Titre : DISPOSITIF ET PROCEDE DE SUIVI D' UNE PIECE PAR REFLECTOMETRIE

Domaine technique

L’invention concerne un procédé et un dispositif de suivi d’une pièce cible par réflectométrie électrique. Elle concerne aussi un procédé de fabrication d’un tel dispositif de suivi et une installation comportant un tel dispositif de suivi.

Art antérieur

Le relevé des températures à différents emplacements d’une pièce cible permet d’en contrôler l’état, en particulier pour détecter des points chauds correspondant à des ponts thermiques ou pour détecter l’apparition de fissures.

Dans les environnements à des températures supérieures à 100°C, ce relevé s’effectue classiquement au moyen de thermocouples. Cependant, la mise en œuvre de thermocouples est longue et ne permet pas un suivi continu avec une densité de points de mesure élevée.

Alternativement, les températures sont mesurées par thermographie infrarouge. La thermographie infrarouge n’est cependant possible qu’aux endroits accessibles visuellement par une caméra infrarouge.

Par ailleurs, l’utilisation de thermocouples ou de la thermographie infrarouge ne permet pas de détecter les modifications de l’état physique de la pièce. Un deuxième réseau de capteurs doit donc être installé à cet effet.

De manière plus générale, il existe un besoin pour une solution facilitant le relevé de mesures de différentes natures en de nombreux points d’un environnement, en particulier le relevé de la température et/ou de l’état physique d’une pièce cible ou d’un assemblage de pièces cibles de grandes dimensions, et permettant un suivi continu et précis des évolutions de ces mesures.

Un but de l’invention est de répondre, au moins partiellement, à ce besoin.

Résumé de l’invention

L’invention propose un procédé de détermination d’une propriété d’un environnement dans une situation « actualisée », ledit procédé comportant les étapes suivantes : a) introduction, dans ledit environnement, d’un guide d’ondes électromagnétiques comportant, entre des extrémités d’entrée et de sortie dudit guide d’ondes, une partie de mesure comportant une pluralité de discontinuités ; puis dans une situation de référence dudit environnement, bl) à un instant « de référence », injection d’un signal incident par ladite extrémité d’entrée ; cl) réception d’un signal réfléchi par le guide d’ondes en réponse à ladite injection, ou

« signal réfléchi de référence » ; et, dans la situation actualisée dudit environnement, b2) à un instant « actualisé », injection, par ladite extrémité d’entrée, d’un signal incident identique à celui injecté à l’étape bl) ; c2) réception d’un signal réfléchi par le guide d’ondes en réponse à ladite injection, ou « signal réfléchi actualisé » ; d) analyse des signaux réfléchis de référence et actualisé de manière à déterminer ladite propriété dudit environnement dans la situation actualisée, e) optionnellement, de préférence, émission d’un message relatif à ladite propriété ou à une évolution de ladite propriété par rapport à une situation antérieure à l’instant actualisé ; l’étape d) comportant les étapes suivantes :

1) détermination d’une fonction d’intercorrélation entre

- une portion « de référence » du signal réfléchi de référence, et

- une portion « actualisée » du signal réfléchi actualisé ; les portions de référence et actualisée étant des portions des signaux réfléchis de référence et actualisé, respectivement, délimitées par une même fenêtre de mesure, centrée sur un instant, dit « position de fenêtre », défini par rapport au début des signaux réfléchis de référence et actualisé, le maximum de la fonction d’intercorrélation, ou « corrélation maximale », étant obtenu pour un déphasage appelé « déphasage principal » (autrement dit, la valeur de ladite fonction d’intercorrélation, ou « corrélation », en fonction du temps, ou « déphasage », définit un pic principal (le plus haut pic) dont la hauteur définit la « corrélation maximale », le pic principal étant centré sur le « déphasage principal ») ;

2) détermination, à partir du déphasage principal et/ou de la corrélation maximale, d’un indice de corrélation, et 3) détermination, à partir dudit indice de corrélation, d’une valeur de ladite propriété dans la situation actualisée et/ou d’une évolution de ladite valeur de ladite propriété.

Un guide d’ondes électromagnétiques est un guide d’ondes présentant la forme générale d’une ligne de transmission, adapté à une mesure par réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle. Il comporte classiquement des premier et deuxième conducteurs électriques isolés électriquement l’un de l’autre, de préférence espacés par un matériau diélectrique, et qui s’étendent suivant la direction de la longueur du guide d’ondes.

Le signal incident est classiquement une variation de différence de potentiel entre lesdits conducteurs électriques. Le signal incident est injecté à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes, puis se propage sous la forme d’une onde électromagnétique. Une variation d’impédance électrique provoque une réflexion partielle de cette onde.

Le signal réfléchi est également une variation temporelle de différence de potentiel entre les conducteurs électriques.

On appelle « écho » la partie d’un signal réfléchi qui est renvoyée par une discontinuité (écho secondaire), par l’extrémité d’entrée du guide d’ondes (écho d’émission) ou par l’extrémité de sortie du guide d’ondes (écho de fond). Un écho secondaire est ainsi une réponse d’une discontinuité au signal incident.

Selon l’amplitude des échos secondaires, on distingue les échos secondaires « de bruit », les échos secondaires « de base » et les échos secondaires « francs ».

Les échos secondaires de bruit sont les échos secondaires qui présentent une amplitude inférieure ou égale à 1% de l’amplitude de l’écho de fond et supérieure à 0,1% de l’amplitude de l’écho de fond. Ils sont classiquement générés par des discontinuités « de bruit » résultant d’imperfections dans le guide d’ondes, générées en particulier lors de la fabrication du guide d’ondes.

Les échos secondaires de bruit étant de faible amplitude, ils sont donc très vite atténués. Dans de nombreux cas, ils ne permettent pas de réaliser un suivi précis des évolutions de mesure, par exemple lorsque la température augmente ou lorsque l’humidité est élevée.

Les échos secondaires de base sont les échos secondaires qui présentent une amplitude supérieure à 1% et inférieure à 30% de l’amplitude de l’écho de fond. Ils sont générés par des discontinuités « de base », classiquement résultant de modifications volontaires apportées au guide d’ondes, par exemple par texturation ou ajout de perles, comme décrit ci-dessous.

L’amplitude des échos secondaires de base peut être supérieure à 2%, à 3%, ou à 5%, voire à 10%de l’amplitude de l’écho de fond réfléchi par l’extrémité de sortie du guide d’ondes.

L’analyse de l’étape d) permet de détecter et d’identifier des perturbations ou des modifications de l’environnement sur toute la longueur de la partie de mesure du guide d’ondes.

Les échos secondaires francs sont les échos secondaires qui présentent une amplitude supérieure ou égale à 30% de l’amplitude de l’écho de fond. Ils sont généralement isolés et générés par des discontinuités « franches », classiquement résultant d’une variation importante ou brusque de la structure du guide d’onde, par exemple résultant d’une dégradation involontaire du guide d’ondes, par exemple par fissuration. De telles discontinuités franches, locales, ne permettent pas, par analyse des échos secondaires francs, de mesurer des perturbations ou des modifications de l’environnement ailleurs qu’aux emplacements des discontinuités franches. Elles ne permettent donc pas de localiser des variations de mesure sur toute la longueur de la partie de mesure.

Comme cela est montré sur la figure 2, les échos secondaires de bruit 33 et de base 35 se distinguent en particulier d’un écho secondaire franc 32 (pic isolé du signal réfléchi).

De préférence, ladite propriété est choisie parmi :

- la température de l’environnement ;

- une information relative à l’état physique de l’environnement, par exemple relative à l’humidité ou à la pression dans ledit environnement ;

- une information relative à la composition chimique de l’environnement, par exemple relative à une teneur en constituants alcalins ou à une teneur en CO.

De préférence, l’environnement est au moins en partie constitué par une pièce cible.

De préférence, l’environnement est à une température supérieure à 125°C, ou à une température supérieure à 400°C.

Dans un mode de réalisation, l’environnement comporte un matériau réfractaire, voire est constitué en un matériau réfractaire.

De préférence, le guide d’ondes est en contact, de préférence appliqué sur la pièce cible, de préférence fixé, par exemple collé, sur la pièce cible, ou noyé dans la pièce cible, par exemple dans un béton réfractaire. Il peut donc pénétrer au sein de la pièce cible ou rester à l’extérieur de la pièce cible.

De préférence, le guide d’ondes comporte des premier et deuxième conducteurs électriques isolés électriquement l’un de l’autre par un matériau diélectrique et, avant l’étape a), on modifie le guide d’ondes, par exemple par texturation de la surface extérieure du guide d’ondes et/ou du matériau diélectrique et/ou d’au moins un des premier et deuxième conducteurs électriques, par exemple par abrasion et/ou attaque chimique, ou par segmentation irrégulière du matériau diélectrique, par exemple par enfilage de perles sur l’un ou les deux conducteurs électriques, de manière à créer desdites discontinuités, de préférence des discontinuités de base.

De préférence, des discontinuités de base sont distribuées de manière aléatoire au moins le long de la partie de mesure du guide d’ondes, voire selon toute la longueur du guide d’ondes. Avantageusement, la distribution aléatoire évite des phénomènes de résonance par interférence.

L’indice de corrélation de la fonction d’intercorrélation est de préférence la corrélation maximale ou le déphasage principal de cette fonction, ou toute fonction de la corrélation maximale et/ou du déphasage principal. D’autres indices de corrélation sont cependant envisageables.

Dans un mode de réalisation, à l’étape 3), on évalue la valeur de ladite propriété et/ou ladite évolution de ladite valeur de ladite propriété au moyen d’une table de correspondance établissant une relation entre

- ladite valeur et/ou ladite évolution et

- ledit indice de corrélation.

De préférence, on renouvelle le cycle des étapes 1) à 3) en modifiant à chaque fois la position de la fenêtre de mesure, de préférence en conservant la même durée pour la fenêtre de mesure, de préférence de manière à balayer au moins toute la partie de mesure du guide d’ondes en contact avec ledit environnement. L’indice de corrélation peut être en particulier la corrélation maximale. Avantageusement, il est ainsi possible de suivre localement ladite propriété tout au long de la partie de mesure du guide d’ondes.

Dans un mode de réalisation, on réalise des premier et deuxième cycles d’étapes 1) à 2), avec des première et deuxième positions de la fenêtre de mesure, respectivement, de préférence en conservant la même durée pour la fenêtre de mesure, de manière à déterminer des premier et deuxième indices de corrélation, en particulier des première et deuxième corrélations maximales ou des premier et deuxième déphasage normalisés, définis ci-dessous, respectivement, puis, à l’étape 3), on détermine une différence entre les premier et deuxième indices de corrélation, ou une fonction de ladite différence, par exemple un gradient dudit indice de corrélation entre les première et deuxième positions de la fenêtre de mesure, en particulier un gradient pour le déphasage normalisé, puis on détermine, à partir de ladite différence ou de ladite fonction de ladite différence, la valeur de ladite propriété dans la situation actualisée et/ou l’évolution de ladite valeur de ladite propriété.

De préférence, on renouvelle ledit deuxième cycle en modifiant à chaque fois la position de la deuxième fenêtre de mesure, de préférence en conservant la même durée pour la fenêtre de mesure, de préférence de manière à balayer au moins toute la partie de mesure du guide d’ondes en contact avec ledit environnement. Avantageusement, il est ainsi possible de suivre localement ladite propriété tout au long de la partie de mesure du guide d’ondes.

Selon un premier aspect principal, préféré, l’indice de corrélation est une fonction du rapport entre le déphasage principal et la position de la fenêtre de mesure, sur laquelle la fenêtre de mesure est centrée. L’indice de corrélation est de préférence le rapport du déphasage principal sur la position de la fenêtre de mesure, ou une dérivée dudit rapport.

Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, cette normalisation permet avantageusement de déterminer des informations sur la température en amont de la fenêtre de mesure, sans étape de calibration.

De préférence, on met en œuvre des étapes 1) et 2) pour plusieurs positions de la fenêtre de mesure successives de manière à rechercher une portion des signaux réfléchi et de référence dans laquelle ledit rapport, ou « déphasage normalisé », évolue avec la position de la fenêtre de mesure. On peut ainsi en déduire, à l’étape 4), l’existence d’une différence de température entre la situation de référence et la situation actualisée dans une région du guide d’ondes correspondant à ladite portion. Cette différence peut être mesurée au moyen d’une table de correspondance, définie expérimentalement, associant des évolutions de déphasages normalisés et des différences de température entre la situation de référence et la situation actualisée. Dans un mode de réalisation, l’indice de corrélation est la dérivée du déphasage normalisé par rapport à la position de la fenêtre de mesure, ou, de manière équivalente, un gradient de ce déphasage normalisé par rapport à la position le long du guide d’ondes. La dérivée présente l’avantage de fournir immédiatement une information sur l’évolution locale de la propriété entre la situation de référence et la situation actualisée dans la région qui correspond à la position de la fenêtre de mesure.

