WO2018189450A1 - Method and device for ultrasonic probing by adaptive focusing by means of a reverberating solid object - Google Patents

Method and device for ultrasonic probing by adaptive focusing by means of a reverberating solid object Download PDF

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WO2018189450A1
WO2018189450A1 PCT/FR2018/050821 FR2018050821W WO2018189450A1 WO 2018189450 A1 WO2018189450 A1 WO 2018189450A1 FR 2018050821 W FR2018050821 W FR 2018050821W WO 2018189450 A1 WO2018189450 A1 WO 2018189450A1
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Guillemette RIBAY
Paul ZABBAL
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for probing a medium by emitting ultrasonic waves.
  • the invention thus applies more particularly to a method of ultrasonic sounding of a medium, using a device comprising a reverberant solid object having a contact face intended to be placed in contact with the medium to be probed and tested. minus an electroacoustic transducer disposed against a wall of the reverberant solid object, the method comprising:
  • a learning phase including measuring, at at least one point of the contact face, an ultrasonic response to an excitation signal emitted by said at least one electroacoustic transducer in the reverberant solid object, and
  • a phase of probing the medium when this medium is in contact with said at least one point of the contact face, comprising the emission by said at least one electroacoustic transducer of a signal reconstituted on the basis of an ultrasonic focusing; adaptive of said measured ultrasonic response.
  • the reverberant solid object is implemented in the form of a chaotic cavity of parallelepiped shape truncated by a spherical machining.
  • the two devices described require in practice a large number of emitting transducers and / or a high power electronics to ensure a sufficient amplitude of the ultrasonic waves emitted by the contact surface of the waveguide or the chaotic cavity. This may not be a problem for some medical applications. On the other hand, it is an obstacle to any application in non-destructive testing, given the generally accepted costs.
  • a learning phase including measuring, at at least one point of the contact face, an ultrasonic response to an excitation signal emitted by said at least one electroacoustic transducer in the reverberant solid object, and
  • a phase of probing the medium when this medium is in contact with said at least one point of the contact face, comprising the emission by said at least one electroacoustic transducer of a signal reconstituted on the basis of an ultrasonic focusing; adaptive of said measured ultrasonic response,
  • the excitation signal comprises a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 and the measured ultrasonic response is convolved to the conjugate sequence of said pseudo-random bit sequence,
  • the reconstituted signal results from an adaptive ultrasonic focusing of the convolved measured ultrasonic response.
  • the electronic transmission / reception chain can also be designed with lower power and lower costs.
  • the coupling between the medium to be probed and the reverberant solid object can be done simply with the aid of a gel without requiring a bond given the gain in amplitude obtained, which makes its industrial use much less restrictive.
  • the pseudo-random bit sequence is chosen so as to verify at least one of the following properties:
  • the reconstituted signal results more precisely from a time reversal of the convolved measured ultrasonic response.
  • the ultrasonic response is measured at several points of the contact face.
  • the reconstituted signal results from an inverse filtering performed using said measurement at several points of the ultrasonic response.
  • the measurement of the ultrasonic response is done using an electroacoustic transducer disposed against said at least one point of the contact face or an optoelectronic transducer pointing towards said at least one point of the face. of contact.
  • the probing phase comprises a measurement step performed by at least one electroacoustic receiver disposed against the contact face of the reverberant solid object and operating at a central frequency that is significantly different from a central transmission frequency. at least one point of the contact face, in particular in a reception bandwidth located outside transmission bandwidth, for measuring at least one non-linear ultrasound response of the probed medium.
  • the emission step of the sounding phase comprises the emission of the reconstituted signal and that of its opposite,
  • the sounding phase comprises a measurement step, carried out from the emissions of the emission step, during which ultrasonic responses of the probed medium to the opposite reconstituted signals emitted are respectively measured and then summed in order to suppress a component common linear they include.
  • the method is performed for a non-destructive testing application for guided wave measurements in a thin structure against which the contact face of the reverberant solid object is disposed, and the probing phase includes a step of measurement, performed by a single or multi-element electroacoustic receiver (s) also arranged against the thin structure, during which:
  • At least one ultrasonic response of the thin structure is measured and processed by time-frequency analysis when the electroacoustic receiver is mono-element, or
  • the method is performed for a non-destructive testing application for guided wave measurements in a thin structure against which the contact face of the reverberant solid object is disposed, and:
  • At least one ultrasound response is measured at each of several distinct points of the contact surface thus forming an array of several point emitters from which an ultrasonic excitation profile is emitted, and
  • the emission step of the sounding phase comprises the emission by said network of point emitters of several signals reconstituted by adaptive ultrasonic focusing of said measured ultrasonic responses, these measured ultrasonic responses being furthermore combined together so that the ultrasonic excitation profile thus emitted generates the selection of at least one predetermined guided wave propagation mode in the thin structure, this combination being performed as a function of at least one physical parameter mathematically related to a phase velocity, in a given frequency range, said at least one predetermined guided wave propagation mode to be selected and positions of said distinct points of the contact surface.
  • an ultrasonic sounding device of a medium comprising:
  • a reverberant solid object having a contact face intended to be placed in contact with the medium to be probed
  • At least one electroacoustic transducer disposed against a wall of the reverberant solid object
  • a control system for said at least one electroacoustic transducer comprising:
  • a learning module configured to generate an excitation signal intended to be emitted in the reverberant solid object by means of said at least one electroacoustic transducer
  • a medium sounding module configured to generate a reconstituted signal based on an adaptive ultrasonic focusing of an ultrasound response to the excitation signal measured at at least one point of the contact face, this reconstituted signal being intended for to be emitted in the reverberant solid object using said at least one electroacoustic transducer,
  • the learning module is more precisely configured to generate the excitation signal in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 and to convolute the measured ultrasonic response to the conjugate sequence of said pseudo binary sequence -random, and
  • the probing module is more precisely configured to generate the reconstituted signal on the basis of an adaptive ultrasonic focusing of the convolved measured ultrasonic response.
  • said at least one electroacoustic transducer comprises at least one of the elements consisting of a piezoelectric transducer PZT, a micro-machined transducer of the type cMUT, pMUT or mMUT, a transducer PVDF film and an electromagnetic-acoustic transducer.
  • the reverberant solid object is made of a material at least as little acoustically attenuating as aluminum or an aluminum alloy or fused silica.
  • the reverberant solid object has at least one geometrical asymmetry, in particular in the form of at least one spherical machining dug in a parallelepipedal general shape.
  • FIG. 1 schematically represents the general structure of an ultrasonic sounding device according to one embodiment of the invention
  • FIGS. 2A and 2B illustrate in perspective two examples of solid reverberant objects that can be used for the device of FIG. 1,
  • FIG. 3 illustrates the successive steps of an ultrasonic sounding method carried out using the ultrasonic sounding device of FIG.
  • FIG. 4 schematically represents an experimental test installation of the ultrasonic sounding device of FIG. 1 when it comprises the reverberant solid object of FIG. 2A.
  • the installation shown diagrammatically in FIG. 1 comprises an ultrasonic sounding device 10.
  • This device comprises a reverberant solid object 12, at least one electroacoustic transducer 14 and a control system 16 of the electroacoustic transducer 14.
  • the reverberant solid object 12 is of any shape and has at least one contact face 18 intended to be placed in contact with a medium to be probed (not shown) and a wall 20, which may optionally be different from the contact face. 18, against which is disposed the electroacoustic transducer 14.
  • the wall 20 is a face opposite to the contact face 18, but it could also be a side wall or the like.
  • the reverberant solid object 12 advantageously consists of a material as little acoustically attenuating as possible in the field of ultrasound, for example aluminum, an aluminum alloy such as an aluminum-copper alloy, fused silica or any other material even less attenuating than these three examples.
  • a crystal of sufficient purity this assessment being within the abilities of those skilled in the art, to obtain an interior volume at least as little acoustically attenuating as aluminum, which an alloy of aluminum or that fused silica.
  • the reverberant solid object 12 can in particular be a quartz crystal or Nd: YAG (of the English "Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet.”
  • the reverberant solid object 12 also preferably has at least one geometrical asymmetry, like this will be detailed with reference to FIGS. 2A and 2B, so as to behave acoustically as a chaotic cavity, that is to say a volume in which the trajectory followed by the excitation signal has a property of ergodicity by traversing it in the most homogeneous way possible.
  • the electroacoustic transducer 14 transforms an electrical excitation signal supplied by the control system 16 into an ultrasonic excitation signal capable of propagating in the interior volume of the reverberant solid object 12. It may for example be designed in the form a piezoelectric transducer PZT (for Titano-Lead Zirconate), a micro-machined transducer of the cMUT ("capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer”) type, pMUT (“piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer”) ) or mMUT (of the English "magnetostrictive Micromachined Ultrasonic Transducer”), a PVDF (PolyVinyliDene Fluoride) film transducer or a electromagnetic-acoustic transducer. It can be glued to the wall 20 using an epoxy glue. It can also be simply coupled to this wall 20 with the aid of an ultrasonic transmission gel. Advantageously, it has a bandwidth representing at least 50% of its central operating frequency.
  • the control system 16 as shown diagrammatically in FIG. 1 comprises a processing unit 22 conventionally associated with a memory 24 (for example a processing data storage RAM memory).
  • a processing unit 22 conventionally associated with a memory 24 (for example a processing data storage RAM memory).
  • the processing unit 22 and the memory 24 may be implemented at least partially in a computing device such as a computer comprising a processor associated with one or more memories for storing data files and programs. computers.
  • the processing unit 22 can itself be considered to be formed at least in part of a processor associated with a storage memory of the instructions that it executes in the form of computer programs.
  • the processing unit 22 as illustrated in FIG. 1 thus comprises two functional modules at least partly made up of one or more computer programs.
  • a first learning functional module 26 comprises an electric excitation signal generator 28, a module 30 for processing an ultrasonic response to the excitation signal generated by the generator 28 and an arithmetic operator 32 performing a convolution product.
  • the ultrasonic response processed by the module 30 is measured at at least one point of the contact face 18 of the reverberant solid object 12.
  • a second sounding function module 34 comprises a generator 86 of reconstituted electrical excitation signal and an operator 38 adaptive ultrasound focusing.
  • the computing device implementing the processing unit 22 and the memory 24 could be replaced by an electronic device composed solely of digital circuits and memories or registers (without a computer program) for the realization of the same actions.
  • the treatments carried out by the functional modules 26 and 34 may be at least partially analog so that they can be implemented in the form of analog electronic circuits.
  • an amplifier 40 may be provided in the processing unit 22 before providing any electrical signal to the electroacoustic transducer 14.
  • the memory 24 may notably store values of the excitation signal denoted e (t), or at least parameters making it possible to reconstitute it, intended to be supplied to the generator 28. It may furthermore store the ultrasonic response denoted u (t). to this excitation signal e (t) as measured and transmitted to the processing module 30. It can also store the result noted v (t) of the convolution product produced by the arithmetic operator 32.
  • FIG. 1 the installation of FIG. 1 comprises a detector 42 of the ultrasonic response u (t) to the excitation signal e (t) generated by the generator 28, measured at at least one point P of the contact face 18 of the reverberant solid object 12.
  • This detector 42 is for example an electroacoustic transducer performing the inverse function of the electroacoustic transducer 14, namely transforming the ultrasonic response at the point P into an electrical signal intended to be transmitted to the processing module 30 of the first module 26.
  • the detector 28 may also be an optoelectronic transducer performing the function of transforming the ultrasound response at the point P, detectable optically, into an electrical signal intended to be transmitted to the processing module 30 of the first learning functional module 26.
  • the learning module 26 is more precisely configured to generate the excitation signal e (t) in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2, or including such a pseudo-random bit sequence, and to convolve, using the arithmetic operator 32, the corresponding measured ultrasonic response u (t) with the conjugate sequence of this binary sequence pseudorandom.
  • the probing module 34 is more precisely configured to generate the reconstructed signal based on adaptive ultrasonic focusing of the convected measured ultrasonic response v (t).
  • the operator 38 indeed performs an adaptive ultrasonic focusing on the signal v (t).
  • adaptive ultrasound focusing is a simple time reversal.
  • the reconstituted signal e R (t) is thus obtained in the form:
  • This reconstituted signal can be encoded at any time on a number of bits between 1 and 64 to be processed by computer. This number can obviously evolve, especially increase, depending on performances and computer calculations.
  • the measured ultrasonic response u (t) results from a convolution between the excitation signal e (t) emitted by the electroacoustic transducer 14 and the impulse response of the interior volume of the reverberant solid object 12, the fact that then convoluting this measured ultrasonic response u (t) to the conjugate sequence e (t) mathematically produces an autocorrelation on e (t).
  • this signal e (t) in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 has the consequence that its autocorrelation approaches substantially the Dirac distribution with respect to the autocorrelation of an impulse excitation or even a chirp.
  • Such a pseudo-random bit sequence therefore has better recompression properties by autocorrelation, which ultimately makes it possible to increase the amplitude of the wave finally emitted at the point P when the reconstituted signal e R (t) is emitted to From the electroacoustic transducer 14. Since, moreover, the learning is based on a longer time signal and with a higher energy than a simple impulse, it is itself improved in terms of the quality of the electroacoustic transducer. temporally inverted signal.
  • excitation signal e (t) is not simply constituted by a pseudorandom binary sequence of higher order or equal to 2 but has one: in this case the measured ultrasonic response u (t) is convolved, not with the conjugate sequence e (t), but with the conjugate sequence of the pseudo-random binary sequence that the signal of excitation e (t) has.
  • the pseudo-random bit sequence is of the MLS type (of the "Maximum Length Sequence"), also called the M-sequence
  • M-sequence very good results can be obtained.
  • Such a sequence can in particular be defined and generated on the basis of a periodic series of values produced by a linear feedback shift register exploring all the values that can be produced by this shift register. When its autocorrelation actually mathematically produces the Dirac distribution, the result is optimal.
  • the ultrasonic response u (t) to the excitation signal e (t) is measured at several points of the contact face 18 in a predetermined neighborhood around the point P, to obtain several values of v ( t), and the sounding module 34, or more precisely its operator 38, reconstructs the signal e R (t) by means of inverse filtering on these values of v (t).
  • a simplified embodiment consists of coding the reconstituted signal e R (t) at each instant only on a single bit.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate two embodiments of the reverberant solid object 12.
  • FIG. 2A which shows in perspective the configuration illustrated in FIG. 1, it has a generally parallelepipedal shape, for example cubic, in which a spherical shape is machined 44.
  • This machining 44 produces a geometrical asymmetry sufficient to produce the desired ergodicity property.
  • the test illustrated in Figure 4 which will be detailed later was performed with an aluminum cube of 50 mm sides and a spherical machining of 25 mm radius reducing the size of the three edges from the top on which it is formed at respectively 14, 20 and 25 mm.
  • the contact face 18 is for example the unmachined bottom face.
  • the contact face 18 is for example the lower face in the form of a half-disk.
  • Other variants are obviously possible and will be retained by the skilled person for their good ergodicity property which can be verified experimentally.
  • its contact face 18 is not necessarily flat.
  • non-destructive control by contact it can be worked in correspondence with the shape of a part to control. It can also be frosted, in particular by machining with more or less spaced grooves except for a predetermined neighborhood around the point P, to limit contact with the part to be controlled and to promote ergodic reverberations in the solid object. 12.
  • This method comprises a learning phase 100 during which the excitation signal e (t) is generated in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 by the generator 28, using temporal values or parameters of this signal stored in memory 24, in a first step 102.
  • the excitation signal e (t) is amplified by the amplifier 40 and / or converted into an electrical analog signal if necessary before being transmitted to the electroacoustic transducer 14 and then transmitted in the form of a signal. ultrasonic wave in the reverberant solid object 12.
