  • the embodiment of FIG. 5b is used for the detection layer 5 and it is adds a series of parallel conductive tracks two by two 12c, 12d, superimposed respectively on the conductive track 12a and to the conductive track 12b in an inverse zig zag, so that while the conductive tracks 12a and 12b make it possible to obtain information relating to E x + E ⁇ , the parallel conductive tracks 12c and 12d make it possible to obtain for the same conductive tracks 9a, 9b excited from the emission layer 4 information relating to the component E x - E ⁇ of the electric field.
  • E x and E ⁇ separately.
  • the zigzag formed by the conductive tracks 12a, 12b, 12c, 12d in any of the embodiments presented form an angle of 45 ° with the directions X and Y as defined by the orientation of the conductive tracks 9 of the emission layer 4, and one can choose any angle.
  • the zigzag of the conductive tracks 12a to 12d are shown at right angles, it is not prohibited that the conductive tracks in question have rounded angles for reasons of practical implementation.
  • a fourth embodiment shown in FIG. 5d only the detection layer 5b shown in FIG.
  • the linear parallel conductive tracks 12a, 12b of which are connected at one end to the central unit 3, and free at the other end, and arranged along the axis Y perpendicular to the conductive tracks 9 of the emission layer 4.
  • the reading of each track provides access to the component E ⁇ of the electric field E extending along the direction Y at the level of the track.
  • a differential measurement of two adjacent conductive tracks 12a, 12b is used, which can be considered as a capacitance elementary.
  • the components in sine and in cosine of the three quantities mentioned above can also be calculated by synchronous detection, by implementing the system shown in FIG. 15.
  • An excitation switch 29 is controlled by a control processor 30 to switch the switches 11 of the layer 4.
  • the control processor 30 also controls an I / O switch 31 which manages the switching of the switches provided between the tracks 12 of the detection layer 5.
  • the current flowing through the tracks 9 of the emission layer 4 is supplied by a suitable generator 32, and the electrical signals traversing the tracks 12 of the detection layer 5 are multiplexed at the level of a multiplexer 33 which transmits them to a processor 34 adapted to store the detected values and calculate the matrices of components E x , E ⁇ and H, and process these values as will be explained in more detail below.
  • the control processor 30 and the operating processor 34 can be grouped in the control unit 3.
  • the signal detected at the level of the conductive tracks 12 of the detection layer by the central unit 3 is possibly processed by well-known algorithms for signal processing as it has already been used in the area of integrated structural control, such as the Donoho algorithm cited in the above-mentioned article. Such a signal processing can, in fact, be useful for overcoming the different terms of noise carried by the signal.
  • the device as described makes it possible to obtain qualitative results on the state of health of the structures, for example by comparing the results obtained with results obtained previously for the structure in question, for example during the commissioning of the structure , or during a previous examination if the structure is scanned periodically.
  • the comparison of the detection results with previous detection results makes it possible to determine the occurrence and the nature of any damage suffered by the structure. It is also possible to quantify the level of damage, as described below using a model adapted to calculate the electric field for the structure studied, at the level of the detection layer.
  • a model of the structure which may, for example, have been pre-established when the structure was put into service.
  • This model is particularly adapted so that the DPSM method (acronym for the expression Distributed Point Source Method) can be applied to it, which will be detailed in general using FIGS. 6a, 6b and 6c.
  • This method is particularly suitable in that it allows information relating to a point (or a limited part) of space to be obtained in short calculation times.
  • FIG. 6a on which a first surface b is meshed according to a plurality of surface samples such as dS'l, dS'2, dS'3 and dS'4. Similarly, a second surface a is meshed by a plurality of surface samples such as dSl, dS2, dS3, dS4, ...
  • each surface sample dSi is associated with a hemisphere HEMi tangent to the surface sample dSi at a point of contact Pi.
  • this contact point Pi corresponds to the top of the hemisphere HEMi.
  • the surface of the structural element is evaluated on the one hand and, on the other hand, a number of surface samples dSi is chosen according to the desired position of the estimation of the electric field.
  • the surface of a sample dSi is given by S 0 / N where S 0 corresponds to the total surface of the surface b to be studied, and N corresponds to the chosen number of surface samples dSi.
  • the HEMi hemisphere has the same area as the dSi sample.
  • Each mesh which represents a surface sample dSi has, in the example described, a form of parallelogram, of center Pi corresponding to point of intersection of the diagonals of this parallelogram.
  • the hemisphere HEMi is tangent to the surface sample dSi at this point Pi.
  • the meshes can be of different shapes, triangular or other. It is indicated in a general way that the point Pi corresponds to the barycenter of the mesh. It may be useful to start directly from a mesh of the structural element developed during the structure design.
  • three sources SAi, SBi, SCi are assigned to the surface sample dSi.
  • the three sources SA i # SBi, SCi, allocated to a surface sample dSi have respective positions determined as indicated below.
  • the three sources SAi, SBi, SCi are coplanar and the plane comprising these three sources also comprises the base of the hemisphere HEMi.
  • the HE hemisphere is constructed with the center of the disc constituting the base of the hemisphere which corresponds to the barycenter of the three sources SAi, SBi, SCi.
  • the three sources SA 2 , SB 2 , SC 2 can be oriented differently from the sources SA X , SBi, SCi of the HEM 1 hemisphere ; as shown in FIG.
  • the sources of the different hemispheres can be oriented randomly to avoid a phenomenon of overperiodicity.
  • the sources S ⁇ i / • «, S'CN, S Ai , ..., S CN are fictitious charges emitting an excitation quantity in the structure.
  • the matrix system of equation 1 allows to estimate, from an interaction matrix F 'and a vector comprising the values v' ⁇ j associated with the sources S' ⁇ j, the coefficients of a vector (column matrix ) comprising the values of the electric field V (Mi) at the point of space Mi.
  • the matrix system of equation 1 is applied to the points P' ⁇ , ..., P ' N corresponding to the top of the hemispheres HEMi of the surface b, where we can know the incident electric field.
  • the values of the sources v ' E ⁇ , V ⁇ 2 l ..., v' ⁇ w are thus determined by the following equation:
  • the matrix coefficients F are a function of the distance S ⁇ j where S ⁇ j are the sources assigned to each sample dS j of second surface a.
  • the values of the sources v ⁇ j of the second surface a are determined as a function of the values of the sources of the first surface b, as detailed below with reference to FIG. 7.
  • a value of reflection coefficient is assigned to each point Pi of the second surface a.
  • this reflection coefficient is in particular a function of the modeled electrical conductivity ⁇ s of the carbon fibers at this point and the dielectric permittivity modeled ⁇ s r of the resin at this point.
  • R a which is representative of the reflection coefficient at each point Pi.
  • F (Pi) is the interaction matrix of the second surface applied to the point Pi of the second surface
  • F (P'i) is the interaction matrix of the second surface applied to the point P'i of the first surface
  • - F 1 (Pi) corresponds to the interaction matrix of the first surface applied to the point Pi of the second surface
  • F '(P'i) corresponds to the interaction matrix of the first surface applied to the point P'i of the first surface
  • v corresponds to the column vector containing the values of the Sri sources of the second surface.
  • the contribution of the incident wave emitted by the first surface bs' is expressed by: N'CP ⁇ FCP).
  • N (P) F (P) .v [9]
  • the secondary wave simply corresponds to a reflection of the main wave, which is expressed by the relation: V (P) ⁇ R a VP) [10] where R a corresponds to a reflection matrix whose each coefficient represents the contribution to the emission, by reflection, of the secondary wave, by each source S ⁇ i of the second surface.
  • FIG. 9 represents the application of the preceding concepts in the case where the first surface b is the emission layer 4, the second surface a is the internal face lb of the structural element 1, the medium being air or a resin in which the turns of the detection layer 5 are maintained. We seek to calculate the electric field at point M of the detection layer 5.
  • the emission layer 4 is modeled by elements each comprising a sphere having three current elements dl of length ⁇ , intersecting at the center G'i of the base of the sphere to form a trihedron there.
  • the orientation of the trihedrons is possibly variable from one element to another, to avoid problems of overperiodicity.
  • the length of each element is linked to the diameter of the sphere and is calculated according to the boundary conditions imposed by the conductive turns present at the level of the emission layer, or more generally by the knowledge at points P'i of the incident field due to an emission device.
  • the incident electric field at the level of the internal face 1b is calculated by the DPSM method from the values of the currents flowing through the current elements.
  • the electric field is calculated in the detection layer as before, from the reflection coefficient.
  • the model thus developed can be used in conjunction with the integrated structure control device 2 to quantify the damage suffered by the structure.
  • the value of the electrical conductivity of the structure at this point is approximately equal to the value of the electrical conductivity used in the model at 22. Otherwise, we modify, at 25, the model, in particular by modifying the value of the electrical conductivity ⁇ d at the default level, and we compute the component E x again at 22, for the modified model.
  • the DPSM method can represent more precisely the physical phenomena internal to the structure.
  • the field transmitted in the structural element is calculated by applying a transmission coefficient T (linked to the ratio between the transmitted wave and the incident wave while the reflection coefficient R is linked to the ratio between l 'reflected wave and transmitted wave) to the incident field calculated analytically or by DPSM as before.
  • the initial sources S ' 0 ⁇ correspond to sources emitting in the structural element the transmitted portion of the incident electric field on the face lb from the emission layer 4.
  • the initial sources S ° ⁇ i are they zero, since we does not have an emission layer on the external face la of the structural element.
  • the DPSM method also makes it possible to perform a tomography in the thickness of the structure 1.
  • the structure 1 being a multilayer structure
  • FIG. 13 for the analysis of this embodiment.
  • the structure is excited by a current at a high frequency adapted to stress the structure mainly on the surface.
  • a frequency such that the attenuation of the field in the structure between the internal face lb and the other face the of the surface layer modeled is sufficient so that one can neglect the influence of the layers located under the surface layer (for example an attenuation approximately equal to 10).
  • the steps of 1 / or 11 / are carried out for the only surface layer.
  • the surface a of FIG. 6a is then the face the of the structural element 1.
  • the values of conductivity a and permittivity e r are thus obtained at the level of the surface layer.
  • the structure is excited at a lower frequency, so that the attenuation by a factor for example 10 is for example obtained between the side lb and an even deeper side ld of the structure.
  • the conductivity ⁇ and permittivity e r values are obtained on the conductivity ⁇ and permittivity e r values for these two cumulative layers.