De préférence, aucune position de la fenêtre de mesure est à moins d’un mètre, de préférence à moins de 5 mètres de l’extrémité d’entrée du guide d’ondes. La partie de mesure du guide d’ondes est ainsi précédée d’une partie « morte », ce qui améliore la précision des mesures, en particulier réalisées à partir du déphasage normalisé.

Dans un mode de réalisation, ladite propriété est une température ou une humidité de l’environnement, et est déterminée, par exemple au moyen d’une table de correspondance, en fonction, de préférence exclusivement en fonction, du déphasage principal ou d’une fonction du déphasage principal, de préférence en fonction du rapport du déphasage principal sur la position de la fenêtre de mesure.

Dans un mode de réalisation, ladite propriété est relative à un état physique de l’environnement, par exemple à la présence de fissures ou à une délamination, agit sur la forme du guide d’ondes et est déterminée, par exemple au moyen d’une table de correspondance, en fonction, de préférence exclusivement en fonction, de la corrélation maximale. Par exemple, ladite propriété agit sur la distance entre lesdits premier et deuxième conducteurs électriques et/ou sur l’agencement de perles diélectriques disposées le long du guide d’ondes.

Dans un mode de réalisation, plus de 80%, plus 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% des portions de référence et actualisée représentent des échos secondaires de bruit. Ce mode de réalisation n’est pas préféré, les échos secondaires de bruit étant très vite atténués et ne permettant pas de réaliser un suivi précis de grandes évolutions de température. L’utilisation des échos secondaires de base est préférée.

La succession des échos secondaires de bruit et/ou de base produit de préférence une variation temporelle ou fréquentielle de potentiel qui est apériodique ou irrégulière. Les variations apériodiques de ces échos sont généralement considérées comme préjudiciables. Elles sont cependant utiles pour évaluer la propriété d’un environnement en de multiples points : En effet, ces échos n’entravent sensiblement pas la propagation du signal incident. H est ainsi avantageusement possible de multiplier les points de mesure tout au long du guide d’ondes afin de collecter une multitude d’informations utiles sur l’environnement.

Selon un deuxième aspect principal, préféré, au moins une partie des échos des portions de référence et actualisée présentent une amplitude supérieure à 1% et inférieure à 30% de l’amplitude de l’écho de fond réfléchi par l’extrémité de sortie du guide d’ondes.

La fiabilité de la mesure est avantageusement supérieure à celle résultant d’une analyse des échos secondaires de bruit.

Les échos secondaires de base résultent classiquement de discontinuités de base ajoutées volontairement sur le guide d’ondes. Il est donc avantageusement possible de sélectionner des régions particulières dans lesquelles les échos secondaires de base sont ajoutés. En marquant ces régions, par exemple en les colorant d’une manière spécifique, il est ainsi possible de les identifier facilement. Le montage du guide d’ondes dans son environnement en est simplifié.

De préférence, les discontinuités de base sont ajoutées exclusivement dans une ou plusieurs régions du guide d’ondes, mais pas sur toute la longueur du guide d’ondes. Avantageusement, les régions du guide d’ondes qui ne sont pas utilisées pour la mesure peuvent ne pas comporter de discontinuités de base, ce qui limite l’atténuation du signal incident parcourant le guide d’ondes. Avantageusement, une telle distribution des discontinuités de base autorise des longueurs supérieures pour le guide d’ondes.

De préférence, à l’étape d), on détermine la fenêtre de mesure et sa position de manière que plus de 80%, plus 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% des portions de référence et actualisée représentent des échos secondaires dont l’amplitude est supérieure à 1%, à 2%, à 3%, à 5%, voire à 10% et/ou inférieure à 30% de l’amplitude de l’écho de fond réfléchi par l’extrémité de sortie du guide d’ondes. Autrement dit, la portion de base et la portion actualisée sont de préférence constituées, pour plus de de 80%, plus 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% de leurs longueurs, desdits échos secondaires.

De préférence, plus de 80%, plus 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% desdits échos secondaires sont générés par des discontinuités résultant

- d’une texturation de la surface extérieure du guide d’ondes et/ou d’au moins un conducteur électrique du guide d’ondes, en particulier lorsque le guide d’ondes comporte desdits premier et deuxième conducteurs électriques sous la forme de câbles parallèles, et/ou

- de la présence d’un ou plusieurs taquets diélectriques disposés le long du guide d’ondes, de préférence sous la forme de perles.

De préférence, les taquets diélectriques sont des perles qui sont enfilées bout à bout le long du guide d’ondes de manière à former ensemble une gaine de protection segmentée.

De préférence, à l’étape d), on détermine la fenêtre de mesure et la position de la fenêtre de mesure de manière que les échos secondaires des portions de référence et actualisée, de préférence au moins les échos secondaires de base des portions de référence et actualisée, présentent des amplitudes et/ou des formes variables aléatoirement et/ou de manière que lesdits échos soient distribués aléatoirement dans la fenêtre de mesure, c'est-à-dire dans les portions de référence et actualisée. On limite avantageusement le risque d’erreur lors de l’analyse des portions de référence et actualisée.

De préférence, à l’étape d), on détermine une fenêtre de mesure de manière que le rapport de l’amplitude moyenne des échos secondaires de bruit et de base des portions de référence et actualisée dans la fenêtre de mesure, sur l’amplitude de l’écho de fond, soit supérieur à 2%, à 3%, à 5%, voire à 10%.

De préférence, le rapport de l’amplitude moyenne des échos secondaires de bruit et de base des portions de référence et actualisée sur l’amplitude de l’écho de fond est inférieur à 50%, de préférence inférieur à 40%, de préférence inférieur à 30%, voire inférieur à 20%. Un tel rapport est favorable à la sensibilité de la mesure.

Dans un mode de réalisation, plus de 80%, plus 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% des portions de référence et actualisée représentent des échos secondaires de bruit. De préférence, plus de 80%, plus 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% des portions de référence et actualisée représentent des échos secondaires de base.

La succession des échos secondaires de bruit et/ou de base produit de préférence une variation temporelle ou fréquentielle de potentiel qui est apériodique ou irrégulière. Les variations apériodiques de ces échos sont généralement considérées comme préjudiciables et c’est le mérite des inventeurs d’avoir découvert que ces variations peuvent être utiles pour évaluer la propriété d’un environnement en de multiples points : En effet, ces échos n’entravent sensiblement pas la propagation du signal incident. Il est ainsi avantageusement possible de multiplier les points de mesure tout au long du guide d’ondes afin de collecter une multitude d’informations utiles sur l’environnement. Selon un troisième aspect principal, préféré, le guide d’ondes est configuré pour

- résister, et en particulier ne pas fondre, même partiellement, à une température supérieure à 100°C, supérieure à 125°C, supérieure à 150°C, supérieure à 200°C, supérieure à 300°C, supérieure à 400°C, et/ou inférieure à 2000°C ou inférieure à 1 000°C et/ou

- résister à un environnement, en particulier gazeux,

- très oxydant, par exemple une atmosphère contenant un halogène, par exemple du Fluor et/ou du Chlore, et/ou un alcalin, par exemple plus de 1% dudit halogène et/ou dudit alcalin, ou

- très réducteur, par exemple une atmosphère contenant de l’hydrogène et/ou du monoxyde de carbone, par exemple plus de 1% ou plus de 5% d’hydrogène et/ou de monoxyde de carbone.

De préférence, le guide d’ondes est dépourvu de matériau ayant une température de fusion inférieure à 500°C, à 400°C, à 300°C, à 200°C ou à 100°C, de préférence dépourvu de matériau ayant une température de fusion inférieure à la température de l’environnement.

De préférence, le guide d’ondes ne comporte pas de polymère.

Dans un mode de réalisation, dans la situation actualisée et/ou dans la situation de référence, ledit environnement est à une température supérieure à 125°C, voire supérieure à 300°C, et le guide d’ondes est configuré de manière à ne pas fondre, même partiellement, à la température de l’environnement.

De préférence, le guide d’ondes n’est pas un câble coaxial. De préférence, le guide d’ondes comporte des premier et deuxième conducteurs électriques sous la forme de câbles parallèles, isolés électriquement l’un de l’autre par un matériau diélectrique, de préférence au moyen d’espaceurs, par exemple de perles.

Selon un quatrième aspect principal, préféré, à l’étape 2), on détermine la corrélation maximale et, à l’étape 3), on détermine une modification de l’environnement du guide d’onde ou une déformation du guide d’ondes, dans la région correspondant à la fenêtre de mesure, en fonction de la corrélation maximale.

La corrélation maximale présente l’avantage de fournir une information sur l’évolution de la forme du guide d’ondes et/ou de la propriété de l’environnement autour du guide d’ondes, entre la situation de référence et la situation actualisée dans la région qui correspond à la position de la fenêtre de mesure. Pour localiser la déformation ou l’évolution de la propriété de l’environnement, il n’est donc pas nécessaire de balayer le guide d’ondes, c'est-à-dire de mettre en œuvre des étapes 1) et 2) pour une succession de positions de la fenêtre de mesure.

Un tel balayage est cependant utile pour déterminer les déformations tout au long du guide d’ondes, comme illustré sur la figure 6.

La détection et l’évaluation d’une déformation du guide d’ondes permettent avantageusement de détecter et d’évaluer l’apparition de fissures, ou plus généralement, d’une déformation de l’environnement.

La corrélation maximale peut être utilisée pour évaluer une modification de l’environnement du guide d’ondes, même lorsque le guide d’ondes ne se déforme pas. Par exemple, elle peut être utilisée si les taquets ou la gaine du guide d’ondes sont réalisés dans un matériau avec coefficient d’expansion thermique proche de 0, par exemple en cordiérite, dans un environnement dans lequel la température varie significativement.

L’utilisation de la corrélation maximale et du déphasage normalisé comme indices de corrélation permet avantageusement, à partir d’un même signal réfléchi actualisé :

- à partir de l’analyse du déphasage normalisé, de déterminer des modifications de propriétés de l’environnement ayant agi sur la vitesse de propagation du signal incident le long du guide d’ondes, comme la température ou la composition chimique ou la nature des phases (liquide, solide ou gaz), voire la nature des phases cristallographiques de l’environnement, mais aussi

- à partir de l’analyse de la corrélation maximale, de déterminer des modifications de propriétés de l’environnement s’étant traduites par une déformation de l’environnement autour du guide d’ondes et/ou ayant agi sur la déformation du guide d’ondes, comme l’apparition de contraintes mécaniques, résultant par exemple de pressions et générant par exemple des fissures ou une délamination.

Selon un cinquième aspect principal, préféré, le guide d’ondes comporte deux câbles conducteurs électriquement non coaxiaux, de préférence métalliques, de préférence séparés par un matériau diélectrique.

L’absence de coaxialité facilite le ménagement des discontinuités de base, notamment pour l’agencement et la géométrie d’un matériau diélectrique. De préférence, les câbles sont parallèles.

L’utilisation d’un tel guide d’ondes est avantageusement robuste, efficace, et peu coûteuse.

Chaque câble peut être constitué d’un fil unique ou de plusieurs fils, par exemple tressés.

Selon un sixième aspect principal, dans un mode de réalisation, le guide d’ondes comporte deux câbles conducteurs électriquement, de préférence non coaxiaux, de préférence métalliques, de préférence séparés par un matériau diélectrique, l’écartement entre lesdits câbles étant variable localement, suivant la longueur du guide d’ondes, de manière à définir des discontinuités, de préférence des discontinuités de base, de préférence de manière aléatoire.

Selon un septième aspect principal, dans un mode de réalisation, le guide d’ondes comporte plus de deux dit conducteurs, de préférence trois, quatre, cinq ou six conducteurs s’étendant parallèlement, de préférence sous la forme de fils,

- une première partie des conducteurs étant connectés à l’interrogateur, à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes, de manière à être à un premier potentiel électrique et

- une deuxième partie des conducteurs étant connectés à l’interrogateur, à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes, de manière à être à un deuxième potentiel électrique différent du premier potentiel électrique.

De préférence, la première partie des conducteurs est constituée d’un conducteur « central » et la deuxième partie des conducteurs est constituée de plusieurs conducteurs « latéraux », de préférence plus de deux, plus de trois, plus de quatre ou plus de cinq et/ou moins de 50 conducteur latéraux, s’étendant le long du conducteur central, les conducteurs latéraux étant de préférence équiangulairement répartis autour du conducteur central.

Avantageusement, les lignes de champs peuvent être ainsi concentrées à proximité du conducteur central, ce qui permet de concentrer la mesure à proximité du conducteur central.

Bien entendu, les caractéristiques des différents aspects principaux peuvent être combinées.