  • the ultrasonic response u (t) is measured at the point P of the contact face 18, or at several points located in a vicinity of the point P, using the detector 42.
  • the measurement (s) resulting from the step 106 is or is transmitted during a step 108 in the form of an electrical signal to the processing module 30, the main function of which is to store them in memory 24, or to transmit them directly to the arithmetic operator 32.
  • the arithmetic operator 32 convolutes the measurement (s) resulting from the step 106 with the conjugate sequence of the excitation signal e (t ) to form at least one signal v (t) which is then stored in memory 24.
  • a probing phase 200 can be undertaken.
  • the sounding device 10 is arranged to probe a medium.
  • the point P of its contact face 18 is disposed in contact with this medium for the emission of ultrasonic waves in the medium from this point P.
  • the operator 38 realizes a time reversal of the signal v (t) or an inverse filtering of the plurality of signals v (t) recorded in memory 24.
  • the result of this processing is then transmitted to the generator 36 which generates the reconstituted signal e R (t).
  • the reconstituted signal e R (t) is amplified by the amplifier 40 and / or converted into an electrical analog signal if necessary before being transmitted to the electroacoustic transducer 14 and then transmitted in the form of Ultrasonic wave in the reverberant solid object 12. This results in the desired ultrasonic excitation at the point P and transmitted in the medium.
  • the steps 106 to 206 have previously been envisaged for the single-element emission of an ultrasound wave from a single point P. But by spatial linearity of the adaptive ultrasound focusing methods, they could be realized for a multi-stage emission. elements from several points Pi, P N distinct from the contact surface 18 thus forming a network of N transmitters. A law of delay could even be applied to this multi-element emission. It is sufficient to measure at step 106 N ultrasonic responses denoted by Ui (t), ... u N (t) respectively at points P 1; P N distinct or in several points respectively located in neighborhoods of points P 1; P N , using the detector 42.
  • the adaptive ultrasonic focusing performed by the operator 38 in step 204 can be combined for measurements from each of the points P 1; P N so that the emission of the reconstituted signal e R (t) in step 206 generates the desired ultrasonic excitations at the points P 1; P N.
  • a measurement is made from the emission of the ultrasonic excitation or the ultrasonic excitations resulting from the step 206.
  • This measurement differs according to the envisaged applications. . It can be done by any known means: laser interferometer, mono- or multi-element electroacoustic transducer), with or without a shoe, etc.
  • the emission is done at the point P as previously taught and the measurement 208 in reception can be done using at least one electroacoustic receiver stuck on the face of contact 1 8 in another place, this receiver operating at a central frequency significantly different from that emitted at the point P, and in particular for example in a reception bandwidth located outside transmission bandwidth.
  • a nonlinear ultrasound response of the probed medium is thus measured.
  • the present invention also makes it possible to apply to non-destructive testing the method, which is otherwise well known in the medical field, of inversions of emitted pulses (ie successively emits a pulse and its opposite) by limiting the emitting voltages of the electroacoustic transducer 14 despite the need for high emission amplitude at the point P.
  • the reconstructed signal e R (t) and its opposite - e R (t) is transmitted.
  • the ultrasound responses of the probed medium to the emission of signals e R (t) and - e R (t) are respectively measured and then summed in order to eliminate a common linear component that they include. .
  • the emission is at the point P as previously taught, or at several points Pi, P N as also previously envisaged.
  • Thin structures means structures whose thickness represents a fraction of the average wavelengths emitted.
  • the measurement 208 in reception can be done using a sensor disposed in contact with the medium to be probed but at a different place than the ultrasonic sounding device 1 0.
  • This sensor can be single element, for a signal processing received by time-frequency analysis, or multi-element analysis, for dual-FFT (time-domain Fast Fourier Tranform) signal processing or by multiple classification of signals when the transmission is single-element, or for signal processing by singular value decomposition when the emission is multi-element, for the purpose of detecting and estimating dispersion curves. It is thus possible to detect guided propagation modes that are often characteristic of the structural properties of the thin structure under consideration.
  • the emission is made at several points Pi, P N for high energy focusing at any predetermined target point of the medium.
  • the measurement step 208 is optional or even unnecessary in this case.
  • the multi-element transmission envisaged above also makes it possible to acquire a matrix of impulse responses during step 208 to using a multi-element sensor.
  • This acquisition is generally referred to as FMC (Full Matrix Capture) acquisition.
  • the selection of guided modes it applies to non-destructive testing in the measurement of guided waves in a thin structure against which the contact face 18 of the reverberant solid object 12 is disposed.
  • adaptation of the general principles of the present invention During the learning phase 100, at least one ultrasonic response is measured at each of several distinct points of the contact surface 18 of the reverberant solid object 12 thus forming a network of several point emitters from which a profile is emitted. ultrasound excitation. Then, during the emission step 206 of the sounding phase 200, the signals reconstituted by adaptive ultrasonic focusing (step 204) of the measured ultrasonic responses are emitted by this point emitter network.
  • the ultrasonic responses measured are furthermore combined with one another so that the ultrasonic excitation profile thus emitted generates the selection of one or more predetermined guided wave propagation mode (s) in the thin structure.
  • This combination is performed as a function of at least one physical parameter mathematically related to a phase velocity, in a given frequency range, of the predetermined guided wave propagation mode (s) to be selected and positions said discrete points of the contact surface 18.
  • This physical parameter is for example the phase velocity itself, the wave number or the group velocity, these three notions being, in a well-known manner, mathematically related to each other.
  • the advantage of the present invention is to allow the generation of a multi-element transmitter whose inter-element distances can be, by time reversal or reverse filtering in the reverberant solid object 12, much lower than that allows a conventional multi-element transmitter and whose emission amplitudes are higher. It is therefore possible, on the basis of these lessons and in combination with the the present invention, to obtain significantly improved results in terms of propagation mode selection (s).
  • FIG. 4 A test shown in FIG. 4 was carried out to verify the technical effect of the invention on a prototype whose reverberant solid object 12 is made of aluminum and geometrically conforms to the embodiment of FIG. 2A.
  • the electroacoustic transducer 14 is of the PZT type with a center frequency at 1 MHz and a peak-to-peak transmission voltage of 60 V. It will be noted that these emission conditions are markedly lower in voltage at what is currently practiced in harmonic imaging for nondestructive testing.
  • the electroacoustic transducer 14 is bonded with phenyl salicylate to the wall 20 of the reverberant solid object 12.
  • the detector 42 is a laser interferometer measuring a normal particle displacement expressed in nm.
  • a titanium plate 1, 6 mm thick is placed on the contact face 18 with the aid of an ultrasonic coupling gel 46.
  • a polyethylene terephthalate film 48 is spread on the free face of the plate 44 to ensure a good normal reflection of the laser beam of the detector 42.
  • the latter is placed at a distance from the plate 44 so as to emit its beam in the direction of the normal to the plane of the plate 44 by pointing towards the point P, or to several possible points of a vicinity of the point P by moving it parallel to the contact face 18.
  • the probing device 10 is used in the probing phase and the measurement of the detector 42 is made in transmission through the thickness of the plate 44 at a point P 'of polyethylene terephthalate film 48. Under these conditions, the following comparative results were obtained:
  • the method described as "Reference” is the direct emission at point P, without a reverberant solid object, of an ultrasonic excitation using an electroacoustic transducer of the PZT type with a central frequency at 1 MHz and a peak voltage at peak in emission of 60 V.
  • the method described as "Gaussian impulse RT” is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasonic wave learned by temporal reversal of the ultrasonic response at point P to a Gaussian impulse.
  • G Gaussian impulse is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasonic wave learned by inverse filtering of the ultrasonic response in a neighborhood of the point P to a Gaussian pulse.
  • Clark RT is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasonic wave learned by temporal reversal of the ultrasonic response at the point P at a chirp.
  • Clarke FI is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasonic wave learned by inverse filtering of the ultrasonic response in a neighborhood of the point P to a chirp.
  • sequence M RT is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasound wave learned by temporal reversal of the ultrasonic response to the point P for a sequence M.
  • a detector 42 of transducer type PZT can be directly glued to the point P.
  • the voltage measured at the point P is obviously directly related to the amplitude of the ultrasonic wave emitted from the point P, the above results again show the quite considerable improvement provided by the use of a sequence M during the learning phase by comparison with the method applying a time reversal with the use of a Gaussian pulse during the learning phase (amplitude in transmission multiplied by more than 13).
  • the M sequences have particularly advantageous recompression properties compared to other known pseudo-random binary sequences such as the Golay or Kasami sequences.
  • the amplitude measurable at the point P is more than doubled with a sequence M with respect to what is measurable with a Golay or Kasami sequence.
  • an ultrasonic sounding device such as that described above makes it possible to improve the amplitude of the waves emitted at at least one point P of contact with the medium to be probed, in particular to exploit the nonlinearities, without for all that need to increase the power of the electronic transmission chain.
  • the coupling constraints are less strong, whether in the device between the electroacoustic transducer (s) and the reverberant solid object or at the interface of the device and the medium to be probed.
  • the signal reconstituted at emission e R (t) can also be convoluted with another predefined signal to modulate its shape according to the intended application, as is otherwise well known ultrasonic sounding.

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Abstract

This method for ultrasonically probing a medium, using a device including a reverberating solid object having a face to be placed in contact with the medium to be probed and at least one electroacoustic transducer placed against a wall of the reverberating solid object, includes: a learning phase (100) including the measurement (106), at at least one point on the contact face, of an ultrasonic response to an excitation signal emitted (104) by the electroacoustic transducer; a phase (200) of probing the medium, including the emission (206) by the electroacoustic transducer of a signal reconstructed on the basis of adaptive ultrasonic focusing (204) of the measured ultrasonic response. In the learning phase (100), the excitation signal includes a pseudo-random binary sequence of order higher than or equal to 2 and the measured ultrasonic response is convoluted (110) with the conjugated sequence of this pseudo-random binary sequence. In the probing phase (200), the reconstructed signal results from adaptive ultrasonic focusing of the convoluted measured ultrasonic response.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE SONDAGE ULTRASONORE PAR FOCALISATION ADAPTATIVE AU MOYEN D'UN OBJET SOLIDE REVERBERANT  METHOD AND DEVICE FOR ULTRASONIC SURVEY BY ADAPTIVE FOCUSING USING A REVERBERANT SOLID OBJECT
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de sondage d'un milieu par émission d'ondes ultrasonores. The present invention relates to a method and a device for probing a medium by emitting ultrasonic waves.
De nombreux procédés et dispositifs de sondage ultrasonore différents sont connus. Certains sont conçus de manière à mettre en contact direct un ou plusieurs transducteurs électroacoustiques avec le milieu à sonder. D'autres prévoient un objet solide réverbérant s'interposant entre le ou les transducteurs électroacoustiques et le milieu à sonder pour alors tirer profit des propriétés d'invariance de l'équation de propagation acoustique en milieu solide non dissipatif par inversion du temps. Après une phase d'apprentissage consistant généralement à mesurer en au moins un point cible de l'objet solide réverbérant une réponse ultrasonore à une excitation impulsionnelle, ils procèdent à une compression temporelle de cette réponse ultrasonore par retournement temporel ou filtrage inverse. Ces deux méthodes de compression temporelle relèvent d'une focalisation ultrasonore adaptative telle que définie en partie 2 du mémoire de thèse de François Vignon, intitulé « Focalisation d'ultrasons par retournement temporel et filtre inverse, application à l'échographie transcrânienne », 30 septembre 2005. L'objet solide réverbérant est souvent qualifié de « cavité chaotique », même s'il ne s'agit pas d'une cavité à proprement parler.  Many different ultrasonic sounding methods and devices are known. Some are designed to directly contact one or more electroacoustic transducers with the medium to be probed. Others provide a reverberant solid object interposed between the electroacoustic transducer (s) and the medium to be probed so as to take advantage of the invariance properties of the sound propagation equation in a non-dissipative solid medium by inversion of time. After a learning phase generally consisting in measuring in at least one target point of the solid object reverberating an ultrasonic response to an impulse excitation, they proceed to a temporal compression of this ultrasonic response by time reversal or inverse filtering. These two temporal compression methods are based on an adaptive ultrasound focusing as defined in part 2 of François Vignon's thesis, entitled "Ultrasound focusing by time reversal and inverse filter, application to transcranial ultrasound", September 30th. 2005. The reverberant solid object is often called a "chaotic cavity", even if it is not a cavity per se.
Dans certaines applications, notamment en imagerie harmonique, en mesure d'ondes guidées par des structures minces ou en hyperthermie, que ce soit en contrôle non destructif de matériaux ou dans le domaine médical, il peut être souhaité d'émettre des ondes ultrasonores de forte amplitude dans le milieu à sonder pour en exploiter les non linéarités. Dans ce cas, les procédés et dispositifs connus conçus pour mettre directement en contact les transducteurs électroacoustiques avec le milieu à sonder nécessitent de l'électronique de puissance incompatible avec les dimensions (de gros transducteurs sont alors requis), sécurités (des tensions avoisinant les 3000 V peuvent s'avérer nécessaires), fiabilités (les non linéarités du milieu inspecté sont bruitées par les non linéarités de la chaîne d'émission/réception) et complexités (notamment en termes de coûts des composants) souhaitées des dispositifs. Les procédés et dispositifs conçus pour renforcer les ondes émises à l'aide d'objets solides réverbérants intermédiaires semblent mieux adaptés, même si les problèmes précités peuvent persister dans une moindre mesure. L'invention s'applique ainsi plus particulièrement à un procédé de sondage ultrasonore d'un milieu, à l'aide d'un dispositif comportant un objet solide réverbérant présentant une face de contact destinée à être disposée au contact du milieu à sonder et au moins un transducteur électroacoustique disposé contre une paroi de l'objet solide réverbérant, le procédé comportant : In some applications, particularly in harmonic imaging, in measurement of waves guided by thin structures or in hyperthermia, whether in non-destructive testing of materials or in the medical field, it may be desired to emit ultrasonic waves of strong amplitude in the medium to be probed to exploit the nonlinearities. In this case, known methods and devices designed to directly contact the electroacoustic transducers with the medium to be probed require power electronics incompatible with the dimensions (large transducers are then required), safety (voltages approaching 3000 V may be necessary), reliabilities (the nonlinearities of the inspected medium are noisy by the non-linearities of the transmission / reception chain) and the desired complexities (in particular in terms of component costs) of the devices. Methods and devices designed to enhance the waves emitted using intermediate solid reverberant objects seem to be more suitable, although the aforementioned problems may persist to a lesser extent. The invention thus applies more particularly to a method of ultrasonic sounding of a medium, using a device comprising a reverberant solid object having a contact face intended to be placed in contact with the medium to be probed and tested. minus an electroacoustic transducer disposed against a wall of the reverberant solid object, the method comprising:
- une phase d'apprentissage incluant la mesure, en au moins un point de la face de contact, d'une réponse ultrasonore à un signal d'excitation émis par ledit au moins un transducteur électroacoustique dans l'objet solide réverbérant, et  a learning phase including measuring, at at least one point of the contact face, an ultrasonic response to an excitation signal emitted by said at least one electroacoustic transducer in the reverberant solid object, and
- une phase de sondage du milieu, lorsque ce milieu est en contact avec ledit au moins un point de la face de contact, comportant l'émission par ledit au moins un transducteur électroacoustique d'un signal reconstitué sur la base d'une focalisation ultrasonore adaptative de ladite réponse ultrasonore mesurée.  a phase of probing the medium, when this medium is in contact with said at least one point of the contact face, comprising the emission by said at least one electroacoustic transducer of a signal reconstituted on the basis of an ultrasonic focusing; adaptive of said measured ultrasonic response.
