FR3012904A1 - Dispositif et procede pour l'acquisition et le traitement de signaux acoustiques ou vibratoires - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'acquisition d'un signal représentatif d'une ou plusieurs ondes vibratoires ou acoustiques émises par une ou plusieurs sources vibro-acoustiques, le dispositif d'acquisition incluant un support (2) et au moins un capteur (4) pour enregistrer ledit signal, le dispositif comportant en outre au moins trois plaques (31, 32, 33) montées sur le support (2), lesdites plaques s'étendant dans des plans sécants, les dimensions d'au moins deux des trois plaques étant différentes, ledit et au moins un capteur étant monté sur l'une desdites et au moins trois plaques.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR L'ACQUISITION ET LE TRAITEMENT DE SIGNAUX ACOUSTIQUES OU VIBRATOIRES DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine technique général de l'acquisition et du traitement de signaux. Notamment, la présente invention concerne un dispositif pour l'acquisition d'un ou plusieurs signaux représentatifs d'ondes acoustiques (aériennes ou sous marines) ou vibratoires émises par une ou plusieurs sources vibro-acoustiques. La présente invention concerne également un dispositif et un procédé pour traiter ces signaux acquis afin de permettre la localisation de la (ou des) source(s) vibro-acoustiques ayant émis les ondes acoustiques ou vibratoires. On entend, dans le cadre de la présente invention, par onde acoustique ou vibratoire, une onde se propageant dans un fluide un gaz ou un solide résultant de l'action d'une ou plusieurs sources et qui mettent en vibration le dispositif. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La localisation de sources acoustique et/ou vibratoire est une problématique fondamentale dans de nombreux domaines d'application. Elle permet notamment d'améliorer la qualité acoustique des structures dans le domaine des transports, tel que le domaine automobile. Elle permet également la surveillance de systèmes mécaniques par capteurs non intrusifs dans le domaine de la production industrielle ou des bruits émis dans l'environnement, tel le bruit des parcs éoliens. Elle permet aussi de surveiller le fonctionnement de machine ou systèmes mécaniques par détection de chocs ou signaux atypiques. Elle permet la détection de la chute ou de la collision de corps par les ondes 30 acoustiques et vibratoires émises, notamment pour la détection de chute dans une piscine. Elle permet enfin la détection de menaces pour des applications militaires.

La localisation de sources vibro-acoustiques (acoustiques et vibratoires) est donc d'un grand intérêt dans beaucoup de secteurs industriels, ce qui explique le développement de nombreux systèmes d'imagerie à antenne de capteurs. Toutefois, un inconvénient des systèmes d'imagerie existant concerne le grand nombre de capteurs qu'ils contiennent et la nécessité que les capteurs aient des performances identiques (pas de déphasage) et parfaitement stables dans le temps. Ce grand nombre de capteur rend difficile la production d'un système peu encombrant et donc portatif.

Un but de la présente invention est de fournir un dispositif transportable pour l'acquisition de signaux représentatifs d'ondes acoustiques ou vibratoires émises par des sources vibro-acoustiques, les signaux acquis étant utilisable par un dispositif de traitement pour permettre la localisation et l'imagerie desdites sources vibro-acoustiques.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, l'invention propose un dispositif d'acquisition pour l'acquisition d'un signal représentatif d'une ou plusieurs ondes vibratoires ou acoustiques émises par une ou plusieurs sources vibro-acoustiques, le dispositif d'acquisition incluant un support et au moins un capteur pour enregistrer ledit signal, le dispositif comportant une structure mince - éventuellement composée d'un élément de forme plane ou d'un élément de forme courbe ou d'un assemblage d'éléments plans et/ou courbes connectée en un ou plusieurs points, la structure étant apte à vibrer selon plusieurs états vibratoires, chaque état vibratoire de la structure étant fonction de la nature d'une excitation à laquelle elle est soumise, et au moins un capteur de vibrations monté sur ladite structure. On entend dans le cadre de la présente invention par « structure », soit une (ou plusieurs) plaque(s) s'étendant (chacune) dans un plan(respectif), soit une (ou plusieurs) coque(s) composée(s) (chacune) d'un panneau (respectif) présentant au moins un rayon de courbure.

