EP2872918A1 - Procédé et système d'inspection d'une zone - Google Patents

Procédé et système d'inspection d'une zone

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Publication number
EP2872918A1
EP2872918A1 EP13742176.4A EP13742176A EP2872918A1 EP 2872918 A1 EP2872918 A1 EP 2872918A1 EP 13742176 A EP13742176 A EP 13742176A EP 2872918 A1 EP2872918 A1 EP 2872918A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wave
interest
area
detection signal
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13742176.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Frédéric NATAF
Franck ASSOUS
Marie KRAY
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Pierre et Marie Curie
Ariel University Research and Development Co Ltd
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Pierre et Marie Curie
Ariel University Research and Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Pierre et Marie Curie, Ariel University Research and Development Co Ltd filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP2872918A1 publication Critical patent/EP2872918A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87—Combinations of sonar systems
    • G01S15/876—Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/54—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 with receivers spaced apart
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Definitions

  • the present invention relates to a method of inspecting a zone for detecting, and possibly for counting, one or more objects, inclusions, and / or formations in this zone. It also relates to a system implementing such a method.
  • the field of the invention is the field of the detection of objects, inclusions, formations and more generally elements located in a zone or a region of interest, and more particularly the detection of the position. of these elements and the counting of these elements.
  • the invention may more particularly be used in the field of the detection of objects or formations underground or underwater, for example to detect anti-personnel mines, and the field of medical imaging.
  • the term object refers to an element present in the body of a person.
  • These methods include so-called time reversal imaging methods. These methods consist in emitting an incident wave, for example an acoustic wave, to a zone of interest from at least two emission points. A set of receivers disposed at a distance from the area of interest, for example at the boundary of the area of interest, measure the diffracted / reflected portion of the incident wave, called the diffracted wave. The diffracted wave is then returned to the time domain to determine, by numerical calculation or analytic formula, a so-called inverted wave.
  • incident wave for example an acoustic wave
  • a temporal integration of the product of the incident wave with the wave returned in a known relation makes it possible to determine a signal, called a detection signal, which makes it possible to inform whether there is an element in the zone of interest and position of the element in the area of interest.
  • the results of the detection can be improved by adding the detection signal obtained for one emission point with the detection signal obtained for another emission point. This process is known as Reverse Time Migration (RTM), see Claerbout (1985, Imaging the Earth's interior).
  • RTM Reverse Time Migration
  • the currently known methods make it possible to perform element detection when the distance separating two elements is greater than or equal to the half-wavelength of the incident wave.
  • An object of the present invention is to overcome the aforementioned drawback.
  • Another object of the present invention is to provide a method and an inspection system of a more specific area of interest than known methods and systems.
  • Another object of the present invention is to propose a method and an inspection system of a zone of interest making it possible to detect two elements separated by a distance less than half the wavelength of the wave used. .
  • the invention proposes to achieve the aforementioned aims by a method of inspection of a zone, called of interest, whose characteristics are at least partially known to detect at least one element in said area of interest, said method comprising :
  • a first detection providing a first signal relating to the position of said element for a first emission point
  • at least one second detection providing at least one second signal relating to the position of said element for a second emission point different from said first emission point
  • each of said detections comprising at least one iteration of the following operations constituting a detection phase:
  • said method being characterized in that it further comprises a step of multiplying the value of said first signal with the value of said at least one second signal, said multiplication providing a third signal, said final, relating to the position of said element in said area of interest.
  • element designates any target located in the zone of interest, and whose characteristics, and more particularly the speed of propagation of the wave used, are different from the characteristics of the material or materials that make up the zone of interest.
  • An element can be a buried object, in the zone of interest, an inclusion, a defect, a formation, a crack, such as for example a mine, a tumor, kidney stones, a pocket of oil, etc.
  • the "zone of interest” designates a geological zone, an area of a body of a living or dead being, or an area of a part inspected for a crack, for example, or a zone of a semiconductor component to detect defects, etc.
  • the propagation speed of the incident wave is known for the area of interest.
  • the inventors of the present invention have discovered and validated by tests that the multiplication of two or more detection signals previously obtained by a time reversal detection technique makes it possible to detect an element when this element is at a distance less than or equal to the half-wavelength of the incident wave of wavelength ⁇ , and more particularly of a distance of the order of ⁇ / 4 or even ⁇ / 8, of another element.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to perform a more precise detection compared with known methods and systems.
  • the multiplication step can be carried out according to the following relationship: with:
  • T f the total time between the emission of the incident wave and the wave diffracted by the last point of reception
  • the emission points or the reception points can be arranged discrete around the area of interest, so as to define a closed trajectory.
  • Such a version of the method according to the invention can be particularly interesting, when it is possible to have a set of transmission points or a set of reception points all around the area of interest, for example in the field medical imaging or in the case of non-destructive testing of a mechanical component, such as a manufactured part or part of a machine or plant, or semiconductor component etc.
  • the emission points or the reception points can be arranged in a discrete manner around the zone of interest, so as to define an open trajectory, for example a rectilinear trajectory or a trajectory marrying part of the boundary of the area of interest.
  • Such a version of the method according to the invention may be particularly interesting, when it is not possible to have a set of emission points or a set of reception points all around the area of interest, for example in the framework of the discovery of the subsoil for the detection of anti-personnel mines, underground cavities or in the case of non-destructive inspections of a mechanical organ, such as a manufactured part or a part of a machine or of an installation, or semiconductor component, etc.
  • the value of the first signal and / or the at least one second signal can be obtained by temporal integration of the product, the value of the wave returned with the value of the incident wave for said emission point.
  • the relation used to realize such a temporal integration can be the following relation: with: j: the emission point index, 1 for the first detection signal and 2 for the second detection signal;
  • T f the total time between the emission of the incident wave and the measurement of the wave diffracted by the last point of reception;
  • t time variable
  • space variable space variable
  • the reception points may be arranged so that two adjacent reception points are separated by a distance equal to a fraction of the wavelength of the incident wave, and preferably by a distance equal to half of the length wave of the incident wave.
  • the method according to the invention may further comprise, before the determination of the first detection signal and / or the determination of the second detection signal, at least one step of reducing the area of interest by simulation, such a step of reduction comprising the following operations:
  • the target zone becomes the new region of interest
  • the method according to the invention makes it possible to reduce the zone of interest and thus to realize detection more rapidly with greater precision.
  • the invention also makes it possible to determine in an approximate manner the shape of the element.
  • the at least one absorption condition on the boundary of the target area may be or include the following condition:
  • tif the returned diffracted wave
  • c the speed of propagation of the wave in the area of interest
  • the at least one absorption condition on that part of the boundary of the area of interest may be or include the following condition:
  • 3 ⁇ 4 being part of the boundary of the area of interest on which the receiving points are located.