Un tel procédé est ainsi proposé dans l'article de Montaldo et al (2001 ), intitulé Such a method is thus proposed in the article by Montaldo et al (2001) entitled
« Génération of very high pressure puises with 1 -bit time reversai in a solid waveguide », publié dans Journal of the Acoustical Society of America, volume 1 10, n° 6, pages 2849 à 2857, décembre 2001 . L'objet solide réverbérant est implémenté sous la forme d'un guide d'ondes métallique cylindrique à une extrémité duquel sont collés plusieurs transducteurs émetteurs d'impulsions ultrasonores. Un tel procédé est également proposé dans l'article de Montaldo et al (2005), intitulé « Building three-dimensional images using a time-reversal chaotic cavity », publié dans IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, volume 52, n° 9, pages 1489 à 1497, septembre 2005. L'objet solide réverbérant y est implémenté sous la forme d'une cavité chaotique de forme parallélépipédique tronquée par un usinage sphérique. Les deux dispositifs décrits nécessitent cependant en pratique un grand nombre de transducteurs émetteurs et/ou une électronique de puissance élevée pour assurer une amplitude suffisante des ondes ultrasonores émises par la face de contact du guide d'ondes ou de la cavité chaotique. Cela peut ne pas présenter de problème pour certaines applications médicales. En revanche, c'est un frein à toute application en contrôle non destructif compte tenu des coûts généralement acceptés. "Generation of very high pressure with 1-bit time reversal in a solid waveguide", published in Journal of the Acoustical Society of America, Volume 1 10, No. 6, pages 2849 to 2857, December 2001. The reverberant solid object is implemented in the form of a cylindrical metal waveguide at one end of which a plurality of ultrasonic pulse emitting transducers are glued. Such a method is also proposed in the article by Montaldo et al (2005), entitled "Building three-dimensional images using a time-reversal chaotic cavity", published in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Volume 52, No. 9, pages 1489 to 1497, September 2005. The reverberant solid object is implemented in the form of a chaotic cavity of parallelepiped shape truncated by a spherical machining. The two devices described however require in practice a large number of emitting transducers and / or a high power electronics to ensure a sufficient amplitude of the ultrasonic waves emitted by the contact surface of the waveguide or the chaotic cavity. This may not be a problem for some medical applications. On the other hand, it is an obstacle to any application in non-destructive testing, given the generally accepted costs.
Un procédé similaire est proposé dans l'article de Bou Matar et al (2009), intitulé « On the use of a chaotic cavity transducer in nonlinear elastic imaging », publié dans Applied Physics Letters, volume 95, pages 141913-1 à 141913-3, octobre 2009. Il propose une application de contrôle de fissures dans une structure mince par guidage d'ondes non linéaires et ne nécessite apparemment qu'un seul transducteur collé contre la cavité chaotique. Il exploite en outre le caractère réverbérant de la structure contrôlée, les propriétés réverbérantes de la cavité chaotique n'étant manifestement pas suffisantes. Ainsi, l'application d'un tel dispositif pour inspecter les non linéarités d'un milieu non nécessairement réverbérant est impossible. En outre, la cavité chaotique doit être collée à la structure contrôlée pour un couplage optimal, ce qui constitue une contrainte forte limitant les débouchés industriels d'un tel procédé. Une amélioration est proposée dans l'article de Bou Matar et al (2010), intitulé « Optimization of chaotic cavity transducers to nonlinear elastic imaging », publié à l'occasion du 10e Congrès Français d'Acoustique qui a eu lieu du 12 au 16 avril 2010 à Lyon (FR). Elle consiste à proposer l'émission d'un signal d'excitation de type « chirp » lors de la phase d'apprentissage. Mais la recompression d'un chirp n'est pas idéale et ne permet pas non plus de se passer du caractère réverbérant de la structure contrôlée. A similar method is proposed in the article by Bou Matar et al (2009), entitled "On the use of a chaotic cavity transducer in nonlinear elastic imaging", published in Applied Physics Letters, volume 95, pages 141913-1 to 141913- 3, October 2009. He proposes an application of crack control in a thin structure by nonlinear wave guidance and apparently only requires a single transducer glued against the chaotic cavity. It also exploits the reverberant character of the controlled structure, the reverberant properties of the chaotic cavity being obviously not sufficient. Thus, the application of such a device for inspecting nonlinearities of a medium that is not necessarily reverberant is impossible. In addition, the chaotic cavity must be bonded to the controlled structure for optimal coupling, which constitutes a strong constraint limiting the industrial outlets of such a process. An improvement is proposed in the article Bou Matar et al (2010), entitled "Optimization of chaotic cavity transducers to nonlinear elastic imaging," published on the occasion of the 10th French Acoustics Congress, held from 12 to April 16, 2010 in Lyon (FR). It consists in proposing the emission of a "chirp" type excitation signal during the learning phase. But the recompression of a chirp is not ideal and does not allow either to do without the reverberant character of the controlled structure.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un procédé de sondage ultrasonore qui permette de s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités.  It may thus be desirable to provide an ultrasonic sounding method that makes it possible to overcome at least some of the aforementioned problems and constraints.
Il est donc proposé un procédé de sondage ultrasonore d'un milieu, à l'aide d'un dispositif comportant un objet solide réverbérant présentant une face de contact destinée à être disposée au contact du milieu à sonder et au moins un transducteur électroacoustique disposé contre une paroi de l'objet solide réverbérant, le procédé comportant :  It is therefore proposed a method of ultrasonic sounding of a medium, using a device comprising a reverberant solid object having a contact face intended to be disposed in contact with the medium to be probed and at least one electroacoustic transducer disposed against a wall of the reverberant solid object, the method comprising:
- une phase d'apprentissage incluant la mesure, en au moins un point de la face de contact, d'une réponse ultrasonore à un signal d'excitation émis par ledit au moins un transducteur électroacoustique dans l'objet solide réverbérant, et  a learning phase including measuring, at at least one point of the contact face, an ultrasonic response to an excitation signal emitted by said at least one electroacoustic transducer in the reverberant solid object, and
- une phase de sondage du milieu, lorsque ce milieu est en contact avec ledit au moins un point de la face de contact, comportant l'émission par ledit au moins un transducteur électroacoustique d'un signal reconstitué sur la base d'une focalisation ultrasonore adaptative de ladite réponse ultrasonore mesurée,  a phase of probing the medium, when this medium is in contact with said at least one point of the contact face, comprising the emission by said at least one electroacoustic transducer of a signal reconstituted on the basis of an ultrasonic focusing; adaptive of said measured ultrasonic response,
et étant tel que : and being such that:
- lors de la phase d'apprentissage, le signal d'excitation comporte une séquence binaire pseudo-aléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2 et la réponse ultrasonore mesurée est convoluée à la séquence conjuguée de ladite séquence binaire pseudo-aléatoire, during the learning phase, the excitation signal comprises a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 and the measured ultrasonic response is convolved to the conjugate sequence of said pseudo-random bit sequence,
- lors de la phase de sondage, le signal reconstitué résulte d'une focalisation ultrasonore adaptative de la réponse ultrasonore mesurée convoluée.  during the sounding phase, the reconstituted signal results from an adaptive ultrasonic focusing of the convolved measured ultrasonic response.
L'apprentissage ne se fait donc pas sur une impulsion mais sur un signal temporel plus long et de plus grande énergie de sorte que la mesure de la réponse ultrasonore est de meilleure qualité. En convoluant en outre la réponse ultrasonore mesurée lors de l'apprentissage par la séquence conjuguée de la séquence binaire pseudo-aléatoire avant de procéder à la focalisation ultrasonore adaptative en phase de sondage, il suffit alors de choisir une séquence binaire pseudo-aléatoire avec de bonne propriétés de recompression par autocorrélation pour obtenir une amplitude nettement améliorée de l'onde finalement émise par la face de contact de l'objet solide réverbérant. Il est ainsi possible de réduire le nombre de transducteurs nécessaires pour obtenir l'émission d'une onde effectivement sensible aux non linéarités du milieu sondé, y compris lorsque ce dernier n'est pas lui-même réverbérant. La chaîne électronique d'émission/réception peut également être conçue à moindre puissance et à moindres coûts. Enfin, le couplage entre le milieu à sonder et l'objet solide réverbérant peut se faire simplement à l'aide d'un gel sans nécessiter un collage compte tenu du gain en amplitude obtenu, ce qui rend son utilisation industrielle nettement moins contraignante.  Learning is not done on a pulse but on a longer time signal and higher energy so that the measurement of the ultrasonic response is of better quality. Moreover, by convoluting the ultrasound response measured during the learning by the conjugate sequence of the pseudo-random binary sequence before proceeding with the adaptive ultrasonic focusing during the sampling phase, it is then sufficient to choose a pseudo-random binary sequence with good recompression properties by autocorrelation to obtain a significantly improved amplitude of the wave finally emitted by the contact face of the reverberant solid object. It is thus possible to reduce the number of transducers necessary to obtain the emission of a wave that is effectively sensitive to nonlinearities of the probed medium, even when the latter is not itself reverberant. The electronic transmission / reception chain can also be designed with lower power and lower costs. Finally, the coupling between the medium to be probed and the reverberant solid object can be done simply with the aid of a gel without requiring a bond given the gain in amplitude obtained, which makes its industrial use much less restrictive.
De façon optionnelle, la séquence binaire pseudo-aléatoire est choisie de manière à vérifier au moins l'une des propriétés suivantes :  Optionally, the pseudo-random bit sequence is chosen so as to verify at least one of the following properties:
- elle est définie sur la base d'une suite périodique de valeurs produite par un registre à décalage à rétroaction linéaire explorant toutes les valeurs pouvant être produites par ce registre à décalage,  it is defined on the basis of a periodic series of values produced by a linear feedback shift register exploring all the values that can be produced by this shift register,
- son autocorrélation produit mathématiquement la distribution de Dirac, et - its autocorrelation mathematically produces the Dirac distribution, and
- elle est de type MLS, alors également appelée séquence M. it is of the MLS type, then also called M. sequence
De façon optionnelle également, le signal reconstitué résulte plus précisément d'un retournement temporel de la réponse ultrasonore mesurée convoluée.  Optionally also, the reconstituted signal results more precisely from a time reversal of the convolved measured ultrasonic response.
De façon optionnelle également :  Optionally also:
- lors de la phase d'apprentissage, la réponse ultrasonore est mesurée en plusieurs points de la face de contact, et  during the learning phase, the ultrasonic response is measured at several points of the contact face, and
- lors de la phase de sondage, le signal reconstitué résulte d'un filtrage inverse réalisé à l'aide de ladite mesure en plusieurs points de la réponse ultrasonore. De façon optionnelle également, la mesure de la réponse ultrasonore se fait à l'aide d'un transducteur électroacoustique disposé contre ledit au moins un point de la face de contact ou d'un transducteur optoélectronique pointant vers ledit au moins un point de la face de contact. during the sounding phase, the reconstituted signal results from an inverse filtering performed using said measurement at several points of the ultrasonic response. Optionally also, the measurement of the ultrasonic response is done using an electroacoustic transducer disposed against said at least one point of the contact face or an optoelectronic transducer pointing towards said at least one point of the face. of contact.
De façon optionnelle également, la phase de sondage comporte une étape de mesure réalisée par au moins un récepteur électroacoustique disposé contre la face de contact de l'objet solide réverbérant et fonctionnant à une fréquence centrale significativement différente d'une fréquence centrale d'émission audit au moins un point de la face de contact, notamment dans une bande passante de réception située hors bande passante d'émission, pour la mesure d'au moins une réponse ultrasonore non linéaire du milieu sondé.  Also optionally, the probing phase comprises a measurement step performed by at least one electroacoustic receiver disposed against the contact face of the reverberant solid object and operating at a central frequency that is significantly different from a central transmission frequency. at least one point of the contact face, in particular in a reception bandwidth located outside transmission bandwidth, for measuring at least one non-linear ultrasound response of the probed medium.
De façon optionnelle également :  Optionally also:
- l'étape d'émission de la phase de sondage comporte l'émission du signal reconstitué et celle de son opposé,  the emission step of the sounding phase comprises the emission of the reconstituted signal and that of its opposite,
- la phase de sondage comporte une étape de mesure, réalisée à partir des émissions de l'étape d'émission, au cours de laquelle des réponses ultrasonores du milieu sondé aux signaux reconstitués opposés émis sont respectivement mesurées puis sommées en vue de supprimer une composante linéaire commune qu'elles incluent.  the sounding phase comprises a measurement step, carried out from the emissions of the emission step, during which ultrasonic responses of the probed medium to the opposite reconstituted signals emitted are respectively measured and then summed in order to suppress a component common linear they include.
De façon optionnelle également, le procédé est exécuté pour une application de contrôle non destructif en mesure d'ondes guidées dans une structure mince contre laquelle est disposée la face de contact de l'objet solide réverbérant, et la phase de sondage comporte une étape de mesure, réalisée par un récepteur électroacoustique mono- ou multi-élément(s) également disposé contre la structure mince, au cours de laquelle :  Optionally also, the method is performed for a non-destructive testing application for guided wave measurements in a thin structure against which the contact face of the reverberant solid object is disposed, and the probing phase includes a step of measurement, performed by a single or multi-element electroacoustic receiver (s) also arranged against the thin structure, during which:
- au moins une réponse ultrasonore de la structure mince est mesurée et traitée par analyse temps-fréquence lorsque le récepteur électroacoustique est mono-élément, ou  at least one ultrasonic response of the thin structure is measured and processed by time-frequency analysis when the electroacoustic receiver is mono-element, or
- plusieurs réponses ultrasonores de la structure mince sont mesurées et traitées par estimation de courbes de dispersion, notamment par double several ultrasonic responses of the thin structure are measured and processed by estimation of dispersion curves, in particular by double
FFT spatio-temporelle, classification multiple de signaux, ou décomposition en valeurs singulières lorsque le récepteur électroacoustique est multi- éléments, Spatio-temporal FFT, multiple classification of signals, or decomposition into singular values when the electroacoustic receiver is multi-element,
pour une détection de modes de propagation guidés par la structure mince. De façon optionnelle également, le procédé est exécuté pour une application de contrôle non destructif en mesure d'ondes guidées dans une structure mince contre laquelle est disposée la face de contact de l'objet solide réverbérant, et : for detection of propagation modes guided by the thin structure. Optionally also, the method is performed for a non-destructive testing application for guided wave measurements in a thin structure against which the contact face of the reverberant solid object is disposed, and:
- lors de la phase d'apprentissage, au moins une réponse ultrasonore est mesurée en chacun de plusieurs points distincts de la surface de contact formant ainsi un réseau de plusieurs émetteurs ponctuels à partir desquels est émis un profil d'excitation ultrasonore, et  during the learning phase, at least one ultrasound response is measured at each of several distinct points of the contact surface thus forming an array of several point emitters from which an ultrasonic excitation profile is emitted, and
- l'étape d'émission de la phase de sondage comporte l'émission par ledit réseau d'émetteurs ponctuels de plusieurs signaux reconstitués par focalisation ultrasonore adaptative desdites réponses ultrasonores mesurées, ces réponses ultrasonores mesurées étant par ailleurs combinées entre elles de telle sorte que le profil d'excitation ultrasonore ainsi émis engendre la sélection d'au moins un mode de propagation d'ondes guidées prédéterminé dans la structure mince, cette combinaison étant réalisée en fonction d'au moins un paramètre physique lié mathématiquement à une vitesse de phase, dans une plage de fréquences donnée, dudit au moins un mode de propagation d'ondes guidées prédéterminé à sélectionner et des positions desdits points distincts de la surface de contact.  the emission step of the sounding phase comprises the emission by said network of point emitters of several signals reconstituted by adaptive ultrasonic focusing of said measured ultrasonic responses, these measured ultrasonic responses being furthermore combined together so that the ultrasonic excitation profile thus emitted generates the selection of at least one predetermined guided wave propagation mode in the thin structure, this combination being performed as a function of at least one physical parameter mathematically related to a phase velocity, in a given frequency range, said at least one predetermined guided wave propagation mode to be selected and positions of said distinct points of the contact surface.
