Caractérisation d'un champ de pression pariétale induit par une matrice de haut-parleurs

Certaines sources de nuisance sonore dans l'environnement sont d'origine aérodynamique et doivent être caractérisées afin de les réduire efficacement. Cette étude porte principalement sur la caractérisation du champ de pression pariétale induit par une matrice de haut-parleurs proche d'une excitation aérodynamique.La démarche scientifique est basée sur la comparaison de données de corrélation théoriques, simulées et expérimentales. Un banc d'essai a été développé afin de réaliser des mesures de longueurs de corrélation et de transparence.La décroissance spatiale et fréquentielle de la corrélation a été mise en évidence au travers de simulations et de mesures grâce à deux antennes microphoniques pariétales. Les longueurs de corrélation simulées et mesurées montrent des phénomènes de résonance propres à la géométrie. L'espace des nombres d'onde assure une reconstruction fidèle de la partie acoustique. Les mesures de transparence ne sont pas concluantes et la méthode expérimentale mérite d'être améliorée.L'étude de la corrélation permet de mettre en évidence sa décroissance en fonction de la fréquence et de l'espace. Ces travaux ont permis de montrer que la matrice de haut-parleurs est un outil satisfaisant dans la reconstruction de champs de pression pariétale. 

Champs aléatoires d'estimateurs articulés.

Un nouveau point de vue de l'estimation robuste pour identification de systèmes basée sur l'approche champ aléatoire et nommée "champ aléatoire d'estimateurs articulés" est présentée. Un pont entre estimation robuste et champ aléatoire est effectué à partir d'un ensemble de 4p coordonnées fondamentales. Le principe fondamental est de 2p-seuiller aléatoirement et de 2p-réduire aléatoirement les outliers naturels, conférant ainsi le caractère articulé du chaînage de (2p+1)-normes aléatoires. Ce chaînage constitue ainsi la fonction d’estimation à 4p-degrés de liberté. Ces 4p-variables aléatoires articulent la fonction d’estimation pour estimer un modèle paramétrique : c’est la phase d’estimation articulée. Une fois cette phase accomplie, l’ensemble des paramètres estimés ne représentent plus des scalaires mais des champs aléatoires comme une fonction de ces 4p-variables, déplaçant ainsi le problème de l'approche analytique vers l'approche géométrique. Nous présenterons des résultats de simulations sur l'estimation d'un modèle linéaire ARX dans le cas p=2, c'est à dire un chaînage de 5 normes.

Les ondes en EDP

Définition d'une onde : modification de l'état physique d'un milieu matériel ou immatériel, qui se propage à la suite d'une action locale avec une vitesse finie, déterminée par les caractéristiques des milieux traversés.L'équation d'onde s'écrit sous la forme d'une EDP, connue comme étant le d'alembertien, lien entre le laplacien et la dérivée temporelle. Les ondes quelques soit leur nature existent sous différentes formes, toutes initialement exprimées sous la forme d'une EDP qu'il convient de résoudre : simplification dimensionnelle, hypothèses, réduction numérique... ou part une approche plus directe en dimension infinie par une analyse avec des outils appropriés tels que les semigroupes, une analyse structurelle telle que les invariants spatiaux (Riemann), une analyse tenant compte des propriétés physique (approche Hamiltonienne).

Développements de méthodes ultrasonores pour la surveillance et le diagnostic de composants de structures

Les travaux de recherche présentés s’intéressent au développement des méthodes d’acoustique ultrasonore pour proposer de nouveaux outils de caractérisation, de contrôle et d’évaluation des matériaux et des composants. Les applications peuvent donc concerner le CND ou le SHM.Deux grandes catégories de développements sont détaillées dans le séminaire. Les premiers concernent la compréhension de la propagation d’ondes dans un milieu liquide avec des gradients de températures, de vitesses et des variations possibles d’engazement. Ce milieu est caractéristique des futurs réacteurs refroidis au sodium liquide développés par plusieurs pays. Les seconds développements concernent l’évaluation de la qualité du collage par des méthodes ultrasonores.Le flux de sodium qui circule dans le cœur du réacteur est un milieu de propagation très complexe qu’il faut pouvoir décrire à une échelle compatible avec celle de la longueur d’onde ultrasonore. Les travaux portent sur plusieurs aspects. Des modélisations du milieu de propagation sont proposées soit à partir de connaissances antérieures soit par un modèle de milieu aléatoire gaussien reproduisant l’aspect turbulent du milieu. Les travaux portent également sur le développement ou l’adaptation de méthodes de simulation de propagation d’ondes : code rayon ou code éléments finis spectraux (SPECFEM). Enfin des développements expérimentaux en eau valident les modélisations choisies (banc UPSILON, banc IKHAR).Le contrôle non destructif de collages, sans défauts macroscopiques mais présentant des niveaux d’adhésion insuffisants, reste un verrou scientifique, qui limite l’emploi des structures collées soumises à des chargements importants. Les travaux présentés privilégient une direction de recherche : l’acoustique non linéaire (ANL). La méthodologie mise en place consiste à faire des mesures acoustiques sous chargement mécanique pour mieux caractériser l’état des matériaux. Plusieurs protocoles ont été envisagés. Un partenariat avec l’IMP (INSA Lyon) a été établi afin de créer des étalons de collage fiables et reproductibles pertinents pour la démonstration de faisabilité des méthodes acoustiques ultrasonores. L’exposé s’élargira sur une synthèse de travaux en cours dans le cadre de l’ANR ISABEAU (ondes guidées, retournement temporel).