  • the reduction of the zone of interest, to be realized by simulation, amounts to defining a target zone in the area of interest, then to define transparent absorption conditions on the borders of this target zone, finally to propagate the wave returned to the target area from each of the receiving points:
  • the transmitted wave is an acoustic wave.
  • the emitted wave can also be an electromagnetic wave, for example in the context of buried mines or semiconductor components, or elastic in the non-destructive testing or medical imaging.
  • a system for inspecting a zone, of interest, whose characteristics are at least partially known for detecting at least one element in said area of interest comprising: At least one means for transmitting a wave, said incident, to said element from a first transmission point and at least a second transmission point,
  • At least two receivers arranged at the border or outside the area of interest, for receiving a diffracted portion of said incident wave, said diffracted wave, by said element for the first emission point and for said minus a second point of emission, and
  • ⁇ a first detection signal for the first data source and at least one second detection signal for said at least second data source relating to the position of said element, depending on said incident wave and said inverted wave to each of said emission points;
  • said system is characterized in that said at least one calculating means is further configured to calculate a third, so-called final, detection signal relating to the position of said element, by multiplying the value of said first detection signal with the value of said at least one second detection signal.
  • the at least one emission point can be integrated in at least one receiver.
  • at least two receivers may each comprise at least one means for transmitting an incident wave so that each of these receivers constitutes both a transmission means and a reception means.
  • the method and the system according to the invention can advantageously be used for the detection of an element of size less than half the wavelength ⁇ of the incident wave, and more particularly less than ⁇ / 4 and even more particularly lower than A / 8.
  • the method and the system according to the invention may advantageously be used for the detection of at least two elements separated by a distance less than or equal to a wavelength ⁇ of the incident wave, and more particularly less than or equal to ⁇ / 2, and even more particularly less than ⁇ / 4.
  • each of the receivers may also be an emitter.
  • FIG. 1 is a representation in the form of a diagram of a first example of the method according to the invention
  • FIG. 2 is a representation in the form of a diagram of a second example of the method according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a first example of the system according to the invention.
  • FIG. 4 is a schematic representation of a second example of the system according to the invention.
  • FIGURE 5 is a schematic representation of the results obtained with the method and the system according to the invention. It is understood that the embodiments which will be described in the following are in no way limiting. It will be possible, in particular, to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described subsequently isolated from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention with respect to the state of the art. This selection comprises at least one feature preferably functional without structural details, or with only a part of the structural details if it is this part that is only sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • FIGURE 1 is a schematic representation of the steps of a first example of a method 100 according to the invention in the form of a diagram.
  • the method 100 comprises a step 102 of transmitting an acoustic wave, said incident, noted u 1 to an area of interest ⁇ comprising one or more elements to be detected from a first transmission point.
  • the method 100 comprises a measurement of the diffracted wave, denoted V s , by the element or elements to be detected in the zone of interest at a plurality of reception points located at the boundary of the zone of interest.
  • the set of emission points being denoted SRA, each emission point is indexed by j with j> 2.
  • the diffracted wave V s measured consists of a discrete set of values for each reception point.
  • the diffracted wave measured V s is returned to the time for a wave, said returned, denoted at step 106.
  • the reversal time that is to say the calculation:
  • v ⁇ (t, 3C; j) V s (Tf - t l x; j ' ) is achieved by solving a system of equations of the type that governs wave propagation in the area of interest.
  • 7> is the total time between the beginning of the emission of the incident wave and the end of the reception of the diffracted wave.
  • the target zone B is optional. It is possible not to use a target area and solve the equation system in the area of interest in its entirety, ie in the whole ⁇ . In the case where the reception points are arranged around the area of interest so as to realize an open trajectory, the equation system to be solved to determine is as follows:
  • the target zone B is also optional. It is possible not to use a target area and solve the equation system in the area of interest in its entirety, ie in the whole ⁇ .
  • a first detection signal relating to the position of the element or elements in the zone of interest is generated by temporally integrating the product of the incident wave u 1 and the wave returned according to the following relation:
  • the method 100 comprises a step 110 of emission of an acoustic wave, said incident, denoted u 1 to the zone of interest ⁇ from a second emission point.
  • the method 100 comprises a measurement of the diffracted wave, denoted V s , by the element or elements to be detected in the zone of interest ⁇ at the reception points, in the same manner as at the step 104.
  • the diffracted wave measured V s is returned to the time for a wave, said returned, denoted at step 114, in the same manner as in step 106.
  • a second detection signal relating to the position of the element or elements in the zone of interest is generated by temporal integration of the product of the incident wave u 1 and the returned wave i? according to the following relation:
  • the method 100 comprises a step 118 for generating a third detection signal by multiplication of the first detection signal obtained in step 108 and the second detection signal in step 118.
  • the multiplication is performed in a discrete manner. for each point of the area of interest, according to the following relation:
  • FIGURE 2 is a schematic representation of the steps of an example of a method 200 according to the invention in the form of a diagram.
  • the method 200 includes steps 202-210 performing a reduction of the area of interest.
  • an acoustic wave is transmitted to the area of interest ⁇ from a transmission point.
  • step 204 the diffracted wave V s by the element or elements present in the area of interest ⁇ is measured by a discrete set of receivers arranged at the boundary of the area of interest ⁇ .
  • a target area B entirely within the area of interest is defined and absorption conditions are associated with the boundary of the target area.
  • the absorption condition can be as follows:
  • the method 200 comprises a step 208 testing the target zone.
  • the test consists in determining whether the returned wave is entirely absorbed by the target zone B.
  • the returned wave is obtained by looking for a solution ⁇ to one of the equation systems given above by known finite element techniques. or finished volumes.
  • steps 206 to 208 are performed again by changing the target area.
  • the target area B is adopted as the new area of interest in step 210.
  • the method 200 may then comprise one or more additional reduction phases of the target zone by performing for each reduction phase at least steps 206 and 210.
  • the method 200 comprises the method steps 100 of FIG. 1 to determine a first and a second detection signal by considering the area of interest reduced, for example the zone B, then a generation of a third detection signal from the first and the second detection signal.
  • FIGURE 3 is a schematic representation of an example of a system 300 according to the invention in a first configuration.
  • the system 300 is used to detect an element 302 to be detected in an area of interest 304 of boundary 306 marked 3 ⁇ 4.
  • the system 300 comprises two transmitters 308 and 310 for transmitting an incident acoustic wave from a first transmission point 312 and a second transmission point 314.
  • Each transmitter 308 and 310 can be a loudspeaker or equivalent means adapted to to emit an acoustic wave.
  • the system 300 further comprises a plurality of receivers 316, disposed on the boundary 306 of the area of interest 304 so as to form a closed path surrounding the area of interest 304.
  • the system 300 comprises 24 receivers. noted 316i-316 24 .
  • the receivers 316 are arranged on the boundary 306 so that the distance separating two adjacent receivers is equal to half the wavelength of the wave emitted by the transmitters 308 and 310, that is to say at ⁇ / 2, with ⁇ the wavelength of the incident wave emitted by each of the emitters 308 and 310.