Il est également proposé un dispositif de sondage ultrasonore d'un milieu, comportant :  There is also provided an ultrasonic sounding device of a medium, comprising:
- un objet solide réverbérant présentant une face de contact destinée à être disposée au contact du milieu à sonder,  a reverberant solid object having a contact face intended to be placed in contact with the medium to be probed,
- au moins un transducteur électroacoustique disposé contre une paroi de l'objet solide réverbérant,  at least one electroacoustic transducer disposed against a wall of the reverberant solid object,
- un système de commande dudit au moins un transducteur électroacoustique, comportant :  a control system for said at least one electroacoustic transducer, comprising:
• un module d'apprentissage configuré pour engendrer un signal d'excitation destiné à être émis dans l'objet solide réverbérant à l'aide dudit au moins un transducteur électroacoustique, et  A learning module configured to generate an excitation signal intended to be emitted in the reverberant solid object by means of said at least one electroacoustic transducer, and
• un module de sondage du milieu configuré pour engendrer un signal reconstitué sur la base d'une focalisation ultrasonore adaptative d'une réponse ultrasonore au signal d'excitation mesurée en au moins un point de la face de contact, ce signal reconstitué étant destiné à être émis dans l'objet solide réverbérant à l'aide dudit au moins un transducteur électroacoustique, A medium sounding module configured to generate a reconstituted signal based on an adaptive ultrasonic focusing of an ultrasound response to the excitation signal measured at at least one point of the contact face, this reconstituted signal being intended for to be emitted in the reverberant solid object using said at least one electroacoustic transducer,
dans lequel : in which :
- le module d'apprentissage est plus précisément configuré pour engendrer le signal d'excitation sous la forme d'une séquence binaire pseudoaléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2 et pour convoluer la réponse ultrasonore mesurée à la séquence conjuguée de ladite séquence binaire pseudo-aléatoire, et  the learning module is more precisely configured to generate the excitation signal in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 and to convolute the measured ultrasonic response to the conjugate sequence of said pseudo binary sequence -random, and
- le module de sondage est plus précisément configuré pour engendrer le signal reconstitué sur la base d'une focalisation ultrasonore adaptative de la réponse ultrasonore mesurée convoluée.  the probing module is more precisely configured to generate the reconstituted signal on the basis of an adaptive ultrasonic focusing of the convolved measured ultrasonic response.
De façon optionnelle, ledit au moins un transducteur électroacoustique comporte au moins l'un des éléments de l'ensemble constitué d'un transducteur piézoélectrique PZT, d'un transducteur micro-usiné de type cMUT, pMUT ou mMUT, d'un transducteur à film PVDF et d'un transducteur électromagnétique-acoustique.  Optionally, said at least one electroacoustic transducer comprises at least one of the elements consisting of a piezoelectric transducer PZT, a micro-machined transducer of the type cMUT, pMUT or mMUT, a transducer PVDF film and an electromagnetic-acoustic transducer.
De façon optionnelle également, l'objet solide réverbérant est constitué d'un matériau au moins aussi peu atténuant acoustiquement que l'aluminium ou qu'un alliage d'aluminium ou que la silice fondue.  Optionally also, the reverberant solid object is made of a material at least as little acoustically attenuating as aluminum or an aluminum alloy or fused silica.
De façon optionnelle également, l'objet solide réverbérant présente au moins une dissymétrie géométrique, notamment sous la forme d'au moins un usinage sphérique creusé dans une forme générale parallélépipédique.  Also optionally, the reverberant solid object has at least one geometrical asymmetry, in particular in the form of at least one spherical machining dug in a parallelepipedal general shape.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :  The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 représente schématiquement la structure générale d'un dispositif de sondage ultrasonore selon un mode de réalisation de l'invention, FIG. 1 schematically represents the general structure of an ultrasonic sounding device according to one embodiment of the invention,
- les figures 2A et 2B illustrent en perspective deux exemples d'objets solides réverbérants pouvant être utilisés pour le dispositif de la figure 1 ,FIGS. 2A and 2B illustrate in perspective two examples of solid reverberant objects that can be used for the device of FIG. 1,
- la figure 3 illustre les étapes successives d'un procédé de sondage ultrasonore réalisé à l'aide du dispositif de sondage ultrasonore de la figureFIG. 3 illustrates the successive steps of an ultrasonic sounding method carried out using the ultrasonic sounding device of FIG.
1 , selon un mode de réalisation de l'invention, et 1, according to one embodiment of the invention, and
- la figure 4 représente schématiquement une installation expérimentale de test du dispositif de sondage ultrasonore de la figure 1 lorsqu'il comporte l'objet solide réverbérant de la figure 2A. L'installation représentée schématiquement sur la figure 1 comporte un dispositif de sondage ultrasonore 10. Celui-ci comporte un objet solide réverbérant 12, au moins un transducteur électroacoustique 14 et un système 16 de commande du transducteur électroacoustique 14. FIG. 4 schematically represents an experimental test installation of the ultrasonic sounding device of FIG. 1 when it comprises the reverberant solid object of FIG. 2A. The installation shown diagrammatically in FIG. 1 comprises an ultrasonic sounding device 10. This device comprises a reverberant solid object 12, at least one electroacoustic transducer 14 and a control system 16 of the electroacoustic transducer 14.
L'objet solide réverbérant 12 est de forme quelconque et présente au moins une face de contact 18 destinée à être disposée au contact d'un milieu à sonder (non représenté) et une paroi 20, qui peut optionnellement être différente de la face de contact 18, contre laquelle est disposé le transducteur électroacoustique 14. Dans l'exemple de la figure 1 , la paroi 20 est une face opposée à la face de contact 18, mais il pourrait également s'agir d'une paroi latérale ou autre. Pour multiplier les réverbérations à l'intérieur de son volume à partir de l'émission d'un signal d'excitation par le transducteur électroacoustique 14, l'objet solide réverbérant 12 est avantageusement constitué d'un matériau aussi peu atténuant acoustiquement que possible dans le domaine des ultrasons, par exemple de l'aluminium, un alliage d'aluminium tel qu'un alliage aluminium-cuivre, de la silice fondue ou tout autre matériau encore moins atténuant que ces trois exemples. En particulier il peut être avantageux d'employer un cristal de pureté suffisante, cette appréciation étant à la portée de l'homme du métier, pour obtenir un volume intérieur au moins aussi peu atténuant acoustiquement que l'aluminium, qu'un alliage d'aluminium ou que la silice fondue. Il peut en particulier s'agir d'un cristal de quartz ou de Nd:YAG (de l'anglais « Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet ». L'objet solide réverbérant 12 présente également de préférence au moins une dissymétrie géométrique, comme cela sera détaillé en référence aux figures 2A et 2B, de manière à se comporter acoustiquement comme une cavité chaotique, c'est-à-dire un volume dans lequel la trajectoire suivie par le signal d'excitation présente une propriété d'ergodicité en le parcourant de la façon la plus homogène possible.  The reverberant solid object 12 is of any shape and has at least one contact face 18 intended to be placed in contact with a medium to be probed (not shown) and a wall 20, which may optionally be different from the contact face. 18, against which is disposed the electroacoustic transducer 14. In the example of Figure 1, the wall 20 is a face opposite to the contact face 18, but it could also be a side wall or the like. To multiply the reverberations within its volume from the emission of an excitation signal by the electroacoustic transducer 14, the reverberant solid object 12 advantageously consists of a material as little acoustically attenuating as possible in the field of ultrasound, for example aluminum, an aluminum alloy such as an aluminum-copper alloy, fused silica or any other material even less attenuating than these three examples. In particular, it may be advantageous to use a crystal of sufficient purity, this assessment being within the abilities of those skilled in the art, to obtain an interior volume at least as little acoustically attenuating as aluminum, which an alloy of aluminum or that fused silica. It can in particular be a quartz crystal or Nd: YAG (of the English "Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet." The reverberant solid object 12 also preferably has at least one geometrical asymmetry, like this will be detailed with reference to FIGS. 2A and 2B, so as to behave acoustically as a chaotic cavity, that is to say a volume in which the trajectory followed by the excitation signal has a property of ergodicity by traversing it in the most homogeneous way possible.
Le transducteur électroacoustique 14 transforme un signal d'excitation électrique fourni par le système de commande 16 en un signal d'excitation ultrasonore apte à se propager dans le volume intérieur de l'objet solide réverbérant 12. Il peut par exemple être conçu sous la forme d'un transducteur piézoélectrique PZT (pour Titano-Zirconate de Plomb), d'un transducteur micro-usiné de type cMUT (de l'anglais « capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer »), pMUT (de l'anglais « piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer ») ou mMUT (de l'anglais « magnetostrictive Micromachined Ultrasonic Transducer »), d'un transducteur à film PVDF (de l'anglais « PolyVinyliDene Fluoride ») ou d'un transducteur électromagnétique-acoustique. Il peut être collé à la paroi 20 à l'aide d'une colle époxyde. Il peut aussi être simplement couplé à cette paroi 20 à l'aide d'un gel de transmission ultrasonore. Avantageusement, il présente une largeur de bande passante représentant au moins 50% de sa fréquence centrale de fonctionnement. The electroacoustic transducer 14 transforms an electrical excitation signal supplied by the control system 16 into an ultrasonic excitation signal capable of propagating in the interior volume of the reverberant solid object 12. It may for example be designed in the form a piezoelectric transducer PZT (for Titano-Lead Zirconate), a micro-machined transducer of the cMUT ("capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer") type, pMUT ("piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer") ) or mMUT (of the English "magnetostrictive Micromachined Ultrasonic Transducer"), a PVDF (PolyVinyliDene Fluoride) film transducer or a electromagnetic-acoustic transducer. It can be glued to the wall 20 using an epoxy glue. It can also be simply coupled to this wall 20 with the aid of an ultrasonic transmission gel. Advantageously, it has a bandwidth representing at least 50% of its central operating frequency.
Le système de commande 16 tel que représenté schématiquement sur la figure 1 , comporte une unité de traitement 22 associée de façon classique à une mémoire 24 (par exemple une mémoire RAM de stockage de données de traitement).  The control system 16 as shown diagrammatically in FIG. 1 comprises a processing unit 22 conventionally associated with a memory 24 (for example a processing data storage RAM memory).
L'unité de traitement 22 et la mémoire 24 peuvent par exemple être mises en œuvre au moins partiellement dans un dispositif informatique tel qu'un ordinateur comportant un processeur associé à une ou plusieurs mémoires pour le stockage de fichiers de données et de programmes d'ordinateurs. L'unité de traitement 22 peut alors elle-même être considérée comme formée au moins en partie d'un processeur associé à une mémoire de stockage des instructions qu'il exécute sous forme de programmes d'ordinateurs.  For example, the processing unit 22 and the memory 24 may be implemented at least partially in a computing device such as a computer comprising a processor associated with one or more memories for storing data files and programs. computers. The processing unit 22 can itself be considered to be formed at least in part of a processor associated with a storage memory of the instructions that it executes in the form of computer programs.
L'unité de traitement 22 telle qu'illustrée sur la figure 1 comporte ainsi deux modules fonctionnels au moins en partie constitués d'un ou plusieurs programmes d'ordinateurs. Un premier module fonctionnel d'apprentissage 26 comporte un générateur 28 de signal d'excitation électrique, un module 30 de traitement d'une réponse ultrasonore au signal d'excitation engendré par le générateur 28 et un opérateur arithmétique 32 effectuant un produit de convolution. La réponse ultrasonore traitée par le module 30 est mesurée en au moins un point de la face de contact 18 de l'objet solide réverbérant 12. Un deuxième module fonctionnel de sondage 34 comporte un générateur 36 de signal d'excitation électrique reconstitué et un opérateur 38 de focalisation ultrasonore adaptative. On notera par ailleurs que les modules fonctionnels précités de l'unité de traitement 22 et leurs éléments constitutifs éventuellement programmables sont présentés comme distincts, mais cette distinction est purement fonctionnelle. Ils pourraient tout aussi bien être regroupés selon toutes les combinaisons possibles en un ou plusieurs logiciels. Leurs fonctions pourraient aussi être au moins en partie micro programmées ou micro câblées dans des circuits intégrés dédiés. Ainsi, en variante, le dispositif informatique mettant en œuvre l'unité de traitement 22 et la mémoire 24 pourrait être remplacé par un dispositif électronique composé uniquement de circuits numériques et de mémoires ou registres (sans programme d'ordinateur) pour la réalisation des mêmes actions. En variante également, il convient de noter que les traitements réalisés par les modules fonctionnels 26 et 34 peuvent être au moins partiellement analogiques de sorte qu'ils peuvent être implémentés sous la forme de circuits électroniques analogiques. The processing unit 22 as illustrated in FIG. 1 thus comprises two functional modules at least partly made up of one or more computer programs. A first learning functional module 26 comprises an electric excitation signal generator 28, a module 30 for processing an ultrasonic response to the excitation signal generated by the generator 28 and an arithmetic operator 32 performing a convolution product. The ultrasonic response processed by the module 30 is measured at at least one point of the contact face 18 of the reverberant solid object 12. A second sounding function module 34 comprises a generator 86 of reconstituted electrical excitation signal and an operator 38 adaptive ultrasound focusing. It will also be noted that the aforementioned functional modules of the processing unit 22 and their possibly programmable constituent elements are presented as distinct, but this distinction is purely functional. They could as well be grouped according to all possible combinations into one or more software. Their functions could also be at least partly micro programmed or micro wired in dedicated integrated circuits. Thus, in a variant, the computing device implementing the processing unit 22 and the memory 24 could be replaced by an electronic device composed solely of digital circuits and memories or registers (without a computer program) for the realization of the same actions. Alternatively, it should be noted that the treatments carried out by the functional modules 26 and 34 may be at least partially analog so that they can be implemented in the form of analog electronic circuits.
En sortie des générateurs 28 et 36 de signaux d'excitation électrique, un amplificateur 40 peut être prévu dans l'unité de traitement 22 avant fourniture de tout signal électrique au transducteur électroacoustique 14.  At the output of the generators 28 and 36 of electrical excitation signals, an amplifier 40 may be provided in the processing unit 22 before providing any electrical signal to the electroacoustic transducer 14.
La mémoire 24 peut notamment stocker des valeurs du signal d'excitation noté e(t), ou au moins des paramètres permettant de le reconstituer, destinés à être fournis au générateur 28. Elle peut en outre stocker la réponse ultrasonore notée u(t) à ce signal d'excitation e(t) telle qu'elle a été mesurée et transmise au module de traitement 30. Elle peut en outre stocker le résultat noté v(t) du produit de convolution réalisé par l'opérateur arithmétique 32.  The memory 24 may notably store values of the excitation signal denoted e (t), or at least parameters making it possible to reconstitute it, intended to be supplied to the generator 28. It may furthermore store the ultrasonic response denoted u (t). to this excitation signal e (t) as measured and transmitted to the processing module 30. It can also store the result noted v (t) of the convolution product produced by the arithmetic operator 32.