Elles sont de préférence combinées. L’invention concerne aussi un dispositif de suivi, par réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle, d’une pièce cible ou d’un assemblage de pièces cibles, ledit dispositif comprenant :

- un guide d’ondes électromagnétiques comportant, entre des extrémités d’entrée et de sortie dudit guide d’ondes, une partie de mesure comportant une pluralité de discontinuités, c’est-à-dire de modifications locales aptes à réfléchir partiellement un signal circulant dans le guide d’ondes, sous la forme d’un écho secondaire ;

- un interrogateur électriquement connecté à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes et de préférence configuré de manière à mettre en œuvre des étapes bl), b2), cl), c2), d), et de préférence e), d’un procédé de détermination selon l’invention.

Le guide d’ondes électromagnétiques présente de préférence une ou plusieurs des caractéristiques décrites précédemment pour les différents aspects principaux.

De préférence, la partie de mesure comporte une pluralité de discontinuités, dites « discontinuités de base », aptes à générer des échos secondaires de base.

Les discontinuités de base sont de préférence distribuées, de préférence aléatoirement, au moins le long de la partie de mesure du guide d’ondes, de préférence sur toute la longueur de la partie de mesure.

La partie de mesure peut s’étendre sur toute la longueur ou sur une partie seulement de la longueur du guide d’ondes. En particulier, elle peut s’étendre sur moins de 90%, moins de 80%, moins de 70%, moins de 60%, et/ou plus de 10% de la longueur du guide d’ondes.

De préférence, le guide d’ondes ne comporte des discontinuités de base que dans une ou plusieurs régions « de base » du guide d’ondes, mais pas sur toute la longueur du guide d’ondes. La longueur cumulée des régions de base représente de préférence plus de 10%, de préférence plus de 20%, de préférence plus de 40%, de préférence plus de 50%, et/ou moins de 90%, moins de 80% ou moins de 70% de la longueur du guide d’ondes.

L’utilisation d’un guide d’ondes générant des échos secondaires de faibles amplitudes et/ou ne générant des échos secondaires de base que sur une fraction de sa longueur limite avantageusement l’atténuation du signal incident. Des guides d’ondes de grandes longueurs peuvent être donc utilisés.

De préférence, le guide d’ondes est marqué de manière à identifier la partie de mesure ou la ou les régions de base. Autrement dit, il porte une ou plusieurs marques permettant à un opérateur d’identifier la partie de mesure ou ces régions de base par simple observation visuelle du guide d’ondes.

De préférence, le guide d’ondes comporte

- des premiers et deuxième conducteurs électriques, de préférence sous la forme de câbles, qui s’étendent suivant la direction de la longueur du guide d’ondes, et

- un ou plusieurs taquets diélectriques disposés de manière à générer des dits échos secondaires de base.

Le ou les taquets sont de préférence disposés à moins de 1 mm du premier et/ou du deuxième conducteur électrique, de préférence en contact avec le premier conducteur électrique et/ou le deuxième conducteur électrique.

Le ou les taquets sont de préférence des espaceurs, ou « entretoises », en un matériau diélectrique, disposés de manière à maintenir le premier conducteur électrique à distance du deuxième conducteur électrique.

De préférence, le ou les taquets sont des perles, de préférence de forme générale cylindrique, de préférence de base circulaire, enfilées sur le premier conducteur électrique et/ou sur le deuxième conducteur électrique.

Dans un mode de réalisation, le ou les taquets sont mobiles par rapport au premier conducteur électrique et/ou au deuxième conducteur électrique.

Dans un mode de réalisation, le guide d’ondes comporte une gaine de protection des premier et deuxième conducteurs électriques. De préférence, la gaine de protection est segmentée, de préférence constituée de plusieurs taquets mis bout à bout. Elle peut par exemple résulter d’un enfilage d’une multitude de perles.

De préférence, le ou les taquets sont en un matériau isolant thermiquement et électriquement.

Le matériau isolant thermiquement présente de préférence une conductivité thermique inférieure à 30 W/m.K, inférieure à 20 W/m.K, inférieure à 10 W/m.K, voire inférieure à 5 W/m.K, à une température comprise entre 20 et 1000°C.

De préférence, le ou les taquets ont un point de fusion supérieur à 300°C, supérieur à 500°C, ou supérieur à 1000°C, et de préférence sont en un matériau choisi parmi le mica, les dérivés de mica, le titane, le baryum, la mullite, la cordiérite et l’alumine.

Dans un mode de réalisation, les discontinuités sont obtenues par texturation, aléatoire ou non, du matériau diélectrique ou d’au moins un des conducteurs électriques, par exemple par abrasion et/ou attaque chimique, ou par une segmentation irrégulière du matériau diélectrique.

De préférence, les discontinuités générées par la texturation génèrent plus de 80% desdits échos secondaires de base.

De préférence, le guide d’ondes comporte deux câbles conducteurs électriquement non coaxiaux.

De préférence, le guide d’ondes satisfait à la condition de diffusion de Rayleigh.

De préférence, lesdites discontinuités de base sont écartées les unes des autres d’une distance, mesurée le long du guide d’ondes, au moins 20 fois inférieure à la longueur d’onde égale à la vitesse de propagation du signal incident divisée par la fréquence du pic le plus élevé du spectre de fréquence du signal incident.

De préférence, l’interrogateur est configuré de manière à mettre en œuvre desdites étapes bl), b2), cl), et c2), une étape d’) et de préférence une dite étape e), suivantes : bl) à un instant « de référence », injection d’un signal incident par ladite extrémité d’entrée ; cl) réception d’un signal réfléchi par le guide d’ondes en réponse à ladite injection, ou « signal réfléchi de référence » ; b2) à un instant « actualisé », injection, par ladite extrémité d’entrée, d’un signal incident identique à celui injecté à l’étape bl) ; c2) réception d’un signal réfléchi par le guide d’ondes en réponse à ladite injection, ou « signal réfléchi actualisé » ; d’) analyse des signaux réfléchis de référence et actualisé de manière à déterminer ladite propriété dudit environnement dans la situation actualisée ; e) émission d’un message relatif à ladite propriété ou à une évolution de ladite propriété par rapport à une situation antérieure à l’instant actualisé.

L’étape d’) est de préférence une étape d), mais n’est pas limitée à une étape d).

Elle peut mettre en œuvre toute méthode d’interférométrie de coda, et/ou une méthode d’élongation (Stretching en anglais) et/ou un algorithme de traitement de signal dit « DTW » ou « Dynamic Time Warping ».

L’étape d’) comporte de préférence une ou plusieurs des caractéristiques préférées de l’étape d). Ainsi, dans un mode de réalisation, l’étape d’) comporte les étapes suivantes de l’étape d) :

1) détermination d’une fonction d’intercorrélation entre

- une portion « de référence » du signal réfléchi de référence, et

- une portion « actualisée » du signal réfléchi actualisé ; les portions de référence et actualisée étant des portions des signaux réfléchis de référence et actualisé, respectivement, délimitées par une même fenêtre de mesure, centrée sur un instant, dit « position de fenêtre », défini par rapport au début des signaux réfléchis de référence et actualisé, le maximum de la fonction d’intercorrélation, ou « corrélation maximale », étant obtenu pour un déphasage appelé « déphasage principal » ;

2) détermination, à partir du déphasage principal et/ou de la corrélation maximale, d’un indice de corrélation, et

3) détermination, à partir dudit indice de corrélation, d’une valeur de ladite propriété dans la situation actualisée et/ou d’une évolution de ladite valeur de ladite propriété, la fenêtre de mesure étant choisie de manière qu’au moins une partie des échos des portions de référence et actualisée soient des échos secondaires de base.

De préférence, l’étape d’) comporte alors les caractéristiques préférées suivantes :

- on détermine la fenêtre de mesure et la position de la fenêtre de mesure de manière que plus de 80% de la portion de référence et plus de 80% de la portion actualisée représentent desdits échos secondaires de base ;

- on détermine la fenêtre de mesure et la position de la fenêtre de mesure de manière que les échos secondaires de base des portions de référence et actualisée présentent des amplitudes et/ou des formes variables aléatoirement ;

- on détermine la fenêtre de mesure et la position de la fenêtre de mesure de manière que les échos secondaires de base des portions de référence et actualisée soient distribués aléatoirement dans la fenêtre de mesure ;

- l’indice de corrélation est de préférence une fonction du rapport du déphasage principal sur la position de la fenêtre de mesure ;

- l’interrogateur est configuré pour mettre en œuvre des étapes 1) et 2) pour plusieurs positions de la fenêtre de mesure successives de manière à rechercher une portion des signaux réfléchi et de référence dans laquelle ledit rapport évolue avec la position de la fenêtre de mesure ;

- aucune position de la fenêtre de mesure est à moins d’un mètre de l’extrémité d’entrée du guide d’ondes ;

- aucune position de la fenêtre de mesure est à moins de 5 mètres de l’extrémité d’entrée du guide d’ondes ;

- à l’étape 3), on détermine la valeur de ladite propriété et/ou ladite évolution de ladite valeur de ladite propriété au moyen d’une table de correspondance établissant une relation entre

- ladite valeur et/ou ladite évolution et

- ledit indice de corrélation ;

- on renouvelle le cycle des étapes 1) à 3) en modifiant à chaque fois la position de la fenêtre de mesure ;

- on réalise des premier et deuxième cycles d’étapes 1) à 2), avec des première et deuxième positions de la fenêtre de mesure, respectivement, de manière à déterminer des premier et deuxième indices de corrélation, respectivement, puis, à l’étape 3), on détermine une différence entre les premier et deuxième indices de corrélation, ou une fonction de ladite différence, puis on détermine, à partir de ladite différence ou de ladite fonction de ladite différence, la valeur de ladite propriété dans la situation actualisée et/ou l’évolution de ladite valeur de ladite propriété ;

- la durée de la fenêtre de mesure est supérieure à une période de référence et inférieure à 6 périodes de référence, la période de référence étant la période correspondant à la fréquence du pic le plus élevé du spectre de fréquence du signal réfléchi de référence.

L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’un dispositif de suivi selon l’invention, procédé dans lequel on fabrique ledit guide d’ondes

- en disposant des premier et deuxième conducteurs électriques, de préférence des câbles métalliques, sensiblement parallèlement l’un à l’autre, puis,

- en modifiant localement l’impédance d’au moins un desdits conducteurs électriques par création d’une pluralité de discontinuités, de préférence de formes aléatoires et de préférence distribués aléatoirement, de préférence de plus de 10, de préférence de plus de 40, plus de 60, plus de 100, voire plus de 1000 dites discontinuités par mètre suivant la longueur du guide d’ondes.

Lesdites discontinuités sont de préférence des discontinuités de base. De préférence, on modifie localement l’impédance :

- en modifiant localement la position relative du deuxième conducteur électrique par rapport au premier conducteur électrique, et/ou

- en disposant un ou plusieurs taquets diélectriques contre au moins un desdits premier et deuxième conducteurs électriques, par exemple en insérant localement un isolant diélectrique entre lesdits premier et deuxième conducteurs électriques, et/ou

- en modifiant localement la texture du premier conducteur électrique et/ou du deuxième conducteur électrique et/ou d’un isolant diélectrique disposé entre lesdits premier et deuxième conducteurs électriques.

Dans un mode de réalisation, on modifie localement l’impédance par enfilage de perles, identiques ou différentes, de préférence différentes, en un matériau diélectrique sur le premier conducteur et/ou le deuxième conducteur, de préférence jusqu’à former une gaine de protection segmentée.

De préférence, on marque la ou les parties du guide d’ondes dans lesquelles lesdites discontinuités ont été créées, ou la partie de mesure, par exemple en les revêtant extérieurement d’une couleur spécifique, de manière à permettre une localisation le long du guide d’ondes par observation visuelle dudit guide d’ondes. La mise en place du guide d’ondes dans sa position de service en est facilitée. En outre, il n’est plus nécessaire de disposer de l’écho de fond pour déterminer la position des discontinuités le long du guide d’ondes. Enfin, le risque d’une localisation erronée des discontinuités en cas de déplacement de l’écho de fond, par exemple du fait d’un sectionnement du guide d’ondes ou d’un court- circuit, est avantageusement éliminé.

L’invention concerne aussi une installation comportant :

- un dispositif de suivi selon l’invention et

- une cible constituée d’une pièce cible ou d’un assemblage de pièces cibles, sur laquelle, ou dans laquelle la partie de mesure du guide d’ondes est disposée, de préférence fixée, dans une position dite « de service ».