  • the system 300 also comprises a module 318, said receiving, connected to each of the acoustic receivers 316 and receiving from each of the receivers the measured values of the diffracted wave.
  • the module 318 generates the diffracted wave as a function of the signals received from each of the receivers.
  • the diffracted wave corresponds to a discrete set of signals, each signal corresponding to a reception position.
  • the diffracted wave generated by the reception module is transmitted to a module 320, said time reversal, performing the reversal of the diffracted wave and providing a wave returned in time.
  • the system also comprises a module 322, said generation of the incident wave, generating the acoustic waves emitted by each of the emitters 308 and 310.
  • the wave returned in time as well as the incident wave are transmitted to an integration module 324 forming part of the system 300 and which is connected on the one hand to the time reversal module 320 and on the other hand to the generation module of the incident wave 324.
  • the integration module performs a temporal integration of the returned wave multiplied by the incident wave and provides for each of the positions 312 and 314, a first and a second detection signal.
  • the first detection signal obtained for the position 312 and the second detection signal obtained for the position 314 are transmitted to a multiplication module 326 multiplying the first signal with the second signal and providing a third signal relating to the position of the first signal.
  • object 302 in area of interest 304 is transmitted to a multiplication module 326 multiplying the first signal with the second signal and providing a third signal relating to the position of the first signal.
  • the invention is not limited to the use of two sources of emission of the incident wave.
  • each receiver (or at least two of the receivers) can also constitute a transmitter so that the emission of the incident wave and the measurement of the diffracted wave are performed by the same means, which avoids the use two different means for the emission of the incident wave and the measurement of the wave diffracted at a given point.
  • FIGURE 4 is a schematic representation of the system 300 in a second configuration.
  • the system 300 is used to detect the element 302 in a zone of interest 402, of which only a portion 404 of its boundary 406 is provided with receivers 316.
  • the other portion 408 of the border 406 does not include receivers.
  • the system 300 comprises only five receivers 316i-316 5 , arranged in a rectilinear path and open not surrounding the area of interest 402.
  • modules 318-326 are shown separately for clarity. It is understood that at least 2 of these modules, or all modules 318-326, may be in the form of a single module.
  • Each of the modules 318-326 may be partly or completely in the form of a physical model comprising electronic or computer components or in the form of a computer program.
  • FIGU RE 5 is a schematic representation of results obtained with the method and the system according to the invention compared to the state of the art:
  • the system used comprises eight receivers, spaced from lambda / 2, materialized by the black spots 316i-316 8 , placed on a horizontal segment above the area of interest 402.
  • Each receiver 316 is also a transmitting point in turn so that eight sense signals are used.
  • a final detection signal referenced respectively 512 for the case A) of the only the mine 502 and 514 for the case B) of the two mines 504 and 506, obtained by multiplication of the eight detection signals according to the state of the art.
  • the detection signals 508 and 510 are spread out so that it is the case A) or case B), and it is not apparent in case B) that there are two mines.
  • the signal 512 is located on the upper edge of the mine 502 in the case A) and the signal 514 is located on the edge of each of the mines 504 and 506 in the case B) and clearly distinguishes the presence of two mines in case B).
  • FIG. 6 is a schematic representation of the results obtained with the method and system according to the invention compared to the state of the art for the detection of two elements 602 and 604 to be detected, separated by a distance of lambda / 5, each of the elements having a radius of lambda / 10.
  • 26 receivers are used, spaced lambda / 2 and located on a circle 606 completely surrounding the objects to be detected. Four of the receivers are also used as the transmitter so that four detection signals are obtained.
  • the final detection signal 608 corresponds to the result obtained by summation of the four detection signals according to the state of the art.
  • the final detection signal 610 corresponds to the result obtained by multiplying the negative parts of the four detection signals according to the invention.
  • the signal 608 is an extended signal with four peaks that are not located on the elements to be detected while the signal 610 has only two sharp peaks located on the elements to be detected.

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Abstract

L'invention concerne un procédé (100) d'inspection d'une zone, dite d'intérêt, dont les caractéristiques sont connues au moins partiellement, pour détecter au moins un élément compris dans ladite zone d'intérêt, ledit procédé (100) comprenant : une première détection (102-108) fournissant, par un procédé de retournement temporel, un premier signal relatif à la position dudit élément (302) pour un premier point d'émission (312), et au moins une deuxième détection (110-116) fournissant, par un procédé de retournement temporel, au moins un deuxième signal relatif à la position dudit élément (102) pour un deuxième point d'émission (114) différent dudit premier point d'émission (314). Le procédé comprend en outre une multiplication (118) du premier signal de détection avec le deuxième signal de détection pour fournir un troisième signal de détection plus précis que le premier et le deuxième signal de détection. Elle concerne également un système mettant en oeuvre ce procédé.

Description

« Procédé et système d'inspection d'une zone »
La présente invention concerne un procédé d'inspection d'une zone pour la détection, et éventuellement pour le comptage, d'un ou plusieurs objets, d'inclusions, et/ou de formations dans cette zone. Elle concerne également un système mettant en œuvre un tel procédé.
Le domaine de l'invention est le domaine de la détection d'objets, d'inclusions, de formations et plus généralement d'éléments se trouvant dans une zone ou une région, dite d'intérêt, et plus particulièrement la détection de la position de ces éléments et le comptage de ces éléments. L'invention peut plus particulièrement être utilisée dans le domaine de la détection d'objets ou de formations sous terre ou sous eau, par exemple pour détecter des mines anti personnelles, et le domaine de l'imagerie médicale. Dans ce dernier domaine, le terme objet désigne un élément présent dans le corps d'une personne.
Etat de la technique
Il existe actuellement différents procédés d'inspection d'une zone d'intérêt pour localiser et compter des éléments présents dans cette zone.
Parmi ces procédés, on retrouve les procédés, dits d'imagerie par retournement temporel. Ces procédés consistent à émettre une onde incidente, par exemple une onde acoustique, vers une zone d'intérêt depuis au moins deux points d'émission. Un ensemble de récepteurs, disposé à une certaine distance de la zone d'intérêt, par exemple à la frontière de la zone d'intérêt, mesurent la partie diffractée/réfléchie de l'onde incidente, appelée l'onde diffractée. L'onde diffractée est ensuite retournée dans le domaine temporel pour déterminer, par calcul numérique ou formule analytique, une onde, dite retournée. Pour chaque point d'émission, une intégration temporelle du produit de l'onde incidente avec l'onde retournée selon une relation connue permet de déterminer un signal, dit de détection, permettant de renseigner s'il existe un élément dans la zone d'intérêt et la position de l'élément dans la zone d'intérêt. Les résultats de la détection peuvent être améliorés en additionnant le signal de détection obtenu pour un point d'émission avec le signal de détection obtenu pour un autre point d'émission. Ce procédé est connu sous le nom de Reverse Time Migration (RTM), voir Claerbout (1985, Imaging the Earth's interior).