Enfin, l'installation de la figure 1 comporte un détecteur 42 de la réponse ultrasonore u(t) au signal d'excitation e(t) engendré par le générateur 28, mesurée en au moins un point P de la face de contact 18 de l'objet solide réverbérant 12. Ce détecteur 42 est par exemple un transducteur électroacoustique réalisant la fonction inverse du transducteur électroacoustique 14, à savoir transformer la réponse ultrasonore au point P en un signal électrique destiné à être transmis au module de traitement 30 du premier module fonctionnel d'apprentissage 26. Il peut par exemple être conçu lui aussi sous la forme d'un transducteur piézoélectrique PZT, d'un transducteur micro-usiné de type cMUT, pMUT ou mMUT, d'un transducteur à film PVDF ou d'un transducteur électromagnétique-acoustique. Il peut notamment être couplé à la face de contact 18 à l'aide d'un gel de transmission ultrasonore. En variante, le détecteur 28 peut également être un transducteur optoélectronique réalisant la fonction de transformer la réponse ultrasonore au point P, détectable optiquement, en un signal électrique destiné à être transmis au module de traitement 30 du premier module fonctionnel d'apprentissage 26. Il peut être conçu sous la forme d'un interféromètre laser ou équivalent qui pointe alors précisément vers le point P. C'est la variante illustrée sur la figure 1 .  Finally, the installation of FIG. 1 comprises a detector 42 of the ultrasonic response u (t) to the excitation signal e (t) generated by the generator 28, measured at at least one point P of the contact face 18 of the reverberant solid object 12. This detector 42 is for example an electroacoustic transducer performing the inverse function of the electroacoustic transducer 14, namely transforming the ultrasonic response at the point P into an electrical signal intended to be transmitted to the processing module 30 of the first module 26. It may for example also be designed in the form of a PZT piezoelectric transducer, a micro-machined transducer of the cMUT, pMUT or mMUT type, a PVDF film transducer or a electromagnetic-acoustic transducer. It can in particular be coupled to the contact face 18 with the aid of an ultrasonic transmission gel. As a variant, the detector 28 may also be an optoelectronic transducer performing the function of transforming the ultrasound response at the point P, detectable optically, into an electrical signal intended to be transmitted to the processing module 30 of the first learning functional module 26. can be designed as a laser interferometer or equivalent which then points precisely to the point P. This is the variant illustrated in Figure 1.
Conformément aux principes généraux de l'invention, le module d'apprentissage 26 est plus précisément configuré pour engendrer le signal d'excitation e(t) sous la forme d'une séquence binaire pseudo-aléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2, ou incluant une telle séquence binaire pseudo-aléatoire, et pour convoluer, à l'aide de l'opérateur arithmétique 32, la réponse ultrasonore mesurée u(t) correspondante avec la séquence conjuguée de cette séquence binaire pseudo-aléatoire. Une séquence binaire pseudo-aléatoire d'ordre m est une séquence binaire qui explore périodiquement, et aléatoirement à l'intérieur de chaque période, L = 2m-1 valeurs. On obtient ainsi le signal v(t) sous la forme : According to the general principles of the invention, the learning module 26 is more precisely configured to generate the excitation signal e (t) in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2, or including such a pseudo-random bit sequence, and to convolve, using the arithmetic operator 32, the corresponding measured ultrasonic response u (t) with the conjugate sequence of this binary sequence pseudorandom. A pseudo-random binary sequence of order m is a binary sequence that periodically, and randomly, searches within each period, L = 2 m -1 values. This gives the signal v (t) in the form:
v(t) = (t) * e(t), v (t) = (t) * e (t),
où « * » est le symbole du produit de convolution et « » celui du signal conjugué complexe. where "*" is the symbol of the convolution product and "" is the symbol of the complex conjugate signal.
Conformément aux principes généraux de l'invention également, le module de sondage 34 est plus précisément configuré pour engendrer le signal reconstitué sur la base d'une focalisation ultrasonore adaptative de la réponse ultrasonore mesurée convoluée v(t). L'opérateur 38 effectue en effet une focalisation ultrasonore adaptative sur le signal v(t). Dans un mode de réalisation préféré, la focalisation ultrasonore adaptative est un simple retournement temporel. On obtient ainsi le signal reconstitué eR(t) sous la forme : Also in accordance with the general principles of the invention, the probing module 34 is more precisely configured to generate the reconstructed signal based on adaptive ultrasonic focusing of the convected measured ultrasonic response v (t). The operator 38 indeed performs an adaptive ultrasonic focusing on the signal v (t). In a preferred embodiment, adaptive ultrasound focusing is a simple time reversal. The reconstituted signal e R (t) is thus obtained in the form:
eR (t) = v(-t) . e R (t) = v (-t).
Ce signal reconstitué peut être codé à chaque instant sur un nombre de bits compris entre 1 et 64 pour être traité par ordinateur. Ce nombre peut évidemment évoluer, notamment augmenter, en fonction des performances et possibilités de calculs par ordinateur.  This reconstituted signal can be encoded at any time on a number of bits between 1 and 64 to be processed by computer. This number can obviously evolve, especially increase, depending on performances and computer calculations.
Etant donné que la réponse ultrasonore mesurée u(t) résulte d'une convolution entre le signal d'excitation e(t) émis par le transducteur électroacoustique 14 et la réponse impulsionnelle du volume intérieur de l'objet solide réverbérant 12, le fait de convoluer ensuite cette réponse ultrasonore mesurée u(t) à la séquence conjuguée e(t) produit mathématiquement une autocorrélation sur e(t). Or le fait de choisir ce signal e(t) sous la forme d'une séquence binaire pseudo-aléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2 a pour conséquence que son autocorrélation s'approche sensiblement de la distribution de Dirac par rapport à l'autocorrélation d'une excitation impulsionnelle ou même d'un chirp. Une telle séquence binaire pseudoaléatoire possède par conséquent de meilleures propriétés de recompression par autocorrélation, ce qui permet au final d'augmenter l'amplitude de l'onde finalement émise au point P lorsque l'on émet le signal reconstitué eR(t) à partir du transducteur électroacoustique 14. Comme en outre l'apprentissage se fait sur la base d'un signal temporel plus long et de plus grande énergie qu'une simple impulsion, il s'en trouve lui-même amélioré également en termes de qualité du signal temporellement inversé. Le même raisonnement s'applique lorsque le signal d'excitation e(t) n'est pas simplement constitué d'une séquence binaire pseudo-aléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2 mais en comporte une : dans ce cas la réponse ultrasonore mesurée u(t) est convoluée, non pas à la séquence conjuguée e(t), mais à la séquence conjuguée de la séquence binaire pseudo-aléatoire que le signal d'excitation e(t) comporte. Since the measured ultrasonic response u (t) results from a convolution between the excitation signal e (t) emitted by the electroacoustic transducer 14 and the impulse response of the interior volume of the reverberant solid object 12, the fact that then convoluting this measured ultrasonic response u (t) to the conjugate sequence e (t) mathematically produces an autocorrelation on e (t). Now choosing this signal e (t) in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 has the consequence that its autocorrelation approaches substantially the Dirac distribution with respect to the autocorrelation of an impulse excitation or even a chirp. Such a pseudo-random bit sequence therefore has better recompression properties by autocorrelation, which ultimately makes it possible to increase the amplitude of the wave finally emitted at the point P when the reconstituted signal e R (t) is emitted to From the electroacoustic transducer 14. Since, moreover, the learning is based on a longer time signal and with a higher energy than a simple impulse, it is itself improved in terms of the quality of the electroacoustic transducer. temporally inverted signal. The same reasoning applies when the excitation signal e (t) is not simply constituted by a pseudorandom binary sequence of higher order or equal to 2 but has one: in this case the measured ultrasonic response u (t) is convolved, not with the conjugate sequence e (t), but with the conjugate sequence of the pseudo-random binary sequence that the signal of excitation e (t) has.
Il est possible d'améliorer l'apprentissage en augmentant l'ordre de la séquence binaire pseudo-aléatoire pour se rapprocher le plus possible de la distribution de Dirac. Concrètement, lorsque la séquence binaire pseudo-aléatoire est de type MLS (de l'anglais « Maximum Length Séquence »), alors également appelée séquence M, de très bons résultats peuvent être obtenus. Une telle séquence peut notamment être définie et engendrée sur la base d'une suite périodique de valeurs produite par un registre à décalage à rétroaction linéaire explorant toutes les valeurs pouvant être produites par ce registre à décalage. Lorsque son autocorrélation produit effectivement mathématiquement la distribution de Dirac, le résultat est optimal.  It is possible to improve learning by increasing the order of the pseudo-random bit sequence to get as close as possible to the Dirac distribution. In concrete terms, when the pseudo-random bit sequence is of the MLS type (of the "Maximum Length Sequence"), also called the M-sequence, very good results can be obtained. Such a sequence can in particular be defined and generated on the basis of a periodic series of values produced by a linear feedback shift register exploring all the values that can be produced by this shift register. When its autocorrelation actually mathematically produces the Dirac distribution, the result is optimal.
Il est possible également de remplacer l'opération de retournement temporel effectuée par l'opérateur 38 par un filtrage inverse, notamment si l'on souhaite optimiser la résolution spatiale de l'onde ultrasonore qui sera émise au point P moyennant généralement une légère perte d'amplitude. Dans ce cas, la réponse ultrasonore u(t) au signal d'excitation e(t) est mesurée en plusieurs points de la face de contact 18 dans un voisinage prédéterminé autour du point P, pour l'obtention de plusieurs valeurs de v(t), et le module de sondage 34, ou plus précisément son opérateur 38, reconstitue le signal eR(t) à l'aide d'un filtrage inverse sur ces valeurs de v(t). It is also possible to replace the time reversal operation carried out by the operator 38 by inverse filtering, especially if it is desired to optimize the spatial resolution of the ultrasonic wave that will be emitted at the point P, generally with a slight loss of 'amplitude. In this case, the ultrasonic response u (t) to the excitation signal e (t) is measured at several points of the contact face 18 in a predetermined neighborhood around the point P, to obtain several values of v ( t), and the sounding module 34, or more precisely its operator 38, reconstructs the signal e R (t) by means of inverse filtering on these values of v (t).
Enfin, un mode de réalisation simplifié consiste à ne coder le signal reconstitué eR(t) à chaque instant que sur un seul bit. Finally, a simplified embodiment consists of coding the reconstituted signal e R (t) at each instant only on a single bit.
Les figures 2A et 2B illustrent deux modes de réalisation de l'objet solide réverbérant 12. Selon l'illustration de la figure 2A, qui reprend en perspective la configuration illustrée sur la figure 1 , il présente une forme générale parallélépipédique, par exemple cubique, dans laquelle est creusée une forme sphérique par usinage 44. Cet usinage 44 produit une dissymétrie géométrique suffisante pour produire la propriété d'ergodicité souhaitée. En particulier, le test illustré sur la figure 4 qui sera détaillé ultérieurement a été effectué avec un cube d'aluminium de 50 mm de côtés et un usinage sphérique de 25 mm de rayon réduisant la taille des trois arrêtes issues du sommet sur lequel il est formé à respectivement 14, 20 et 25 mm. La face de contact 18 est par exemple la face inférieure non usinée. En variante, il peut présenter une forme générale semi cylindrique comme illustré sur la figure 2B. La face de contact 18 est par exemple la face inférieure en forme de demi-disque. D'autres variantes sont bien évidemment possibles et seront retenues par l'homme du métier pour leur bonne propriété d'ergodicité qui peut être vérifiée expérimentalement. FIGS. 2A and 2B illustrate two embodiments of the reverberant solid object 12. According to the illustration of FIG. 2A, which shows in perspective the configuration illustrated in FIG. 1, it has a generally parallelepipedal shape, for example cubic, in which a spherical shape is machined 44. This machining 44 produces a geometrical asymmetry sufficient to produce the desired ergodicity property. In particular, the test illustrated in Figure 4 which will be detailed later was performed with an aluminum cube of 50 mm sides and a spherical machining of 25 mm radius reducing the size of the three edges from the top on which it is formed at respectively 14, 20 and 25 mm. The contact face 18 is for example the unmachined bottom face. Alternatively, it may have a semi general shape cylindrical as shown in Figure 2B. The contact face 18 is for example the lower face in the form of a half-disk. Other variants are obviously possible and will be retained by the skilled person for their good ergodicity property which can be verified experimentally.
Quel que soit le mode de réalisation de l'objet solide réverbérant 12, sa face de contact 18 n'est pas obligatoirement plane. En particulier, en contrôle non destructif par contact elle peut être travaillée en correspondance avec la forme d'une pièce à contrôler. Elle peut en outre être dépolie, notamment par usinage avec des rainures plus ou moins espacées à l'exception d'un voisinage prédéterminé autour du point P, pour limiter les contacts avec la pièce à contrôler et favoriser les réverbérations ergodiques dans l'objet solide 12.  Whatever the embodiment of the reverberant solid object 12, its contact face 18 is not necessarily flat. In particular, in non-destructive control by contact it can be worked in correspondence with the shape of a part to control. It can also be frosted, in particular by machining with more or less spaced grooves except for a predetermined neighborhood around the point P, to limit contact with the part to be controlled and to promote ergodic reverberations in the solid object. 12.
Les étapes successives d'un procédé de sondage ultrasonore pouvant être réalisé à l'aide du dispositif de sondage ultrasonore 10 de la figure 1 vont maintenant être détaillées en référence à la figure 3.  The successive steps of an ultrasonic sounding process that can be performed with the aid of the ultrasonic sounding device 10 of FIG. 1 will now be detailed with reference to FIG.
Ce procédé comporte une phase d'apprentissage 100 au cours de laquelle le signal d'excitation e(t) est engendré sous la forme d'une séquence binaire pseudoaléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2 par le générateur 28, à l'aide de valeurs temporelles ou de paramètres de ce signal enregistrés en mémoire 24, lors d'une première étape 102.  This method comprises a learning phase 100 during which the excitation signal e (t) is generated in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 by the generator 28, using temporal values or parameters of this signal stored in memory 24, in a first step 102.
Lors d'une étape 104 suivante, le signal d'excitation e(t) est amplifié, par l'amplificateur 40, et/ou converti en signal analogique électrique si nécessaire avant d'être transmis au transducteur électroacoustique 14 puis émis sous forme d'onde ultrasonore dans l'objet solide réverbérant 12.  During a next step 104, the excitation signal e (t) is amplified by the amplifier 40 and / or converted into an electrical analog signal if necessary before being transmitted to the electroacoustic transducer 14 and then transmitted in the form of a signal. ultrasonic wave in the reverberant solid object 12.
Ensuite, au cours d'une étape 106, la réponse ultrasonore u(t) est mesurée au point P de la face de contact 18, ou en plusieurs points situés dans un voisinage du point P, à l'aide du détecteur 42.  Then, during a step 106, the ultrasonic response u (t) is measured at the point P of the contact face 18, or at several points located in a vicinity of the point P, using the detector 42.
La ou les mesure(s) résultant de l'étape 106 est ou sont transmise(s) lors d'une étape 108 sous forme de signal électrique au module de traitement 30 dont la fonction principale est de la ou les stocker en mémoire 24, ou de la ou les transmettre directement à l'opérateur arithmétique 32.  The measurement (s) resulting from the step 106 is or is transmitted during a step 108 in the form of an electrical signal to the processing module 30, the main function of which is to store them in memory 24, or to transmit them directly to the arithmetic operator 32.
Enfin, au cours d'une dernière étape 1 10 de la phase d'apprentissage 100, l'opérateur arithmétique 32 convolue la ou les mesure(s) résultant de l'étape 106 avec la séquence conjuguée du signal d'excitation e(t) pour former au moins un signal v(t) qui est alors stocké en mémoire 24. Suite à la bonne exécution de la phase d'apprentissage 100, une phase de sondage 200 peut être entreprise. Finally, during a last step 1 10 of the learning phase 100, the arithmetic operator 32 convolutes the measurement (s) resulting from the step 106 with the conjugate sequence of the excitation signal e (t ) to form at least one signal v (t) which is then stored in memory 24. Following the successful execution of the learning phase 100, a probing phase 200 can be undertaken.