Dans un mode de réalisation, le dispositif de suivi est utilisé pour détecter une modification de la forme de la cible, par exemple résultant de l’apparition d’une fissure ou d’une délamination. Le guide d’ondes est alors fixé de manière à être déformé sous l’effet de la modification de la forme de la cible. De préférence, le guide d’ondes comporte des dits premier et deuxième conducteurs électriques qui s’étendent suivant la direction de la longueur du guide d’ondes et sont fixés sur des première et deuxième parties de la cible, respectivement, par exemple sur des première et deuxième pièces cibles adjacentes. Le suivi de la corrélation maximale permet alors de détecter un écartement entre ces première et deuxième parties de la cible.

La déformation du guide d’ondes peut également résulter d’une modification de la position d’un ou plusieurs espaceurs diélectriques le long du guide d’ondes. Par exemple, un ou plusieurs espaceurs diélectriques peuvent être montés mobiles, par exemple en translation, sur un ou plusieurs des premier et deuxième conducteurs électriques. Le guide d’ondes peut être alors assemblé à la cible de manière que ladite déformation du guide d’ondes modifie la position du ou des espaceurs diélectriques sur le guide d’ondes. Par exemple, un espaceur peut être fixé sur la première partie de la cible et les conducteurs électriques peuvent être fixés sur la deuxième partie de la cible.

De préférence, ladite pièce cible, voire la cible de l’installation est une pièce de préférence en un matériau céramique ou en un cermet , de préférence choisie dans le groupe constitué par :

- une pièce d’un échangeur thermique,

- une pièce d’un absorbeur solaire,

- une tuile ou une pièce de protection d’une chambre de turbine de combustion,

- une tuile d’un incinérateur,

- une coquille de protection de tube de réchauffeur d’un incinérateur,

- une pièce de revêtement de tuyère,

- une pièce d’un revêtement réfractaire d’un réacteur de fabrication de noir de carbone,

- une couche de revêtement d’une poche de transfert de métal en fusion,

- une pièce ou une couche de revêtement d’un four de cimenterie, notamment un four rotatif,

- une pièce ou une couche de revêtement d’un gazéificateur, notamment un gazéificateur de charbon, un gazéificateur de coke de pétrole, un gazéificateur de biomasse,

- une pièce ou une couche de revêtement d’un reformeur, notamment un reformeur de méthane, un reformeur secondaire,

- un bloc réfractaire de four, - une couche de béton ou de pisé réfractaire d’un revêtement de four,

- une pièce d’accessoire de coulée de métal ou de verre en fusion telle qu’un plongeur ou une rondelle, une busette ou une plaque à tiroir, un panier de coulée (ou « tundish » en anglais), ou une rigole (en anglais « taphole runner») ou un couvre- rigole(« trough cover »),

- un support de cuisson,

- une pièce de protection contre l’abrasion,

- un abrasif,

- un outil de coupe,

- un élément de pompe ou de circuit hydraulique,

- un filtre pour la filtration liquide ou gazeuse,

- une pièce d’un four de verrerie, de préférence choisie dans le groupe formé par un bloc ou linteau de gorge, un bloc de cuve, une brique ou un bloc de mur ou de côté, un bloc de coin ou d’angle, une brique à nez, un bloc ou une dalle de sole, une brique ou un sommier de voûte, une brique ou un bloc d’entourage de tuyère, une brique de trou ou chenal de coulée, un bloc porte électrode, une pièce de bec réfractaire de four verrier, un bloc d’injecteur, une gorge de four de verrerie,

- une pièce d'un four métallurgique, de préférence choisie dans le groupe formé par un bloc de cuve, une brique ou un bloc de mur ou de côté, un bloc de coin ou d’angle, un bloc ou une dalle de sole, une brique ou un sommier de voûte, une brique ou un bloc d’entourage de tuyère, une brique de trou ou chenal de coulée, un bloc porte électrode, un bloc de trou de coulée, un bloc brûleur, un bloc ou un tube de four à moufle, un tube protecteur d’un thermocouple, un tube thermoplongeur, un tube de transport de métal en fusion,

- un bloc de cuve d’électrolyse pour la synthèse de métaux, en particulier un bloc latéral de cuve ;

- un bloc de cathode ou d’anode de cuve d’électrolyse pour la synthèse de métaux,

- un tube de récupération de chaleur, en particulier un tube radiant,

- un tube de protection d’élément chauffant.

De préférence, le pièce cible est une pièce de four.

Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l’examen du dessin annexé dans lequel :

- [Fig 1] la figure 1 représente schématiquement un exemple de dispositif de suivi selon l’invention, dans une position de service ;

- [Fig 2] la figure 2 représente un exemple de signal réfléchi ;

- [Fig 3] la figure 3 illustre schématiquement une analyse d’un signal réfléchi pour évaluer une propriété de l’environnement ;

- [Fig 4] la figure 4 représente des fonctions de corrélation obtenues avec le signal réfléchi représenté sur la figure 3, pour différentes positions de la fenêtre de mesure ;

- [Fig 5] la figure 5 représente la variation d’un indice de corrélation lorsque la fenêtre de mesure parcourt le signal réfléchi ;

- [Fig 6] la figure 6 représente la variation d’un autre indice de corrélation lorsque la fenêtre de mesure parcourt le signal réfléchi ;

- [Fig 7] la figure 7 illustre différents modes de réalisation possibles pour un guide d’ondes comportant des perles ;

- [Fig 8] la figure 8 illustre différents modes de réalisation possibles pour le guide d’ondes. Des références identiques sont utilisées pour désigner des organes identiques ou similaires.

Définitions

Une texturation consiste à créer sur une surface des microreliefs d’une hauteur de préférence supérieure à un dixième ou à un centième du diamètre extérieur du guide d’ondes, ou du diamètre d’un conducteur électrique du guide d’ondes. Les microreliefs ont de préférence une hauteur supérieure à 0,05 mm, de préférence supérieure à 0,1 mm, de préférence supérieure à 0,2 mm, de préférence supérieure à 0,2 mm, de préférence supérieure à 0,5 mm, voire supérieure à 0,8 mm, et/ou inférieure à 3 mm, inférieure à 2 mm ou inférieure à 1 mm.

Une région du guide d’ondes « correspond » à une portion d’un signal réfléchi lorsqu’elle est à l’origine de la portion du signal réfléchi, c'est-à-dire qu’elle a réfléchi le signal incident pour générer la portion du signal réfléchi.

Le diamètre équivalent d’un guide d’ondes ou d’un conducteur d’un guide d’ondes est le diamètre d’un disque présentant la même surface que la section transversale du guide d’ondes ou du conducteur du guide d’ondes, respectivement.

Un plan transversal est un plan perpendiculaire à la direction de la longueur. La « fenêtre de mesure » est un intervalle sur l’axe du temps d’un graphique représentant simultanément les signaux réfléchi et de référence, le début de ces signaux étant l’instant 0 (to) sur cet axe (voir figure 3). La fenêtre de mesure a une durée et une position. Cette position est définie, sur l’axe du temps, par la position du milieu de la fenêtre par rapport au début des signaux réfléchis.

Un tube radiant est un tube, classiquement en forme de U voire de W, qui entoure un brûleur à gaz servant à la recuisson de plaques d’acier. Un tube radiant permet de concentrer les gaz de combustion et de capter la chaleur émise par le brûleur afin de la restituer dans la chambre du four de recuisson. Les contraintes thermiques sont extrêmement élevées et la maitrise des gradients thermiques rend particulièrement utile un dispositif selon l’invention. Un tube radiant peut en particulier comprendre un matériau céramique tel que du SiC, ce qui lui permet de résister à de tels gradients et d'être performant du fait de sa conductivité thermique élevée.

Les adjectifs « premier », « deuxième », « de référence » ou « actualisé » ne sont utilisés qu’à des fins de clarté.

Les moyennes sont des moyennes arithmétiques.

« Local » ou « localement » servent à qualifier une caractéristique ou une action qui ne porte que sur une fraction du guide d’ondes, par exemple sur une fraction d’une longueur inférieure à 5 cm, 1 cm ou 1 mm. Sur cette fraction, cette caractéristique ou cette action sont constantes.

On entend classiquement par « matériau céramique » un matériau qui n’est ni métallique, ni organique. Dans un mode de réalisation préféré, un verre d’oxydes et le carbone (sous différentes formes, cristallisée ou non) sont considérés comme des matériaux céramiques.

« Comporter » ou « comprendre » ou « présenter » doivent être interprétés de manière non limitative.

Description détaillée

L’invention utilise les principes bien connus de la réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle (« electrical time domain reflectometry » ou « electrical frequency domain reflectometry » en anglais respectivement, ou « E-TDR » ou « E-FDR », respectivement). Classiquement, un émetteur émet un signal incident, sous la forme d’une impulsion, dans le milieu conducteur électriquement. Ce dernier renvoie un signal réfléchi, qui est ensuite analysé afin d’en déduire des informations sur le milieu conducteur.

Le milieu conducteur peut être en particulier un guide d’ondes électromagnétiques. En présence d’une discontinuité d'impédance, par exemple une variation physico-chimique significative du milieu entrainant une variation locale d’impédance, une partie du signal incident est réfléchie vers l’émetteur, ce qui permet d’identifier et d’analyser cette variation.

L’article “Distributed temperature sensing with unmodified coaxial cable based on random reflections in TDR signal” par Baokai Chen et al, 2019 Meas. Sci. Technol. 30 015105, décrit l’application de la réflectométrie électrique temporelle pour analyser les bruits dans un câble co-axial afin d’évaluer des faibles températures.

Des applications de la réflectométrie sont par exemple décrites

- dans US5609059, pour évaluer le niveau de liquide dans un réservoir,

- JPH11264706A, pour évaluer l’épaisseur résiduelle d’un revêtement réfractaire,

- WO2019210389A1, pour contrôler l’état de constructions en béton, ou

- US9970969B 1 pour détecter des variations d’humidité du sol.

Ces solutions de l’art antérieur sont bien adaptées à la détection d’un défaut franc, par exemple d’une rupture du guide d’ondes, mais pas au suivi d’une propriété d’un environnement en de nombreux points.

Par ailleurs, l’analyse du signal réfléchi est gênée par la présence de bruit, l’objectif étant de comparer le signal réfléchi avec le signal émis.

Enfin, ces solutions sont souvent intrusives et peuvent affaiblir la structure dans laquelle le guide d’ondes est disposé.

Application

L’invention est destinée au suivi d’une propriété d’un environnement.

Environnement

L’invention n’est pas limitée au suivi d’un environnement particulier.

L’utilisation d’un guide d’ondes électromagnétiques permet avantageusement un suivi d’un environnement à une température élevée, par exemple à plus de 100°C, plus de 125°C, plus de 200°C ou plus de 300°C. Un guide d’ondes en métal gainé d’une gaine en polymère permet par exemple un suivi dans un environnement jusqu’à 300°C. Dans un mode de réalisation, l’environnement est défini, partiellement ou totalement, par la matière d’une pièce cible ou d’un assemblage de pièces cibles.

L’environnement à surveiller peut être constitué de la pièce cible ou dudit assemblage si la partie de mesure est logée à l’intérieur de la pièce cible ou dudit assemblage. Sinon, il peut également comporter une autre pièce ou un environnement gazeux, par exemple de l’air ambiant. De préférence, le guide d’ondes est disposé de manière que la variation d’impédance générée par les discontinuités résulte principalement, voire sensiblement exclusivement d’une modification de la propriété dans la partie de la pièce cible en contact avec le guide d’ondes.

Dans un mode de réalisation, l’environnement est délimité par une enveloppe virtuelle qui s’étend à moins de 200 cm, moins de 100 cm, moins de 50 cm, moins de 30 cm, moins de 20 cm, moins de 10 cm ou moins de 5 cm du guide d’ondes.

Sur la figure 1, l’environnement du guide d’ondes 12 est constitué de la pièce cible 22 et d’air environnant.

Propriété

La propriété mesurée est de préférence choisie parmi la température, l’humidité, la composition chimique, et la pression de l’environnement.

En particulier, la propriété peut être relative à l’état physique de la pièce cible, par exemple relatif à la présence d’un endommagement structurel, par exemple d’un écaillage, d’une fissure interne, ou d’un changement d’une phase du matériau constituant la pièce cible ou d’un assemblage comprenant plusieurs pièces cibles, par exemple dû à une infiltration ou à une attaque corrosive.

L’environnement peut être solide, liquide ou gazeux.

Dispositif de suivi

Guide d’ondes électromagnétiques

Le guide d’ondes 12 (figure 1) présente la forme d’une ligne de transmission, par exemple la forme générale d’une bande ou d’un câble, qui s’étend depuis une extrémité d’entrée 12e jusqu’à une extrémité de sortie 12s. Elle comporte :

- une partie de mesure 14, qui comporte les discontinuités utilisées pour la mesure, c'est-à- dire dans l’environnement dont on cherche à suivre une propriété, et - une partie de transmission 16, qui est utilisée pour connecter la partie de mesure 14 à un interrogateur 18.