On entend dans le cadre de la présente invention par « structure mince », une structure dont l'épaisseur est au moins cinquante fois inférieure à sa plus grande dimension. Dans le cadre de la présente invention, on définit un « état vibratoire » (d'une 5 structure mince) par une amplitude, une phase, une répartition spatiale et fréquentielle de vibrations. On entend par « nature de l'excitation », des informations représentant une direction, une origine (proche ou lointaine) et un type (impulsionnel ou continu) de vibrations, 10 Lorsque la structure mince comprend plusieurs éléments plans et/ou courbes, les dimensions des éléments sont de préférence différentes, ledit et au moins un capteur étant monté sur l'un desdits éléments. L'utilisation d'une structure mince vise à avoir une observation du signal acoustique et vibratoire par un système à haute densité modale sensible aux 15 différences d'orientations des ondes. Ainsi, le dispositif d'acquisition permet l'enregistrement d'un signal représentatif d'une onde acoustique ou vibratoire. Ce signal est ensuite utilisé pour localiser une (ou plusieurs) source(s) vibratoire(s) d'origine(s) inconnue(s) dans une structure. Le fait que la structure mince comprenne plusieurs éléments plans et/ou 20 courbes permet de résoudre les problèmes d'ambigüités lié à la détermination de la position de la (ou des) source(s) vibratoire(s) d'origine(s) inconnue(s). Le fait que les éléments plans et/ou courbes de la structure mince présentent des dimensions différentes permet d'augmenter la plage de fréquence d'efficacité du dispositif. L'utilisation de plusieurs éléments plans et/ou courbes dans la structure 25 mince permet en outre d'augmenter la densité modale du dispositif produisant une plus grande résolution de détection pour faciliter la localisation de la (ou des) source(s) vibratoire(s) d'origine(s) inconnue(s). Enfin, le fait que les différents éléments plans et/ou courbes de la structure mince s'étendent dans des plans sécants permet au système d'acquisition de capter et de concentrer un plus grand 30 nombre d'ondes acoustiques, ce qui facilite aussi la détermination de la position de la (ou des) source(s) vibratoire(s) d'origine(s) inconnue(s). Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif d'acquisition sont les suivants. - la structure mince peut comprendre une (ou plusieurs) coque(s) recourbée(s), - la structure mince peut comprendre une (ou plusieurs) plaque(s) plane(s). La structure mince peut également comprendre à la fois une (ou plusieurs) coque(s) et une (ou plusieurs) plaque(s). Dans ce cas, la (ou l'une des) coque(s) peut avantageusement servir de logement de protection à la (ou aux) plaque(s). Ceci permet de limiter les risques de dégradation du dispositif. Avantageusement, la longueur de chaque plaque étant supérieure à sa largeur, les plaques étant montées sur le support au niveau de l'une de leurs largeurs. Le fait que les plaques présentent des largeurs inférieures à leur longueur permet d'augmenter la capacité vibratoire de chaque plaque, et donc d'améliorer la captation et la concentration d'ondes par le dispositif d'acquisition. Dans une variante de réalisation de l'invention, les plaques du dispositif sont reliées mécaniquement les unes aux autres. Ceci permet de limiter l'amortissement dans la transmission des vibrations d'une plaque vers les autres plaques du dispositif. On peut ainsi limiter le nombre de capteurs du dispositif, par exemple à un ou deux capteurs. De préférence, chaque plaque est réalisée dans un matériau ayant un coefficient d'amortissement inférieur à 10-2. Ceci permet d'augmenter la capacité vibratoire de chaque plaque et facilite la transmission des vibrations d'une plaque vers les autres plaques du dispositif. On peut ainsi limiter le nombre de capteurs du dispositif. Par ailleurs, chaque plaque peut présenter une épaisseur comprise entre 00.1 et 2 millimètres pour augmenter sa sensibilité vibratoire, et augmenter la densité modale du dispositif vis-à-vis des ondes vibro-acoustiques basses fréquences. Pour limiter l'influence des conditions environnementales sur la capacité de mesure du dispositif on utilisera un matériau de faible dilatation thermique et de faible variation des propriétés élastiques avec la température par exemple une céramique ou de l'Invar®.

Si le dispositif est réalisé en un matériau sensible à la température comme le métal par exemple, un régulateur thermique est intégré au dispositif pour le refroidir ou le chauffer en fonction des conditions d'utilisation du dispositif. 3012 904 5 Dans un mode de réalisation, chaque plaque est de forme rectangulaire. Dans un autre mode de réalisation, chaque plaque est de forme fractale itérée obtenue par application d'une règle de remplacement auto-semblable à une forme initiale deux ou plusieurs fois - afin de maximiser le périmètre de chaque plaque. 5 Ceci permet également d'augmenter la densité modale du dispositif d'acquisition. Le fait d'augmenter la densité modale du dispositif d'acquisition permet de faciliter la localisation de la (ou des) source(s) vibratoire(s) d'origine(s) inconnue(s). Avantageusement, le dispositif peut comprendre une pluralité de plaques composée : 10 - d'un premier ensemble de plaques incluant des plaques reliées mécaniquement les unes aux autres le long d'un premier axe, et - d'un deuxième ensemble de plaques incluant des plaques reliées mécaniquement les unes aux autres le long d'un deuxième axe, les premier et deuxième axes étant orthogonaux. 15 Ceci permet au dispositif d'acquisition de capter un plus grand nombre d'ondes acoustiques, ce qui facilite la détermination de la position de la (ou des) source(s) vibratoire(s) d'origine(s) inconnue(s). Enfin, le dispositif peut comporter au moins une plaque ayant : o une largeur comprise entre 80 et 420 millimètres, 20 préférentiellement égale à 297 millimètres, o une longueur comprise entre 103 et 594 millimètres, préférentiellement égale à 420 millimètres. Ceci permet au dispositif d'acquisition d'enregistrer des signaux représentatifs d'ondes basses fréquences. 25 Le dispositif peut comporter au moins une plaque ayant : o une largeur comprise entre 40 et 210millimètres, o une longueur comprise entre 80 et 297millimètres. Ceci permet au dispositif d'acquisition d'enregistrer des signaux représentatifs d'ondes hautes fréquences. 30 L'enregistrement de signaux représentatifs d'ondes basses et hautes fréquence permet de disposer de plus d'informations quant à la (ou aux) source(s) vibratoire(s) d'origine(s) inconnue(s), ce qui facilite sa (leur) localisation.