Au cours d'une première étape 202 de cette phase de sondage 200, le dispositif de sondage 10 est disposé pour sonder un milieu. En particulier, le point P de sa face de contact 18 est disposé au contact de ce milieu pour l'émission d'ondes ultrasonores dans le milieu à partir de ce point P.  During a first step 202 of this probing phase 200, the sounding device 10 is arranged to probe a medium. In particular, the point P of its contact face 18 is disposed in contact with this medium for the emission of ultrasonic waves in the medium from this point P.
Ensuite, au cours d'une étape 204, l'opérateur 38 réalise un retournement temporel du signal v(t) ou un filtrage inverse de la pluralité de signaux v(t) enregistré(s) en mémoire 24. Le résultat de ce traitement est ensuite transmis au générateur 36 qui engendre le signal reconstitué eR(t). Then, during a step 204, the operator 38 realizes a time reversal of the signal v (t) or an inverse filtering of the plurality of signals v (t) recorded in memory 24. The result of this processing is then transmitted to the generator 36 which generates the reconstituted signal e R (t).
Lors de l'étape 206 suivante, le signal reconstitué eR(t) est amplifié, par l'amplificateur 40, et/ou converti en signal analogique électrique si nécessaire avant d'être transmis au transducteur électroacoustique 14 puis émis sous forme d'onde ultrasonore dans l'objet solide réverbérant 12. Il en résulte l'excitation ultrasonore souhaitée au point P et transmise dans le milieu. In the following step 206, the reconstituted signal e R (t) is amplified by the amplifier 40 and / or converted into an electrical analog signal if necessary before being transmitted to the electroacoustic transducer 14 and then transmitted in the form of Ultrasonic wave in the reverberant solid object 12. This results in the desired ultrasonic excitation at the point P and transmitted in the medium.
Les étapes 106 à 206 ont été envisagées précédemment pour l'émission mono-élément d'une onde ultrasonore à partir d'un unique point P. Mais par linéarité spatiale des méthodes de focalisation ultrasonore adaptative, elles pourraient être réalisées pour une émission multi-éléments à partir de plusieurs points Pi , PN distincts de la surface de contact 18 formant ainsi un réseau de N émetteurs. Une loi de retard pourrait même être appliquée à cette émission multi-éléments. Il suffit de mesurer à l'étape 106 N réponses ultrasonores notées Ui(t), ... uN(t) respectivement aux points P1 ; PN distincts ou en plusieurs points respectivement situés dans des voisinages des points P1 ; PN, à l'aide du détecteur 42. Ensuite, la focalisation ultrasonore adaptative réalisée par l'opérateur 38 à l'étape 204 peut être combinée pour les mesures issues de chacun des points P1 ; PN de sorte que l'émission du signal reconstitué eR(t) à l'étape 206 engendre les excitations ultrasonores souhaitées aux points P1 ; PN. The steps 106 to 206 have previously been envisaged for the single-element emission of an ultrasound wave from a single point P. But by spatial linearity of the adaptive ultrasound focusing methods, they could be realized for a multi-stage emission. elements from several points Pi, P N distinct from the contact surface 18 thus forming a network of N transmitters. A law of delay could even be applied to this multi-element emission. It is sufficient to measure at step 106 N ultrasonic responses denoted by Ui (t), ... u N (t) respectively at points P 1; P N distinct or in several points respectively located in neighborhoods of points P 1; P N , using the detector 42. Then, the adaptive ultrasonic focusing performed by the operator 38 in step 204 can be combined for measurements from each of the points P 1; P N so that the emission of the reconstituted signal e R (t) in step 206 generates the desired ultrasonic excitations at the points P 1; P N.
Enfin, au cours d'une dernière étape 208 de la phase de sondage 200, une mesure est réalisée à partir de l'émission de l'excitation ultrasonore ou des excitations ultrasonores résultant de l'étape 206. Cette mesure diffère selon les applications envisagées. Elle peut se faire par tous les moyens connus : interféromètre laser, capteur à transducteur électroacoustique mono- ou multi- éléments), avec ou sans sabot, etc. Pour une application en imagerie harmonique du milieu sondé par ondes de volume, l'émission se fait au point P comme enseigné précédemment et la mesure 208 en réception peut se faire à l'aide d'au moins un récepteur électroacoustique collé sur la face de contact 1 8 en un autre endroit, ce récepteur fonctionnant à une fréquence centrale significativement différente de celle émise au point P, et notamment par exemple dans une bande passante de réception située hors bande passante d'émission. On mesure ainsi une réponse ultrasonore non linéaire du milieu sondé. Finally, during a last step 208 of the sounding phase 200, a measurement is made from the emission of the ultrasonic excitation or the ultrasonic excitations resulting from the step 206. This measurement differs according to the envisaged applications. . It can be done by any known means: laser interferometer, mono- or multi-element electroacoustic transducer), with or without a shoe, etc. For an application in harmonic imaging of the medium sampled by volume waves, the emission is done at the point P as previously taught and the measurement 208 in reception can be done using at least one electroacoustic receiver stuck on the face of contact 1 8 in another place, this receiver operating at a central frequency significantly different from that emitted at the point P, and in particular for example in a reception bandwidth located outside transmission bandwidth. A nonlinear ultrasound response of the probed medium is thus measured.
Conformément à cette application mais aussi pour d'autres applications exploitant les non linéarités du milieu sondé, on note que la présente invention permet également d'appliquer au contrôle non destructif la méthode, par ailleurs bien connue dans le domaine médical, des inversions d'impulsions émises (i.e. on émet successivement une impulsion et son opposée) en limitant les tensions d'émission du transducteur électroacoustique 14 malgré les besoins en amplitude d'émission élevée au niveau du point P. Dans ce cas, lors de l'étape d'émission 206, on émet le signal reconstitué eR(t) et son opposé - eR(t). Ensuite, lors de l'étape de mesure 208, les réponses ultrasonores du milieu sondé aux émissions de signaux eR(t) et - eR(t) sont respectivement mesurées puis sommées en vue de supprimer une composante linéaire commune qu'elles incluent. In accordance with this application but also for other applications exploiting the non-linearities of the probed medium, it is noted that the present invention also makes it possible to apply to non-destructive testing the method, which is otherwise well known in the medical field, of inversions of emitted pulses (ie successively emits a pulse and its opposite) by limiting the emitting voltages of the electroacoustic transducer 14 despite the need for high emission amplitude at the point P. In this case, during the step of emission 206, the reconstructed signal e R (t) and its opposite - e R (t) is transmitted. Then, during the measurement step 208, the ultrasound responses of the probed medium to the emission of signals e R (t) and - e R (t) are respectively measured and then summed in order to eliminate a common linear component that they include. .
Pour une application de contrôle non destructif en mesure d'ondes guidées dans des structures minces, l'émission se fait au point P comme enseigné précédemment, ou en plusieurs points Pi , PN comme également envisagé précédemment. Par « structures minces », on entend des structures dont l'épaisseur représente une fraction des longueurs d'ondes moyennes émises. La mesure 208 en réception peut se faire à l'aide d'un capteur disposé au contact du milieu à sonder mais à un autre endroit que le dispositif de sondage ultrasonore 1 0. Ce capteur peut être mono-élément, pour un traitement des signaux reçus par analyse temps- fréquence, ou multi-éléments, pour un traitement des signaux par double FFT (de l'anglais « Fast Fourier Tranform ») spatio-temporelle ou par classification multiple des signaux lorsque l'émission est mono-élément, ou pour un traitement des signaux par décomposition en valeurs singulières lorsque l'émission est multi-éléments, en vue de détecter et estimer des courbes de dispersion. On peut ainsi détecter des modes de propagations guidés qui sont souvent caractéristiques de propriétés structurelles de la structure mince considérée. For a non-destructive testing application in the measurement of guided waves in thin structures, the emission is at the point P as previously taught, or at several points Pi, P N as also previously envisaged. "Thin structures" means structures whose thickness represents a fraction of the average wavelengths emitted. The measurement 208 in reception can be done using a sensor disposed in contact with the medium to be probed but at a different place than the ultrasonic sounding device 1 0. This sensor can be single element, for a signal processing received by time-frequency analysis, or multi-element analysis, for dual-FFT (time-domain Fast Fourier Tranform) signal processing or by multiple classification of signals when the transmission is single-element, or for signal processing by singular value decomposition when the emission is multi-element, for the purpose of detecting and estimating dispersion curves. It is thus possible to detect guided propagation modes that are often characteristic of the structural properties of the thin structure under consideration.
L'homme du métier se reportera par exemple : - à l'article de Alleyne et al, intitulé « A two-dimensional Fourier transform method for the measurement of propagating multimode signais » , publié dans Journal of the Acoustical Society of America, volume 89, n° 3, pages 1 1 59 à 1 168, mars 1991 , pour un traitement par double FFT spatiotemporelle lorsque les signaux sont mesurés à l'aide d'un capteur multi- éléments et lorsque l'émission est mono-élément, The skilled person will refer for example: the article by Alleyne et al, entitled "A two-dimensional Fourier transform method for the measurement of propagating multimode signais", published in Journal of the Acoustical Society of America, volume 89, No. 3, pages 11.59 to 1,168, March 1991, for spatiotemporal dual FFT processing when the signals are measured using a multi-element sensor and when the emission is mono-element,
- à l'article de Ambrozinski et al, intitulé « Identification of material properties - efficient modelling approach based on guided wave propagation and spatial multiple signal classification », publié dans Structural Control and Health Monitoring, volume 22, pages 969 à 983, 201 5, pour un traitement par classification multiple des signaux lorsque les signaux sont mesurés à l'aide d'un capteur multi-éléments et lorsque l'émission est mono-élément, - in the article by Ambrozinski et al, entitled "Identification of material properties - efficient modeling based on guided wave propagation and spatial multiple signal classification", published in Structural Control and Health Monitoring, volume 22, pages 969 to 983, 201 5 , for multi-classification processing of the signals when the signals are measured using a multi-element sensor and when the emission is mono-element,
- au brevet FR 2 946 753 B1 ou à l'article de Xu et al, intitulé « Sparse SVD method for high-resolution extraction of the dispersion curves of ultrasonic guided waves » , publié dans IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, volume 63, n° 1 0, pages 1514 à 1524, octobre 2016, pour un traitement par décomposition en valeurs singulières lorsque les signaux sont mesurés à l'aide d'un capteur multi- éléments et lorsque l'émission est multi-éléments. - Patent FR 2 946 753 B1 or the article by Xu et al, entitled "Sparse SVD method for high-resolution extraction of the dispersion curves of ultrasonic guided waves", published in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control , volume 63, No. 10, pages 1514 to 1524, October 2016, for singular value decomposition processing when the signals are measured using a multi-element sensor and when the emission is multi-element .
Pour une application en thérapie par hyperthermie, l'émission se fait en plusieurs points Pi , PN pour une focalisation à forte énergie en tout point cible prédéterminé du milieu. L'étape de mesure 208 est optionnelle voire inutile dans ce cas. For an application in hyperthermia therapy, the emission is made at several points Pi, P N for high energy focusing at any predetermined target point of the medium. The measurement step 208 is optional or even unnecessary in this case.
Au-delà des trois applications précitées pour lesquelles une exploitation des non linéarités du milieu à sonder est souhaitée, l'émission multi-éléments envisagée précédemment permet aussi l'acquisition d'une matrice de réponses impulsionnelles lors de l'étape 208 à l'aide d'un capteur multi-éléments. Cette acquisition est généralement qualifiée d'acquisition FMC (de l'anglais « Full Matrix Capture »).  Beyond the three aforementioned applications for which exploitation of the nonlinearities of the medium to be probed is desired, the multi-element transmission envisaged above also makes it possible to acquire a matrix of impulse responses during step 208 to using a multi-element sensor. This acquisition is generally referred to as FMC (Full Matrix Capture) acquisition.
D'autres applications telles que la formation de faisceaux, la focalisation en tous points, la sélection de modes de propagation guidés, la confrontation des mesures avec un modèle numérique, ... peuvent aussi être envisagées.  Other applications such as beamforming, focusing in all points, selection of guided propagation modes, comparison of measurements with a digital model, etc. can also be envisaged.
En ce qui concerne plus précisément la sélection de modes guidés, elle s'applique au contrôle non destructif en mesure d'ondes guidées dans une structure mince contre laquelle est disposée la face de contact 18 de l'objet solide réverbérant 12. Elle nécessite une adaptation des principes généraux de la présente invention. Lors de la phase d'apprentissage 100, au moins une réponse ultrasonore est mesurée en chacun de plusieurs points distincts de la surface de contact 18 de l'objet solide réverbérant 12 formant ainsi un réseau de plusieurs émetteurs ponctuels à partir desquels est émis un profil d'excitation ultrasonore. Ensuite, lors de l'étape d'émission 206 de la phase de sondage 200, les signaux reconstitués par focalisation ultrasonore adaptative (étape 204) des réponses ultrasonores mesurées sont émis par ce réseau d'émetteurs ponctuels. Les réponses ultrasonores mesurées sont par ailleurs combinées entre elles de telle sorte que le profil d'excitation ultrasonore ainsi émis engendre la sélection d'un ou plusieurs mode(s) de propagation d'ondes guidées prédéterminé(s) dans la structure mince. Cette combinaison est réalisée en fonction d'au moins un paramètre physique lié mathématiquement à une vitesse de phase, dans une plage de fréquences donnée, du ou des mode(s) de propagation d'ondes guidées prédéterminé(s) à sélectionner et des positions desdits points distincts de la surface de contact 18. Ce paramètre physique est par exemple la vitesse de phase elle-même, le nombre d'onde ou la vitesse de groupe, ces trois notions étant, de façon bien connue, liées mathématiquement entre elles. More specifically, with regard to the selection of guided modes, it applies to non-destructive testing in the measurement of guided waves in a thin structure against which the contact face 18 of the reverberant solid object 12 is disposed. adaptation of the general principles of the present invention. During the learning phase 100, at least one ultrasonic response is measured at each of several distinct points of the contact surface 18 of the reverberant solid object 12 thus forming a network of several point emitters from which a profile is emitted. ultrasound excitation. Then, during the emission step 206 of the sounding phase 200, the signals reconstituted by adaptive ultrasonic focusing (step 204) of the measured ultrasonic responses are emitted by this point emitter network. The ultrasonic responses measured are furthermore combined with one another so that the ultrasonic excitation profile thus emitted generates the selection of one or more predetermined guided wave propagation mode (s) in the thin structure. This combination is performed as a function of at least one physical parameter mathematically related to a phase velocity, in a given frequency range, of the predetermined guided wave propagation mode (s) to be selected and positions said discrete points of the contact surface 18. This physical parameter is for example the phase velocity itself, the wave number or the group velocity, these three notions being, in a well-known manner, mathematically related to each other.