La longueur du guide d’ondes, et de préférence de la partie de mesure, est de préférence supérieure à 1 m, de préférence supérieure à 2 m, de préférence supérieure à 5 m, de préférence supérieure à 10 m, supérieure à 15 m, supérieure à 20 m, et/ou inférieure à 200 m, voire inférieure à 100 m, de préférence inférieure à 50 m.

De préférence, un conducteur, de préférence chaque conducteur, voire le guide d’ondes

- présente un diamètre équivalent ou,

- pour un conducteur ou un guide d’ondes présentant la forme d’une bande, présente une épaisseur inférieur(e) à 10 millimètres, inférieur(e) à 5 mm, et/ou de préférence supérieur(e) à 1 mm.

Le guide d’ondes comporte des premier et deuxième conducteurs électriques, 12i et 122 respectivement, par exemple sous la forme d’un câble comportant un ou plusieurs fils, d’un assemblage de câbles ou d’une bande.

Chaque conducteur comporte :

- une extrémité d’entrée (c'est-à-dire à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes) électriquement connectée à une borne respective de l’interrogateur 18, et,

- à l’extrémité de sortie du guide d’ondes, une extrémité de sortie libre.

Les extrémités de sortie ne sont pas électriquement connectées l’une à l’autre, de sorte que les conducteurs ne forment pas un circuit électrique, comme dans un dispositif de mesure résistive, dans lequel un courant continu ou alternatif circule.

Le matériau des conducteurs est de préférence un métal conducteur tel que Al, Cu ou un acier ou un alliage métallique. Il peut être également une céramique ou un cermet. En particulier, pour une application dans un environnement à haute température, les conducteurs peuvent être

- en inconel (par exemple les alliages 625 et 690), utilisable jusqu’à 1100°C,

- en platine,

- en Kanthal de type FeCr, par exemple le KANTHAL APM, utilisable jusqu’à 1425 °C,

- en tungstène,

- en rhodium,

- en ruthénium,

- en palladium. Un conducteur en un métal revêtu d’oxyde réfractaire conducteur de SnCU ou de Spinelle CnOs-MgO ou de pérovskite ou de carbure de métalloïde ou de métal peut convenir à des très hautes températures.

Alternativement ou en complément, le guide d’ondes et/ou chaque conducteur peut être inséré dans une gaine de protection, éventuellement segmentée, afin de protéger les conducteurs de la chaleur et/ou de la corrosion et/ou d’attaques chimiques.

La gaine de protection peut être notamment en polymère (par exemple en PET ou en PE), ou en céramique, notamment en alumine, notamment pour un environnement à une température supérieure à 400°C.

La gaine de protection est de préférence en un matériau présentant un coefficient d’expansion thermique sensiblement identique à celui du matériau des conducteurs.

De préférence, le coefficient d’expansion thermique du guide d’ondes, de préférence au moins de la partie de mesure, est sensiblement identique à celui de la cible (+/-20%, de préférence +/-10%).

Le guide d’ondes, et en particulier au moins la partie de mesure, peut également être fixé sur un support 20, par exemple une plaque, lui-même au contact de la pièce cible 22. Le support est de préférence au moins en partie en un matériau constitué de fibres liées entre elles par une matrice céramique, dit « composite à matrice céramique ». Les fibres et la matrice céramique seront choisies selon l’environnement où le composite à matrice céramique doit être placé, notamment en fonction des conditions de température, de corrosion, de cyclage thermique, de dilatation, et suivant la nature de la pièce cible à garnir.

L’agencement des fibres est choisi en fonction de la forme souhaitée pour le composite à matrice céramique, et de la facilité pour y fixer ou y insérer les conducteurs. Par exemple, un empilement de tissés ou de nappes de fibres est bien adapté pour des plaques simples, un enroulement filamentaire est bien adapté pour des plaques ayant une géométrie de révolution, un placement filamentaire est bien adapté pour des formes complexes de grandes dimensions.

La résistivité électrique des conducteurs est de préférence inférieure à 10 micro-ohm. m dans le domaine de température de l’environnement, de préférence entre 20 et 1000°C.

Selon un premier mode de réalisation, chaque conducteur est formé d’un câble formé d’un ou plusieurs fils. Les deux câbles sont non coaxiaux et maintenus à distance l’un de l’autre par un isolant diélectrique, de préférence présentant une résistivité électrique supérieure à 10, 50, 100 ou 1000 fois celles des conducteurs.

Selon un deuxième mode de réalisation, qui n’est pas préféré, le guide d’ondes est formé d’un câble coaxial, par exemple de type BNC, comprenant un fil ou manchon interne formant le premier conducteur et un manchon externe formant le deuxième conducteur, les deux manchons étant séparés par un manchon intermédiaire isolant électriquement. Il est possible de créer des discontinuités 24 en modifiant l’état de surface du manchon isolant, par exemple en créant des rugosités. Une autre voie consiste à créer des discontinuités aléatoires sur le manchon externe, par exemple par abrasion (sans stopper la conduction électrique au sein du manchon externe).

Quel que soit le mode de réalisation, l’absence de contact électrique direct entre les deux conducteurs peut être facilitée par l’interposition d’un isolant diélectrique 25, par exemple en mica ou un dérivé de mica, en titane en baryum, en mullite, en cordiérite ou en alumine.

L’isolant diélectrique peut être monobloc ou être constitué d’un assemblage de plusieurs taquets diélectriques. De préférence, les taquets diélectriques sont interposés entre les conducteurs, les taquets présentant de préférence la forme de perles enfilées sur au moins un des conducteurs, de préférence sur les deux conducteurs.

Les taquets diélectriques peuvent présenter des formes et/ou des dimensions identiques ou différentes et/ou être en des matériaux identiques ou différents. Même si les taquets diélectriques apparaissent identiques, aucun taquet n’est complètement identique à un autre. Il est ainsi possible de créer des discontinuités 24, et en particulier des discontinuités de base, de manière aléatoire.

H est aussi possible de créer des discontinuités 24 en modifiant l’état de surface de l’isolant diélectrique 25 (texturation), par exemple en créant des rugosités. Une autre voie consiste à créer des discontinuités aléatoires sur l’isolant diélectrique 25, par exemple par abrasion.

La distance prédéterminée entre les deux conducteurs électriques est de préférence sensiblement constante. Les deux conducteurs sont de préférence parallèles hormis, éventuellement, dans les zones des discontinuités. Des défauts locaux de parallélisme peuvent être ménagés pour créer des discontinuités, et en particulier des discontinuités de base. Les taquets diélectriques, et en particulier les perles, peuvent présenter une longueur, mesurée suivant la longueur du guide d’ondes, supérieure à 10 mm, 15 mm ou 20 mm et/ou inférieure à 100 mm ou 50 mm.

Le guide d’ondes satisfait de préférence à la condition de diffusion de Rayleigh afin que les régions ayant réfléchi les échos secondaires de base puissent être facilement localisées. De préférence, les discontinuités 24 de base sont écartées les unes des autres d’une distance, mesurée le long du guide d’ondes, au moins 20 fois, de préférence au moins 15 fois, de préférence au moins 10 fois inférieure à la longueur d’onde de référence, égale à la vitesse de propagation du signal incident, d’environ 200 000 km/s pour une onde électromagnétique, divisée par la fréquence du pic le plus élevé du spectre de fréquence du signal incident. Par exemple, pour une longueur d’onde de référence d’une quinzaine de centimètres, des taquets ou des perles d’une longueur inférieure à 3 cm, de préférence inférieure à 2 cm ou à 1 cm sont bien adaptées. Par exemple, pour un signal incident de fréquence de 1 GHz, des perles d’alumine de longueur inférieure à 10 mm et enfilées sur des fils de platine produisent à des échos secondaires de trop faible amplitude, tandis que des perles de longueur supérieure à 100 mm produisent des échos secondaires francs.

Cette distance peut être en particulier définie par la longueur de taquets diélectriques, en particulier de perles enfilées sur le guide d’ondes.

La fréquence du signal incident est classiquement adaptée à la longueur de la partie de mesure. La longueur d’onde du signal incident est classiquement inférieure à la longueur de la partie de mesure du guide d’ondes. Le rapport de la longueur d’onde du signal incident sur la longueur de la partie de mesure du guide d’ondes est de préférence compris entre 0,1 et 0,9 de préférence compris entre 0,1 et 0,5, de préférence compris entre 0,1 et 0,3.

De préférence, la longueur de la partie de mesure du guide d’ondes n’est pas un multiple de la longueur d’ondes du signal incident afin d’éviter les problèmes de résonance.

Par exemple, la fréquence du signal incident peut être de 1 GHz (correspondant à une longueur d’onde de 20 cm environ) pour une longueur de la partie de mesure du guide d’ondes comprise entre 10 et 15 m, pour une mesure à 600°C ou plus.

Pour générer suffisamment d’échos secondaires de base, la longueur des taquets est ensuite de préférence adaptée, en fonction de la fréquence du signal de référence incident, de manière à respecter la condition de diffusion de Rayleigh. Les taquets diélectriques, et en particulier les perles, présentent de préférence une largeur, c'est-à-dire une plus grande dimension dans un plan transversal à la direction de leur longueur, supérieure à 1 mm, 2 mm ou 3 mm et/ou inférieure à 10 mm ou 5 mm.

La figure 7 illustre différents modes de réalisation possibles pour le guide d’ondes. En particulier, elle illustre des modes de réalisation dans lesquels :

- des perles 23 sont enfilées sur un seul des premier et deuxième conducteurs (7E) ou sur les deux premier et deuxième conducteurs (7A-7D) ;

- des perles 23 sont enfilées pour former une gaine de protection 27 segmentée (7A, 7C- 7E) ou non (7B), sur les deux premier et deuxième conducteurs (7A-7D), pour un (7E) ou pour les deux conducteurs ;

- des perles 23 de forme identiques (7A, 7D) ou différentes (7B, 7C, 7E) sont enfilées ;

- des perles 23 ayant des surfaces texturées de la même façon (7A-7C, 7E) ou non (7D) sont enfilées ;

- un ou plusieurs des conducteurs s’étendent symétriquement par rapport à l’axe de chaque perle 23 (7 A, 7B, 7C, 7D) ou non (7E) ;

- un ou plusieurs des conducteurs s’étendent parallèlement à l’axe de chaque perle 23 (7A- 7E) ou non.

Les variations de forme et de composition des perles et les variations de positionnement des perles par rapport aux conducteurs permettent de rendre aléatoires les discontinuités qu’elles génèrent.

Les perles facilitent également l’identification de régions générant des échos secondaires de base, et servent donc de marques d’identification.

Discontinuités

Une « discontinuité » est une partie du guide d’ondes apte à renvoyer un écho spécifique en réponse à un signal incident, de préférence sous la forme d’une faible variation de potentiel électrique. Cet écho est modifié lorsque l’impédance de la discontinuité varie, notamment lorsqu’elle est soumise à une modification de la propriété de son environnement local (c'est- à-dire dans la région de la discontinuité). La discontinuité peut en particulier résulter d’une variation locale de la structure et/ou de la composition du guide d’ondes, et en particulier d’un des conducteurs du guide d’ondes, et/ou d’un isolant disposé entre lesdits conducteurs.

L’impédance d’une discontinuité peut en particulier être modifiée lorsque la forme et/ou la température locale du guide d’ondes, et/ou la nature de l’environnement local, c'est-à-dire autour de la discontinuité est/sont modifié(s). Si un seul des facteurs de modification de la discontinuité est modifié, par exemple la température locale, il existe par conséquent un lien entre l’impédance, et donc l’écho, et la valeur de ce facteur. L’invention propose une façon efficace et fiable pour établir un lien entre un écho et ce facteur.

Les discontinuités 24 peuvent être obtenues par modification de la surface et/ou du matériau constitutif d’un ou des deux conducteurs et/ou de l’isolant diélectrique, par exemple par une modification superficielle par abrasion, par une attaque chimique, par l’ajout d’un dopant dans le matériau.

Le nombre de discontinuités, en particulier de discontinuités de base, par mètre de guide d’ondes est de préférence supérieur à 10, supérieur à 20, supérieur à 30, supérieur à 40 ou supérieur à 50, et/ou inférieur à 10000, inférieur à 1000, inférieur à 500, inférieur à 100. Avantageusement, il est ainsi possible d’évaluer la propriété de l’environnement sensiblement sur toute la longueur du guide d’ondes, et avec une bonne précision.

De préférence, la distance entre deux discontinuités 24 quelconques, en particulier de deux discontinuités de base quelconques, successives le long du guide d’ondes 12, est inférieure à 1/100 de la longueur d’onde du signal incident (égale à la vitesse de propagation du signal incident, d’environ 200000 km/s pour une onde électromagnétique, divisée par la fréquence du pic le plus élevé du spectre de fréquence du signal incident .