  • these values are deduced for the only intermediate layer comprised between the faces le and ld. This is continued by lowering the frequency successively, to obtain the desired conductivity ⁇ and permittivity e r values for each new layer.
  • the integrated structure control device is not necessarily fixed to an internal face 1b or external la, but can be inserted into the structure, in which case the preceding calculations will have to be carried out by summing the results provided for the two structural portions separated by the device, each having a reflection and transmission matrix.
  • the central unit 3 is on the one hand suitable for controlling the excitation of the conductive tracks 9 of the emission layer 4, of the conductive tracks 12 of the detection layer 5, the switching of the switches 11, and the processing of the signal detected, and further comprises calculation means comprising memory means which may contain a model of the structure studied, means for estimating the components E x and E ⁇ , means for comparing these values with the measurements , means of generating a modified model.
  • the central unit can include a database of previous results for the structure under test or of results obtained for one or more similar structures. Some of these elements can also be placed on an information medium such as a CD-ROM, DVD-ROM, or the like, capable of being read by a computer.
  • the information provided by the method and the device according to the invention may also be used in conjunction with that provided by the integrated control device for SMART-layer structures of the company Acellent with piezoelectric sensor technology, the ability to detect mechanical defects are recognized.
  • the process and the device described below are not exclusively confined to use for composite structures comprising on the one hand a matrix made of a dielectric material and, on the other hand, carbon fibers having an electrical conductivity.
  • the device according to the invention can be used to determine the dielectric permittivity ⁇ r of the structural element 1.
  • That -ci may for example consist of one or more layers 26 of resin reinforced with glass fibers, and a core 27 disposed between these layers.
  • the integrated structural control device no longer works according to a hybrid technology, but according to a purely electric method, in which the emission layer 4 is modified to generate, no longer a magnetic field, but an electric field E This is done very simply by opening the switches 11 (FIG.

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Abstract

Dispositif (2) de contrôle de l'état de santé d'une structure (1) comprenant un matériau imparfaitement conducteur de conductivité sigma et un matériau diélectrique de permittivité ɛ, comprenant une source de rayonnement magnétique (4), générant un champ diélectrique dans la structure un détecteur (5) mesurant deux composantes du champ électrique le long de deux directions formant un angle non nul entre elles, des moyens de calcul (3) donnant la valeur de sigma et de ɛ à partir des deux composantes.

Description

Dispositif et procédé de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel, et structure adaptée pour un contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel de ladite structure
La présente invention est relative aux dispositifs et aux procédés de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel, et à une structure adaptée pour un contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel de cette structure. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel inhomogène comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur, de conductivité électrique σ, et un matériau diélectrique de permittivité diélectrique er, comprenant : (A) des moyens d'émission de rayonnement magnétique adaptée pour générer un champ magnétique, ledit champ magnétique étant, au niveau de la zone, équivalent à un champ magnétique émis par un dipôle magnétique s'étendant dans une direction de dipôle, ledit champ magnétique générant un champ électrique dans la zone, et (B) des moyens de détection adaptés pour mesurer une première composante mesurée d'un champ électrique, le long d'une première direction de détection. Les éléments structurels en question sont typiquement des matériaux en résine renforcée par des fibres de carbone, faisant partie de la structure, par exemple d'un véhicule tel un véhicule automobile, un aéronef, un véhicule ferroviaire, ou autres, pour lesquels les contraintes de masse sont primordiales . Un tel dispositif, dit hybride en ce qu'il génère un champ magnétique et détecte un champ électrique, a déjà été utilisé avec succès par le passé pour déterminer si un tel élément structurel présentait un défaut, par exemple de nature mécanique ou chimique, ou autre. Un tel exemple d'application est décrit dans « Electromagnetic health monitoring System for composite materials », Lemistre et Balageas, dans Matériaux et Techniques, numéro hors-série 2002, Ed. SIRPE, Paris, pg 29-32. Dans cet article, le champ magnétique est localement équivalent au champ magnétique émis par un dipôle s'étendant le long d'une direction donnée de l'élément structurel en ce qu'il est émis par deux pistes conductrices linéaires s'étendant dans cette direction et parcourues en sens inverse par un courant électrique . Le champ électrique est mesuré orthogonalement à cette direction dans le plan de la structure. L'information ainsi récoltée est utile pour déterminer si la structure présente ou non un défaut. En cherchant à perfectionner leur dispositif, les inventeurs ont remarqué qu'il était possible de caractériser le défaut de la structure à l'aide d'une mesure du champ électrique selon une autre direction, dans le plan de l'élément structurel, que celle utilisée dans cet article. Ainsi, selon l'invention, un dispositif du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que lesdits moyens de détection sont adaptés pour mesurer en outre une deuxième composante mesurée dudit champ électrique, le long d'une deuxième direction de détection formant avec ladite première direction de détection un angle non nul, et en ce que ledit dispositif comprend en outre des moyens de calcul adaptés pour obtenir une valeur de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir desdites première et deuxième composantes mesurées . Grâce à ces dispositions, on obtient deux informations concernant l'élément structurel qui permettent de caractériser la nature du défaut présenté par l'élément structurel, en particulier parmi les défauts de nature mécanique, qui entraînent une variation locale de σ, et chimique ' et/ou thermique qui entraînent une variation locale de er. En pratique, cela permet de prévoir le type d'intervention à mener sur l'élément structurel, pour éliminer le défaut, plutôt que d'avoir à remplacer l'élément structurel entier par ignorance. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : une direction choisie parmi la première et la deuxième direction de détection est ladite direction de dipôle ; - lesdits moyens d'émission de rayonnement comprennent une couche comprenant, au niveau de ladite zone, au moins deux pistes conductrices parallèles, orientées le long de ladite direction de dipôle et adaptées pour pouvoir être parcourues en sens inverse l'une de l'autre par un courant électrique ; lesdits moyens de détection comprennent une couche comprenant, au niveau de ladite zone, au moins une piste conductrice orientée le long de ladite première direction de détection, et une couche comprenant, au niveau de ladite zone, au moins une piste conductrice orientée le long de la dite deuxième direction de détection ; lesdits moyens de détection comprennent une couche comprenant, au niveau de ladite zone, au moins deux pistes conductrices orientées le long de ladite première direction de détection, et un processeur d'exploitation adapté pour mesurer la deuxième composante mesurée dudit champ électrique par mesure différentielle entre les deux pistes ; les moyens de calcul comprennent : (Z) des moyens de mémoire adaptés pour contenir un modèle de la zone par au moins deux paramètres numériques liés à σs représentant ladite conductivité électrique σ en cette zone, et er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, et un modèle desdits moyens d'émission, (E) des moyens d'estimation adaptés pour estimer une composante simulée d'un champ électrique simulé généré dans ledit modèle de la zone par ledit modèle de moyens d'émission, le long d'une direction de détection choisie parmi lesdites première et deuxième direction de détection, et (F) des moyens de comparaison adaptés pour comparer ladite composante simulée et ladite composante mesurée correspondante obtenue par les moyens de détection (B) ; lesdits moyens d'estimation sont également adaptés pour estimer une autre composante simulée dudit champ électrique simulé le long de l'autre direction choisie parmi les première et deuxième directions de détection, et lesdits moyens de comparaison .sont également adaptés pour comparer ladite autre composante simulée et ladite autre composante mesurée correspondante obtenue par les moyens de détection (B) ; - le dispositif comprend en outre (D) des moyens de génération adaptés pour générer ledit modèle contenu dans les moyens de mémoire (Z) ; le dispositif comprend en outre : (G) une base de données contenant des données relatives à une énergie absorbée par un élément structurel présentant une conductivité électrique σ et une permittivité diélectrique er pour lesdits matériaux ; le dispositif comprend en outre une couche de contrôle intégré des structures à technologie piézo- électrique. Selon un autre aspect, l'invention concerne une structure adaptée pour un contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel inhomogène de ladite structure, et comprenant : ledit élément structurel comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur, de conductivité électrique σ, et un matériau diélectrique de permittivité diélectrique er, une couche d'émission de rayonnement magnétique adaptée pour générer un champ magnétique, ledit champ magnétique étant, au niveau de la zone, équivalent à un champ magnétique émis par un dipôle . magnétique s'étendant dans une direction de dipôle, ledit champ magnétique générant un champ électrique dans la zone, une couche de détection adaptée pour mesurer une première composante mesurée d'un champ électrique, le long d'une première direction de détection, et une deuxième composante mesurée dudit champ électrique, le long d'une deuxième direction de détection formant avec ladite première direction de détection un angle non nul, et au moins un organe de connexion à des moyens de calcul adaptés pour obtenir une valeur de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir desdites première et deuxième composantes mesurées. Selon un mode de réalisation, on peut également avoir recours à la disposition suivante : ledit élément structurel se présente sous la forme d'au moins une couche, ladite couche de détection étant comprise entre ladite couche d'élément structurel et ladite couche d'émission ; ledit élément structurel se présente sous la forme d'au moins une couche, ladite couche d'émission étant comprise entre ladite couche d'élément structurel et ladite couche de détection ; ledit élément structurel se présente sous la forme d'au moins une couche, ladite couche d'élément structurel étant comprise entre ladite couche d'émission et ladite couche de détection ; - ledit élément structurel inhomogène se présentant sous la forme d'au moins une couche fine comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur sous la forme d'au moins une fibre de carbone, de conductivité électrique σ, et un matériau diélectrique sous la forme d'une matrice, dans laquelle sont noyées lesdites fibres de carbone, de permittivité diélectrique er. Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel inhomogène comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur, de conductivité électrique σ, et un matériau diélectrique de permittivité diélectrique er, comprenant les étapes au cours desquelles : (a) on génère un champ magnétique, par des moyens d'émission de rayonnement magnétique, ledit champ magnétique étant, au niveau de la zone, équivalent à un champ magnétique émis par un dipôle magnétique s'étendant dans une direction de dipôle, ledit champ magnétique générant un champ électrique dans la zone, et (b) on mesure une première composante mesurée d'un champ électrique, le long d'une première direction de détection, caractérisé en ce qu' au cours de l'étape (b) , on mesure en outre une deuxième composante mesurée dudit champ électrique, le long d'une deuxième direction de détection formant avec ladite première direction de détection un angle non nul, et en ce que le procédé comprend en outre une étape (c) au cours de laquelle on obtient une valeur de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir desdites première et deuxième composantes mesurées . Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel inhomogène comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur, de conductivité électrique σ, et un matériau diélectrique de permittivité diélectrique er, en une première et une deuxième couche superposées, ledit procédé comprenant les étapes au cours desquelles, au cours d'une première itération : (a) on génère un champ magnétique à une première fréquence, par des moyens d'émission de rayonnement magnétique, ledit champ magnétique étant, au niveau de la zone, équivalent à un champ magnétique émis par un dipôle magnétique s 'étendant dans une direction de dipôle, ledit champ magnétique générant un champ électrique dans la zone, et (b) on mesure une première composante mesurée d'un champ électrique, le long d'une première direction de détection, (c) on obtient une valeur de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir de ladite première composante mesurée, caractérisé en ce que, au cours d'une deuxième itération, on répète les étapes (a) , (b) , et (c) pour une deuxième fréquence, et en ce que, au cours de l'étape (c) de la deuxième itération, on prend en compte la valeur obtenue au cours d'une étape (c) précédente. Selon des modes de réalisation préférés, on peut en outre avoir recours à 1 ' une et /ou à 1 ' autre des dispositions suivantes : au cours de chaque étape (b) , on mesure en outre une deuxième composante mesurée dudit champ électrique, le long d'une deuxième direction de détection formant avec ladite première direction un angle non nul, et dans lequel, au cours de l'étape (c) de chaque itération, on prend en compte lesdites première et deuxième composantes mesurées . - au cours de l'étape (c) , pour chaque itération, disposant, dans des moyens de mémoire, d'un modèle initial de la .. zone par au moins deux paramètres numériques liés à σs représentant ladite conductivité électrique σ en cette zone, et er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, et un modèle desdits moyens d'émission, (e) on estime au moins une première composante simulée d'un champ électrique simulé généré dans ledit modèle de la zone par ledit modèle de moyens d'émission, le long d'une direction de détection choisie parmi lesdites première et deuxième direction de détection, et (f) on compare ladite composante simulée et ladite composante mesurée correspondante obtenue au cours de l'étape (b) ; - le procédé comprend en outre, antérieurement à l'étape (e) , une étape (d) dans laquelle on génère, dans les moyens de mémoire, un modèle initial de la zone par au moins deux paramètres numériques liés à σs représentant ladite conductivité électrique σ en cette zone, et er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, et un modèle desdits moyens d'émission ; au cours de l'étape (b) , on mesure une deuxième composante mesurée dudit champ électrique, le long de l'autre direction de détection, au cours de l'étape (e) , on estime une deuxième composante simulée correspondante dudit champ électrique simulé, et, au cours de l'étape (f) , on compare ladite deuxième composante simulée et ladite deuxième composante mesurée obtenue au cours de l'étape (b) ; postérieurement à l'étape (f) , on met en outre en œuvre l'étape (d' ) dans laquelle on génère un modèle modifié de la zone par au moins deux paramètres numériques liés à σs représentant ladite conductivité électrique σ en cette zone, et er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, différent du modèle initial par au moins l'un des paramètres numériques, et on met en œuvre les étapes (e) et (f) pour ledit modèle modifié ; l'étape (c) comprend en outre une étape (g) au cours de laquelle on détermine au moins une caractéristique de la zone choisie parmi la conductivité σ et la permittivité er en identifiant ladite conductivité simulée σs à ladite conductivité et/ou ladite permittivité simulée es r à ladite permittivité, dès lors que la comparaison effectuée à l'étape (f) donne un résultat satisfaisant ; le procédé comprend en outre une étape au cours de laquelle (h) on détermine une énergie absorbée par ledit élément structurel présentant ladite conductivité électrique σ et/ou ladite permittivité diélectrique er obtenues à l'étape (c) par inférence sur une base de données contenant des données concernant une énergie absorbée par un élément structurel présentant une conductivité électrique σ et une permittivité diélectrique er pour lesdits matériaux. Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel comprenant au moins un matériau diélectrique de permittivité diélectrique er, et ne comprenant pas de matériau électriquement conducteur, même imparfaitement, ledit procédé comprenant les étapes au cours desquelles : (a*") on génère dans la zone, à l'aide de moyens d'émission de rayonnement électrique, un champ électrique dans une première direction, et (b") on mesure une composante mesurée d'un champ électrique, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une étape (c") au cours de laquelle on obtient une valeur de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir de ladite composante mesurée. Selon un mode de réalisation préféré, on peut en outre avoir recours à la disposition suivante : au cours de l'étape (c") , disposant, dans des moyens de mémoire, d'un modèle initial de la zone par au moins un paramètre numérique lié à er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, et un modèle desdits moyens d'émission, (d") on estime une composante simulée d'un champ électrique simulé induit dans ledit modèle de la zone par ledit modèle de moyens d'émission, et (e") on compare ladite composante simulée et ladite composante mesurée correspondante obtenue au cours de l'étape (b") . ' D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue en perspective d'une structure instrumentée, la figure 2 est une vue en perspective de la face interne d'une zone de la structure présentée sur la figure 1 munie d'un dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une structure composite à laquelle l'invention est applicable, la figure 4 est une vue schématique plane d'une source de rayonnement magnétique utilisée dans le cadre de l'invention, les figures 5a, 5b, 5c et 5d sont des vues schématiques planes de différents modes de réalisation ou de moyens de détection selon l'invention, les figures 6a, 6b, 6c sont des vues schématiques du modèle utilisé dans le cadre de 1 ' invention, la figure 7 est une vue schématique de côté représentant le calcul du champ électrique dans un milieu, dans le cadre de l'invention, - la figure 8 est une figure schématique représentant le calcul des sources effectives dans une structure, la figure 9 est une vue schématique de côté représentant le calcul du champ électrique dans un milieu 1 dans le cadre de l'invention, les figures 10a et 10b représentent une alternative au calcul de champ électrique au niveau de la face interne lb de la structure, la figure 11 est une vue schématique plane d'un modèle d'un endommagement de la structure étudiée, la figure 12 est un diagramme représentatif du calcul de σ et/ou er pour la structure sous test, la figure 13 est une vue schématique de côté représentative du calcul correspondant à une structure multicouches, la figure 14 est une vue en perspective représentant un autre type de structure, genre sandwich, susceptible d'être muni d'un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 15 est une vue schématique du système complet . Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 représente un élément structurel 1 qui est typiquement une partie d'une structure réalisée en un matériau composite du type comprenant une résine renforcée par des fibres de carbone. L'élément structurel en question est, par exemple, un élément rigide de la structure d'un véhicule spatial, naval, automobile, ferroviaire ou autre, dans lequel les matériaux composites trouvent des applications importantes, en particulier grâce au gain en poids qu'ils permettent à la structure de présenter par rapport à une structure métallique présentant une rigidité équivalente. Ainsi, l'élément structurel 1 en question peut être une entité en cours de fabrication, ou autre, destinée à être montée dans une structure complète, ou peut éventuellement être une partie d'une structure complète en service. L'élément structurel 1 comporte un dispositif intégré de contrôle de structure 2 (voir figures suivantes) qui est, par exemple, disposé sur sa face interne lb, la face externe la de 1 ' élément structurel étant tournée vers l'espace extérieur, et de ce fait, susceptible d'être endommagée lors de l'utilisation du véhicule comprenant l'élément structurel. Le dispositif de contrôle 2 est ainsi utilisé pour évaluer l'ampleur de 1 ' endommagement subi par l'élément structurel 1 au niveau de sa face externe la. Un tel endommagement peut être causé soit dans l'utilisation normale du véhicule comprenant l'élément structurel, soit volontairement en cours de fabrication, lors de tests destinés à étudier la résistance de l'élément structurel destiné à faire partie de la structure, soit pour vérifier les propriétés des matériaux utilisés dans le cadre de la fabrication de l'élément structurel. Ces endommagements sont typiquement de trois types distincts, à savoir : un endommagement d'origine mécanique, suite par exemple à un choc, ou un endommagement d'origine thermique, suite à une élévation de température importante subie par le composant, ou de nature chimique, suite par exemple à une absorption de liquide. Le dispositif de contrôle intégré 2 présente des organes de connexion adaptés pour le relier à une unité de commande 3 utilisée pour émettre des signaux d'excitation vers le dispositif de contrôle, et recevoir des signaux de ce dispositif de contrôle, ces signaux étant fonction du possible endommagement de l'élément structurel. On se réfère maintenant à la figure 2 qui représente de manière schématique une zone de l'élément structurel 1 munie sur