L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'un dispositif d'acquisition pour l'acquisition d'un signal représentatif d'une ou plusieurs ondes vibratoires ou acoustiques émises par une ou plusieurs sources vibro-acoustiques, le dispositif d'acquisition incluant un support et au moins un capteur pour enregistrer ledit signal, remarquable en ce que le procédé comporte une étape consistant à monter au moins trois plaques sur le support, lesdites plaques s'étendant dans des plans sécants, les dimensions d'au moins deux des trois plaques étant différentes, ledit et au moins un capteur étant monté sur l'une desdites et au moins trois plaques.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels : les figures 1 et 2 illustrent des variantes d'exécution d'un dispositif d'acquisition, la figure 3 illustre une plaque de conception fractale, la figure 4 illustre un exemple de structure à analyser dans laquelle sont disposés un dispositif d'acquisition et trois actionneurs d'étalonnage la figure 5 illustre des étapes d'un procédé de traitement pour la localisation d'une ou plusieurs sources vibro-acoustiques inconnues à partir de signaux enregistrés par le dispositif d'acquisition.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 1. Dispositif d'acquisition On va maintenant décrire plus en détail le dispositif d'acquisition de signaux 30 représentatifs d'ondes acoustiques ou vibratoires émises par des sources vibroacoustiques.

Le dispositif doit permettre d'acquérir des signaux utilisés par le procédé de traitement pour déterminer la position des sources vibro-acoustiques. En référence à la figure 1, le dispositif d'acquisition comprend un socle 1, un support sur l'embase, et une structure mince composée d'une pluralité de plaques 3 5 montées sur le support 2, et au moins un capteur 4. 1.1. socle Le socle 1 comporte une embase 11 en forme de cloche largement évasée. 10 En variante, l'embase peut être composée de trois (ou plus de trois) pied formant un trépied. La partie évasée 12 de l'embase 11 est destinée à venir au contact du sol. Le sommet 13de l'embase 11 comporte un logement 14 destiné à recevoir l'une des extrémités du support 2. La face interne du logement 14 peut être de forme complémentaire du 15 support. Par exemple, lorsque le support est un poteau cylindrique, la face interne est cylindrique. Pour immobiliser le support 2 latéralement contre la face interne du logement 14, le socle 1peut comprendre des moyens de serrage. Ces moyens de serrage sont par exemple une vis destinée à être positionnée dans un alésage traversant 20 ménagé dans l'embase 11, à proximité de son sommet 13. 1.2. Support Le support 2 permet de découpler les plaques 3 du socle 1, ce qui limite 25 l'amortissement des vibrations des plaques 3. Le support 2 comprend un corps 21. L'extrémité proximale 22 du corps 21 est destinée à être insérée dans le logement 14 du socle 1. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, l'extrémité distale 23 du corps 21 est destinée à porter les plaques 3. Ceci permet d'assurer un bon 30 couplage mécanique entre les plaques 3 du dispositif, et donc de limiter le nombre de capteurs 4 nécessaires pour le dispositif. Par ailleurs, ceci permet de limiter l'encombrement du dispositif d'acquisition.

En variante et comme illustré à la figure 2, le support peut comprendre un réseau de bras 24, 25, 26 à l'extrémité distal 23 du corps 21, chaque bras supportant une ou plusieurs plaques 34, 35, 36, 37, 38. Dans ce cas, le couplage mécanique entre les plaques 34, 35-37, 38 montées sur les différents bras 24, 25, 26 étant faible, le dispositif comprend un nombre de capteurs 4 égale (ou supérieur) au nombre de bras 24, 25, 26 du support 2. 1.3. Plaques Le dispositif comprend également une structure mince composée de plaques 31-38 s'étendant dans des plans sécants. Ces plaques jouent le rôle de concentrateur pour les ondes acoustiques ou vibratoires émises par les sources vibro-acoustiques.

