Contrôle Non Destructif Quantitatif d’une Résistance Thermique d’Interface de Faible Valeur par Mesure de Températures Bifaces

De nombreuses méthodes de CND existent, elles peuvent être de différentes natures d’excitation et de détection (optique, acoustique, mécanique, électromagnétique, ...). Dans le cadre des méthodes optiques, le Contrôle Non Destructif (CND) par Thermographie Infrarouge revêt une place croissante, d’une part grâce aux avancées technologiques (amélioration des performance des caméras IR, nouvelles techniques d’acquisitions et de traitements de données, ...) et d’autres part, car elle a l’avantage d’être sans contact, non intrusive, de mesurer un champ de flux ou de température, tout en étant rapide et simple de mise en œuvre. Le principe consiste généralement à exciter thermiquement le matériau à l’aide d’une source d’énergie optique (flash, laser, lampes halogènes, ...), et à mesurer la variation de température sur l’une des deux faces du matériau, ce qui permet, après traitement des images infrarouges, en analysant la modification de la diffusion thermique par rapport à un matériaux (ou une zone du matériau) sain, de détecter qualitativement et de caractériser les potentiels défauts présents dans ce dernier. Ainsi, en couplant mesures expérimentales et modélisation du problème de conduction thermique à travers l’utilisation de méthodes inverses, il est possible de procéder au diagnostic quantitatif des défauts (détection et caractérisation). Cependant, le caractère mal posé du problème inverse (impliquant un mauvais conditionnement lors de l’inversion numérique) associé à de faibles « Rapports Signal sur Bruit » (RSB), peuvent rendre ce diagnostic difficile. De nombreuses méthodes de traitement avancé du signal et des données ont été développées dans le but de pallier ces problématiques : Thermographic Signal Reconstruction (TSR), Principal Component Thermography (PCT), Pulse Phase Thermography (PPT), High Order Statistics (HOS), méthode de contraste thermique temporel (DAC), ...), mais leurs performances sont généralement très fortement dépendantes du contexte expérimental (propriétés thermiques du matériau, défauts, type et régime d’excitation, ...). C’est donc dans ce contexte qu’est proposée une méthode de CND quantitatif basée sur la mesure de l’évolution spatiotemporelle des températures des faces avant et arrière d’un échantillon ayant été chauffé par une excitation Flash. Les objectifs sont de permettre de caractériser simultanément les propriétés thermiques des zones saines et des défauts, de façon précise et robuste. La présente étude se focalise sur la caractérisation de matériaux possédant des défauts internes de type délaminages, modélisable par des résistances thermiques. L’originalité de la méthode réside d’une part dans la modélisation du problème direct à l’aide de quadripôles thermiques (type « transmittance ») où les signaux de la face arrière sont exprimés de façon croisée en réponse aux signaux expérimentaux mesurés sur la face avant (avec et sans défaut) ; et d’autre part, sur la construction d’une fonctionnelle basée sur les températures duales pour la résolution du problème inverse. Les performances statistiques de la méthode sont étudiées à travers une méthode de Monte Carlo dans différentes configurations (matériaux, position et résistance thermique du défaut...). Ces résultats sont ensuite comparés à ceux issus d’une méthode utilisant le contraste thermique (procédure « monoface ») largement utilisée dans le CND de défauts.

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