Pour plus de précisions sur les procédés de détection par retournement temporel, voir les articles :
- « Time Reversed Absorbing Condition : Application to inverse problem », http ://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00491912; et
- « Time Reversed Absorbing Condition in the Partial Aperture Case », http ://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00581291.
Les procédés actuellement connus permettent de réaliser une détection d'éléments lorsque la distance séparant deux éléments est supérieure ou égale à la demi-longueur d'onde de l'onde incidente.
Un but de la présente invention est de remédier à l'inconvénient précité.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un système d'inspection d'une zone d'intérêt plus précis que les procédés et systèmes connus.
Enfin un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un système d'inspection d'une zone d'intérêt permettant de détecter deux éléments séparés d'une distance inférieure à la demi-longueur d'onde de l'onde utilisée.
Exposé de l'invention
L'invention propose d'atteindre les buts précités par un procédé d'inspection d'une zone, dite d'intérêt, dont les caractéristiques sont connues au moins partiellement pour détecter au moins un élément dans ladite zone d'intérêt, ledit procédé comprenant :
- une première détection fournissant un premier signal relatif à la position dudit élément pour un premier point d'émission, - au moins une deuxième détection fournissant au moins un deuxième signal relatif à la position dudit élément pour un deuxième point d'émission différent dudit premier point d'émission,
chacune desdites détections comprenant au moins une itération des opérations suivantes composant une phase de détection :
• émission vers ledit élément, d'une onde, dite incidente, depuis un point d'émission,
• mesure, en au moins deux points de réception, disposés à la frontière ou à l'extérieure de la zone d'intérêt, d'une partie diffractée de ladite onde incidente, dite onde diffractée, par ledit élément,
• détermination de la retournée temporelle, dite onde retournée, de ladite onde réfractée, et
• détermination pour ledit point d'émission d'un signal de détection en fonction de ladite onde incidente et de ladite onde retournée ;
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de multiplication de la valeur dudit premier signal avec la valeur dudit au moins un deuxième signal, ladite multiplication fournissant un troisième signal, dit final, relatif à la position dudit élément dans ladite zone d'intérêt.
Selon l'invention « élément » désigne toute cible se trouvant dans la zone d'intérêt, et dont les caractéristiques, et plus particulièrement la vitesse de propagation de l'onde utilisée, sont différentes des caractéristiques du ou des matériaux composants la zone d'intérêt. Un élément peut être un objet enfoui, dans la zone d'intérêt, une inclusion, un défaut, une formation, une fissure, comme par exemple une mine, une tumeur, des calculs rénaux, une poche de pétrole, etc.
Selon l'invention la « zone d'intérêt » désigne une zone géologique, une zone d'un corps d'un être vivant ou mort, ou une zone d'une pièce inspectée pour y déceler une fissure par exemple, ou une zone d'un composant semi-conducteur pour y déceler des défauts, etc.
Selon l'invention, au moins la vitesse de propagation de l'onde incidente est connue pour la zone d'intérêt. Les inventeurs de la présente invention ont découvert et validé par essais que la multiplication de deux ou plus signaux de détection préalablement obtenus par une technique de détection par retournement temporel, permet de détecter un élément lorsque cet élément se trouve à une distance inférieure ou égale à la demi-longueur d'onde de l'onde incidente de longueur d'onde λ, et plus particulièrement d'une distance de l'ordre de λ/4 voire de λ/8, d'un autre élément.
Le procédé selon l'invention permet donc de réaliser une détection plus précise comparée aux procédés et systèmes connus.
Dans une version préférée du procédé selon l'invention, l'étape de multiplication peut être réalisée selon la relation suivante : avec :
j : l'indice du point d'émission ;
x?| : l'onde retournée ; uz : l'onde incidente ;
Tf : le temps total entre l'émission de l'onde incidente et la l'onde diffractée par le dernier point de réception ;
t : le temps ;
SRA : l'ensemble des points d'émission.
Dans cette relation c'est la valeur du produit des deux signaux qui est utilisée pour déterminer le troisième signal de détection. Alternativement, il est également possible de prendre la valeur absolue du produit ou bien le produit des parties négatives des signaux de détection ou le produit des parties positives des signaux de détection.
Dans une première version du procédé selon l'invention, les points d'émission ou les points de réception peuvent être disposés de manière discrète autour de la zone d'intérêt, de sorte à définir une trajectoire fermée. Une telle version du procédé selon l'invention peut être particulièrement intéressante, lorsqu'il est possible de disposer un ensemble de points de d'émission ou un ensemble de points de réception tout autour de la zone d'intérêt, par exemple dans le domaine de l'imagerie médicale ou dans le cas de contrôles non-destructifs d'un organe mécanique, tel qu'une pièce fabriquée ou une pièce d'une machine ou d'une installation, ou composant semi-conducteur etc. Dans une deuxième version du procédé selon l'invention, les points d'émission ou les points de réception peuvent être disposés de manière discrète autour de la zone d'intérêt, de sorte à définir une trajectoire ouverte, par exemple une trajectoire rectiligne ou une trajectoire épousant une partie de la frontière de la zone d'intérêt. Une telle version du procédé selon l'invention peut être particulièrement intéressante, lorsqu'il n'est pas possible de disposer un ensemble de points d'émission ou un ensemble de points de réception tout autour de la zone d'intérêt, par exemple dans le cadre de la découverte du sous-sol en vue de la détection de mines antipersonnelles, de cavités souterraines ou dans le cas de contrôles non- destructifs d'un organe mécanique, tel qu'une pièce fabriquée ou une pièce d'une machine ou d'une installation, ou composant semi-conducteur, etc..
Avantageusement, la valeur du premier signal et/ou de l'au moins un deuxième signal peut être obtenu par intégration temporelle du produit, de la valeur de l'onde retournée avec la valeur de l'onde incidente pour ledit point d'émission.
La relation utilisée pour réaliser une telle intégration temporelle peut être la relation suivante : avec : j : l'indice du point d'émission, 1 pour le premier signal de détection et 2 pour le deuxième signal de détection ;
i?| : l'onde retournée ;
H1 : l'onde incidente ;
Tf : le temps total entre l'émission de l'onde incidente et la mesure de l'onde diffractée par le dernier point de réception ;
t : variable de temps ; : variable d'espace.
Les points de réception peuvent être disposés de sorte que deux points de réception adjacents sont séparés d'une distance égale à une fraction de la longueur d'onde de l'onde incidente, et préférentiellement d'une distance égale à la moitié de la longueur d'onde de l'onde incidente.