Chaque plaque 31-38 est réalisée dans un matériau présentant un faible coefficient d'amortissement (typiquement inférieur à 10-2), tel qu'un métal, une céramique ou éventuellement un plastique. Avantageusement, la structure mince peut être composée d'un alliage de type Invar® (alliage Fer-Nickel à dilatation contrôlée tel que Fe64/Ni36) qui présente notamment l'avantage d'être un métal sans dilatation thermique et sans modification des propriétés élastiques dans une plage de température d'utilisation de ladite structure mince. Un descriptif de ce matériau est donnée au paragraphe intitulé « caractéristiques de l'Invar® » dans la suite de la présente description. Chaque plaque 31-38 est montée sur le support 2 au niveau de l'une de ses 25 largeurs. De préférence, chaque plaque 31-38 présente une longeur L (i.e. dimension s'étendant depuis le support vers l'extérieur) supérieure à sa largeur I. Notamment, chaque plaque peut présenter une longueur égale au produit de sa largeur multipliée par un coefficient compris entre 1,5 à 1000. 30 Par ailleurs, chaque plaque 31-38 présente une épaisseur très inférieure à sa surface, telle qu'une épaisseur comprise entre 6 et 10 millimètres. Chacune de ces caractéristiques permet d'augmenter la capacité vibratoire de chaque plaque 31-38.

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, chaque plaque 31, 32, 33 est en contact avec le support au niveau de zones de contact 311, 312, 321, 331, 332 dont les dimensions sont très inférieures (i.e. entre 5 et 100 fois inférieure) à la largeur de la plaque 31, 32, 33. Ceci permet de limiter le coefficient d'amortissement de chaque plaque. Avantageusement, la forme de chaque plaque 31, 32, 33 est choisie de sorte à maximiser son périmètre. Ceci permet d'augmenter la densité modale de chaque plaque 31, 32, 33 dans les basses fréquences. On entend, dans le cadre de la présente invention, par « densité 10 modale d'une plaque », le nombre de modes de vibration de la plaque par bande de fréquence. Ainsi, plus on augmente la densité modale de chaque plaque 31, 32, 33, plus on augmente sa capacité vibratoire pour différentes fréquences. Par exemple pour maximiser son périmètre, une plaque 36 peut présenter un bord crénelé. Par ailleurs, la forme générale d'une plaque 38 peut être une forme 15 elliptique. On notera que la forme maximisant le périmètre de la plaque peut être obtenue en appliquant une technique des fractales. Plus précisément, une plaque 39présentant une forme fractale itérée peut être obtenue par application d'une règle de remplacement auto-semblable à une forme initiale deux ou plusieurs fois, telle 20 que la forme illustrée à la figure 3. Il en va de même d'une coque recourbée qui peut également présenter une forme de fractale itérée. En variante, la forme de chaque plaque/coque peut correspondre à l'aspect morpho-anatomique d'un objet présent dans la nature. Notamment : - chaque plaque peut présenter la forme d'une feuille ou d'un pétale de 25 fleur, - chaque coque peut présenter la forme d'un oursin ; dans ce cas la coque est composée d'un panneau recourbé et d'une pluralité de tige fixées sur la face convexe du panneau recourbé et s'étendant vers l'extérieur. Avantageusement, les plaques 31, 32, 33 de la structure mince présentent 30 des dimensions différentes. Ainsi, les plaques 31, 32, 33 vibrent pour des fréquences d'ondes vibro-acoustiques différentes. Ceci permet au dispositif d'acquérir des signaux représentatifs d'ondes acoustiques ou vibratoires sur une plus large gamme de fréquence.

De préférence, la structure mince comprend trois plaques ou plus, chaque paire de plaques adjacentes 31-32, 32-33, 33-31 présentant un angle non nul. Le fait que la structure mince comprennent au moins trois plaques permet l'acquisition de signaux présentant des informations suffisantes pour résoudre les problèmes d'ambiguïtés quant à la (ou aux) position(s) estimée(s) de la (ou des) source(s) vibro-acoustique(s). Dans des variantes de réalisation, la structure mince comprend également une coque recourbée (non représentée) tel qu'un bol, et qui peut être utilisé pour protéger les plaques contre les chocs. 1.4. Capteur On a décrit précédemment les plaques de la structure mince. Ces plaques permettent de concentrer les ondes acoustiques ou vibratoires émises par des sources vibro-acoustiques. Le (ou les) capteur(s) 4 du dispositif permet(tent) quant à lui (eux) d'enregistrer les signaux représentatifs des ondes vibro-acoustiques concentrées par les plaques 31, 32, 33. En référence à la figure 1, le dispositif comprend un capteur 4 unique monté sur une 31 des trois plaques 31, 32, 33 de la structure mince. Ce capteur 4 permet d'enregistrer les signaux représentatifs des ondes acoustiques ou vibratoires émises par des sources vibro-acoustiques. Le capteur 4 peut être un microphone de type dynamique ou tout autre capteur de vibration connu de l'homme du métier.