A titre d'exemple non limitatif, l'enseignement des documents suivants peut être mis à profit pour réaliser la combinaison adéquate des réponses ultrasonores mesurées en fonction du ou des mode(s) de propagation d'ondes guidées prédéterminé(s) souhaité(s) :  By way of nonlimiting example, the teaching of the following documents can be used to achieve the appropriate combination of the measured ultrasonic responses according to the desired predetermined waveguide propagation mode (s) (s). ):
- le mémoire de thèse de Alban Leleux, intitulé « Contrôle non destructif de composites par ondes ultrasonores guidées, générées et détectées par multiélément », 19 novembre 2012, en particulier le chapitre 3 pour la méthode dite « phased array »,  - Alban Leleux's dissertation, entitled "Non-destructive testing of composite ultrasound waves guided, generated and detected by multielement", 19 November 2012, in particular Chapter 3 for the so-called "phased array" method,
- l'article de Bai et al, intitulé « Multichannel wideband mode-selective excitation of ultrasonic guided waves in long cortical bone », publié dans les Proceedings de la conférence 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium qui s'est tenue à Tours (FR) du 18 au 21 septembre 2016. Par rapport à ces enseignements de l'état de la technique, l'avantage de la présente invention est de permettre la génération d'un émetteur multi-éléments dont les distances inter-éléments peuvent être, par retournement temporel ou filtrage inverse dans l'objet solide réverbérant 12, nettement inférieures à ce que permet un émetteur multi-éléments classique et dont les amplitudes d'émission sont plus élevées. On peut donc, sur la base de ces enseignements et par combinaison avec la présente invention, obtenir des résultats nettement améliorés en termes de sélection de mode(s) de propagation. - the article by Bai et al, entitled "Multichannel wideband mode-selective excitation of ultrasonic guided waves in long cortical bone", published in Proceedings of the 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium held in Tours (FR) of September 18 to 21, 2016. Compared with these teachings of the state of the art, the advantage of the present invention is to allow the generation of a multi-element transmitter whose inter-element distances can be, by time reversal or reverse filtering in the reverberant solid object 12, much lower than that allows a conventional multi-element transmitter and whose emission amplitudes are higher. It is therefore possible, on the basis of these lessons and in combination with the the present invention, to obtain significantly improved results in terms of propagation mode selection (s).
Un test illustré sur la figure 4 a été réalisé pour vérifier l'effet technique de l'invention sur un prototype dont l'objet solide réverbérant 12 est en aluminium et conforme géométriquement au mode de réalisation de la figure 2A.  A test shown in FIG. 4 was carried out to verify the technical effect of the invention on a prototype whose reverberant solid object 12 is made of aluminum and geometrically conforms to the embodiment of FIG. 2A.
Selon l'installation expérimentale choisie, le transducteur électroacoustique 14 est de type PZT avec une fréquence centrale à 1 MHz et une tension pic à pic en émission de 60 V. On notera que ces conditions d'émission sont nettement inférieures en tension à ce qui est actuellement pratiqué en imagerie harmonique pour le contrôle non destructif. Le transducteur électroacoustique 14 est collé à l'aide de phényle salicylate à la paroi 20 de l'objet solide réverbérant 12. Le détecteur 42 est un interféromètre laser mesurant un déplacement particulaire normal exprimé en nm. Une plaque 44 de titane de 1 ,6 mm d'épaisseur est placée sur la face de contact 18 à l'aide d'un gel couplant ultrasonore 46. Un film de polytéréphtalate d'éthylène 48 est étendu sur la face libre de la plaque 44 pour assurer une bonne réflexion normale du faisceau laser du détecteur 42. Ce dernier est placé à distance de la plaque 44 de manière à émettre son faisceau dans la direction de la normale au plan de la plaque 44 en pointant vers le point P, ou vers plusieurs points possibles d'un voisinage du point P en le déplaçant parallèlement à la face de contact 18. Le dispositif de sondage 10 est utilisé en phase de sondage et la mesure du détecteur 42 est faite en transmission à travers l'épaisseur de la plaque 44 en un point P' du film de polytéréphtalate d'éthylène 48. Dans ces conditions, les résultats comparatifs suivants ont pu être obtenus :  According to the experimental installation chosen, the electroacoustic transducer 14 is of the PZT type with a center frequency at 1 MHz and a peak-to-peak transmission voltage of 60 V. It will be noted that these emission conditions are markedly lower in voltage at what is currently practiced in harmonic imaging for nondestructive testing. The electroacoustic transducer 14 is bonded with phenyl salicylate to the wall 20 of the reverberant solid object 12. The detector 42 is a laser interferometer measuring a normal particle displacement expressed in nm. A titanium plate 1, 6 mm thick is placed on the contact face 18 with the aid of an ultrasonic coupling gel 46. A polyethylene terephthalate film 48 is spread on the free face of the plate 44 to ensure a good normal reflection of the laser beam of the detector 42. The latter is placed at a distance from the plate 44 so as to emit its beam in the direction of the normal to the plane of the plate 44 by pointing towards the point P, or to several possible points of a vicinity of the point P by moving it parallel to the contact face 18. The probing device 10 is used in the probing phase and the measurement of the detector 42 is made in transmission through the thickness of the plate 44 at a point P 'of polyethylene terephthalate film 48. Under these conditions, the following comparative results were obtained:
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La méthode qualifiée de « Référence » est l'émission directe au point P, sans objet solide réverbérant, d'une excitation ultrasonore à l'aide d'un transducteur électroacoustique de type PZT avec une fréquence centrale à 1 MHz et une tension pic à pic en émission de 60 V. La méthode qualifiée de « Impulsion gaussienne RT » est l'émission selon l'installation de la figure 4 par le transducteur électroacoustique 14 dans l'objet solide réverbérant 12 d'une onde ultrasonore apprise par retournement temporel de la réponse ultrasonore au point P à une impulsion gaussienne. The method described as "Reference" is the direct emission at point P, without a reverberant solid object, of an ultrasonic excitation using an electroacoustic transducer of the PZT type with a central frequency at 1 MHz and a peak voltage at peak in emission of 60 V. The method described as "Gaussian impulse RT" is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasonic wave learned by temporal reversal of the ultrasonic response at point P to a Gaussian impulse.
La méthode qualifiée de « Impulsion gaussienne FI » est l'émission selon l'installation de la figure 4 par le transducteur électroacoustique 14 dans l'objet solide réverbérant 12 d'une onde ultrasonore apprise par filtrage inverse de la réponse ultrasonore dans un voisinage du point P à une impulsion gaussienne.  The method described as "GA Gaussian impulse" is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasonic wave learned by inverse filtering of the ultrasonic response in a neighborhood of the point P to a Gaussian pulse.
La méthode qualifiée de « Chirp RT » est l'émission selon l'installation de la figure 4 par le transducteur électroacoustique 14 dans l'objet solide réverbérant 12 d'une onde ultrasonore apprise par retournement temporel de la réponse ultrasonore au point P à un chirp.  The method described as "Chirp RT" is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasonic wave learned by temporal reversal of the ultrasonic response at the point P at a chirp.
La méthode qualifiée de « Chirp FI » est l'émission selon l'installation de la figure 4 par le transducteur électroacoustique 14 dans l'objet solide réverbérant 12 d'une onde ultrasonore apprise par filtrage inverse de la réponse ultrasonore dans un voisinage du point P à un chirp.  The method described as "Chirp FI" is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasonic wave learned by inverse filtering of the ultrasonic response in a neighborhood of the point P to a chirp.
Enfin, la méthode qualifiée de « Séquence M RT » est l'émission selon l'installation de la figure 4 par le transducteur électroacoustique 14 dans l'objet solide réverbérant 12 d'une onde ultrasonore apprise par retournement temporel de la réponse ultrasonore au point P à une séquence M. Pour les besoins du test expérimental, une séquence M d'ordre 18 ou sur 18 bits, c'est-à-dire à 218-1 = 262143 valeurs explorées, échantillonnée à 25.106 valeurs par seconde et donc d'une durée d'environ 10,49 ms, a été utilisée. Finally, the method described as "Sequence M RT" is the emission according to the installation of FIG. 4 by the electroacoustic transducer 14 in the reverberant solid object 12 of an ultrasound wave learned by temporal reversal of the ultrasonic response to the point P for a sequence M. For the purposes of the experimental test, a sequence M of order 18 or 18 bits, that is to say 2 18 -1 = 262143 values scanned, sampled at 25.10 6 values per second and therefore a duration of about 10.49 ms, was used.
Le déplacement mesuré au point P' étant bien évidemment directement lié à l'amplitude de l'onde ultrasonore émise à partir du point P, les résultats ci-dessus montrent l'amélioration assez considérable apportée par l'utilisation d'une séquence binaire pseudo-aléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2, notamment une séquence M, lors de la phase d'apprentissage, que ce soit par comparaison avec la méthode de référence (amplitude en transmission multipliée par plus de 50) ou avec l'une quelconque des autres méthodes appliquant un retournement temporel ou un filtrage inverse par apprentissage (amplitude en transmission multipliée par plus de 10). Le déplacement de 33,1 nm est en particulier largement suffisant pour exploiter les non linéarités du milieu à sonder, comme par exemple en imagerie harmonique.  Since the displacement measured at the point P 'is obviously directly related to the amplitude of the ultrasonic wave emitted from the point P, the above results show the rather considerable improvement provided by the use of a pseudo bit sequence. -random of order greater than or equal to 2, especially a sequence M, during the learning phase, whether by comparison with the reference method (amplitude in transmission multiplied by more than 50) or with any one other methods applying a time reversal or inverse filtering by learning (amplitude in transmission multiplied by more than 10). The displacement of 33.1 nm is in particular largely sufficient to exploit the nonlinearities of the medium to be probed, such as for example in harmonic imaging.
En variante du test de la figure 4, un détecteur 42 de type transducteur PZT peut être directement collé au point P. En baissant la tension pic à pic en émission à 40 V pour le transducteur électroacoustique 14, les résultats comparatifs suivants sont obtenus : As a variant of the test of FIG. 4, a detector 42 of transducer type PZT can be directly glued to the point P. By lowering the peak-to-peak voltage in transmission at 40 V for the electroacoustic transducer 14, the following comparative results are obtained:
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La tension mesurée au point P étant bien évidemment directement liée à l'amplitude de l'onde ultrasonore émise à partir du point P, les résultats ci-dessus montrent de nouveau l'amélioration assez considérable apportée par l'utilisation d'une séquence M lors de la phase d'apprentissage par comparaison avec la méthode appliquant un retournement temporel avec l'utilisation d'une impulsion gaussienne lors de la phase d'apprentissage (amplitude en transmission multipliée par plus de 13).  The voltage measured at the point P is obviously directly related to the amplitude of the ultrasonic wave emitted from the point P, the above results again show the quite considerable improvement provided by the use of a sequence M during the learning phase by comparison with the method applying a time reversal with the use of a Gaussian pulse during the learning phase (amplitude in transmission multiplied by more than 13).
Par simulation, on montre en outre que les séquences M présentent des propriétés de recompression particulièrement avantageuses par rapport à d'autres séquences binaires pseudo-aléatoires connues telles que les séquences de Golay ou de Kasami. Pour des séquences d'apprentissage de même durée d'environ 10 με, l'amplitude mesurable au point P est plus que doublée avec une séquence M par rapport à ce qui est mesurable avec une séquence de Golay ou de Kasami.  By simulation, it is further shown that the M sequences have particularly advantageous recompression properties compared to other known pseudo-random binary sequences such as the Golay or Kasami sequences. For learning sequences of the same duration of approximately 10 με, the amplitude measurable at the point P is more than doubled with a sequence M with respect to what is measurable with a Golay or Kasami sequence.
Il apparaît clairement qu'un dispositif de sondage ultrasonore tel que celui décrit précédemment permet d'améliorer l'amplitude des ondes émises en au moins un point P de contact avec le milieu à sonder, notamment pour en exploiter les non linéarités, sans pour autant nécessiter d'augmenter la puissance de la chaîne électronique d'émission. Par ailleurs les contraintes de couplage sont moins fortes, que ce soit dans le dispositif entre le ou les transducteurs électroacoustiques et l'objet solide réverbérant ou à l'interface du dispositif et du milieu à sonder.  It clearly appears that an ultrasonic sounding device such as that described above makes it possible to improve the amplitude of the waves emitted at at least one point P of contact with the medium to be probed, in particular to exploit the nonlinearities, without for all that need to increase the power of the electronic transmission chain. Moreover, the coupling constraints are less strong, whether in the device between the electroacoustic transducer (s) and the reverberant solid object or at the interface of the device and the medium to be probed.
On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment.  Note also that the invention is not limited to the embodiments described above.
Ainsi en variante, le signal reconstitué à l'émission eR(t) peut lui aussi être convolué avec un autre signal prédéfini pour moduler sa forme selon l'application envisagée, comme cela est par ailleurs bien connu en sondage ultrasonore. Thus, alternatively, the signal reconstituted at emission e R (t) can also be convoluted with another predefined signal to modulate its shape according to the intended application, as is otherwise well known ultrasonic sounding.
En variante également, ce n'est pas seulement un mais plusieurs transducteurs électroacoustiques d'émission qui peuvent être disposés contre la paroi 20 de l'objet solide réverbérant 12, comme par exemple enseigné dans l'article de Montaldo et al (2005) précité. Il apparaîtra plus généralement à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. In a variant also, it is not only one but several electroacoustic emission transducers that can be arranged against the wall 20 of the reverberant solid object 12, as for example taught in the article by Montaldo et al (2005) cited above. . It will be apparent more generally to those skilled in the art that various modifications may be made to the embodiments described above, in light of the teaching just disclosed. In the following claims, the terms used are not to be construed as limiting the claims to the embodiments set forth in this specification, but should be interpreted to include all the equivalents that the claims are intended to cover because of their formulation and whose prediction is within the reach of those skilled in the art by applying his general knowledge to the implementation of the teaching that has just been disclosed to him.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de sondage ultrasonore d'un milieu, à l'aide d'un dispositif (10) comportant un objet solide réverbérant (12) présentant une face de contact (18) destinée à être disposée au contact du milieu à sonder et au moins un transducteur électroacoustique (14) disposé contre une paroi (20) de l'objet solide réverbérant (12), le procédé comportant : 1. Method for ultrasound probing of a medium, using a device (10) comprising a reverberant solid object (12) having a contact face (18) intended to be placed in contact with the medium to be probed and at least one electroacoustic transducer (14) disposed against a wall (20) of the reverberant solid object (12), the method comprising:
une phase d'apprentissage (100) incluant la mesure (106), en au moins un point (P) de la face de contact (18), d'une réponse ultrasonore à un signal d'excitation émis par ledit au moins un transducteur électroacoustique (14) dans l'objet solide réverbérant (12), et  a learning phase (100) including measuring (106), in at least one point (P) of the contact face (18), of an ultrasonic response to an excitation signal emitted by said at least one transducer electroacoustic (14) in the reverberant solid object (12), and
une phase (200) de sondage du milieu, lorsque ce milieu est en contact avec ledit au moins un point (P) de la face de contact (18), comportant l'émission (206) par ledit au moins un transducteur électroacoustique (14) d'un signal reconstitué sur la base d'une focalisation ultrasonore adaptative (204) de ladite réponse ultrasonore mesurée,  a phase (200) for probing the medium, when this medium is in contact with said at least one point (P) of the contact face (18), comprising emission (206) by said at least one electroacoustic transducer (14); ) a reconstructed signal based on adaptive ultrasonic focusing (204) of said measured ultrasonic response,
et étant caractérisé en ce que : and being characterized in that:
- lors de la phase d'apprentissage (100), le signal d'excitation comporte une séquence binaire pseudo-aléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2 et la réponse ultrasonore mesurée est convoluée (1 10) à la séquence conjuguée de ladite séquence binaire pseudo-aléatoire, lors de la phase de sondage (200), le signal reconstitué résulte d'une focalisation ultrasonore adaptative de la réponse ultrasonore mesurée convoluée.  during the learning phase (100), the excitation signal comprises a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 and the measured ultrasound response is convolved (1 10) to the conjugate sequence of said sequence pseudo-random binary, during the probing phase (200), the reconstituted signal results from an adaptive ultrasonic focusing of the convolved measured ultrasonic response.