Avantageusement, le procédé selon l'invention peut en outre comprendre, avant la détermination du premier signal de détection et/ou la détermination du deuxième signal de détection, au moins une étape de réduction de la zone d'intérêt par simulation, une telle étape de réduction comprenant les opérations suivantes :
• définition d'une zone cible entièrement comprise dans la zone d'intérêt,
• définition d'au moins une condition aux frontières de ladite zone cible ou de ladite zone d'intérêt,
• test de ladite zone cible en fonction de l'onde retournée et l'onde incidente :
■ si l'absorption est vérifiée la zone cible devient la nouvelle région d'intérêt,
■ sinon une nouvelle zone cible est définie.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet de diminuer la zone d'intérêt et donc de réaliser plus rapidement une détection avec une plus grande précision . En réalisant plusieurs itérations d'une telle étape de réduction de la zone d'intérêt, l'invention permet également de déterminer de manière approximative la forme de l'élément.
Pour plus de précision sur une étape de réduction voir l'article « Time Reversed Absorbing Condition : Application to inverse problem », http ://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00491912.
Lorsque les points de réception sont disposés autour de la zone d'intérêt, l'au moins une condition d'absorption sur la frontière de la zone cible peut être ou comprendre la condition suivante : 'd
— 4- c— - - c— = 0 sur dB
dt an 2r
avec:
tif : l'onde diffractée retournée, c : la vitesse de propagation de l'onde dans la zone d'intérêt,
B : la zone cible et dB la frontière de la zone cible r : la coordonnée radiale dont l'origine est le centre de la zone cible t : variable temps n : normale intérieure à la zone cible B
En outre, lorsqu'une partie de la frontière de la zone d'intérêt ne comprend pas de points de réception, l'au moins une condition d'absorption sur ladite partie de la frontière de la zone d'intérêt peut être ou comprendre la condition suivante :
dvî δνξ &νξ
— + c— + c— = Q sur δΩ \.¾
9n 2r R
vf : l'onde diffractée retournée, δΩ: étant la frontière de la zone d'intérêt,
¾ : étant une partie de la frontière de la zone d'intérêt sur laquelle se trouvent les points de réception.
r : la coordonnée radiale dont l'origine est le centre de la zone cible, n ; normale extérieure à la zone d'intérêt Ω
La réduction de la zone d'intérêt, à réaliser par simulation, revient à définir une zone cible dans la zone d'intérêt, puis à définir des conditions d'absorption transparentes sur les frontières de cette zone cible, enfin à faire propager l'onde retournée vers la zone cible depuis chacun des points de réception :
• si l'onde retournée est entièrement absorbée par la zone cible cela veut dire que l'élément recherché est dans la zone cible et la zone cible peut être considérée comme nouvelle zone d'intérêt ;
• sinon l'élément recherché est au moins partiellement en dehors de la zone cible. Pour plus de détail voir les articles :
- « Time Reversed Absorbing Condition : Application to inverse problem », http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00491912;
- « Time Reversed Absorbing Condition in the Partial Aperture Case », http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00581291.
Dans une version préférentielle, l'onde émise est une onde acoustique. Cependant l'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'une onde acoustique, et l'onde émise peut également être une onde électromagnétique, par exemple dans le cadre des mines enfouies ou des composants semi- conducteurs, ou élastique dans le cadre du contrôle non destructif ou de l'imagerie médicale.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un système d'inspection d'une zone, dite d'intérêt, dont les caractéristiques sont connues au moins partiellement pour détecter au moins un élément dans ladite zone d'intérêt, ledit système comprenant : • au moins un moyen d'émission d'une onde, dite incidente, vers ledit élément depuis un premier point d'émission et au moins un deuxième point d'émission,
• au moins deux récepteurs, disposés à la frontière ou à l'extérieur de la zone d'intérêt, pour recevoir une partie diffractée de ladite onde incidente, dite onde diffractée, par ledit élément pour le premier point d'émission et pour ledit au moins un deuxième point d'émission, et
• au moins un moyen de calcul pour déterminer :
■ une retournée temporelle, dite onde retournée, de ladite onde réfractée pour chacun des points d'émission, et
■ un premier signal de détection pour le premier point d'émission et au moins un deuxième signal de détection pour ledit au moins deuxième point d'émission, relatifs à la position dudit élément, en fonction de ladite onde incidente et de ladite onde retournée pour chacun desdits points d'émission ;
ledit système est caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de calcul est en outre configuré pour calculer un troisième signal de détection, dit final, relatif à la position dudit élément, par multiplication de la valeur dudit premier signal de détection avec la valeur dudit au moins un deuxième signal de détection.
L'au moins un point d'émission peut être intégré dans au moins un récepteur. Autrement dit, au moins deux récepteurs peuvent chacun comprendre au moins un moyen d'émission d'une onde incidente de sorte que chacun de ces récepteurs constitue à la fois un moyen d'émission et un moyen de réception. Le procédé et le système selon l'invention peuvent avantageusement être utilisés pour la détection d'un élément de taille inférieure à la moitié de la longueur d'onde λ de l'onde incidente, et plus particulièrement inférieure à λ/4 et encore plus particulièrement inférieure à A/8. Le procédé et le système selon l'invention peuvent avantageusement être utilisés pour la détection d'au moins deux éléments séparés d'une distance inférieure ou égale à une longueur d'onde λ de l'onde incidente, et plus particulièrement inférieure ou égale à λ/2, et encore plus particulièrement inférieure à λ/4.
Dans une version particulièrement avantageuse, un même moyen peut être utilisé comme émetteur et récepteur. Plus particulièrement, chacun des récepteurs peut être également un émetteur.
Le procédé et le système selon l'invention peuvent avantageusement être utilisés pour :
• l'imagerie médicale, par exemple pour la détection de cellules cancéreuses, ou de calculs rénaux,
· l'imagerie du sol par exemple pour la détection de mines anti personnelles ou de cavités souterraines, ou
• la détection de défauts pour le contrôle non destructif.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels :
- la FIGURE 1 est une représentation sous la forme d'un diagramme d'un premier exemple du procédé selon l'invention,
- la FIGURE 2 est une représentation sous la forme d'un diagramme d'un deuxième exemple du procédé selon l'invention,
- la FIGURE 3 est une représentation schématique d'un premier exemple du système selon l'invention,
- la FIGURE 4 est une représentation schématique d'un deuxième exemple du système selon l'invention, et
- la FIGURE 5 est une représentation schématique des résultats obtenus avec le procédé et le système selon l'invention. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si c'est cette partie qui est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures et dans la suite de la description, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
La FIGURE 1 est une représentation schématique des étapes d'un premier exemple d'un procédé 100 selon l'invention sous la forme d'un diagramme.
Le procédé 100 comprend une étape 102 d'émission d'une onde acoustique, dite incidente, notée u1 vers une zone d'intérêt Ω comprenant un ou plusieurs éléments à détecter depuis un premier point d'émission.