Visualization of sound field radiated from non-stationary sources

Acoustic imaging technique plays a role to visualize the
acoustic field. A brief overview of the classic imaging techniques and its
application, such as nearfield acoustic holography (NAH) for stationary and
cyclostationary source, are prepared. Then, NAH for transient source is
presented. A semi-free transient sound field is considered into NAH, in
which the half-space interpolated time-domain equivalent source method
(ITDESM) are presented for the purpose of modeling the transient sound
propagation under different reflection conditions. That breakthrough the
limitation of free-field application of conventional ITDESM.

Approche unifiée multidimensionnelle du problème d’identification acoustique inverse

Le jury sera constitué de :

• M. Jérôme IDIER (directeur de recherche CNRS, IRCCyN) : Rapporteur
• M. Vincent MARTIN (directeur de recherche CNRS, UPMC) : Rapporteur
• M. Quentin LECLERE (maître de conférences, LVA) : Examinateur
• M. Jean-Claude PASCAL (professeur émérite, LAUM) : Examinateur
• M. Christophe LOCQUETEAU (expert acoustique, Renault) : Invité industriel
• M. Jérôme ANTONI (professeur, LVA) : Directeur de thèse
• M. Jean-Hugh THOMAS (maître de conférences, LAUM) : Directeur de thèse
• M. Sébastien PAILLASSEUR (ingénieur, MicrodB) : Encadrant industriel

Résumé : La caractérisation expérimentale de sources acoustiques est l'une des étapes essentielles pour la réduction des nuisances sonores produites par les machines industrielles. L'objectif de la thèse est de mettre au point une procédure complète visant à localiser et à quantifier des sources acoustiques stationnaires ou non sur un maillage surfacique par la rétro-propagation d'un champ de pression mesuré par un réseau de microphones. Ce problème inverse est délicat à résoudre puisqu'il est généralement mal-conditionné et sujet à de nombreuses sources d'erreurs. Dans ce contexte, il est capital de s'appuyer sur  une description réaliste du modèle de propagation acoustique direct. Dans le domaine fréquentiel, la méthode des sources équivalentes a été adaptée au problème de l'imagerie acoustique dans le but d'estimer les fonctions de transfert entre les sources et l'antenne, en prenant en compte le phénomène de diffraction des ondes autour de l'objet d'intérêt. Dans le domaine temporel, la propagation est modélisée comme un produit de convolution entre la source et une réponse impulsionnelle décrite dans le domaine temps-nombre d'onde. Le caractère sous-déterminé du problème acoustique inverse implique d'utiliser toutes les connaissances a priori disponibles sur le champ sources. Il a donc semblé pertinent d'employer une approche bayésienne pour résoudre ce problème. Des informations a priori disponibles sur les sources acoustiques ont été mises en équation et il a été montré que la prise en compte de leur parcimonie spatiale ou de leur rayonnement omnidirectionnel pouvait améliorer significativement les résultats. Dans les hypothèses formulées, la solution du problème inverse s'écrit sous la forme régularisée de Tikhonov. Le paramètre de régularisation a été estimé par une approche bayésienne empirique. Sa supériorité par rapport aux méthodes communément utilisées dans la littérature a été démontrée au travers d'études numériques et expérimentales. En présence de fortes variabilités du rapport signal à bruit au cours du temps, il a été montré qu'il est nécessaire de mettre à jour sa valeur afin d'obtenir une solution satisfaisante. Finalement, l'introduction d'une variable manquante au problème reflétant la méconnaissance partielle du modèle de propagation a permis, sous certaines conditions, d'améliorer l'estimation de l'amplitude complexe des sources en présence d'erreurs de modèle. Les développements proposés ont permis de caractériser, in situ, la puissance acoustique rayonnée par composant d'un groupe motopropulseur automobile par la méthode de la focalisation bayésienne dans le cadre du projet Ecobex. Le champ acoustique cyclo-stationnaire généré par un ventilateur automobile a finalement été analysé par la méthode d'holographie acoustique de champ proche temps réel.

Identification of linear dynamic EIV system excited by arbitrary input

Representations where measurement noises are present on both the inputs and outputs are called errors-in-variables models and play an important role when the identification purpose is the determination of the inner laws that describe the dynamics. They have been investigated in the past decade from different points of view. In this presentation, a novel EIV identification method will be presented for linear dynamic system, which has the following advantages,1. Allow arbitrary input signals, including nonstationary and harmonic components;2. Handle all kinds of measurement noise models (white, colored, (un)correlated);3. Return efficient estimates for plant model parameters, and consistent estimate for the input-output noise covariance matrix.   The basic idea and technical details will be explained, simulation examples are also provided. As it goes beyond the classicl EIV identification framework, some chanllenging problems will be opened, such as starting values of the colored noise model.