L'utilisation d'un capteur 4 unique permet au dispositif d'acquisition de détecter les bruits transitoires émis par des sources vibro-acoustiques. Avantageusement, le dispositif d'acquisition peut comprendre deux capteurs 4 montés sur des plaques différentes. Dans ce cas, les capteurs sont identiques et apairés en phase. Ceci permet au dispositif d'acquisition de détecter les bruits continus émis par des sources vibro-acoustiques. Dans un mode de réalisation, les capteurs 4 sont montés sur des plaques opposées angulairement. 3012 904 11 1.5. Principe de fonctionnement Le principe de fonctionnement du dispositif d'acquisition dans le cadre de l'acquisition de signaux émis par des sources vibro-acoustiques situées dans un 5 véhicule 5 est le suivant. Dans une première phase dite « d'apprentissage », des actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43 sont placés en différents points du véhicule5 pour lequel on souhaite déterminer la position d'une ou plusieurs sources vibro-acoustiques inconnues S1. 10 Les actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43 sont des dispositifs aptes à émettre une onde vibratoire ou acoustique. Les actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43 sont par exemple dès patchs piézoélectriques qui présentent notamment les avantages d'être minces et compacts. Le dispositif d'acquisition 6 est également positionné dans le véhicule 5, la 15 position du dispositif d'acquisition 6 étant distincte de la position de chacun des actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43. Chaque actionneur d'étalonnage 41, 42, 43 est activé successivement. Le signal d'étalonnage représentatif de l'onde vibro-acoustique 411, 412, 413 émise par chaque actionneur d'étalonnage 41, 42, 43 est enregistré par le dispositif 20 d'acquisition 6. Dans une deuxième phase dite « d'acquisition pour localisation », les actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43 sont retirés du véhicule 5 (ou au moins désactivés). La position du dispositif d'acquisition 6 reste inchangée. Le véhicule 5 est mis en fonctionnement et le dispositif d'acquisition 6 25 enregistre les signaux acoustiques ou vibratoires issus d'une (ou plusieurs) source(s) vibro-acoustique(s) inconnue(s) S1. Les différents signaux acquis lors des phases « d'apprentissage » et « d'acquisition pour localisation » sont ensuite envoyés à un dispositif de traitement pour permettre la détermination de la position de la (ou des) source(s) vibro30 acoustique(s) S1 présentes dans le véhicule 5. 2. Procédé de traitement On va maintenant décrire plus en détail un procédé de traitement permettant, à partir des signaux enregistrés par le dispositif d'acquisition, de déterminer la position d'une ou plusieurs sources vibro-acoustiques inconnues d'un objet. Cet objet peut être une pièce d'un bâtiment, un véhicule, ou tout autre objet 5 incluant des sources vibro-acoustiques inconnues dont on souhaite déterminer les positions. Ce procédé peut être implémenté sous forme de code programme pour permettre sa mise en oeuvre sur un dispositif de traitement comprenant un processeur, une mémoire, des moyens d'affichage et éventuellement des moyens de saisie tel qu'un ordinateur personnel. La (ou les)position(s) de source(s) déterminée(s) peut (peuvent) ensuite être affichée(s) sur les moyens d'affichage pour permettre à l'utilisateur une visualisation rapide de la zone dans laquelle se trouve la (ou les) source(s) vibro-acoustique(s). En référence à la figure 5, le procédé comprend une première phase 51 15 d'apprentissage et une deuxième phase 52 de détermination de la (ou des) position(s) d'une (ou plusieurs) source(s) inconnue(s). 2.1. Phase d'apprentissage 20 La phase d'apprentissage 51 comporte des étapes consistant à : Recevoir 511 des données d'étalonnage concernant des actionneurs d'étalonnages, et à Calculer 512, pour chaque actionneur d'étalonnage 41, 42, 43, une fonction de transfert H1, H2, H3. 25 Chaque fonction de transfert H1, H2, H3 correspond à la transformation subie par l'onde vibro-acoustique lors de sa propagation entre : la position de l'actionneur d'étalonnage 41, 42, 43 l'ayant émis, et - la position du dispositif d'acquisition 6 ayant enregistré le signal 30 d'étalonnage représentatif de cette onde. 2.1.1. Réception de données d'étalonnage L'étape 51 consistant à recevoir des données d'étalonnage comprend : La réception de signaux d'étalonnage enregistrés par le dispositif d'acquisition, chaque signal d'étalonnage enregistré étant représentatif d'une onde vibro-acoustique captée au niveau du dispositif d'acquisition, La réception pour chaque actionneur d'étalonnage, d'un signal initial représentatif de l'onde acoustique émise par ledit actionneur d'étalonnage, La réception pour chaque actionneur d'étalonnage, de la position dudit actionneur d'étalonnage dans la structure, La réception de la position du dispositif d'acquisition dans la structure, Eventuellement la réception d'une cartographie de la structure pour laquelle on souhaite déterminer la position des sources vibro-acoustiques inconnues (cette étape optionnelle permet d'afficher 525 sur les moyens d'affichage, la position présumée de chaque source inconnue S1).

