Imagerie acoustique à faible nombre de transducteurs au moyen d'une cavité acoustique

This thesis deals with acoustic imaging using a small number of transducers and a cavity. It has been shown in the laboratory that an imaging device could be obtained using only a few transducers. It is based on the use of a mixing chamber and the time reversal imaging technique. A first experimental study was carried out with a duralumin plate of square geometry equipped with a single transducer. The whole system acts as a low profile acoustic antenna and allows the controlled focusing of an acoustic wave in the air. Subsequently, we wanted to improve the focusing contrast of the system. For this, the geometry of the cavity has been modified to increase the number of modes. The focusing contrast depends on the number of modes excited in the cavity. A plate of irregular geometry is first studied and used for ultrasound imaging experiments. Then, we have introduced an array of resonators. It is shown experimentally and numerically that this can greatly increase the modal density in a narrow frequency bandwidth and thus improve the contrast of focusing. Then, a study based on the number of transducers is also performed and shows that the gain of the contrast with the number of transducers is limited due to the dependence of the modes excited. Finally, during this thesis and since its beginning, the plates were characterized using a new technique for measuring local thickness studied in parallel. It is based on the measurement of vibrations of the plate on a circle and at its center. This technique is a great innovation and allows simple listening to the plate vibrations in order to deduce its thickness.Cette thèse traite de l'imagerie acoustique à faible nombre de transducteurs au moyen d'une cavité. Il a été démontré au laboratoire qu'un dispositif d'imagerie pouvait être obtenu avec seulement quelques transducteurs. Il repose sur l'usage d'une cavité mélangeur et la technique d'imagerie par retournement temporel. Une première étude expérimentale est réalisée avec une plaque en Duralumin de géométrie carrée équipée d'un unique transducteur. Le système dans son ensemble agit comme une antenne acoustique à faible profil et autorise la focalisation contrôlée d'une onde acoustique dans l'air. Par la suite, nous avons souhaité améliorer le contraste de focalisation du système. Pour cela, la géométrie de la cavité a été modifiée afin d'augmenter le nombre de modes. Le contraste de focalisation dépend en effet du nombre de modes excités dans la cavité. Une plaque de géométrie irrégulière est d'abord étudiée et utilisée pour effectuer des expériences d'imagerie en mode échographique. Ensuite, nous avons introduit un réseau de résonateurs. Il est montré expérimentalement et numériquement que ceci permet d'augmenter fortement la densité modale dans une faible bande de fréquence et donc d'améliorer le contraste de focalisation. Puis, une étude en fonction du nombre de transducteurs est également réalisée et montre que le gain du contraste en fonction du nombre de transducteurs est limité du fait de la dépendance des modes excités. Enfin, pendant cette thèse et depuis son début, les plaques ont été caractérisées au moyen d'une technique nouvelle de mesure locale d'épaisseur étudiée en parallèle. Elle repose sur la mesure des vibrations de la plaque sur un cercle et en son centre. Grande innovation, la technique autorise la simple écoute de la vibration de la plaque pour en déduire son épaisseur