Cette distance est de préférence supérieure à 10 mm, 15 mm ou 20 mm et/ou inférieure à 100 mm ou 50 mm.

La sensibilité de l’information fournie par l’interrogateur en est avantageusement améliorée.

L’utilisation des discontinuités renvoyant une faible variation de potentiel électrique permet d’éviter de devoir créer des fortes discontinuités, susceptibles d’amortir fortement le signal incident, et donc d’empêcher un suivi sur toute la longueur du guide d’ondes. De préférence, plus de 50%, de préférence plus de 80%, de préférence plus de 90% des discontinuités renvoient des échos secondaires de base et/ou de bruit, de préférence des échos secondaires de base.

L’exploitation de ces faibles variations aléatoires de potentiel électrique va à l’encontre des développements de la réflectométrie électrique, pour laquelle le bruit est considéré comme préjudiciable. De préférence, on ajoute des discontinuités de manière aléatoire dans le guide d’ondes. Les discontinuités sont variables, c'est-à-dire qu’elles ne renvoient pas tous le même écho lorsqu’elles reçoivent un même signal incident. De préférence encore, la variation des discontinuités, en particulier de discontinuités de base, est aléatoire.

De préférence, les discontinuités ne sont pas distribuées régulièrement le long du guide d’ondes. De préférence, les discontinuités, en particulier de discontinuités de base, sont distribuées aléatoirement le long du guide d’ondes.

Le caractère aléatoire de la distribution ou de l’intensité des discontinuités évite avantageusement le risque de créer une accumulation d’échos secondaires de même période, susceptible d’amortir fortement le signal incident.

Avec des discontinuités de base et dans les conditions de diffusion de Rayleigh, il est ainsi possible de réaliser des mesures précises sur une longueur supérieure à 1 m, de préférence supérieure à 2 m, de préférence supérieure à 5 m, de préférence supérieure à 10 m, supérieure à 15 m, ou supérieure à 20 m, et/ou inférieure à 500 m, par exemple sur toute la longueur de la partie de mesure.

La partie de mesure du guide d’ondes peut s’étendre sensiblement parallèlement à la surface extérieure d’une cible, c'est-à-dire d’une pièce cible ou d’un assemblage de pièces cibles, et/ou sensiblement perpendiculairement à ladite surface extérieure, la partie de mesure pénétrant à l’intérieur de la cible.

De préférence, la cible est équipée de plusieurs parties de mesure, de préférence parallèles les unes aux autres, de manière que la densité de discontinuités, de préférence la densité de discontinuités de base, sur la surface équipée soit supérieure à 3, de préférence supérieure à 10, de préférence supérieure à 50, de préférence supérieure à 100, de préférence supérieure à 1000, de préférence supérieure à 2000 discontinuités et/ou inférieure à 1 000 000, de préférence inférieure à 1 000 000, de préférence inférieure à 500 000, de préférence inférieure à 100 000, de préférence inférieure à 10 000, de préférence inférieure à 5000, par m ² de surface.

La fiabilité de l’analyse à l’étape d) en est améliorée.

De préférence, les parties de mesure forment une nappe s’étendant suivant une surface courbe ou plane, de préférence plane, chaque guide d’ondes correspondant étant de préférence connecté à un interrogateur qui lui est propre. Notamment dans le cas d’un assemblage de plusieurs pièces cibles, le dispositif de mesure peut comprendre de 1, plus de 2, de préférence plus de 3, de préférence plus de 5 dites nappes, lesdites nappes étant de préférence parallèles les unes aux autres et de préférence régulièrement écartées les unes des autres suivant une direction perpendiculaire à une surface de l’assemblage, la distance entre deux nappes successives étant de préférence inférieure à 10 cm, 5 cm, ou 2 cm.

Interrogateur

Les extrémités d’entrée des conducteurs électriques du guide d’ondes sont connectées électriquement à l’interrogateur 18, ou « réflectomètre ». L’interrogateur est configuré pour :

- injecter les signaux incidents par établissement d’une variation de la différence de potentiel entre les deux conducteurs du guide d’ondes ; et

- analyser les signaux réfléchis en réponse aux signaux incidents.

L’interrogateur 18 comporte classiquement un émetteur/récepteur 26 et un module de commande 28 (figure 1). Le module de commande 28 comporte classiquement un processeur et une mémoire dans laquelle est chargé un programme d’ordinateur. Grâce à ce programme d’ordinateur, le processeur peut commander l’émission des signaux incidents et analyser les signaux réfléchis reçus afin d’identifier les échos renvoyés par les discontinuités.

L’interrogateur peut être par exemple un générateur de tension couplé à un oscilloscope permettant la réception et l’analyse des signaux réfléchis. L’interrogateur peut être un analyseur de réseau pourvu d’un logiciel tel que « VNA software » pour la génération du signal incident et l’analyse du signal réfléchi.

Procédé de détermination

Un procédé selon l’invention comporte les étapes a) à d).

A l’étape a), on introduit un guide d’ondes électromagnétique 12 dans l’environnement dont on souhaite assurer le suivi.

Fixation du guide d’ondes

Le guide d’ondes, et en particulier la partie de mesure, peut être immobilisé dans ledit environnement.

Au moins une partie du guide d’ondes, de préférence au moins la partie de mesure, peut s’étendre dans un renfoncement, de préférence une rainure, ménagée sur une face de la cible ou, de préférence, est en contact avec une surface extérieure de la cible, de préférence contre une face froide de la cible.

La partie de mesure peut être en particulier fixée sur la cible par insertion dans une rainure ou plusieurs points de fixation, chaque point de fixation ayant une longueur, le long du guide d’ondes de préférence inférieure à 5 cm, à 3 cm, à 2 cm, à 1 cm, ou à 0,5 cm.

Dans un mode de réalisation, le guide d’ondes n’est pas rectiligne entre deux points de fixation, à température ambiante. De préférence, la longueur du guide d’ondes entre deux points de fixation successifs est supérieure à 1,05 fois, de préférence supérieure à 1,1 fois et/ou de préférence inférieure à 1,5 fois, de préférence inférieure à 1,4 fois, de préférence inférieure à 1,3 fois la distance entre lesdits points de fixation. Avantageusement, le guide d’ondes peut ainsi s’adapter à des variations dimensionnelles de la ou des pièces cibles sur lesquelles il est fixé.

Dans un mode de réalisation, la partie de mesure s’étend au moins en partie, de préférence complètement à l’intérieur de la cible. Ce mode de réalisation est bien adapté lorsque la cible est un bloc façonné à partir d’un mélange de grains qui est mis en forme puis soumis à un traitement thermique de consolidation compatible avec la résistance mécanique et thermique du matériau du guide d’ondes. Un tel mélange peut être par exemple un béton, un ciment, un pisé ou un coulis, la partie de mesure étant intégrée pendant la fabrication de la cible.

La partie de mesure peut être encore logée entre la cible et une couche en un autre matériau, par exemple une couche isolante électriquement et/ou thermiquement. La partie de mesure peut également être insérée dans ladite couche, qui sert alors de support, ou être prise en sandwich entre deux couches disposées successivement sur la cible.

Les étapes bl) et b2) sont similaires, de même que les étapes cl) et c2). Elles ne diffèrent qu’en ce que l’environnement est différent entre

- les étapes b 1) et cl) qui sont réalisées, à un instant de référence, dans une situation de référence, par exemple alors que le guide d’ondes est à 20°C, et

- les étapes b2) et c2) qui sont réalisées, à un instant actualisé, dans une situation actualisée, par exemple alors que le guide d’ondes est au moins partiellement à 600°C.

L’instant de référence peut être antérieur ou postérieur à l’instant actualisé. De préférence, il est antérieur à l’instant actualisé. Le procédé de détermination selon l’invention peut être en particulier mis en œuvre pour un suivi de l’environnement, à différents instants actualisés. Autrement dit, on réalise initialement des étapes bl) et cl), puis on renouvelle les étapes b2) et c2), d) et optionnellement e) à différents instants actualisés.

Aux étapes bl) et b2), on injecte, avec l’interrogateur, un signal incident par l’extrémité d’entrée du guide d’ondes.

Tout signal incident peut être envisagé, pourvu qu’il soit identique pour les deux étapes bl) et b2). Il est de préférence choisi pour minimiser les perturbations qu’il induit sur les propriétés du matériau diélectrique du guide d’ondes, et en particulier éviter un « claquage » du matériau diélectrique.

Le signal incident prend de préférence la forme d’une impulsion ou « dirac », en particulier si, à l’étape 1), les fonctions d’intercorrélation portent sur l’amplitude des signaux réfléchis.

Le signal incident peut prendre la forme d’une onde périodique de forme quelconque.

Le signal incident peut être répété.

De préférence, l’amplitude maximale du signal incident est comprise entre 0,1 et 100 V, de préférence inférieure à 10 V, de préférence inférieure à 1 V.

La fréquence du pic le plus élevé dans un spectre de fréquence du signal incident est de préférence supérieure à 10 KHz, de préférence supérieure à 100 KHz, de préférence supérieure à 1 MHz, de préférence supérieure à 100 MHz, de préférence supérieure à 200 MHz, de préférence supérieure à 1 GHz, et/ou inférieure à 50 GHz, de préférence inférieure à 30 GHz, de préférence inférieure à 20 GHz, de préférence inférieure à 10 GHz, de préférence inférieure à 6 GHz, de préférence inférieure à 4 GHz.

Les signaux incidents peuvent être envoyés sous forme de trains de signaux comportant de préférence une série de signaux périodiques de fréquences variables selon le signal périodique considéré.

Chaque signal incident se propage dans le guide d’ondes jusqu’à l’extrémité de sortie du guide d’ondes. A chaque discontinuité, une partie du signal incident, ou « écho », est réfléchie vers l’extrémité d’entrée. Tous les échos renvoyés vers l’extrémité de sortie constituent ensemble le signal réfléchi associé au signal incident.

Aux étapes cl) et c2), l’interrogateur reçoit un signal réfléchi de référence et actualisé, respectivement, associé au signal incident. La figure 2 illustre un exemple de signal réfléchi, l’axe des ordonnées donnant l’amplitude en Volt (V) et l’axe des abscisses donnant le temps écoulé depuis l’instant to de réception du signal réfléchi, en centaines de nanosecondes (10 ^-7 s).

On distingue en particulier l’écho d’émission renvoyé par l’extrémité d’entrée (visible sur la figure 3), l’écho de fond 30 renvoyé par l’extrémité de sortie, un écho secondaire franc 32 renvoyé par un défaut franc, par exemple un endommagement du guide d’ondes, un ensemble d’échos secondaires de bruit 33 et un ensemble d’échos secondaires de base 34 renvoyés par des discontinuités de base. Les échos secondaires de bruit 33 et de base 34 sont de faibles amplitudes, et sont d’amplitudes et de formes diverses. Dans ce mode de réalisation, les échos secondaires de base sont regroupés dans la partie 35 du signal réfléchi. Lorsque la fenêtre de mesure est dans cette partie 35 du signal réfléchi, les échos dans cette fenêtre sont donc majoritairement des échos secondaires de base.

A l’étape d), l’interrogateur analyse les signaux réfléchis de référence et actualisé de manière à déterminer ladite propriété dudit environnement et/ou une évolution de ladite propriété.

De préférence, l’analyse de l’étape d) comporte les étapes 1) à 3).

A l’étape 1), on détermine une fenêtre de mesure et une position pour cette fenêtre sur l’axe des temps, de manière à définir

- une portion « de référence », Pn, pour le signal réfléchi de référence (en traits plein sur la figure 3), acquis à l’instant de référence, et

- une portion « actualisée », Pai, pour le signal réfléchi actualisé (en traits interrompu sur la figure 3), acquis à l’instant actualisé.

La position de la fenêtre de mesure est définie, sur le graphique représentant les signaux réfléchis de référence et actualisé, relativement à l’instant to qui marque le début des signaux réfléchis. La fenêtre de mesure est, dans l’exemple considéré, une plage temporelle [ti-t ] définie en référence à l’instant to sur lequel le début de tout signal réfléchi est calé.

Les portions du signal réfléchi de référence et du signal réfléchi actualisé sont les parties de ces signaux réfléchis qui s’étendent dans la fenêtre de mesure.

Les portions du signal réfléchi de référence et du signal réfléchi actualisé contiennent donc les échos renvoyés par les mêmes discontinuités du guide d’ondes, dans une première région Ri du guide d’ondes. Lorsque les signaux réfléchis de référence et actualisés sont représentés sur un graphique, comme sur le graphique en haut de la figure 3, l’abscisse étant le temps écoulé à partir du début de ces signaux (instant to), les portions de référence et actualisée, délimitées par des limites de la fenêtre de mesure (cadre Fi), sont donc des parties de ces signaux réfléchis qui s’étendent entre les instants ti et tf .