2. Procédé de sondage ultrasonore selon la revendication 1 , dans lequel la séquence binaire pseudo-aléatoire est choisie de manière à vérifier au moins l'une des propriétés suivantes :  An ultrasonic sounding method according to claim 1, wherein the pseudo-random bit sequence is selected to verify at least one of the following properties:
- elle est définie sur la base d'une suite périodique de valeurs produite par un registre à décalage à rétroaction linéaire explorant toutes les valeurs pouvant être produites par ce registre à décalage,  it is defined on the basis of a periodic series of values produced by a linear feedback shift register exploring all the values that can be produced by this shift register,
son autocorrélation produit mathématiquement la distribution de Dirac, et  its autocorrelation mathematically produces the Dirac distribution, and
- elle est de type MLS, alors également appelée séquence M. it is of the MLS type, then also called M. sequence
3. Procédé de sondage ultrasonore selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le signal reconstitué résulte plus précisément d'un retournement temporel (204) de la réponse ultrasonore mesurée convoluée. An ultrasonic sounding method according to claim 1 or 2, wherein the reconstituted signal results more precisely from a time reversal (204) of the convolved measured ultrasonic response.
4. Procédé de sondage ultrasonore selon la revendication 1 ou 2, dans lequel :  An ultrasonic sounding method according to claim 1 or 2, wherein:
lors de la phase d'apprentissage (100), la réponse ultrasonore est mesurée (106) en plusieurs points de la face de contact (18), et lors de la phase de sondage (200), le signal reconstitué résulte d'un filtrage inverse (204) réalisé à l'aide de ladite mesure (106) en plusieurs points de la réponse ultrasonore.  during the learning phase (100), the ultrasonic response is measured (106) at several points of the contact face (18), and during the probing phase (200), the reconstituted signal results from a filtering inverse (204) performed using said measurement (106) at several points of the ultrasonic response.
5. Procédé de sondage ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la mesure (106) de la réponse ultrasonore se fait à l'aide d'un transducteur électroacoustique disposé contre ledit au moins un point (P) de la face de contact (18) ou d'un transducteur optoélectronique (42) pointant vers ledit au moins un point (P) de la face de contact (18).  An ultrasonic sounding method according to any one of claims 1 to 4, wherein the measurement (106) of the ultrasonic response is done using an electroacoustic transducer disposed against said at least one point (P) of the contact face (18) or an optoelectronic transducer (42) pointing to the at least one point (P) of the contact face (18).
6. Procédé de sondage ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la phase de sondage (200) comporte une étape de mesure (208) réalisée par au moins un récepteur électroacoustique disposé contre la face de contact (18) de l'objet solide réverbérant et fonctionnant à une fréquence centrale significativement différente d'une fréquence centrale d'émission audit au moins un point (P) de la face de contact (18), notamment dans une bande passante de réception située hors bande passante d'émission, pour la mesure d'au moins une réponse ultrasonore non linéaire du milieu sondé.  6. An ultrasonic sounding method according to any one of claims 1 to 5, wherein the probing phase (200) comprises a measuring step (208) performed by at least one electroacoustic receiver disposed against the contact face (18). the reverberant solid object and operating at a central frequency significantly different from a central transmission frequency to said at least one point (P) of the contact face (18), in particular in a reception bandwidth located outside the bandwidth of emission, for the measurement of at least one nonlinear ultrasound response of the probed medium.
7. Procédé de sondage ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel :  An ultrasonic sounding method according to any one of claims 1 to 6, wherein:
l'étape d'émission (206) de la phase de sondage (200) comporte l'émission du signal reconstitué et celle de son opposé, la phase de sondage (200) comporte une étape de mesure (208), réalisée à partir des émissions de l'étape d'émission (206), au cours de laquelle des réponses ultrasonores du milieu sondé aux signaux reconstitués opposés émis sont respectivement mesurées puis sommées en vue de supprimer une composante linéaire commune qu'elles incluent.  the emission step (206) of the sounding phase (200) comprises the emission of the reconstituted signal and that of its opposite, the sounding phase (200) comprises a measurement step (208), made from the transmissions of the transmitting step (206), in which ultrasonic responses of the probed medium to the emitted reconstructed signals are respectively measured and summed to remove a common linear component which they include.
8. Procédé de sondage ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour une application de contrôle non destructif en mesure d'ondes guidées dans une structure mince contre laquelle est disposée la face de contact (18) de l'objet solide réverbérant (12), dans lequel la phase de sondage (200) comporte une étape de mesure (208), réalisée par un récepteur électroacoustique mono- ou multi-élément(s) également disposé contre la structure mince, au cours de laquelle : 8. Ultrasonic probing method according to any one of claims 1 to 7 for a nondestructive test application able to of guided waves in a thin structure against which is disposed the contact face (18) of the reverberant solid object (12), wherein the probing phase (200) comprises a measuring step (208), performed by a mono-or multi-element electroacoustic receiver (s) also arranged against the thin structure, during which:
au moins une réponse ultrasonore de la structure mince est mesurée (208) et traitée par analyse temps-fréquence lorsque le récepteur électroacoustique est mono-élément, ou  at least one ultrasonic response of the thin structure is measured (208) and processed by time-frequency analysis when the electroacoustic receiver is mono-element, or
plusieurs réponses ultrasonores de la structure mince sont mesurées (208) et traitées par estimation de courbes de dispersion, notamment par double FFT spatio-temporelle, classification multiple de signaux, ou décomposition en valeurs singulières lorsque le récepteur électroacoustique est multi-éléments,  several ultrasonic responses of the thin structure are measured (208) and processed by estimation of dispersion curves, in particular by double space-time FFT, multiple classification of signals, or singular value decomposition when the electroacoustic receiver is multi-elements,
pour une détection de modes de propagation guidés par la structure mince. for detection of propagation modes guided by the thin structure.
9. Procédé de sondage ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour une application de contrôle non destructif en mesure d'ondes guidées dans une structure mince contre laquelle est disposée la face de contact (18) de l'objet solide réverbérant (12), dans lequel :  9. An ultrasonic sounding method according to any one of claims 1 to 8 for a non-destructive testing application in guided wave measurement in a thin structure against which is disposed the contact face (18) of the reverberant solid object (12), wherein:
lors de la phase d'apprentissage (100), au moins une réponse ultrasonore est mesurée (106) en chacun de plusieurs points distincts de la surface de contact (18) formant ainsi un réseau de plusieurs émetteurs ponctuels à partir desquels est émis un profil d'excitation ultrasonore, et  during the learning phase (100), at least one ultrasonic response is measured (106) at each of several distinct points of the contact surface (18) thus forming a network of several point emitters from which a profile is emitted ultrasound excitation, and
l'étape d'émission (206) de la phase de sondage (200) comporte l'émission par ledit réseau d'émetteurs ponctuels de plusieurs signaux reconstitués par focalisation ultrasonore adaptative (204) desdites réponses ultrasonores mesurées, ces réponses ultrasonores mesurées étant par ailleurs combinées entre elles de telle sorte que le profil d'excitation ultrasonore ainsi émis engendre la sélection d'au moins un mode de propagation d'ondes guidées prédéterminé dans la structure mince, cette combinaison étant réalisée en fonction d'au moins un paramètre physique lié mathématiquement à une vitesse de phase, dans une plage de fréquences donnée, dudit au moins un mode de propagation d'ondes guidées prédéterminé à sélectionner et des positions desdits points distincts de la surface de contact (18). the emitting step (206) of the probing phase (200) comprises the emission by said network of point emitters of several signals reconstituted by adaptive ultrasonic focusing (204) of said measured ultrasonic responses, these ultrasonic responses being measured by elsewhere combined with each other such that the ultrasonic excitation profile thus emitted generates the selection of at least one predetermined guided wave propagation mode in the thin structure, this combination being performed as a function of at least one physical parameter mathematically related to a phase velocity, in a given frequency range, of said at least one predetermined guided wave propagation mode to be selected and positions of said discrete points of the contact surface (18).
10. Dispositif (10) de sondage ultrasonore d'un milieu, comportant : 10. Device (10) for ultrasound probing of a medium, comprising:
un objet solide réverbérant (12) présentant une face de contact (18) destinée à être disposée au contact du milieu à sonder, au moins un transducteur électroacoustique (14) disposé contre une paroi (20) de l'objet solide réverbérant (12),  a reverberant solid object (12) having a contact face (18) intended to be placed in contact with the medium to be probed, at least one electroacoustic transducer (14) arranged against a wall (20) of the reverberant solid object (12) ,
un système (16) de commande dudit au moins un transducteur électroacoustique (14), comportant :  a system (16) for controlling said at least one electroacoustic transducer (14), comprising:
• un module d'apprentissage (26) configuré pour engendrer un signal d'excitation destiné à être émis dans l'objet solide réverbérant (12) à l'aide dudit au moins un transducteur électroacoustique (14), et  A learning module (26) configured to generate an excitation signal to be emitted into the reverberant solid object (12) by means of said at least one electroacoustic transducer (14), and
• un module (34) de sondage du milieu configuré pour engendrer un signal reconstitué sur la base d'une focalisation ultrasonore adaptative (38) d'une réponse ultrasonore au signal d'excitation mesurée en au moins un point (P) de la face de contact (18), ce signal reconstitué étant destiné à être émis dans l'objet solide réverbérant (12) à l'aide dudit au moins un transducteur électroacoustique (14),  A middle sounding module (34) configured to generate a reconstructed signal based on an adaptive ultrasonic focusing (38) of an ultrasonic response to the excitation signal measured at at least one point (P) of the face contact (18), this reconstituted signal being intended to be emitted into the reverberant solid object (12) by means of said at least one electroacoustic transducer (14),
caractérisé en ce que : characterized in that
le module d'apprentissage (26) est plus précisément configuré pour engendrer (28) le signal d'excitation sous la forme d'une séquence binaire pseudo-aléatoire d'ordre supérieur ou égal à 2 et pour convoluer (32) la réponse ultrasonore mesurée à la séquence conjuguée de ladite séquence binaire pseudo-aléatoire, et  the learning module (26) is more precisely configured to generate (28) the excitation signal in the form of a pseudo-random binary sequence of order greater than or equal to 2 and to convolute (32) the ultrasonic response measured at the conjugate sequence of said pseudo-random bit sequence, and
le module de sondage (34) est plus précisément configuré pour engendrer (36) le signal reconstitué sur la base d'une focalisation ultrasonore adaptative de la réponse ultrasonore mesurée convoluée. the probing module (34) is more precisely configured to generate (36) the reconstructed signal based on adaptive ultrasonic focusing of the convolved measured ultrasonic response.
1 1 . Dispositif de sondage ultrasonore (10) selon la revendication 10, dans lequel ledit au moins un transducteur électroacoustique (14) comporte au moins l'un des éléments de l'ensemble constitué d'un transducteur piézoélectrique PZT, d'un transducteur micro-usiné de type cMUT, pMUT ou mMUT, d'un transducteur à film PVDF et d'un transducteur électromagnétique-acoustique. 1 1. An ultrasonic sounding device (10) according to claim 10, wherein said at least one electroacoustic transducer (14) comprises at least one of a PZT piezoelectric transducer, a micro-machined transducer of type cMUT, pMUT or mMUT, a PVDF film transducer and an electromagnetic-acoustic transducer.
12. Dispositif de sondage ultrasonore (10) selon la revendication 10 ou 1 1 , dans lequel l'objet solide réverbérant (12) est constitué d'un matériau au moins aussi peu atténuant acoustiquement que l'aluminium ou qu'un alliage d'aluminium ou que la silice fondue. An ultrasonic sounding device (10) according to claim 10 or 11, wherein the reverberant solid object (12) is made of at least one material. little acoustically attenuating than aluminum or aluminum alloy or fused silica.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112485332A (en) * 2020-11-16 2021-03-12 中国铁建重工集团股份有限公司 Nondestructive testing system and nondestructive testing method based on pseudorandom coding
FR3103280A1 (en) 2019-11-19 2021-05-21 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Method of fault detection by focusing ultrasonic waves generated by laser pulses

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2858099A1 (en) * 2003-07-25 2005-01-28 Centre Nat Rech Scient Ultrasonic wave focusing process for e.g. medical application, involves fixing transducers on reverberating solid object that provokes multiple reflections of ultrasonic excitation wave
FR2946753B1 (en) 2009-06-11 2011-07-22 Centre Nat Rech Scient ULTRASONIC METHOD AND DEVICE FOR CHARACTERIZING A MEDIUM
US8176786B2 (en) * 2006-06-30 2012-05-15 Carnegie Mellon University Methods, apparatuses, and systems for damage detection
US8631705B2 (en) * 2008-08-08 2014-01-21 Pure Technologies Ltd. Pseudorandom binary sequence apparatus and method for in-line inspection tool

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2858099A1 (en) * 2003-07-25 2005-01-28 Centre Nat Rech Scient Ultrasonic wave focusing process for e.g. medical application, involves fixing transducers on reverberating solid object that provokes multiple reflections of ultrasonic excitation wave
US8176786B2 (en) * 2006-06-30 2012-05-15 Carnegie Mellon University Methods, apparatuses, and systems for damage detection
US8631705B2 (en) * 2008-08-08 2014-01-21 Pure Technologies Ltd. Pseudorandom binary sequence apparatus and method for in-line inspection tool
FR2946753B1 (en) 2009-06-11 2011-07-22 Centre Nat Rech Scient ULTRASONIC METHOD AND DEVICE FOR CHARACTERIZING A MEDIUM

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALLEYNE ET AL.: "A two-dimensional Fourier transform method for the measurement of propagating multimode signais", JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA, vol. 89, no. 3, March 1991 (1991-03-01), pages 1159 - 1168, XP055410863, DOI: doi:10.1121/1.400530
AMBROZINSKI ET AL.: "Identification of material properties - efficient modelling approach based on guided wave propagation and spatial multiple signal classification", STRUCTURAL CONTROL AND HEALTH MONITORING, vol. 22, 2015, pages 969 - 983, XP055410867, DOI: doi:10.1002/stc.1728
BOU MATAR ET AL.: "On the use of a chaotic cavity transducer in nonlinear elastic imaging", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 95, October 2009 (2009-10-01), pages 141913-1 - 141913-3
BOU MATAR ET AL.: "Optimization of chaotic cavity transducers to nonlinear elastic imaging", L'OCCASION DU 10E CONGRÈS FRANÇAIS D'ACOUSTIQUE QUI A EU LIEU DU 12 AU, 16 April 2010 (2010-04-16)
FRANÇOIS VIGNON, FOCALISATION D'ULTRASONS PAR RETOURNEMENT TEMPOREL ET FILTRE INVERSE, APPLICATION À L'ÉCHOGRAPHIE TRANSCRÂNIENNE, 30 September 2005 (2005-09-30)
MONTALDO ET AL.: "Building three-dimensional images using a time-reversal chaotic cavity", IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND FREQUENCY CONTROL, vol. 52, no. 9, September 2005 (2005-09-01), pages 1489 - 1497, XP011367473, DOI: doi:10.1109/TUFFC.2005.1516021
MONTALDO ET AL.: "Génération of very high pressure pulses with 1-bit time reversai in a solid waveguide", JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA, vol. 110, no. 6, December 2001 (2001-12-01), pages 2849 - 2857
XU ET AL.: "Sparse SVD method for high-resolution extraction of the dispersion curves of ultrasonic guided waves", IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND FREQUENCY CONTROL, vol. 63, no. 10, October 2016 (2016-10-01), pages 1514 - 1524, XP011624458, DOI: doi:10.1109/TUFFC.2016.2592688

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3103280A1 (en) 2019-11-19 2021-05-21 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Method of fault detection by focusing ultrasonic waves generated by laser pulses
WO2021099727A1 (en) 2019-11-19 2021-05-27 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Method for detecting defects by focusing laser-pulse-generated ultrasonic waves
CN112485332A (en) * 2020-11-16 2021-03-12 中国铁建重工集团股份有限公司 Nondestructive testing system and nondestructive testing method based on pseudorandom coding

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