Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
INSTRUMENTATION
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Electromagnetisme,Problème inverse,Mesure en espace libre,Inversion linéaire,Approximation de Born,Matériaux magnétiques
Keywords
Electromagnetism,Inverse problem,Free-space measurement,Linear inversion,Born Approximation,Magnetic materials
Titre de thèse
Application expérimentale de méthodes inverses avancées pour limagerie des
propriétés EM dun matériau
Experimental application of inverse methods for advanced imaging
EM properties of a material
Date
Mercredi 31 Janvier 2018 à 14:00
Adresse
52 Avenue Escadrille Normandie Niemen, 13013 Marseille. Non précisé pour l'instant
Jury
Directeur de these |
Mme Amélie LITMAN |
Aix Marseille Université |
Rapporteur |
M. Ronan SAULEAU |
Université de Rennes, IETR |
Rapporteur |
M. Yann LE BIHAN |
IUT de Cachan, GEEPS (Génie Electrique et Electronique de Paris) |
Examinateur |
Mme Claire MIGLIACCIO |
Université Nice-Sophia Antipolis, LEAT (Laboratoire d'Electronique, Antennes et Télécommunications) |
Examinateur |
M. Stefan ENOCH |
Institut Fresnel |
CoDirecteur de these |
M. Nicolas MALLéJAC |
CEA |
Examinateur |
M. Juan Carlos CASTELLI |
ONERA, Département ÉlectroMagnétisme et Radar |
Résumé de la thèse
Cette thèse porte sur la caractérisation non destructive de structures 2D magnétodiélectriques inhomogènes complexes. Lensemble des étapes allant de lexpérience au traitement du problème inverse est traité. Dans un premier temps, un modèle direct reliant le champ diffusé aux propriétés électromagnétiques du matériau a été mis en place. Ce modèle requiert des calculs par éléments finis de la propagation de londe électromagnétique, en présence de lobjet observé lorsque celui-ci est positionné sur un support métallique. Une validation expérimentale a été réalisée via la mise en place d'un banc de mesure multistatique. Différentes étapes d'ajustements et d'étalonnages ont permis la réduction du bruit de mesure ainsi que des biais. Ensuite, le problème inverse a été traité afin de pouvoir remonter aux propriétés électromagnétiques des échantillons à partir dune mesure du champ diffusé. Linversion est traitée principalement par une approche linéaire, avec un choix attentif de la valeur des hyperparamètres qui y sont associés. Une fois les outils mis en place, six études ont été réalisées pour la validation de notre système dimagerie 2D des propriétés électromagnétiques de matériaux magnéto-diélectriques inhomogènes. Cela comprend lévaluation des incertitudes de mesure, de la résolution spatiale, la mesure de différents matériaux magnétiques et lutilisation de différents supports à géométries variées. Lensemble des résultats expérimentaux réalisés se place dans une hypothèse de géométrie 2D. Cest pourquoi, nous avons ensuite orienté nos travaux vers la recherche dun design innovant permettant de faire évoluer le banc de mesure en un dispositif dimagerie 3D. Dans cette perspective, une source secondaire vient se déplacer proche de la cible pour acquérir de linformation selon la troisième dimension. Une étude numérique a permis d'évaluer en partie les perfomances attendues de ce nouveau système.
Thesis resume
The subject of this thesis is the non-destructive characterization of complex inhomogeneous magneto-dielectric structures. Successively, the experimental developments, the modelling and the data treatments stages are addressed. A forward model that links the scattered field to the electromagnetic properties is established. This model requires some finite element computations in order to estimate the propagation of the electromagnetic wave in presence of the magneto-dielectric object which is glued on a metallic support. A multistatic bench has been designed and constructed in order to collect measured scattered fields. Several adjustments and calibration procedures have been carried out to reduce the measurement noise and biases. Next, the inverse problem has been dealt with, in order to retrieve the electromagnetic properties of the samples, from the measured scattered field. The inverse problem is mainly solved with a linear approach, with a careful selection of the hyperparameters. Once the system has been fine tuned, six studies have been realized to validate our 2D imaging system. The assessment of the measurement uncertainty, the evaluation of the spatial resolution, the characterization of various magnetics materials and the use of different supports with variable geometries have been performed. So far, all the developments were done under a 2D hypothesis. That is why, we have then focused our research on the design of a 3D innovative imaging setup. To this end, a secondary source moving close to the target has been added in order to gain information in the third direction. A numerical study has been performed to assess the expected performances of this new setup.