Le signal réfléchi de référence est le signal réfléchi dans la situation de référence, c'est-à- dire lorsque le guide d’ondes est dans un environnement « de référence », en réponse au signal incident. De préférence, la propriété à évaluer est connue, dans l’environnement de la situation de référence, au moins dans la région du guide d’ondes qui a renvoyé les portions de référence et actualisée. Dans l’exemple de la figure 3, l’environnement de référence est à 20°C tout au long du guide d’ondes.

On détermine ensuite la fonction d’intercorrélation entre les portions de référence et actualisée pour cette position de la fenêtre de mesure.

Une fonction d’intercorrélation se représente classiquement sous la forme d’une courbe telle que celle représentée sur la figure 4, avec

- un pic principal, sensiblement centré sur un « déphasage principal » dt en abscisse, le sommet du pic principal définissant une « corrélation maximale », et

- des pics plus petits, de chaque côté du pic principal.

Sur la figure 4, la corrélation en ordonnées est normalisée par rapport à une corrélation obtenue lorsque le guide d’ondes est entièrement dans un environnement à 20°C.

La fonction d’intercorrélation entre les portions de référence et actualisée produit donc, pour la fenêtre de mesure correspondant au cadre Fi, un pic principal Pi, centré sur un déphasage principal dti et ayant une corrélation maximale Ci.

De préférence, pour déterminer le déphasage principal et la corrélation maximale, on met en œuvre une méthode d’interférométrie de coda, en anglais « CWI » ou « Coda Wave Interferometry ». Cette méthode est notamment décrite dans l’article « The Theory of Coda Wave Interferometry » par Roel Snieder, Pure appl. geophys. 163 (2006) 455-473 0033- 4553/06/030455-19.

La méthode d’interférométrie de coda est utilisée en particulier en sismique, comme décrit dans la publication « Coda Wave Interferometry for Estimating Nonlinear Behavior in Seismic Velocity », par Snieder et al., dans Science vol 295 de 2002. Les signaux incidents injectés pour obtenir les signaux réfléchis de référence et actualisés sont identiques. Si la propriété de l’environnement a évolué, dans la région des discontinuités correspondant à la fenêtre de mesure ou en amont de cette région, entre les instants de référence et actualisé, cette évolution conduit à une modification de la forme de la fonction d’intercorrélation.

Cette modification de forme se traduit par une modification d’un ou plusieurs indices de corrélation. En particulier, le déphasage principal et/ou la corrélation maximale évoluent en fonction de ladite évolution de la propriété de l’environnement.

A l’étape 2), on détermine un ou plusieurs indices de corrélation, de préférence la corrélation maximale et/ou le déphasage principal.

A l’étape 3), on détermine, à partir de la valeur du ou desdits indices de corrélation, une valeur de ladite propriété dans ladite région Ri du guide d’ondes et/ou en amont de cette région.

De simples essais permettent d’associer une valeur pour ladite propriété à la valeur du ou desdits indices de corrélation, en particulier à une corrélation maximale et/ou à un déphasage principal.

Par exemple, à l’instant de référence, le guide d’ondes peut être rectiligne. On relève le signal réfléchi de référence et on détermine la portion de référence.

On courbe ensuite la région Ri du guide d’ondes suivant différents rayons de courbure, par exemple 100 cm, 90 cm, 80 cm, 70 cm, 60 cm, 50 cm, 40 cm, 30 cm, 20 cm, 10 cm, à des instants actualisés correspondant. A chaque fois,

- on relève le signal réfléchi actualisé ;

- on détermine la portion actualisée ;

- on calcule la fonction d’intercorrélation entre la portion actualisée et la portion de référence ;

- on mesure la corrélation maximale.

H est ainsi possible d’établir une table de correspondance entre

- la corrélation maximale et

- une courbure de la région Ri du guide d’ondes. Suivant un autre exemple, à l’instant de référence, l’environnement du guide d’ondes peut être uniformément à 20°C. On relève le signal réfléchi de référence et on détermine la portion de référence.

On chauffe ensuite le guide d’ondes à différentes températures, par exemple 100°C, 200°C, 300°C, 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, 800°C, et 900°C, à des instants actualisés correspondant. A chaque fois,

- on relève le signal réfléchi actualisé ;

- on détermine la portion actualisée ;

- on calcule la fonction d’intercorrélation entre la portion actualisée et la portion de référence ;

- on mesure le déphasage principal.

Il est ainsi possible d’établir une table de correspondance entre

- le déphasage principal et

- une température dans la région Ri du guide d’ondes.

La même démarche, appliquée à une autre région, permet d’établir une table de correspondance entre

- le déphasage principal et

- une température dans la partie du guide d’ondes qui s’étend jusqu’à cette autre région, en l’incluant.

La précision des résultats est remarquable, même avec des signaux réfléchis assimilables à de faibles variations aléatoires d’amplitude.

De manière générale, plus la durée de la fenêtre de mesure est grande, meilleure est la fiabilité de l’évaluation de la propriété dans la région, mais moins la localisation de la mesure réalisée est précise.

Si on appelle « période de référence » la période correspondant à la fréquence du pic le plus élevé du spectre de fréquence du signal réfléchi de référence, c'est-à-dire égale à l’inverse de ladite fréquence, la durée de la fenêtre de mesure est de préférence supérieure à une période de référence, de préférence supérieure à deux périodes de référence, de préférence supérieure à trois périodes de référence, de préférence supérieure à quatre périodes de référence, et/ou inférieure à 10 périodes de référence, de préférence inférieure à 8 périodes de référence, de préférence inférieure à 6 périodes de référence. De préférence, l’analyse est renouvelée pour plusieurs positions de la fenêtre de mesure, la fenêtre de mesure conservant de préférence sa durée. Dans un mode de réalisation préféré, on fait glisser la fenêtre de mesure de manière qu’elle parcourt les signaux réfléchis, de préférence au moins sur toute la plage correspondant à la partie de mesure, et, pour chaque position de la fenêtre de mesure, on effectue une dite analyse. L’environnement tout au long du guide d’ondes peut être ainsi « balayé ».

De préférence, la fenêtre de mesure est initialement position à la position t _w ,i de manière à commencer à l’instant to (ti = to) et on effectue une étape d) d’analyse. L’analyse porte alors sur une partie du guide d’ondes qui s’étend au début de la partie de mesure. L’instant ti (et donc l’instant tf , la durée de la fenêtre de mesure étant constante) est alors incrémenté d’une durée prédéterminée, par exemple d’un quart de la durée de la fenêtre de mesure, et on effectue une nouvelle étape d) d’analyse. Le cycle est renouvelé, de préférence jusqu’à ce que l’instant tf atteigne l’instant ta marquant la fin de la partie de mesure, en l’occurrence identifiable par l’écho de fond.

Sur la figure 3, on a représenté les deux positions extrêmes pour la fenêtre de mesure, correspondant à la première région Ri et à la 21 ^ieme R21 du guide d’ondes obtenue par glissement de la fenêtre de mesure jusqu’à une 21 ^ieme position.

Par souci de clarté, dans la position correspondant à la première région,

- la fenêtre de mesure, qui s’étend entre les instants ti et tf , a été représentée par le cadre Fi,

- la portion de référence a été référencée Pn,

- la portion actualisée a été référencée Pai,

- le pic principal sur la courbe d’intercorrélation a été référencé Pi (figure 4),

- la corrélation maximale a été référencée Ci (figure 4), et

- le déphasage principal a été référencé dti (figure 4).

Dans la position correspondant à la 21 ^ieme région,

- la fenêtre de mesure, qui s’étend entre les instants t2i et t2i ’ , centrée sur la position t _w ,2i, a été représentée par le cadre F21,

- la deuxième portion de référence a été référencée Pm,

- la deuxième portion actualisée a été référencée Pa2i,

- le deuxième pic principal sur la courbe d’intercorrélation a été référencé P21 (figure 4), - la corrélation maximale a été référencée C21 (figure 4), et

- le déphasage principal a été référencé dt2i (figure 4).

De préférence, la fenêtre de mesure est au moins déplacée, voire exclusivement déplacée, dans une partie des portions de référence et actualisée ne comportant que des échos secondaires de base ou de bruit, de préférence sensiblement que des échos secondaires de base.

Plusieurs interprétations de la fonction d’intercorrélation sont possibles.

H est possible de l’interpréter à l’aide de fonctions d’intercorrélation établies pour la même position de la fenêtre de mesure, avec le même signal réfléchi de référence, mais avec des signaux réfléchis actualisés acquis à des instants actualisés différents, dans lesquels la région du guide d’ondes correspondant à ladite position est soumise à un environnement local à chaque fois différent, comme expliqué ci-dessus.

Dans une variante, on compare les fonctions d’intercorrélation calculées pour deux fenêtres de mesure différentes. Les différences de valeurs des indices de corrélation entre ces fonctions d’intercorrélation permettent avantageusement de déterminer des différences sur la valeur de la propriété entre les régions concernées.

Cette variante peut être illustrée sur les figures 3 et 4. Les différences entre les pics principaux Pi et P21 indiquent des valeurs différentes pour la propriété dans les régions du guide d’ondes correspondant aux première et 21 ^ieme positions de la fenêtre de mesure.

Cette variante permet avantageusement de détecter une évolution locale de la propriété différente dans les deux régions, et ainsi, par exemple, de détecter une évolution anormale de la propriété dans une des deux régions sans avoir besoin de connaître la valeur de la propriété, ni avoir besoin d’établir une table de correspondance entre les valeurs du ou des indices de corrélation et les valeurs locales de la propriété.

De préférence, après l’étape d), le procédé comporte une étape e).

A l’étape e), l’ordinateur ayant analysé les signaux réfléchis génère un message d’information sur le résultat de ladite analyse.

De préférence, le message précise :

- une valeur pour la propriété ; et/ou

- une valeur pour une évolution de la propriété par rapport à une situation antérieure à l’instant actualisé, et en particulier par rapport de la situation de référence ; et/ou

- une localisation de la région de l’environnement pour laquelle la propriété a été évaluée.

Le message peut être envoyé à un ordinateur central et/ou être présenté à un opérateur, par exemple sur un écran et/ou par activation d’une lumière et/ou par l’émission d’un signal sonore.

Un guide d’ondes est constitué à partir de deux conducteurs électriques sous la forme de fils de diamètre 0,5 mm et de 5 m long, l’un en platine pur et l’autre en platine avec 10% de rhodium. Des perles en alumine frittée à 99,7% de AI2O3, présentant chacune un diamètre extérieur 3 mm et une longueur de 20 mm, et percées longitudinalement de deux trous traversant de 0,8 mm de diamètre espacés de 0,5 mm l’un de l’autre, sont enfilées sur les fils, chaque fil passant dans un trou respectif. Les perles maintiennent ainsi une distance d’environ 0,5 mm entre les deux fils. Le manchon discontinu formé par l’empilement des perles constitue une gaine de protection permettant de protéger les deux fils. Le guide d’ondes ainsi constitué est placé sur une table, en serpentant de manière aléatoire.

Les discontinuités résultant des espaces entre les perles d’alumine et de la courbure du guide d’ondes permettent de créer des variations d’impédance sur toute la longueur du guide d’ondes, de manière sensiblement aléatoire.

Les deux fils à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes sont connectés à un interrogateur Copper Mountain S5085. A l’extrémité de sortie, les deux fils sont cimentés (ciment Fixwool Adhesive UNIFRAX) à la dernière perle de manière à éviter tout contact entre les deux fils et à maintenir les perles en place.

L’interrogateur fait office d’émetteur et de récepteur. Il est connecté à un ordinateur via un port USB permettant le téléchargement du logiciel, la calibration et l’ajustement des paramètres de mesure et de représentation sur l’écran de l’ordinateur.

Le signal incident est une impulsion électrique générée au moyen de l’interrogateur de la manière suivante : L’interrogateur est réglé à la position SU pour l’utilisation de la voie 1, ce qui correspond à la mesure du coefficient de réflexion dans le câble avec le mode « Time Domain ». L’affichage le plus adapté à cette mesure est dite « Real », ce qui correspond à la représentation dans le domaine temporel réel. Les paramètres de réglage de l’interrogateur sont les suivants :

- Menu “Stimulus”

- Start 9kHz / Stop 2GHz / Center 1GHz : représentant le domaine de fréquence de balayage de l’appareil ;

- Lin freq / 30 000 Pts : représentant un mode de fréquence de balayage linéaire et le nombre de points de mesure ;

- IF Bandwidth 100kHz représentant la largeur de bande passante ;

- Menu « Analysis » :

- Start 0 ns Stop 60 ns Center 30ns Span 60ns

- Type Low pass Impulse

- Window max

- Set frequency Low pass.

Dans la situation de référence, tout le guide d’ondes est à 20°C.