Pour obtenir ces données, le dispositif d'acquisition 6 et différents actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43 sont disposés dans ou à proximité de la structure à analyser 5. Par exemple, si la structure à analyser est une pièce d'un local (ou l'habitacle d'un véhicule), un ou plusieurs actionneurs d'étalonnage sont positionnés en différents emplacements de la pièce (ou de l'habitacle du véhicule). Dans l'exemple illustré à la figure 4, trois actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43 sont disposés dans la structure 5 à analyser, en différents emplacements. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à un nombre fixe d'actionneurs d'étalonnage. Ainsi, le nombre d'actionneurs d'étalonnage utilisé peut être compris entre un et quelques milliers. Le dispositif d'acquisition 6 est également disposé dans la structure 5, à une position différente de la position des actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43. Si la structure est le moteur d'un véhicule automobile, un ou plusieurs actionneurs d'étalonnage peuvent être positionnés sur le moteur du véhicule en différentes positions, et le dispositif d'acquisition peut être placé en regard du 30 moteur, par exemple à une distance de un à deux mètres du moteur. Dans tous les cas, la position de chaque actionneur d'étalonnage 41, 42, 43 ainsi que la position du dispositif d'acquisition sont enregistrées.

Chaque actionneur d'étalonnage 41, 42, 43 est ensuite activé successivement et de manière indépendante. Pour chaque actionneur d'étalonnage 41, 42, 43, le dispositif d'acquisition enregistre le signal d'étalonnage représentatif de l'onde vibro-acoustique 411, 412, 413 reçue à sa position.

Ceci permet d'obtenir une pluralité de signaux d'étalonnage enregistrés par le dispositif 6 pour les différents actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43. On calcule ensuite une fonction de transfert H1, H2, H3 associée à chacun des actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43. 2.1.2. Calcul de fonctions de transfert Comme indiqué précédemment, chaque fonction de transfert H1, H2, H3 est représentative de la transformation subie par l'onde vibro-acoustique lors de sa propagation entre l'actionneur d'étalonnage 41, 42, 43 l'ayant généré et le dispositif d'acquisition 6. Pour calculer la fonction de transfert H1 associée à un actionneurd'étalonnage4l considéré, les informations suivantes sont nécessaires : la forme du signal initial représentatif de l'onde vibro-acoustique générée par l'actionneur d'étalonnage 41, la position de l'actionneur d'étalonnage 41, la position du dispositif d'acquisition 6, - le signal d'étalonnage enregistré par le dispositif d'acquisition 6 lors de l'activation dudit actionneur d'étalonnage 41. A partir de ces informations, on calcule la fonction de transfert H1 associée à l'actionneur d'étalonnage4l considéré. La réception des signaux d'étalonnage enregistrés par le dispositif d'acquisition 6 pour une pluralité d'actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43,des signaux initiaux représentatifs des ondes vibro-acoustiques émises par la pluralité d'actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43, des positions des actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43, et de la position du dispositif d'acquisition 6, permet de calculer une pluralité de fonctions de transfert H1, H2, H3, chaque fonction de transfert étant associée à un actionneur d'étalonnage respectif.