Lors d'une étape 104, le procédé 100 comprend une mesure de l'onde diffractée, notée Vs, par le ou les éléments à détecter dans la zone d'intérêt en plusieurs points de réception disposés à la frontière de la zone d'intérêt. L'ensemble des points d'émission étant noté SRA, chaque point d'émission est indexé par j avec j>2. L'onde diffractée Vs mesurée consiste en un ensemble discret de valeurs pour chaque point de réception.
L'onde diffractée mesurée Vs est retournée dans le temps pour obtenir une onde, dite retournée, notée lors d'une étape 106. Le retournement dans le temps, c'est-à-dire le calcul de :
v^ (t, 3C;j) = Vs (Tf — tl x;j') est réalisé en résolvant un système d'équations du type de celui qui régit la propagation d'ondes dans la zone d'intérêt. Ci-dessus, 7> est le temps total entre le début de l'émission de l'onde incidente et la fin de la réception de l'onde diffractée.
Dans le cas où les points de réception sont disposés autour de la zone d'intérêt de sorte à réaliser une trajectoire fermée, le système d'équation à résoudre pour déterminer i? est le suivant :
condition initiales homog nes avec:
f : l'onde diffractée retournée, us : la partie diffractée de l'onde incidente,
c0 : la vitesse de propagation de l'onde dans la zone d'intérêt,
B : la zone cible et 3B la frontière de la zone cible r : la coordonnée radiale dont l'origine est le centre de la zone cible rs : la frontière de la zone d'intérêt,
7 : le temps total entre l'émission de l'onde incidente et la mesure l'onde diffractée par le dernier point de réception ,
t : la variable temps x : la variable d'espace
« : 1a normale intérieure à la zone cible B
Dans ce système d'équation la zone cible B est optionnelle. Il est possible de ne pas utiliser de zone cible et de résoudre le système d'équation dans la zone d'intérêt dans sa totalité, c'est-à-dire dans Ω tout entier. Dans le cas où, les points de réception sont disposés autour de la zone d'intérêt de sorte à réaliser une trajectoire ouverte, le système d'équation à résoudre pour déterminer est le suivant :
condition initiales homogènes
Chacune de ces équations peut être résolue par des techniques connues d'éléments ou de volumes finis mises en œuvre dans des logiciels tels que par exemple : Freefem + + , Feel + +, Fenics, getfem, Comsol, etc .
Dans ce système d'équations la zone cible B est également optionnelle. Il est possible de ne pas utiliser de zone cible et de résoudre le système d'équation dans la zone d'intérêt dans sa totalité, c'est-à-dire dans Ω tout entier.
Ensuite, lors d'une étape 108, un premier signal de détection relatif à la position du ou des éléments dans la zone d'intérêt est généré par intégration temporelle du produit de l'onde incidente u1 et de l'onde retournée selon la relation suivante :
Le procédé 100 comprend une étape 110 d'émission d'une onde acoustique, dite incidente, notée u1 vers la zone d'intérêt Ω depuis un deuxième point d'émission .
Lors d'une étape 112, le procédé 100 comprend une mesure de l'onde diffractée, notée Vs, par le ou les éléments à détecter dans la zone d'intérêt Ω aux points de réception, de la même manière qu'à l'étape 104. L'onde diffractée mesurée Vs est retournée dans le temps pour obtenir une onde, dite retournée, notée lors d'une étape 114, de la même manière qu'à l'étape 106.
Ensuite, lors d'une étape 116, un deuxième signal de détection relatif à la position du ou des éléments dans la zone d'intérêt est généré par intégration temporelle du produit de l'onde incidente u1 et de l'onde retournée i? selon la relation suivante :
Enfin, le procédé 100 comprend une étape 118 de génération d'un troisième signal de détection par multiplication du premier signal de détection obtenu à l'étape 108 et du deuxième signal de détection à l'étape 118. La multiplication est réalisée de manière discrète pour chaque point de la zone d'intérêt, selon la relation suivante :
s3(x) = sl(x) X s2(x) autrement dit s 3 x) = - 1. x; ) x '«% -Î;./)dt)
La FIGURE 2 est une représentation schématique des étapes d'un exemple d'un procédé 200 selon l'invention sous la forme d'un diagramme.
Le procédé 200 comprend des étapes 202-210 réalisant une réduction de la zone d'intérêt.
Lors d'une étape 202 une onde acoustique est émise vers la zone d'intérêt Ω depuis un point d'émission.
A l'étape 204, l'onde diffractée Vs par le ou les éléments présents dans la zone d'intérêt Ω est mesurée par un ensemble discret de récepteurs disposés à la frontière de la zone d'intérêt Ω.
A l'étape 206, une zone cible B comprise entièrement dans la zone d'intérêt est définie et des conditions d'absorption sont associées à la frontière de la zone cible. La condition d'absorption peut être la suivante :
avec:
?| : l'onde diffractée retournée, c : la vitesse de propagation de l'onde dans la zone d'intérêt,
B : la zone cible et 3B la frontière de la zone cible r : la coordonnée radiale dont l'origine est le centre de la zone cible t : la variable temps n : la normale intérieure à la zone cible B
Une fois la zone cible définie et la ou les conditions d'absorption définies, le procédé 200 comprend une étape 208 testant la zone cible. Le test consiste à déterminer si l'onde retournée est entièrement absorbée par la zone cible B. L'onde retournée est obtenue en recherchant une solution νξ à l'un des systèmes d'équation donnés plus haut par des techniques connues d'éléments finis ou de volumes finis.
Si ledit test n'est pas vérifié, cela veut dire que la zone cible définie ne comprend pas entièrement le ou les éléments ayant diffractée l'onde incidente. Dans ce cas les étapes 206 à 208 sont réalisées à nouveau en changeant de zone cible.
Si ledit test est vérifié, cela veut dire que la zone cible définie comprend entièrement le ou les éléments ayant diffracté l'onde incidente. Dans ce cas, la zone cible B est adoptée comme étant la nouvelle zone d'intérêt à l'étape 210.
Le procédé 200 peut alors comprendre une ou plusieurs phases additionnelles de réduction de la zone cible en réalisant pour chaque phase de réduction au moins les étapes 206 et 210.
Une fois la réduction de la zone cible terminée, le procédé 200 comprend les étapes de procédé 100 de la figure 1 pour déterminer un premier et un deuxième signal de détection en considérant la zone d'intérêt réduite, par exemple la zone B, puis une génération d'un troisième signal de détection à partir du premier et du deuxième signal de détection.
La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un exemple d'un système 300 selon l'invention dans une première configuration.
Le système 300 est utilisé pour détecter un élément 302 à détecter dans une zone d'intérêt 304 de frontière 306 notée ¾.
Le système 300 comprend deux émetteurs 308 et 310 pour émettre une onde acoustique incidente depuis respectivement un premier point d'émission 312 et un deuxième point d'émission 314. Chaque émetteur 308 et 310 peut être un haut-parleur ou un moyen équivalent adapté à émettre une onde acoustique.