sa face interne lb du dispositif de contrôle intégré de structure 2, selon un mode de réalisation de celui-ci. Le dispositif en tant que tel se présente sous la forme de pistes conductrices maintenues dans un mylar fixées par exemple par collage à la face interne lb de l'élément structurel. Le dispositif 2 comprend en particulier une couche d'émission 4 (détaillée plus loin) comprenant une pluralité de pistes conductrices linéaires parallèles 9 s ' étendant le long d'un axe X de l'élément structurel, et reliées entre elles, par exemple en une extrémité, par une piste conductrice 10, par exemple perpendiculaire. Le dispositif de contrôle intégré des structures présente également des moyens de détection sous la forme d'une couche de détection 5, comprenant également des pistes conductrices 12, et pouvant se présenter selon une pluralité de variantes comme décrit en relation aux figures 5a, 5b et 5c. La couche d'émission 4 peut être comprise entre 1 ' élément structurel 1 et la couche de détection 5 ou, de manière indifférente, c'est la couche de détection 5 qui est comprise entre la couche d'émission 4 et l'élément structurel 1. Les pistes de la couche d'émission 4 et de la couche de détection 5 sont reliées à l'unité centrale 3. La figure 2 représente une portion suffisamment petite de l'élément structurel de la figure 1 pour pouvoir localement être considérée comme plane dans le plan (X ; Y). La flexibilité des couches d'émission 4 et de détection 5 permet à celles-ci d'être fixées, par exemple par collage sur la face interne de l'élément structurel 1 entier, même si celui-ci présente une courbure non nulle, comme représenté sur la figure 1. La figure 3 représente par exemple l'élément structurel 1 sous la forme d'un élément composite constitué d'une matrice 6, un matériau diélectrique caractérisable par sa permittivité diélectrique εr, et de fibres de carbone 7, ou de tout autre matériau imparfaitement électriquement conducteur adapté, caractérisable par sa conductivité électrique σ. De manière classique, l'élément structurel 1 composite comporte plusieurs couches 8a, 8b, 8c, 8d dans lesquelles les fibres de carbone s'étendent dans des directions différentes pour donner à la structure un caractère orthotrope. Les couches 8a et 8d présentent ainsi des fibres de carbone s 'étendant dans la direction X, tandis que les couches 8b et 8c présentent des fibres de carbone s 'étendant dans la direction Y. On peut également utiliser l'invention pour des structures quasi-isotropes dans lesquelles les fibres de carbone de couches successives forment entre elles un angle de 45°, ou tout matériau composite approprié à base de matériau imparfaitement conducteur. La figure 4 représente schématiquement la couche d'émission 4 fixée sur l'élément structurel 1 et comprenant des pistes conductrices électriquement linéaires 9 parallèles s 'étendant dans la direction X reliées entre elles par exemple en une extrémité par une piste électriquement conductrice 10 présentant éventuellement une série d'interrupteurs 11, et reliées en leur autre extrémité à l'unité de commande 3. L'unité de commande 3 peut émettre un courant i dans une piste conductrice 9a, 1 ' interrupteur 11 associé à cette piste conductrice 9a étant fermé, et les autres interrupteurs 11 étant ouverts, de sorte que le courant circule également dans la piste conductrice 9b voisine dans le sens opposé du courant circulant dans la piste conductrice 9a, de manière à former une boucle générant dans la structure un champ magnétique B équivalent au champ magnétique généré par un dipôle magnétique orienté le long de la direction X. Le courant i émis par l'unité centrale 3 est de préférence un courant alternatif généré successivement à plusieurs fréquences comme décrit plus en détail par la suite. Le courant en question est émis successivement dans les différentes pistes 9 de la couche d'émission 4, et les interrupteurs correspondants peuvent être ouverts ou fermés de manière adaptée pour pouvoir scanner la structure 1 le long de la direction Y. On pourra utiliser tout autre moyen adapté pour scanner la structure. Toutes ces opérations sont commandées par l'unité centrale 3. De manière classique, en contrôle intégré des structures hybrides, le champ magnétique B émis par la couche d'émission 4 génère dans l'élément structurel 1 imparfaitement conducteur des courants de Foucault qui forment un champ électrique E détecté par la couche de détection 5. La figure 5a représente, par exemple, de manière également schématique, un premier mode de réalisation d'une telle couche de détection 5 selon l'invention. Dans ce premier mode de réalisation, il est plus judicieux de parler de deux couches de détection 5a, 5b, destinées à être placées l'une sur l'autre, la couche 5b comportant une série de pistes conductrices parallèles linéaires 12 reliées en une extrémité à l'unité centrale 3, et libres en l'autre extrémité, et disposées le long de l'axe Y de manière perpendiculaire aux pistes conductrices 9 de la couche d'émission 4. Une couche de détection 5b de ce genre a déjà été décrite à plusieurs reprises, et en particulier dans l'article susmentionné, et est adaptée pour détecter la composante Eγ s ' étendant le long de la direction Y du champ électrique E. La couche 5a se compose de manière similaire et présente des pistes conductrices 12 également reliées à l'unité de commande 3, mais orientées le long de la direction X afin de détecter la composante Ex du champ électrique E. Notons également ici que les composantes Ex et Eγ détectées sont définies par l'orientation du dipôle magnétique équivalent au niveau de la couche d'émission en la zone étudiée, et que l'orientation des fibres de carbone dans le matériau est à ce titre indifférente. L'information mesurée en excitant les fibres conductrices 9a et 9b de la couche d'émission 4 et les pistes conductrices 12a et 12b de la couche de détection 5 permettent d'obtenir une information relative à Ex et/ou Eγ au niveau de 1 ' "intersection" de ces pistes. En excitant successivement les différentes pistes conductrices 9a, 9b, puis pour chacune, en excitant successivement les différentes pistes conductrices 12a et 12b, on obtient ainsi, en une fraction de seconde, une cartographie complète de l'élément structurel 1 portant le dispositif de contrôle intégré des structures 2, même de grande taille. Pour chaque point scanné, le courant émis est un courant alternatif émis successivement à différentes fréquences, ce qui permet de scanner également la structure 1 en profondeur. En scannant la structure à une fréquence élevée, correspondant à l'épaisseur de la couche superficielle de l'élément structurel, on obtient des informations spécifiques à cette couche. En abaissant la fréquence à une fréquence correspondant à l'épaisseur des deux premières couches, on obtient des informations relatives à ces deux couches. En utilisant les informations obtenues pour la première couche, on obtient des informations sur la deuxième couche seule. En continuant ainsi, on scanne en profondeur l'élément structurel. En pratique, 1 ' endommagement subi par la structure aura été subi sur sa face externe la, et le dispositif de 05/095944 17 contrôle d'intégré 2 sera disposé sur sa face interne lb, en particulier de manière à prévenir tout risque d' endommagement du dispositif de contrôle intégré, et il est donc essentiel que celui-ci soit capable de déterminer un endommagement survenu "en profondeur" par rapport à lui. Aussi peut on effectuer les calculs itératifs couche à couche en commençant à une basse fréquence pour obtenir une information sur la structure entière, puis en élevant successivement la fréquence. Les inventeurs ont remarqué que la détection de la composante Eγ du champ électrique parcourant 1 ' élément structurel 1 permettait d'obtenir une information supplémentaire par rapport à la simple détection de la composante Ex du champ électrique . A l' aide des deux composantes indépendantes Ex et Eγ, il est possible de retrouver par calcul une valeur des deux caractéristiques du matériau, à savoir la conductivité électrique σ du milieu et la permittivité diélectrique εr de la matrice. Les composantes mesurées peuvent être réelles ou complexes de la forme Ex = E°x e j(ω +φ), portant alors l'information de l'amplitude et de la phase. Le calcul séparé de la conductivité électrique σ et de la permittivité diélectrique εr est intéressant, car il permet à son tour de caractériser le type de défaut que la structure a pu subir, entre d'une part les défauts d'origine mécanique qui entraînent un délaminage entre couches et éventuellement une rupture des fibres de carbone et ainsi uniquement une variation de la conductivité électrique σ, ou d'autre part, les défauts d'origine chimique ou thermique qui entraînent un endommagement principalement de la matrice et donc une modification de la permittivité diélectrique εr de celle-ci, et éventuellement de la conductivité σ du mileu par pyrolyse de la résine. L'intérêt de pouvoir caractériser la nature de 05/095944 18
1 ' endommagement qu'a subi la structure est de pouvoir prévoir par exemple le type d'intervention (réparation) à conduire sur la structure. Les inventeurs ont, en outre, montré que cette méthode permettait de détecter des défauts d'origine chimique et/ou thermique avec une précision supérieure aux techniques existantes de contrôle intégré des structures, qui sont plutôt adaptées pour la mesure des défauts d'origine mécanique. Bien entendu, il existe de nombreux autres moyens, dans le cadre de l'invention, pour détecter la composante Eγ du champ électrique parcourant la structure. En particulier, trois modes de réalisation alternatifs de la couche de détection sont présentés en référence aux figures 5b, 5c et 5d respectivement. Sur la figure 5b, la couche de détection 5 n'est plus formée que par une seule couche qui comporte une série de pistes conductrices 12 en zig zag, les pistes 12a et 12b restant parallèles tout en formant ces zig zag. De manière purement illustrâtive, on a représenté également sur la figure 5b les pistes conductrices 9a et 9b de la couche d'émission 4 superposées a la couche de détection 5 et excitées par l'unité centrale 3, parcourues par le courant i. L'unité centrale 3 peut alors lire au niveau des pistes conductrices 12a et 12b une information relative à Ex + Eγ si les zig zag sont orientés de 45° par rapport aux direction X et Y. Ce mode de réalisation est le mode de réalisation illustré sur la figure 2 représentant globalement la structure et également la couche d'émission 4. Selon un troisième mode de réalisation représenté sur la figure 5c, on reprend pour la couche de détection 5 le mode de réalisation de la figure 5b et on lui adjoint une série de pistes conductrices parallèles deux à deux 12c, 12d, superposées respectivement à la piste conductrice 12a et à la piste conductrice 12b selon un zig zag inverse, de sorte que alors que les pistes conductrices 12a et 12b permettent d'obtenir une information relative à Ex + Eγ, les pistes conductrices parallèles 12c et 12d permettent d'obtenir pour les mêmes pistes conductrices 9a, 9b excitées de la couche d'émission 4 une information relative à la composante Ex - Eγ du champ électrique. En combinant ces deux informations, on retrouvera directement les composantes Ex et Eγ séparément . II n'est bien sûr pas obligatoire que les zig zag formés par les pistes conductrices 12a, 12b, 12c, 12d, dans aucun des modes de réalisation présentés forment un