Une fois les fonctions de transfert calculées H1, H2, H3, la deuxième phase 52 de détermination de la (ou des) position(s) d'une (ou plusieurs) source(s) inconnue(s) est mise en oeuvre. 2.2. Phase de détermination La phase de détermination 52 comprend les étapes consistant à : recevoir 521 un signal de base enregistré par le dispositif d'acquisition lors de la mise en fonctionnement de la structure à analyser. i.o Retourner 522 temporellement le signal de base pour obtenir un signal retourné Calculer 523 une pluralité de signaux estimés, chaque signal estimé correspondant au résultat du produit du signal retourné par une fonction de transfert, 15 - Comparer 524 les signaux estimés pour déterminer la position de la ou des sources vibro-acoustiques inconnues. 2.2.1. Réception du signal de base 20 Dans une première étape 521 de la deuxième phase 52, le procédé comprend la réception d'un signal de base. Ce signal de base correspond au signal enregistré par le dispositif d'acquisition 6 lorsque la structure 5 est mise en fonctionnement. Le lecteur aura compris que durant l'enregistrement de ce signal de base, la 25 position du dispositif d'acquisition 6 reste inchangée par rapport à celle qu'il occupe lors de la phase d'apprentissage 51. Par ailleurs, les actionneurs d'étalonnage 41, 42, 43 sont désactivés. Le procédé comprend ensuite une étape 522 de retournement temporel du signal de base. 30 2.2.2. Retournement temporel La méthode de retournement temporel a été introduite au milieu des années 1980 par.Mathias Fink. Elle est notamment décrite dans le document FR 2 868 894. Cette méthode exploite le phénomène de symétrie de la propagation d'une onde dans un milieu. On peut alors définir des milieux symétriques ou invariants en 5 temps dans lesquels le déroulement d'un phénomène est physiquement possible dans les deux directions du temps. La méthode de retournement temporel est basée sur la symétrie dans le temps des équations de la mécanique, à l'exclusion des phénomènes d'amortissement. En effet, on rappelle que l'équation différentielle ordinaire est du type : d2 x dx 0 10 dt2 dt , où : « Cdx/dt » représente l'amortissement de l'onde. Lorsque l'on inverse le temps dans cette équation (i.e. « t » remplacé par « -t »), on constate que le seul terme variant est celui représentant l'amortissement. L'étape 522 de retournement temporel du signal de base permet l'obtention d'un signal retourné. 15 2.2.3. Calcul de signaux estimés On calcule 523 ensuite des signaux estimés en utilisant les fonctions de transfert calculées lors de la phase d'apprentissage. 20 Chaque signal estimé est égal au résultat du produit d'une fonction de transfert par le signal retourné. On obtient ainsi un signal estimé pour chaque fonction de transfert. Ce signal estimé est représentatif de l'onde qui aurait été mesurée à la position de l'actionneur associé à la fonction de transfert si une onde vibro25 acoustique que représente le signal retourné avait été « jouée » à la position du dispositif d'acquisition. On obtient ainsi un signal estimé par actionneur d'étalonnage. 2.2.4. Comparaison des signaux estimés 30 Les signaux estimés sont ensuite comparés 524. Plus précisément, chaque signal estimé est analysé pour déterminer s'il contient une information indiquant que la position inconnue de la (ou de l'une des) source(s) vibro-acoustique(s) S1 est située dans un voisinage de la position de l'actionneur d'étalonnage 41, 42, 43 associé au signal estimé. Par exemple, cette information peut être un pic dans le signal estimé. Si l'un des signaux estimés contient cette information, alors la position de la source inconnue S1 correspond à la position de l'actionneur 41 associé au signal estimé contenant cette information. La position de la source inconnue peut alors être affichée 525 sur des moyens d'affichage tels qu'un écran d'ordinateur. Si par contre, aucun des signaux estimés ne comprend d'information indiquant la position inconnue d'une source, alors les phases d'apprentissage et de détermination sont réitérées pour d'autres positions des actionneurs d'étalonnage. Le dispositif et le procédé décrit ci-dessus permettent de localiser une (ou plusieurs) source(s) vibratoire(s) d'origine(s) inconnue(s) dans une structure. Par ailleurs, dans le contexte de sources multiples ou étendues, le dispositif et son procédé de traitement permettent l'obtention d'une (ou plusieurs) image(s) illustrant la (ou les) position(s) et la (ou les) intensité(s) de la (ou des) source(s) multiple(s) ou étendue(s).

Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrit ci-dessus sans sortir matériellement des nouveaux enseignements présentés ici. 3. Caractéristiques de l'Invar® L'Invar0 est un alliage métallique connu sous divers appellations commerciales telles que Nilo® alloy 36, Nilvar, NS 36, Permalloy D®, Radio metal 36®, Vacodil 36®. Il s'agit d'un alliage à faible expansion ayant le coefficient d'expansion le plus 30 faible de tous les alliages fer-nickel. Ses applications comprennent notamment les balanciers des horloges et montres, les bilames, les joints verre-métal et éléments de structure des systèmes laser.