Le système 300 comprend en outre une pluralité de récepteurs 316, disposée sur la frontière 306 de la zone d'intérêt 304 de sorte à former une trajectoire fermée entourant la zone d'intérêt 304. Sur la figure 3, le système 300 comprend 24 récepteurs notés 316i-31624.
Les récepteurs 316 sont disposés sur la frontière 306 de sorte que la distance séparant deux récepteurs adjacents est égale à la moitié de la longueur d'onde de l'onde émise par les émetteurs 308 et 310, c'est-à-dire à λ/2, avec λ la longueur d'onde de l'onde incidente émise par chacun des émetteurs 308 et 310.
Le système 300 comprend également un module 318, dit de réception, relié à chacun des récepteurs acoustiques 316 et recevant de chacun des récepteurs les valeurs mesurées de l'onde diffractée. Le module 318 génère l'onde diffractée en fonction des signaux reçus de chacun des récepteurs. L'onde diffractée correspond à un ensemble discret de signaux, chaque signal correspondant à une position de réception.
L'onde diffractée générée par le module de réception est transmise à un module 320, dit de retournement temporel, réalisant le retournement de l'onde diffractée et fournissant une onde retournée dans le temps.
Le système comprend par ailleurs un module 322, dit de génération de l'onde incidente, générant les ondes acoustiques émises par chacun des émetteurs 308 et 310. L'onde retournée dans le temps ainsi que l'onde incidente sont transmises à un module d'intégration 324 faisant partie du système 300 et qui est relié d'une part au module de retournement temporel 320 et d'autre part au module de génération de l'onde incidente 324. Le module d'intégration réalise une intégration temporelle de l'onde retournée multipliée par l'onde incidente et fournit pour chacune des positions 312 et 314, un premier et un deuxième signal de détection.
Le premier signal de détection obtenu pour la position 312 et le deuxième signal de détection obtenu pour la position 314 sont transmis à un module de multiplication 326 réalisant la multiplication du premier signal avec le deuxième signal et fournissant un troisième signal relatif à la position de l'objet 302 dans la zone d'intérêt 304.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de deux sources d'émission de l'onde incidente.
Par ailleurs, chaque récepteur (ou au moins deux des récepteurs) peut également constituer un émetteur de sorte que l'émission de l'onde incidente et la mesure de l'onde diffractée sont réalisées par un même moyen, ce qui évite l'utilisation de deux moyens différents pour l'émission de l'onde incidente et la mesure de l'onde diffractée en un point donné.
La FIGURE 4 est une représentation schématique du système 300 dans une deuxième configuration.
Dans la configuration représentée sur la figure 4, le système 300 est utilisée pour détecter l'élément 302 dans une zone d'intérêt 402, dont seulement une partie 404 de sa frontière 406 est munie de récepteurs 316. L'autre partie 408 de la frontière 406 ne comprend pas de récepteurs.
Dans la configuration représentée sur la figure 4, le système 300 comprend seulement cinq récepteurs 316i-3165, disposés selon une trajectoire rectiligne et ouverte n'entourant pas la zone d'intérêt 402.
Sur les figures 3 et 4 les modules 318-326 sont représentés de manière séparée pour plus de clarté. Il est bien entendu qu'au moins 2 de ces modules, voire tous les modules 318-326, peuvent se présenter sous la forme d 'un module unique .
Chacun des modules 318-326 peut se présenter, en partie ou en total ité, sous la forme d 'un mod ule physiq ue comprenant des composants électroniq ues ou informatiq ues ou alors sous la forme d 'un programme d 'ord inateur.
La FIGU RE 5 est une représentation schématique de résultats obtenus avec le procédé et le système selon l'invention comparativement à l'état de la technique :
• dans le cas A) où l'élément à détecter est une mine al longée matérial isée par le rectang le 502, et
• dans le cas B) où les éléments à détecter sont deux mines matérialisées chacune par un rectang le référencé respectivement
504 et 506, de tail le lambda et proches de lambda/4. Ce sont les éléments à détecter.
Dans les deux cas, le système utilisé comprend huit récepteurs, espacés de lambda/2, matérialisés par les points noirs 316i-3168, d isposés sur un seg ment horizontal au-dessus de la zone d 'intérêt 402. Chaq ue récepteur 316 constitue également un point d 'émission à tour de rôle de sorte que huit signaux de détection sont utilisés.
Dans la ligne d u haut, est représenté dans chaque cas un signal de détection final , référencé respectivement 508 pour le cas A) de la seu le mine 502 et 510 pour le cas B) des deux mines 504 et 506, obtenu par sommation des huit signaux de détection conformément à l'état de la techniq ue.
Dans la ligne d u bas, est représenté dans chaque cas un signal de détection final , référencé respectivement 512 pour le cas A) de la seu le mine 502 et 514 pour le cas B) des deux mines 504 et 506, obtenu par multipl ication des huit signaux de détection conformément à l'état de la techniq ue.
Sur la ligne d u haut, correspondant à l'état de la technique, on remarq ue q ue les sig naux de détection 508 et 510 sont étalés q ue ce soit le cas A) ou le cas B), et on ne distingue pas dans le cas B) qu'il existe deux mines.
Sur la ligne du bas, on remarque que le signal 512 est localisé sur le bord supérieur de la mine 502 dans le cas A) et le signal 514 est localisé sur le bord de chacune des mines 504 et 506 dans le cas B) et on distingue nettement la présence de deux mines dans le cas B).
La FIGURE 6 est une représentation schématique de résultats obtenus avec le procédé et le système selon l'invention comparativement à l'état de la technique pour la détection de deux éléments 602 et 604 à détecter, séparés d'une distance de lambda/5, chacun des éléments présentant un rayon de lambda/10.
Dans le cas de la figure 6, 26 récepteurs sont utilisés, espacés de lambda/2 et situés sur un cercle 606 entourant entièrement les objets à détecter. Quatre des récepteurs sont également utilisés comme émetteur de sorte que quatre signaux de détections sont obtenus.
Le signal de détection final 608 correspond au résultat obtenu par sommation des quatre signaux de détection suivant l'état de la technique.
Le signal de détection final 610 correspond au résultat obtenu par multiplication des parties négatives des quatre signaux de détection conformément à l'invention.