angle de 45° avec les directions X et Y telles que définies par l'orientation des pistes conductrices 9 de la couche d'émission 4, et on peut choisir n'importe quel angle. En outre, bien que les zig zag des pistes conductrices 12a à 12d soient représentés à angles droits, il n'est pas interdit que les pistes conductrices en question présentent des angles arrondis pour des raisons de réalisation pratique. Selon un quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 5d, on utilise, pour former la couche de détection 5 uniquement la couche de détection 5b représentée sur la figure 5a, dont les pistes conductrices parallèles linéaires 12a, 12b sont reliées en une extrémité à l'unité centrale 3, et libres en l'autre extrémité, et disposées le long de l'axe Y de manière perpendiculaire aux pistes conductrices 9 de la couche d'émission 4. Dans ce cas, comme décrit précédemment, la lecture de chaque piste permet d'accéder à la composante Eγ du champ électrique E s'étendant le long de la direction Y au niveau de la piste. Pour détecter la composante Ex du champ électrique E le long de la direction X, on utilise une mesure différentielle de deux pistes conductrices adjacentes 12a, 12b, qui peuvent être considérées comme une capacité élémentaire. On notera, en outre qu'avec la géométrie présentée sur la figure 5d, il est également possible de mesurer la composante magnétique totale correspondant à la somme du champ magnétique incident et du champ magnétique réfléchi. A cet effet, pour mesurer la composante du champ magnétique totale au niveau des pistes conductrices 12a, 12b, on court-circuite ces deux pistes, qui peuvent alors être assimilées à une boucle élémentaire. La mesure différentielle au niveau des deux pistes court-circuitées permet alors d'accéder à une mesure de la composante magnétique totale à cet endroit . Le balayage des deux réseaux de pistes 9 et 12 permet alors d'obtenir trois matrices de points : une pour la composante Ex, une pour la composante Eγ, et une pour la composante magnétique totale H. Les composantes en sinus et en cosinus des trois grandeurs évoquées ci-dessus peuvent également être calculées par détection synchrone, en mettant en œuvre le système représenté sur la figure 15. Un commutateur d'excitation 29 est commandé par un processeur de commande 30 pour faire commuter les interrupteurs 11 de la couche d'émission 4. Le processeur de commande 30 commande également un commutateur E/H 31 qui gère la commutation des interrupteurs ménagés entre les pistes 12 de la couche de détection 5. Le courant parcourant les pistes 9 de la couche d'émission 4 est fourni par un générateur 32 adapté, et les signaux électriques parcourant les pistes 12 de la couche de détection 5 sont multiplexes au niveau d'un multiplexeur 33 qui les transmet à un processeur d'exploitation 34 adapté pour stocker les valeurs détectées et calculer les matrices de composantes Ex, Eγ et H, et traiter ces valeurs comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Le processeur de commande 30 et le processeur d'exploitation 34 peuvent être regroupés dans l'unité de commande 3. Le signal détecté au niveau des pistes conductrices 12 de la couche de détection par l'unité centrale 3 est éventuellement traité par des algorithmes bien connus du traitement du signal tels qu'il en a déjà été utilisé dans le domaine du contrôle intégré des structures, tel par exemple l'algorithme de Donoho cité dans l'article susmentionné. Un tel traitement du signal peut, en effet, être utile pour s'affranchir des différents termes de bruits que porte le signal. Le dispositif tel que décrit permet d'obtenir des résultats qualitatifs sur l'état de santé des structures, par exemple en comparant les résultats obtenus avec des résultats obtenus précédemment pour la structure en question, par exemple lors de la mise en service de la structure, ou lors d'un examen antérieur si la structure est scannée périodiquement . La comparaison des résultats de détection avec des résultats de détection précédents permet de déterminer 1 ' occurrence et la nature d'un éventuel endommagement subi par la structure. Il est, de plus, possible de quantifier le niveau d' endommagement, comme décrit par la suite à l'aide d'un modèle adapté pour calculer le champ électrique pour la structure étudiée, au niveau de la couche de détection. On dispose pour ce faire, dans l'unité centrale 3, d'un modèle de la structure, qui peut par exemple avoir été préétabli au moment de la mise en service de la structure. Ce modèle est en particulier adapté pour qu'on puisse lui appliquer la méthode DPSM (acronyme anglais de l'expression Distributed Point Source Method) qui sera détaillée de manière générale à l'aide des figures 6a, 6b et 6c. Cette méthode est particulièrement adaptée en ce qu'elle permet d'obtenir en des temps de calcul courts une information relative à un point (ou une partie limitée) de l'espace. Ceci dit, rien ne s'oppose à ce que le dispositif précédemment décrit soit utilisé avec une méthode de calcul classique du genre « éléments finis » . On se réfère tout d'abord à la figure 6a, sur laquelle une première surface b est maillée selon une pluralité d'échantillons de surface tels que dS'l, dS'2, dS'3 et dS'4. De même une deuxième surface a est maillée par une pluralité d'échantillons de surface tels que dSl, dS2, dS3, dS4, ... En se référant à la figure 6b, à chaque échantillon de surface dSi est associé un hémisphère HEMi tangent à l'échantillon de surface dSi en un point de contact Pi.
Préférentiellement, ce point de contact Pi correspond au sommet de l'hémisphère HEMi. Pendant cette étape de maillage des surfaces b et a, on évalue, d'une part, la surface de l'élément structurel et, d'autre part, on choisit un nombre d'échantillons de surface dSi selon la position souhaitée de l'estimation du champ électrique. Ainsi, la surface d'un échantillon dSi est donnée par S0/N où S0 correspond à la surface totale de la surface b à étudier, et N correspond au nombre choisi d'échantillons de surface dSi. L'hémisphère HEMi est de même surface que l'échantillon dSi. Ainsi, le rayon Ri de l'hémisphère se déduit de l'expression 2πRi2 = S0 / N. Chaque maille que représente un échantillon de surface dSi présente, dans l'exemple décrit, une forme de parallélogramme, de centre Pi correspondant au point d'intersection des diagonales de ce parallélogramme. L'hémisphère HEMi est tangent à l'échantillon de surface dSi en ce point Pi. Bien entendu, les mailles peuvent être de formes différentes, triangulaires ou autres . On indique de façon générale que le point Pi correspond au barycentre de la maille. Il pourra être utile de repartir directement d'un maillage de l'élément structurel développé lors de la conception de la structure. Lorsque les conditions aux limites du problème portent sur une grandeur vectorielle, on affecte trois sources SAi, SBi, SCi à l'échantillon de surface dSi. Les trois sources SAi# SBi, SCi, attribuées à un échantillon de surface dSi ont des positions respectives déterminées comme indiqué ci-après. Telles que représentées sur la figure 6b, les trois sources SAi, SBi, SCi sont coplanaires et le plan comportant ces trois sources comporte en outre la base de l'hémisphère HEMi. L'hémisphère HE est construit avec le centre du disque constituant la base de l'hémisphère qui correspond au barycentre des trois sources SAi, SBi, SCi. Pour un hémisphère HEM2 voisin, les trois sources SA2, SB2, SC2 peuvent être orientées de manière différente des sources SAX, SBi, SCi de l'hémisphère HEM1; comme représenté sur la figure 6c, et en règle générale, les sources des différents hémisphères peuvent être orientées de manière aléatoire pour éviter un phénomène de surpériodicité. On considère que les sources SΑi/ •«, S'CN, SAi, ..., SCN sont des charges fictives émettant une grandeur d'excitation dans la structure. On relie le champ électrique en des points Mi, ..., MN quelconques du milieu aux intensités des charges des sources des points Ai, ..., A, Bi, ..., BN, Ci, ..., CN par l'expression suivante: où : le coefficient v'∑j(∑ = A,B,C et j ≈ 1, 2,...,N) de la première matrice colonne correspond à la valeur de charge électrique qj pour la source S'∑j ; les coefficients Vu (Mi) (avec u = X, Y, Z et i = 1, 2,..., N) de la seconde matrice colonne correspondent à une valeur du champ électrique en un point Mi de 1 ' espace ; la matrice d'interaction F', de dimension 3Nx3N s'exprime par la relation :
L'expression de ces coefficients est la suivante Cτ u(i ) = fu [d(Pi,S^j)} [3] avec Σ = A, B, C i = 1, 2, ..., N j = 1, 2, ..., N U = X, y, (U) = -grad C4] 2πεMβy où e er-6o correspond à la permittivité diélectrique du milieu où se situe le point Mi. Ainsi, le système matriciel de l'équation 1 permet d'estimer, à partir d'une matrice d'interaction F' et d'un vecteur comportant les valeurs v'∑j associées aux sources S'∑j, les coefficients d'un vecteur (matrice colonne) comportant les valeurs du champ électrique V(Mi) au point de 1 ' espace Mi . Pour déterminer les valeurs des sources v'∑j, on applique le système matriciel de l'équation 1 aux points P'ι,...,P'N correspondant au sommet des hémisphères HEMi de la surface b, où on peut connaître le champ électrique incident. Les valeurs des sources v'Eι, V ∑2 l ..., v'∑w sont ainsi déterminées par l'équation suivante :
Vv αvy où les coefficients de F'"1(P') sont déterminés car on connaît les distances respectives des points P'ι,..,P'N aux points Ai, .. ,CN. Une fois que ces valeurs de sources v'∑j sont ainsi déterminées, on calcule facilement l'expression du champ électrique V en un point quelconque M de l'espace. En se référant à nouveau à la figure 6a, on comprendra que la deuxième surface a recevant l'onde émise par la première surface b agit, elle-même, comme une surface active réémettant une onde secondaire par réflexion. Chaque source S∑i représente une contribution à l'émission de cette onde secondaire. Pour tenir compte à la fois de la présence de l'onde principale et de la présence de l'onde secondaire aux points M, on estime la contribution de l'onde principale et la contribution de 1 ' onde secondaire au point M par le système matriciel :
ou F est la matrice d'interaction entre la surface a et les points M; v∑j (Σ = A, B, C ; j = 1, 2, 3,..., N) est la valeur des sources attribuées à chaque échantillon de surface dSj de la surface a, N étant le nombre total de mailles choisies pour cette surface. Les coefficients de matrice F sont fonction de la distance S∑j où S∑j sont les sources affectées à chaque échantillon dSj de deuxième surface a. Dans le cas où le champ émis par la deuxième surface est la réflexion du champ émis par la première, les valeurs des sources v∑j de la deuxième surface a sont déterminées en fonction des valeurs des sources de la première surface b, comme détaillé ci-après en référence à la figure 7. On affecte une valeur de coefficient de réflexion à chaque point Pi de la deuxième surface a. Dans le cas particulier d'un matériau en fibres de carbone noyées dans une résine, ce coefficient de réflexion est en particulier fonction de la conductivité électrique modélisée σs des fibres de carbone en ce point et la permittivité diélectrique modélisée εs r de la résine en ce point . On introduit donc une matrice Ra qui est représentative du coefficient de réflexion en chaque point Pi. En chaque point,