Il existe différents produits à base d'Invar®. La liste ci-dessous donne à titre indicatif et non limitatif quelques exemples de produits à base d'Invar° : - FE020210 : Invar° - Alliage à dilatation contrôlée Feuille, Epaisseur:0,008 mm, FE020215 : Invar0 - Alliage à dilatation contrôlée Feuille, Epaisseur:0,0125 mm, Tolérance:10 %, - FE020220 : Invar° - Alliage à dilatation contrôlée Feuille, Epaisseur:0,02 mm, FE020225 : Invar() - Alliage à dilatation contrôlée Feuille,Epaisseur:0,025 mm, - FE020240 : Invar0 - Alliage à dilatation contrôlée Feuille,Epaisseur:0,05 mm, Etat : Recuit, FE020245 : Invar° - Alliage à dilatation contrôlée Feuille,Epaisseur:0,08 mm, Etat : Recuit, FE020265 : Invar° - Alliage à dilatation contrôlée FeuiI1e,Epaisseur:O,125 mm, Etat : Demi-dur, FE020275 : Invar° - Alliage à dilatation contrôlée Feuille,Epaisseur:0,25 mm, Etat : Recuit, FE020276 : Invar0 - Alliage à dilatation contrôlée Feuille,Epaisseur:0,25 mm, Etat : Recuit, Etat : Aplatie, FE020350, Invar® - Alliage à dilatation contrôlée Feuille,Epaisseur:0,5 mm, Etat : Recuit, FE020351 : Invar° - Alliage à dilatation contrôlée Feuille, Epaisseur:0,5 mm, Etat : Recuit, FE020375 : Invar® - Alliage à dilatation contrôlée Feuille,Epaisseur:0,75 mm, Etat : Recuit, FE020400 : Invar° - Alliage à dilatation contrôlée Feuille, Epaisseur:1,0 mm, Etat : Recuit, FE020450 : Invar° - Alliage à dilatation contrôlée Feuille, Epaisseur:1,5 mm, Etat : Recuit. Le principal intérêt des alliages Fe-Ni réside dans leur "anomalie" de dilatation thermique.

Leur comportement en température est différent de celui prévu pour un métal classique, qui, en général, a une courbe de dilatation thermique linéaire en fonction de la température. Le très faible coefficient de dilatation thermique de l'Invar() (proche de 0 5 entre -200 et +100°C) est dû à son caractère ferromagnétique. Rappelons que le coefficient de dilatation d'un acier standard est d'environ 12.10-6 °C-1. La structure mince peut comporter : au moins une plaque ayant : millimètres, 10 o une largeur comprise entre 210 et 420 millimètres, préférentiellement égale à 297 millimètres, o une longueur comprise entre 297 et 594 préférentiellement égale à 420 millimètres, et au moins une plaque ayant : 15 o une largeur comprise entre 148 et 210millimètres, o une longueur comprise entre 210 et 297millimètres.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'acquisition (6) pour l'acquisition d'un signal représentatif d'une ou plusieurs ondes vibratoires ou acoustiques émises par une ou plusieurs sources vibro-acoustiques (S1), le dispositif d'acquisition incluant un support (2) et au moins un capteur (4) pour enregistrer ledit signal, caractérisé en ce que le dispositif comporte une structure mince montée sur le support et apte à vibrer selon plusieurs états vibratoires, chaque état vibratoire de la structure étant fonction de la nature d'une excitation à laquelle elle est soumise, et au moins un capteur de vibrations monté sur ladite structure.
2. 2. Dispositif d'acquisition selon la revendication 1, dans lequel la structure mince comprend une coque recourbée.
3. 3. Dispositif d'acquisition selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la structure mince comprend au moins une plaque, (31, 32, 33) montée sur le support (2).
4. 4. Dispositif d'acquisition selon la revendication 3, dans lequel la structure mince comprend au moins trois plaques (31, 32, 33) lesdites plaques s'étendant dans des plans sécants, les dimensions d'au moins deux des trois plaques étant différentes.
5. 5. Dispositif d'acquisition selon la revendication 4, dans lequel les dimensions de chaque plaque comprennent une longueur (L) et une largeur (I), la longueur (L) de chaque plaque étant supérieure à sa largeur (I), lesdites plaques étant montées sur le support au niveau de l'une de leurs largeurs.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel lesdites et au moins trois plaques sont reliées mécaniquement les unes aux autres.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel chaque plaque est réalisée dans un matériau ayant un coefficient d'amortissement inférieur à 10-2, tel que du métal.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel chaque plaque présente une épaisseur comprise entre 6 et 10 millimètres.
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel au moins une plaque est de forme rectangulaire.
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, dans lequel au moins une plaque est de forme fractale itérée obtenue par application d'une règle de remplacement auto-semblable à une forme initiale deux ou plusieurs fois.
11. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, dans lequel la structure mince comprend une pluralité de plaques composée : - d'un premier ensemble de plaques incluant des plaques reliées mécaniquement les unes aux autres le long d'un premier axe, et - d'un deuxième ensemble de plaques incluant des plaques reliées mécaniquement les unes aux autres le long d'un deuxième axe, les premier et deuxième axes étant orthogonaux.
12. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, dans lequel la structure mince comporte : - au moins une plaque ayant : o une largeur comprise entre 210 et 420 millimètres, préférentiellement égale à 297 millimètres, o une longueur comprise entre 297 et 594 millimètres, préférentiellement égale à 420 millimètres, et - au moins une plaque ayant : o une largeur comprise entre 148 et 210m illimètres, o une longueur comprise entre 210 et 297millimètres.