On remarque que le signal 608 est un signal étendu avec quatre pics qui ne sont pas localisés sur les éléments à détecter alors que le signal 610 a seulement deux pics nets localisés sur les éléments à détecter.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé ( 100 ; 200) d'inspection d'une zone (304 ;402), dite d'intérêt, dont les caractéristiques sont connues au moins partiellement, pour détecter au moins un élément (302) dans ladite zone d'intérêt (304,402), ledit procédé ( 100,200) comprenant :
- une première détection ( 102- 108) fournissant un premier signal relatif à la position dudit élément (302) pour un premier point d'émission (312),
- au moins une deuxième détection ( 110- 116) fournissant au moins un deuxième signal relatif à la position dudit élément (302) pour un deuxième point d'émission ( 114) différent dudit premier point d'émission (314),
chacune desdites détections comprenant au moins une itération des opérations suivantes composant une phase de détection :
• émission ( 102, 110) vers ledit élément (302), d'une onde, dite incidente, depuis un point d'émission (312,314),
• mesure ( 104, 112), en au moins deux points de réception (316), disposés à la frontière (306,406) ou à l'extérieur de la zone d'intérêt (304,402), d'une partie diffractée de ladite onde incidente, dite onde diffractée, par ledit élément (302),
• détermination ( 106, 114) de la retournée temporelle, dite onde retournée, de ladite onde réfractée, et
• détermination ( 108, 116) pour ledit point d'émission (312,314) d'un signal de détection en fonction de ladite onde incidente et de ladite onde retournée ;
ledit procédé ( 100,200) étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape ( 118) de multiplication de la valeur dudit premier signal avec la valeur dudit au moins un deuxième signal, ladite multiplication ( 118) fournissant un troisième signal, dit final, relatif à la position dudit élément (302) dans ladite zone d'intérêt (304,402) .
2. Procédé ( 100 ; 200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape ( 118) de multiplication est réalisée selon la relation suivante : avec :
j : l'indice du point d'émission,
v§ : l'onde retournée,
ÏÀ l'onde incidente
Tf : le temps total entre l'émission de l'onde incidente et la mesure de l'onde diffractée par le dernier point de réception,
t : le temps,
X : la variable d'espace, et
SRA : l'ensemble des points d'émission
3. Procédé ( 100 ; 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les points de réception (316) sont disposés de manière discrète autour de la zone d'intérêt (304), de sorte à définir une trajectoire fermée.
4. Procédé ( 100 ; 200) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les points de réception (316) sont disposés de manière discrète autour de la zone d'intérêt (402), de sorte à définir une trajectoire ouverte.
5. Procédé ( 100 ; 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur du premier signal et/ou de l'au moins un deuxième signal est obtenu par intégration temporelle du produit, de la valeur de l'onde retournée avec la valeur de l'onde incidente pour ledit point d'émission (312,314) .
6. Procédé ( 100 ; 200) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la relation utilisée pour l'intégration temporelle est : avec :
j : l'indice du point d'émission, 1 pour le premier signal de détection et
2 pour le deuxième signal de détection,
i?| : l'onde retournée,
H1 : l'onde incidente,
Tf : le temps total entre l'émission de l'onde incidente et la mesure de l'onde diffractée par le dernier point de réception,
t : la variable de temps, et x : la variable d'espace.
7. Procédé (100,200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux points de réception (316) adjacents sont séparés d'une distance égale à la moitié de la longueur d'onde de l'onde incidente.
8. Procédé (200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant la détermination du premier signal de détection et/ou la détermination du deuxième signal de détection, au moins une étape (202-210) de réduction par simulation de la zone d'intérêt (304) comprenant les opérations suivantes :
• définition (206) d'une zone cible entièrement comprise dans la zone d'intérêt (302),
• définition (206) d'au moins une condition aux frontières de ladite zone cible ou de ladite zone d'intérêt,
• test (208) de la zone cible:
■ si l'onde retournée est entièrement absorbée par la zone cible, ladite zone cible devient la nouvelle région d'intérêt,
■ sinon une nouvelle zone cible est définie.
9. Procédé ( 100,200) selon la revendication 8, caractérisé en ce que, lorsque les points de réception (316) sont disposés autour de la zone d'intérêt (304) de sorte à réaliser une trajectoire fermée, l'au moins une condition d'absorption pour la frontière de la zone cible, comprend :
dvï dvï dvï
— + c— - c— = 0 sur dB
dt dn 2r
avec:
νξ : l'onde diffractée retournée, c : la vitesse de propagation de l'onde dans la zone d'intérêt,
B : la zone cible et dB la frontière de la zone cible r : la coordonnée radiale dont l'origine est le centre de la zone cible t : la variable temps
« ; la normale intérieure à la zone cible B
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que, pour une partie (408) de la frontière (406) de la zone d'intérêt (402) ne comprenant pas de points de réception (316), l'au moins une condition au bord comprend :
&1? S d s &t s
— + c— H- c—— = 0' sur O \FR
dt dn 2r X B
v¾ : l'onde diffractée retournée, dfl\ étant la frontière de la zone d'intérêt,
¾ : une partie de la frontière de la zone d'intérêt sur laquelle se trouvent les points de réception .
r : la coordonnée radiale dont l'origine est le centre de la zone cible, n ; la normale extérieure à la zone d'intérêt Ω
11. Procédé ( 100,200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'onde émise est une onde magnétique, élastique ou acoustique.
12. Système (300) d'inspection d'une zone (304,402), dite d'intérêt, dont les caractéristiques sont connues au moins partiellement, pour détecter au moins un élément (302) dans ladite zone d'intérêt (304,402), ledit système (300) comprenant :
« au moins un moyen (308,310) d'émission vers ledit élément
(302) d'une onde, dite incidente, depuis un premier point d'émission (312) et au moins un deuxième point d'émission (314),
• au moins deux récepteurs (316), disposés au niveau de la frontière (306,406) ou à l'extérieur de la zone d'intérêt (304,402), pour recevoir une partie diffractée de ladite onde incidente, dite onde diffractée, par ledit élément (302) pour le premier point d'émission (312) et pour ledit au moins un deuxième point d'émission (314), et
• au moins un moyen (318-326) de calcul pour déterminer :
■ une retournée temporelle, dite onde retournée, de ladite onde réfractée pour chacun des points d'émission (312,314), et
■ un premier signal de détection pour le premier point d'émission (312) et au moins un deuxième signal de détection pour ledit au moins deuxième point d'émission
(314), relatifs à la position dudit élément (302), en fonction de ladite onde incidente et de ladite onde retournée pour chacun desdits points d'émission (312,314) ;
ledit système (300) est caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de calcul (318-326) est en outre configuré pour calculer un troisième signal de détection, dit final, relatif à la position dudit élément (302), par multiplication de la valeur dudit premier signal de détection avec la valeur dudit au moins un deuxième signal de détection.
13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'au moins un point d'émission est intégré dans au moins un récepteur.
14. Utilisation du procédé (100,200) ou du système (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour la détection d'un objet de taille inférieure à la moitié de la longueur d'onde de l'onde incidente.
15. Utilisation du procédé (100,200) ou du système (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, pour la détection d'au moins deux objets séparés d'une distance inférieure ou égale à la moitié de la longueur d'onde de l'onde incidente.
16. Utilisation du procédé (100,200) ou du système (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 pour l'imagerie médicale, l'imagerie du sous-sol ou le contrôle non destructif.
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