où j est le nombre complexe tel que j2 = -1 ω est la pulsation du champ incident, et ε = ε0.εr, ε0 étant la permittivité diélectrique du vide. Dans ce qui suit, on indique que : F (Pi) est la matrice d'interaction de la deuxième surface a appliquée au point Pi de la deuxième surface ; F(P'i) est la matrice d'interaction de la deuxième surface appliquée au point P'i de la première surface ; - F1 (Pi) correspond à la matrice d'interaction de la première surface appliquée au point Pi de la deuxième surface ; F' (P'i) correspond à la matrice d'interaction de la première surface appliquée au point P'i de la première surface ; v' correspond au vecteur colonne comportant les valeurs des sources S 's de la première surface ; et v correspond au vecteur colonne comportant les valeurs des sources Sri de la deuxième surface. Au niveau de la deuxième surface de 1 ' élément structurel 1, la contribution de l'onde incidente émise par la première surface b s ' exprime par : N'CP^ FCP) . ^ [8] La contribution de 1 ' onde secondaire renvoyée par la deuxième surface a s'exprime, par définition, par la relation : N(P) =F(P).v [9] Or, dans l'exemple représenté sur la figure 7, l'onde secondaire correspond simplement à une réflexion de l'onde principale, ce qui s'exprime par la relation : V(P) ≈ Ra V P) [10] où Ra correspond à une matrice de réflexion dont chaque coefficient représente la contribution à l'émission, par réflexion, de l'onde secondaire, par chaque source S∑i de la deuxième surface. Des trois relations précédentes, on déduit l'expression du vecteur colonne v comportant les valeurs des sources sur la deuxième surface, à partir du vecteur colonne V comportant les valeurs des sources de la première surface b par la relation : v = [F (P)Y . Ra . [E '(P)] . v ' [11] Ainsi, la valeur du champ V'(P') sur la première surface b est déterminée directement en fonction des valeurs des sources V de la première surface b dans le cas où le champ électrique initial est émis sur une unique surface de la structure étudiée. La figure 8 présente de manière générale le cas du calcul des sources équivalentes pour une structure 1 soumise à un champ électrique simulé par des charges initiales v'0 sur la surface b et v0 sur la surface a. De manière générale, si un champ extérieur est également appliqué sur la deuxième surface, on superpose à l'équation 11 l'équation 6 appliquée aux sources de la deuxième surface : V (P' ) = F' (P' ) v' . De manière générale, le champ réfléchi sur la deuxième surface a de la structure sera à nouveau réfléchi sur la première surface b comme si émis par des sources v'2 selon : Rb V'2(P') = F' (P') v'2. Soit v'2 = F'-1(P') Rb V'2(P'), Soit encore v'2 = F'-1(P') R F' (P) vx [12] . Vi sont les sources d'un champ correspondant lui- même à une réflexion du champ émis par les sources originaires v'0 selon : Soit Vi = F_1(P) Ra Vι(P) , Soit encore vx = F (P) Ra F(P') v [13? En combinant [12] et [13] , on obtient la source fictive v'2 en fonction de la source initiale v'0 selon : v'2 = F'"1(P') Rb F' (P) F_1(P) Ra F(P') V0. On peut écrire v'2 = B A v'0, avec les matrices A = F_1(P) Ra F(P') et B = F'"1^') Rb F' (P) . De même sur la surface externe a, v2 = F"X(P) Ra F(P') F'"X(P') Rb F' (P) v0, soit v2 = A B v0. La source effective correspond à la somme des différents termes provenant des différentes réflexions : Vrotal = v0 + Vi + v + ..., VTotal = v0 + A v' 0 + AB v0 + ... En écrivant de manière similaire les sources v'Totai sur l'autre surface, on peut regrouper ces deux équations sous la forme : vTotal Total ) J En pratique, on se limitera à un nombre fini de réflexions, correspondant à un nombre fini de termes pour la matrice P, puisque chaque champ réfléchi est bien entendu atténué par rapport au champ incident. On choisira dans la pratique de ne considérer aucune réflexion, soit ou plus, selon la nature du matériau, l'épaisseur considérée, la précision de résultat souhaitée, entre autres. Finalement, le champ électrique V est calculé aux
points choisis en fonction des sources initiales par la formule : rF(F) F(F) ou = Mn F(P) E(E), Ainsi, le potentiel en tout point de l'espace compris entre les surfaces a et b peut être calculé en fonction de la valeur des sources initiales v0 et v'0. La technique DPSM qui vient d'être décrite peut être utilisée de trois manières différentes. 1/ La figure 9 représente l'application des concepts précédents au cas où la première surface b est la couche d'émission 4, la deuxième surface a est la face interne lb de l'élément structurel 1, le milieu étant l'air ou une résine dans laquelle les spires de la couche de détection 5 sont maintenues. On cherche à calculer le champ électrique au point M de la couche de détection 5. Comme on connaît l'expression du courant i parcourant la couche d'émission 4, on peut calculer analytiquement, par exemple par la loi de Biot et Savart, le champ électrique incident sur la face interne lb de l'élément structurel. On applique le coefficient de réflexion au champ incident pour déterminer le champ réfléchi. On calcule alors la valeur de sources sAι, ..., SCN situées dans l'élément structurel et correspondant à des charges élémentaires émettant le champ électrique réfléchi au niveau de la face lb. On calcule ensuite la valeur du champ électrique aux points M de la couche de détection comme le champ électrique émis par ces sources par la méthode DPSM. Alternativement, on peut avoir recours à une modélisation DPSM de la couche d'émission 4, comme représenté sur les figures 10a et 10b. On modélise la couche d'émission 4 par des éléments comprenant chacun une sphère présentant trois éléments de courant dl de longueur δ, intersectant au centre G'i de la base de la sphère pour y former un trièdre. L'orientation des trièdres est éventuellement variable d'un élément à l'autre, pour éviter des problèmes de surpériodicité. La longueur de chaque élément est liée au diamètre de la sphère et est calculée en fonction des conditions aux limites imposées par les spires conductrices présentes au niveau de la couche d'émission, ou plus généralement par la connaissance aux points P'i du champ incident dû à un dispositif d'émission. De même, le champ électrique incident au niveau de la face interne lb est calculé par méthode DPSM à partir des valeurs des courants parcourant les éléments de courant. Puis, le champ électrique est calculé dans la couche de détection comme précédemment, à partir du coefficient de réflexion. En résumé, on procède comme suit : après maillage des faces, on détermine la position des points Pi et des sources Si ; on détermine les coefficients de la matrice F(P) ; en fonction d'une loi de réflexion de l'obstacle, on détermine les coefficients de la matrice de réflexion Ra ; en fonction des conditions aux limites sur la face interne lb, pour laquelle on peut calculer le champ électrique incident, on détermine les valeurs du vecteur
V(P) aux points Pi de la face interne lb et on en déduit les valeurs des sources S∑i de la face interne lb ; une fois les valeurs de toutes les sources S∑i déterminées, on peut appliquer le système matriciel donné par la relation 1 à tout point M de la couche de détection, en appliquant à ce point M la matrice d'interaction F (impliquant la position du point M et les positions des sources respectives S∑i) . Le modèle ainsi développé peut être utilisé conjointement au dispositif de contrôle intégré des structures 2 pour quantifier 1 ' endommagement subi par la structure . Pour ce faire, si l'on détecte que la structure a subi un endommagement, par exemple parce que l'on remarque une différence entre les composantes Ex et Ey mesurées du champ électrique au niveau de la couche de détection 5 avec les mêmes composantes de champ électrique mesurées précédemment, telles que lors d'une inspection précédente, ou par comparaison avec des valeurs contenues dans une base de données et établies lors de la fabrication de la structure, on peut procéder comme suit : On part d'un modèle de la structure saine, contenu dans l'unité de commande 3, et établi par exemple lors de la mise en service de la structure. Ce modèle présente, à titre d'exemple, une conductivité électrique modélisée σs 0=104 S.m"1, et une permittivité diélectrique modélisée εs r0=4, ou toutes autres valeurs préétablies pour la matrice et les fibres utilisées. On peut modifier le modèle simplement en modifiant la matrice de réflexion R a . simplement en modifiant l'un ou l'autre desdits paramètres σs et εr s au niveau de 1 ' endommagement présumé subi par la structure (emplacement identifié par le dispositif de contrôle intégré de structure 2) . Le modèle ainsi établi est représenté sur la figure 11, où une zone saine 28 entourant une zone endommagée 13 sont représentées schématiquement . Un endommagement purement mécanique ayant peu d'influence sur la composante Eγ du champ électrique détecté (étant entendu avec l'orientation représentée sur les figures) , on peut en particulier mettre en œuvre
1 ' algorithme proposé à la figure 12. En partant, en 14, d'une mesure de la composante Eγ du champ électrique, on compare, en 15, cette composante
EYm à une valeur précédente de E°Ym, par exemple obtenue lors d'un examen précédent, et contenue dans une base de données . Si la différence ΔEY = EYm - E°Ym est significative, par exemple supérieure à un seuil pré-établi ΔEY°, on peut d'ores et déjà à ce stade conclure en 16 à un défaut d'origine non mécanique, à savoir chimique et/ou thermique pour la structure ayant entraîné une variation de la permittivité diélectrique εr de la résine. En 17, on calcule la composante Eγ du champ électrique pour le modèle de la structure présentant un défaut correspondant à une variation locale de la permittivité εr, en ayant par exemple fixé εr = 2. En 18, on compare la composante Eγ calculée en 17 pour ce modèle présentant un défaut avec la composante EYm mesurée par le dispositif de contrôle intégré de structure 2. Si la différence entre ces deux valeurs est inférieure à un seuil prédéterminé, fixé par exemple par l'expérience, on en déduit la valeur εr de la structure, en 19, comme étant celle utilisée dans le modèle en 17. Sinon, on modifie le modèle en 20 en modifiant localement la valeur de εrd affectée au défaut, et on réeffectue le calcul en 17. On peut ainsi effectuer un certain nombre de calculs pour se rapprocher de la valeur de permittivité diélectrique effectivement présente dans la structure au niveau du défaut, jusqu'à ce que la condition 18 soit enfin respectée. En revenant au niveau de la comparaison 15 entre la valeur mesurée EYm et une valeur mesurée précédemment de la même composante, si on ne dénote pas de différences notables entre ces deux composantes, et qu'il existe néanmoins une différence entre la composante EXm mesurée et une composante E°Xm mesurée précédemment pour la structure, on peut conclure en 21 à un défaut d'origine mécanique pour la structure. De même, on calcule, en 22, une composante Ex pour le modèle présentant un défaut d'origine mécanique, tel que par exemple une conductivité σS = 102 S.m"1, et on compare en 23 la composante calculée pour le modèle de la structure présentant un défaut et la composante mesurée. Si la différence entre la composante EXm mesurée et la composante calculée pour le modèle de la structure présentant un défaut est inférieure à un certain seuil prédéterminé, on en déduit, en 24, que la valeur de la conductivité électrique de la structure en ce point est environ égale à la valeur de la conductivité électrique utilisée dans le modèle en 22. Sinon, on modifie, en 25, le modèle, en particulier en modifiant la valeur de la conductivité électrique σd au niveau du défaut, et on calcule à nouveau la composante Ex en 22, pour le modèle modifié. On peut ainsi réaliser un certain nombre d'itérations jusqu'à obtenir une composante Ex calculée proche de la composante mesurée EXm du champ électrique, et en déduire la valeur de la conductivité électrique de la zone de la structure égale à la valeur de σ utilisée lors de la dernière itération du modèle. Une fois la composante Ex identifiée avec succès en 23, on peut vérifier que la structure ne présente pas en plus un défaut d'origine chimique et/ou thermique. Pour ce faire, on compare, en 29, la composante Eγ calculée pour le défaut d'origine mécanique à la composante EYm mesurée. En cas de différence, on calcule la permittivité diélectrique de l'élément structurel sous test de la même manière que précédemment (17 - 19) . On peut en outre disposer d'une base de données dans laquelle, pour une structure équivalente à la structure sous tests, on a mesuré, pour des défauts suite à des apports contrôlés d'énergie de nature mécanique, chimique et/ou thermique, les modifications résultantes de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique εr respectivement. A partir des valeurs obtenues en 19 et 24, on peut ainsi remonter, à l'aide de cette base de données, à l'énergie subie par la structure, et en déduire 1 ' énergie reçue par la structure . On peut ainsi déterminer de manière objective si le seuil de tolérance pour la structure n'est pas atteint, ou s'il est essentiel d'envisager une réparation et/ou un remplacement. 11/ Dans ce qui précède, les calculs ont été effectués à l'extérieur de l'élément structurel, celui-ci n'influant le calcul que par la matrice Ra de réflexion à sa surface. Néanmoins, on peut utiliser la méthode DPSM pour représenter plus précisément les phénomènes physiques internes à la structure. Dans ce cas, on reprend la figure 6a et la figure 8 dans lesquelles la surface b correspond à la face interne lb de l'élément structurel 1, la surface a correspond à la face externe la de l'élément structurel 1, et le milieu correspond à l'élément structurel 1, considéré comme homogène dans son épaisseur. Une portion du champ électrique incident sur la face interne lb, calculé analytiquement comme précédemment, est transmise dans l'élément structurel 1. On calcule le champ transmis dans l'élément structurel en appliquant un coefficient de transmission T (lié au rapport entre l'onde transmise et l'onde incidente alors que le coefficient de réflexion R est lié au rapport entre l'onde- réfléchie et l'onde transmise) au champ incident calculé analytiquement ou par DPSM comme précédemment. Les sources initiales S'0^ correspondent à des sources émettant dans l'élément structurel la portion transmise du champ électrique incident sur la face lb depuis la couche d'émission 4. Les sources initiales S°∑i sont elles nulles, puisqu'on ne dispose pas d'une couche d'émission sur la face externe la de l'élément structurel. On calcule les sources effectives S∑i et SΕi par la formule [14] et le champ électrique en tout point du milieu par la formule [15] , en choisissant un nombre de réflexions approprié. Lors des réflexions multiples, l'onde incidente sur la face interne lb depuis l'intérieur de l'élément structurel 1 est également partiellement transmise. Finalement, le champ électrique dans la couche de détection est calculé comme en relation avec la figure 9, à l'aide de sources de champ électrique émettant vers la couche de détection le champ électrique transmis vers la couche de détection à partir du champ incident sur la face lb depuis l'intérieur de la structure 1, et du coefficient local de transmission T' de l'élément structurel vers l'extérieur. On applique ensuite le calcul d'optimisation présenté en relation avec les figures 11 et 12. 111/ La méthode DPSM permet également de réaliser une tomographie dans l'épaisseur de la structure 1. En particulier, la structure 1 étant une structure multi- couches, on peut découper la structure modélisée en autant de couches que l'élément structurel 1, afin de qualifier chaque couche. Il n'y a néanmoins pas nécessairement de lien entre le découpage en couches de l'élément structurel 1 et celui du modèle . On se réfère à la figure 13 pour l'analyse de ce mode de réalisation. Dans un premier temps, on excite la structure par un courant à une fréquence élevée adaptée pour solliciter la structure principalement en surface. On choisit par exemple une fréquence telle que l'atténuation du champ dans la structure entre la face interne lb et l'autre face le de la couche superficielle modélisée soit suffisante pour qu'on puisse négliger l'influence des couches situées sous la couche superficielle (par exemple une atténuation environ égale à 10) . On effectue les étapes du 1/ ou du 11/ pour la seule couche superficielle. A ce titre, la surface a de la figure 6a est alors la face le de l'élément structurel 1. On obtient ainsi les valeurs de conductivité a et permittivité er au niveau de la couche superficielle. Puis, on excite la structure à une fréquence inférieure, de sorte que l'atténuation d'un facteur par exemple 10 soit par exemple obtenue entre la face lb et une face ld encore plus profonde de la structure. En reprenant le calcul du .1/ ou du 11/ pour la partie de l'élément structurel comprise entre les faces lb et ld, on obtient une information sur les valeurs de conductivité σ et permittivité er pour ces deux couches cumulées. A l'aide du calcul précédent des valeurs de conductivité σ et permittivité er dans la couche superficielle, on déduit ces valeurs pour la seule couche intermédiaire comprise entre les faces le et ld. On continue ainsi en abaissant la fréquence successivement, pour obtenir pour chaque nouvelle couche, les valeurs de conductivité σ et permittivité er recherchées . Bien entendu, on peut ne vouloir rechercher qu'une seule de ces valeurs, et on pourrait, à cet effet, ne mesurer et calculer que l'une des deux composantes Ex ou Eγ, n'en déduire qu'une composante er ou σ en appliquant la branche de gauche ou la branche de droite de l'algorithme de la figure 12. Alternativement, on pourra commencer par une fréquence basse pour obtenir une vision d'ensemble de la structure, puis augmenter petit à petit la fréquence pour obtenir des informations sur les couches successives de plus en plus proches de la couche d'émission 4. D'autres variantes sont possibles, comme par exemple de scanner la structure d'abord en augmentant la fréquence par étapes successives puis en la réduisant jusqu'à sa valeur initiale, ou autres. Selon une variante, le dispositif de contrôle intégré des structures n'est pas nécessairement fixé sur une face interne lb ou externe la, mais peut être inséré dans la structure, auquel cas les calculs précédents devront être réalisés en sommant les résultats fournis pour les deux portions de structure séparées par le dispositif, présentant chacune une matrice de réflexion et de transmission. Ainsi l'unité centrale 3 est d'une part adaptée pour commander l'excitation des pistes conductrices 9 de la couche d'émission 4, des pistes conductrices 12 de la couche de détection 5, la commutation des interrupteurs 11, et le traitement du signal détecté, et comprend d'autre part des moyens de calcul comprenant des moyens de mémoire pouvant contenir un modèle de la structure étudiée, des moyens d'estimation des composantes Ex et Eγ, des moyens de comparaison de ces valeurs avec les mesures, des moyens de générer un modèle modifié. Enfin, l'unité centrale peut comprendre une base de données de résultats antérieurs pour la structure sous test ou des résultats obtenus pour une ou plusieurs structures similaires. Certains de ces éléments peuvent en outre être placés sur un support d'informations tel un CD-ROM, un DVD-ROM, ou autre, apte à être lu par un ordinateur. Les informations fournies par le procédé et le dispositif selon l'invention pourront aussi être utilisées conjointement à celles fournies par le dispositif de contrôle intégré des structures SMART-layer de la société Acellent à technologie de capteurs piézo-électriques, dont l'aptitude à détecter des défauts d'origine mécanique est reconnue . Le procédé et le dispositif ci-décrits ne sont pas exclusivement cantonnés à une utilisation pour des structures composites comprenant d'une part une matrice constituée d'un matériau diélectrique et, d'autre part, de fibres de carbone présentant une conductivité électrique. On peut par exemple utiliser le dispositif et le procédé selon l'invention pour une structure sandwich, telle que représentée sur la figure 14, purement diélectrique. Dans ce cas, il n'est bien sûr pas question de déterminer une quelconque conductivité électrique σ pour les fibres de carbone, mais le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour déterminer la permittivité diélectrique εr de l'élément structurel 1. Celui-ci peut par exemple être constitué d'une ou plusieurs couches 26 de résine renforcée par des fibres de verre, et d'un noyau 27 disposé entre ces couches. Dans ce cas, le dispositif de contrôle intégré des structures ne fonctionne plus selon une technologie hybride, mais selon une méthode purement électrique, dans laquelle la couche d'émission 4 est modifiée pour générer, non plus un champ magnétique, mais un champ électrique E. Ceci est réalisé très simplement en ouvrant les interrupteurs 11 (figure 4) reliant précédemment les pistes conductrices 9a et 9b, de manière à générer successivement dans chacune des pistes conductrices 9a, 9b,... un champ électrique. L'algorithme de résolution des figures 8 et 9 n'est plus utilisé que pour déterminer la valeur εr de la permittivité diélectrique de la structure instrumentée. Dans ces conditions, on peut ne plus mesurer la composante Ey du champ électrique détecté, et on peut se contenter d'une couche de détection orientée le long de la direction X, telle que celle représentée en 5a sur la figure 5a. Bien entendu, les couches d'émission et de détection 4, 5, peuvent être situées sur la face interne lb de l'élément structurel 1 sandwich, ou sur sa face externe, ou être dissociées pour être placées respectivement à différents niveaux dans l'épaisseur de l'élément structurel 1.

Claims

Revendications
1. Dispositif de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel inhomogène comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur (7) , de conductivité électrique σ, et un matériau diélectrique (6) de permittivité diélectrique er, comprenant : (A) des moyens d'émission de rayonnement magnétique (4) adaptés pour générer un champ magnétique, ledit champ magnétique étant, au niveau de la zone, équivalent à un champ magnétique émis par un dipôle magnétique s 'étendant dans une direction de dipôle, ledit champ magnétique générant un champ électrique dans la zone, et (B) des moyens de détection (5) adaptés pour mesurer une première composante mesurée (EYm) d'un champ électrique, le long d'une première direction de détection, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection (5) sont adaptés pour mesurer en outre une deuxième composante mesurée (EXm) dudit champ électrique, le long d'une deuxième direction de détection formant avec ladite première direction de détection un angle non nul, et en ce que ledit dispositif comprend en outre des moyens de calcul (C) adaptés pour obtenir une valeur de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir desdites première et deuxième composantes mesurées .
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel une direction choisie parmi la première et la deuxième direction de détection est ladite direction de dipôle.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel lesdits moyens d'émission (4) comprennent une couche comprenant, au niveau de ladite zone, au moins deux pistes (9) conductrices parallèles, orientées le long de ladite direction de dipôle et adaptées pour pouvoir être parcourues en sens inverse l'une de l'autre par un courant électrique.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de détection (5) comprennent une couche comprenant, au niveau de ladite zone, au moins une piste conductrice (12) orientée le long de ladite première direction de détection, et une couche comprenant, au niveau de ladite zone, au moins une piste conductrice orientée le long de la dite deuxième direction de détection.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits moyens de détection (5) comprennent une couche comprenant, au niveau de ladite zone, au moins deux pistes conductrices (12a, 12b) orientées le long de ladite première direction de détection, et un processeur d'exploitation (34) adapté pour mesurer la deuxième composante mesurée (Exm) dudit champ électrique par mesure différentielle entre les deux pistes.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de calcul comprennent : (Z) des moyens de mémoire (3) adaptés pour contenir un modèle de la zone par au moins deux paramètres numériques liés à σs représentant ladite conductivité électrique σ en cette zone, et er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, et un modèle desdits moyens d'émission, (E) des moyens d'estimation (3) adaptés pour estimer une composante simulée (Eγ ;EX) d'un champ électrique simulé généré dans ledit modèle de la zone par ledit modèle de moyens d'émission, le long d'une direction de détection choisie parmi lesdites première et deuxième direction de détection, et (F) des moyens de comparaison (3) adaptés pour comparer ladite composante simulée (Eγ ;EX) et ladite composante mesurée (EYm ;EXm) correspondante obtenue par les moyens de détection (B) .
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel lesdits moyens d'estimation (3) sont également adaptés pour estimer une autre composante simulée (Ex ;EY) dudit champ électrique simulé le long de l'autre direction choisie parmi les première et deuxième directions de détection, et dans lequel lesdits moyens de comparaison (3) sont également adaptés pour comparer ladite autre composante simulée (Ex ;EY) et ladite autre composante mesurée (EXm ;EYm) correspondante obtenue par les moyens de détection (B) .
8. Dispositif selon la revendication 6 ou la revendication 7 comprenant en outre (D) des moyens de génération adaptés pour générer ledit modèle contenu dans les moyens de mémoire (Z) .
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre (G) une base de données (3) contenant des données relatives à une énergie absorbée par un élément structurel présentant une conductivité électrique σ et une permittivité diélectrique er pour lesdits matériaux.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une couche de contrôle intégré des structures à technologie piézo- électrique.
11. Structure adaptée pour un contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel inhomogène de ladite structure, et comprenant : ledit élément structurel comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur (7) , de conductivité électrique a, et un matériau diélectrique (6) de permittivité diélectrique er, une couche d'émission de rayonnement magnétique (4) adaptée pour générer un champ magnétique, ledit champ magnétique étant, au niveau de la zone, équivalent à un champ magnétique émis par un dipôle magnétique s'étendant dans une direction de dipôle, ledit champ magnétique générant un champ électrique dans la zone, une couche de détection (5) adaptée pour mesurer une première composante mesurée (EYm) d'un champ électrique, le long d'une première direction de détection, et une deuxième composante mesurée (EXm) dudit champ électrique, le long d'une deuxième direction de détection formant avec ladite première direction de détection un angle non nul, et au moins un organe de connexion à des moyens de calcul adaptés pour obtenir une valeur de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir desdites première et deuxième composantes mesurées .
12. Structure selon la revendication 11, ledit élément structurel (1) se présentant sous la forme d'au moins une couche, ladite couche de détection (5) étant comprise entre ladite couche d'élément structurel et ladite couche d'émission (4) .
13. Structure selon la revendication 11, ledit élément structurel (1) se présentant sous la forme d'au moins une couche, ladite couche d'émission (4) étant comprise entre ladite couche d'élément structurel et ladite couche de détection (5) .
14. Structure selon la revendication 11, ledit élément structurel (1) se présentant sous la forme d'au moins une couche, ladite couche d'élément structurel étant comprise entre ladite couche d'émission (4) et ladite couche de détection (5) .
15. Structure comprenant le système selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, ledit élément structurel inhomogène (1) se présentant sous la forme d'au moins une couche fine comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur sous la forme d'au moins une fibre de carbone (7) , de conductivité électrique σ, et un matériau diélectrique sous la forme d'une matrice (6) , dans laquelle sont noyées lesdites fibres de carbone, de permittivité diélectrique er.
16. Procédé de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel inhomogène comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur, de conductivité électrique σ , et un matériau diélectrique de permittivité diélectrique er, comprenant les étapes au cours desquelles : (a) on génère un champ magnétique, par des moyens d'émission de rayonnement magnétique (4), ledit champ magnétique étant, au niveau de la zone, équivalent à un champ magnétique émis par un dipôle magnétique s 'étendant dans une direction de dipôle, ledit champ magnétique générant un champ électrique dans la zone, et (b) on mesure une première composante (EYm) mesurée d'un champ électrique, le long d'une première direction de détection, caractérisé en ce qu' au cours de l'étape (b) , on mesure en outre une deuxième composante mesurée (Exm) dudit champ électrique, le long d'une deuxième direction de détection formant avec ladite première direction de détection un angle non nul, et en ce que le procédé comprend en outre une étape (c) au cours de laquelle on obtient une valeur de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir desdites première et deuxième composantes mesurées .
17. Procédé de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel inhomogène comprenant au moins un matériau imparfaitement conducteur, de conductivité électrique σ , et un matériau diélectrique de permittivité diélectrique er, en une première et une deuxième couche superposées, ledit procédé comprenant les étapes au cours desquelles, au cours d'une première itération : (a) on génère un champ magnétique à une première fréquence, par des moyens d'émission de rayonnement magnétique (4) , ledit champ magnétique étant, au niveau de la zone, équivalent à un champ magnétique émis par un dipôle magnétique s 'étendant dans une direction de dipôle, ledit champ magnétique générant un champ électrique dans la zone, et (b) on mesure une première composante (EYm) mesurée d'un champ électrique, le long d'une première direction de détection, (c) on obtient une valeur de la conductivité électrique σ et/ou de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir de ladite première composante mesurée, caractérisé en ce que, au cours d'une deuxième itération, on répète les étapes (a) , (b) , et (c) pour une deuxième fréquence, et en ce que, au cours de l'étape (c) de la deuxième itération, on prend en compte la valeur obtenue au cours d'une étape (c) précédente.
18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel, au cours de chaque étape (b) , on mesure en outre une deuxième composante mesurée (Exm) dudit champ électrique, le long d'une deuxième direction de détection formant avec ladite première direction un angle non nul, et dans lequel, au cours de l'étape (c) de chaque itération, on prend en compte lesdites première et deuxième composantes mesurées .
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, dans lequel, au cours de l'étape (c) , pour chaque itération, disposant, dans des moyens de mémoire, d'un modèle initial de la zone par au moins deux paramètres numériques liés à σs représentant ladite conductivité électrique σ en cette zone, et er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, et un modèle desdits moyens d'émission, (e) on estime au moins une première composante simulée (Eγ ;EX) d'un champ électrique simulé généré dans ledit modèle de la zone par ledit modèle de moyens d'émission, le long d'une direction de détection choisie parmi lesdites première et deuxième direction de détection, et (f) on compare ladite composante simulée (Eγ ;EX) et ladite composante mesurée (EYm ;EXm) correspondante obtenue au cours de l'étape (b) .
20. Procédé selon la revendication 19, comprenant en outre, antérieurement à l'étape (e) une étape (d) dans laquelle on génère, dans les moyens de mémoire, un modèle initial de la zone par au moins deux paramètres numériques liés à σs représentant ladite conductivité électrique a en cette zone, et er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, et un modèle desdits moyens d' émission.
21. Procédé selon la revendication 19 ou 20, dans lequel, au cours de l'étape (b) , on mesure une deuxième composante mesurée (EXm ;EYm) dudit champ électrique, le long de l'autre direction de détection, dans lequel, au cours de l'étape (e) , on estime une deuxième composante simulée (Ex ;EY) correspondante dudit champ électrique simulé, et dans lequel, au cours de l'étape (f) , on compare ladite deuxième composante simulée (Ex ;EY) et ladite deuxième composante mesurée (EXm ;EYm) obtenue au cours de l'étape (b) .
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 21, dans lequel, postérieurement à l'étape (f) , on met en outre en œuvre l'étape (d' ) dans laquelle on génère un modèle modifié de la zone par au moins deux paramètres numériques liés à σs représentant ladite conductivité électrique σ en cette zone, et er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, différent du modèle initial par au moins l'un des paramètres numériques, et on met en œuvre les étapes (e) et (f) pour ledit modèle modifié.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 22, dans lequel l'étape (c) comprend en outre une étape (g) au cours de laquelle on détermine au moins une caractéristique de la zone choisie parmi la conductivité σ et la permittivité er en identifiant ladite conductivité simulée σs à ladite conductivité et/ou ladite permittivité simulée es r à ladite permittivité, dès lors que la comparaison effectuée à l'étape (f) donne un résultat satisfaisant.
24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 23, comprenant en outre une étape au cours de laquelle (h) on détermine une énergie absorbée par ledit élément structurel présentant ladite conductivité électrique σ et/ou ladite permittivité diélectrique e obtenues à l'étape (c) par inférence sur une base de données (3) contenant des données concernant une énergie absorbée par un élément structurel présentant une conductivité électrique σ et une permittivité diélectrique er pour lesdits matériaux.
25. Procédé de contrôle de l'état de santé d'une zone d'un élément structurel comprenant au moins un matériau diélectrique (100) de permittivité diélectrique er, et ne comprenant pas de matériau électriquement conducteur, même imparfaitement, ledit procédé comprenant les étapes au cours desquelles : (a") on génère dans la zone, à l'aide de moyens d'émission de rayonnement électrique, un champ électrique dans une première direction, et (b") on mesure une composante mesurée (EYm) d'un champ électrique, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une étape (c") au cours de laquelle on obtient une valeur de la permittivité diélectrique er en ladite zone à partir de ladite composante mesurée.
26. Procédé selon la revendication 25, dans lequel, au cours de l'étape (c ) , disposant, dans des moyens de mémoire (3) , d'un modèle initial de la zone par au moins un paramètre numérique lié à er s représentant ladite permittivité diélectrique en cette zone, et un modèle desdits moyens d'émission, (d") on estime une composante simulée (Eγ) d'un champ électrique simulé induit dans ledit modèle de la zone par ledit modèle de moyens d'émission, et (e") on compare ladite composante simulée (Eγ) et ladite composante mesurée (EYm) correspondante obtenue au cours de l'étape (b ) .
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