En réponse à la génération du signal incident sous la forme d’une impulsion électromagnétique de quelques nanosecondes, l’interrogateur reçoit un signal réfléchi de référence. Le signal réfléchi de référence est représenté sous la forme d’une courbe donnant l’évolution du coefficient de réflexion en fonction du temps de vol, le long du guide d’ondes. Le coefficient de réflexion est le rapport entre la différence entre l’impédance de l’extrémité libre du guide d’ondes et l’impédance caractéristique de la ligne de transmission formée par le guide d’ondes, sur la somme de ces deux impédances. Il est calculé automatiquement par l’interrogateur en fonction des différences de potentiel entre les deux conducteurs électriques du câble coaxial.

Le signal réfléchi de référence peut être également représenté sous la forme d’une variation de potentiel.

L’écho de fond est détecté, puis des échos secondaires de bruit et de base, induits par des réflexions partielles du signal incident sur les discontinuités résultant de la présence des perles, ainsi que par le non-parallélisme parfait entre les deux conducteurs.

L’écho de fond présente une amplitude de 0,3.

Dans la situation actualisée, le guide d’ondes passe successivement dans deux fours, entrant et sortant de chaque four par des trous entourés de fibres isolantes afin de maintenir la température du four. La distance entre l’interrogateur et le four n°l est de 151cm. La largeur du four n°l est de 43 cm. La longueur de guide d’ondes entre les deux fours est de 160 cm. La largeur du four n°2 est de 64 cm. Le guide d’ondes se prolonge en sortie de four n°2 pendant 81 cm. Pour atteindre la situation actualisée, les fours sont montés en température, avec une vitesse de montée programmée de 100°C/h, jusqu’à 600°C+/-15°C.

Un signal incident identique à celui envoyé dans la situation de référence est ensuite injecté et un signal réfléchi actualisé est enregistré par l’interrogateur.

Les deux graphiques de la partie inférieure de la figure 3 représentent simultanément des portions des deux signaux de référence et actualisé, dans des fenêtres de mesure représentées par les cadres Fi et F21.

Une analyse des signaux de référence et actualisé est ensuite effectuée selon l’invention, à l’aide de la méthode CWI. Elle est illustrée sur les figures 4 à 6.

Une fenêtre de mesure d’une durée constante d’environ 8 ns est définie, puis déplacée le long de l’axe du temps, sensiblement depuis l’écho d’émission jusqu’à l’écho de fond. On définit ainsi successivement 21 positions pour la fenêtre de mesure pour chacune desquelles un cycle d’étapes 1) à 2) est mis en œuvre. « t _w , _n » désigne la n ^eme position du centre de la fenêtre de mesure. Le pas de glissement est de 2,5 ns, ce qui permet d’avoir des chevauchements d’informations. Sur la figure 3, la fenêtre de mesure n’est représentée qu’aux positions t _w ,i et 1^,21 (cadres Fi et F21).

Pour chaque position t _w , _n , on calcule la fonction d’intercorrélation normalisée Ri ^{(t T)} pour la portion actualisée, suivant l’équation (1) suivante :

[Math 1] * où so est la portion de référence, Si désigne la portion actualisée pour la situation actualisée « i », en l’occurrence la situation actualisée dans laquelle certaines parties du guide d’ondes sont disposées dans un four à 600°C, t représente le temps, 2T est la taille de la fenêtre glissante, et t _w est la n ^ieme position du centre de la fenêtre de mesure, c'est-à-dire t _w , _n .

Lorsque la fenêtre de mesure est centrée sur la position t _w , _n , l’équation (1) fournit une valeur pour chaque instant t dans la fenêtre de mesure. Les courbes correspondant aux première et 21 ^ieme positions ont été représentées sur la figure 4. La valeur maximale Ci et C21 de la corrélation (environ 1 pour la position t _w ,i (cadre Fi) et 0,85 pour la position t _w ,2i (cadre F21) ainsi que les positions des déphasages dh et dl2i de ces valeurs maximales par rapport au zéro (0 pour Fi, environ -0,2 ns pour F21) sont notées sur la figure 4.

Le déphasage dt _n pour la n ^ieme position de la fenêtre de mesure est un indice de corrélation dont la valeur dépend de la différence entre la situation de référence et la situation actualisée z. Une valeur de dt _n nulle indique que les signaux réfléchis dans la situation de référence et dans la situation actualisée sont restées en phase en amont et jusqu’à la n ^ieme région R _n du guide d’ondes correspondant à cette position (« partie amont » du guide d’ondes), c'est-à- dire qu’aucune propriété de l’environnement qui modifie la vitesse de propagation dans le guide d’ondes, par exemple la température et/ou la composition de l’environnement, par exemple l’humidité de l’environnement, n’a été modifiée depuis l’extrémité d’entrée jusqu’à la n ^ieme région R _n , entre la situation de référence et la situation actualisée. Une valeur de dt _n non nulle indique au contraire qu’au moins une telle propriété de l’environnement de la partie amont du guide d’ondes a été modifiée entre la situation de référence et la situation actualisée, c'est-à-dire entre l’instant de référence et l’instant actualisé.

La variation de ladite propriété entre la situation de référence et la situation actualisée dans la partie amont du guide d’ondes peut être déterminée au moyen d’une table de correspondance, ce qui nécessite une calibration expérimentale.

De manière remarquable, les inventeurs ont cependant observé qu’à composition constante de l’environnement, il est possible de déterminer directement une variation de température entre la situation de référence et la situation actualisée dans la partie amont du guide d’ondes, en reliant mathématiquement le déphasage dt _n à la différence de vitesse moyenne du signal incident dans cette partie amont, entre les situations de référence et actualisée. Par exemple, dans chaque région de la partie amont du guide d’ondes plus chaude dans la situation actualisée que dans la situation de référence, le signal incident circule plus vite dans la situation actualisée que dans la situation de référence, ce qui conduit à accroitre la valeur absolue du déphasage.

Si

- V désigne la vitesse, en moyenne dans la partie amont, dans la situation de référence et

- dV est la différence entre cette vitesse et la vitesse, en moyenne dans la partie amont, dans la situation actualisée, le déphasage normalisé dtn/t _w , _n est sensiblement proportionnel à la variation relative de vitesse de propagation dV/V. V peut être facilement déterminé de manière expérimentale ou par calcul. Le déphasage normalisé dtn/t _w , _n permet donc de déterminer dV, et donc la vitesse, en moyenne dans la partie amont, dans la situation actualisée. Cette dernière est fonction de la constante diélectrique de la partie amont (v = c/(e. p) ^l/2 , où c est la vitesse dans le vide, s est la constante diélectrique et est la perméabilité magnétique), qui est elle-même fonction de la température moyenne dans la partie amont du guide d’ondes. La relation entre la constante diélectrique et la température peut être établie expérimentalement. Il est ainsi possible de déterminer cette température moyenne en fonction du déphasage normalisé dtn/t _w , _n .

Le déphasage normalisé dtn/t _w , _n permet donc de déterminer une valeur de température sans devoir établir une table de correspondance, et donc sans avoir recours à des mesures de température directes, par exemple avec des thermocouples.

Pour déterminer la ou les régions dans lesquelles la température est différente dans la situation actualisée et dans la situation de référence, on fait ensuite parcourir les signaux réfléchis à la fenêtre de mesure, les étapes 1) et 2) étant à chaque fois répétées. Les positions de la fenêtre de mesure dans lesquelles dV/V évolue significativement indiquent les régions dans lesquelles la température dans la situation actualisée est sensiblement différente de celle dans la situation de référence.

La figure 5 représente ainsi dV/V en fonction de t _w , _n , c'est-à-dire, de manière équivalente, le long du guide d’ondes. La localisation des régions du guide d’ondes correspondant à la position t _w , _n de la fenêtre de mesure sur l’axe des temps est possible dans la mesure où l’écho de fond est visible sur la figure 3 (sensiblement centrée sur l’instant 55 ns), suivant le principe du radar (en fonction de la vitesse de propagation v du signal incident dans le guide d’ondes et du temps de vol tf, c'est-à-dire de la durée entre l’instant d’émission du signal incident et l’instant de réception de l’écho renvoyé par une discontinuité dans ladite région (position de la discontinuité = 0,5.v.tf)).

On constate ainsi, sur la figure 5, des évolutions rapides dV/V dans les régions Z2 et Z4 correspondant aux régions du guide d’ondes placées dans les fours. Dans ces régions, le déphasage s’accroit en effet progressivement, sous l’effet cumulé de la différence de température locale le long de ces régions, entre les situations de référence et actualisée.

On constate que l’hypothèse d’une proportionnalité entre dV/V et le déphasage normalisé n’est pas parfaite. Avec cette hypothèse, la courbe de la figure 5 devrait en effet présenter des plateaux dans les zones dans lesquelles le déphasage n’augmente pas, la température dans ces zones étant identiques dans les situations de référence et actualisée. Or dans la partie du guide d’ondes correspondant aux premières positions de la fenêtre de mesure, on constate une variation relative de vitesse de propagation.

Pour améliorer la précision de l’interprétation pour ces premières positions de la fenêtre de mesure, il est préférable de faire précéder la partie de mesure du guide d’ondes d’une partie « morte », dont on ne cherche pas à suivre l’environnement, de préférence d’une longueur supérieure à 1 m, de préférence supérieure à 3 m, de préférence supérieure à 4 m, de préférence supérieure à 5 m, de préférence supérieure à 6 m.

Les inventeurs ont également constaté que la représentation du déphasage normalisé ou d’une fonction de ce rapport, de préférence une dérivée de ce déphasage normalisé par rapport à t _w , _n , ou, de manière équivalente, un gradient de ce déphasage normalisé par rapport à la position le long du guide d’ondes, facilite l’analyse. Le déphasage normalisé et sa dérivée constituent des exemples d’indices de corrélation particulièrement discriminants.

Sur la figure 6, on a représenté, pour chaque position de la fenêtre de mesure, c'est-à-dire pour chaque point le long de la partie de mesure, la valeur de la corrélation maximale pour une position considérée de la fenêtre de mesure.

La figure 6 permet, comme la figure 5, de distinguer les deux régions de la partie de mesure, Z2 et Z4, dans lesquelles la valeur de la corrélation maximale présente un minimum.

A partir d’une valeur de la corrélation maximale et d’une table de correspondance, il est possible de déterminer une température dans la région du guide d’ondes correspondante.

L’invention est particulièrement bien adaptée à des mesures dans un environnement à une température supérieure à 100°C, à 125°C, à 200°C, à 300°C, à 500°C, ou supérieure à 700°C.

Le domaine d’application de l’invention n’est cependant pas limité.

Comme cela apparaît clairement à présent, l’invention fournit une solution permettant d’évaluer, de manière précise et à partir d’un même signal réfléchi actualisé, en de multiples points et en temps réel, plusieurs propriétés d’un environnement, en particulier une température dans un environnement à haute température et une modification de l’état physique de l’environnement, par exemple l’apparition de fissures.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à des fins illustratives seulement. En particulier, le nombre et la forme des guides d’ondes pour une cible, le nombre de guides d’ondes connectés à un interrogateur, la forme de cible, ou les moyens pour disposer un guide d’ondes à proximité d’une cible ne sont pas limitatifs.

Le guide d’ondes peut comprendre une pluralité de parties de mesure. Ainsi, un guide d’ondes peut permettre de suivre en simultané plusieurs cibles ou une même cible dans différents environnements, une partie de mesure étant disposée dans chaque environnement.

A l’étape d), l’analyse des signaux n’est pas limitée à la méthode d’interférométrie de coda décrite en détail ci-dessus.

Par exemple, une méthode d’élongation (Stretching en anglais) peut être utilisée.

Avec cette méthode, il ne s’agit pas de suivre le décalage dans le temps du signal réfléchi actualisé par rapport au signal réfléchi de référence, mais de dilater l’échelle temporelle de la fenêtre de mesure afin de compenser les variations de vitesse du signal réfléchi actualisé. Pour les différentes tailles de la fenêtre lors de la dilatation, on calcule la fonction d’intercorrélation, laquelle tient compte de la variabilité temporelle due à la dilatation, et on identifie le maximum de ladite fonction ou « corrélation maximale ».

Selon encore un autre mode de réalisation possible, l’étape d) met en œuvre un algorithme de traitement de signal dit « DTW » ou « Dynamic Time Warping ». La portion de référence et la portion actualisée de l’étape d) correspondent alors chacune à un point respectif. Une fonction mathématique de type « fonction erreur », par exemple correspondant au carré de la différence d’amplitude, permet de calculer pour chaque portion actualisée, autrement dit pour chaque point du signal réfléchi actualisé, une valeur d’erreur. La fonction dite « fonction de distance » permettant de représenter la distribution des erreurs pour chaque portion actualisée constitue la fonction d’intercorrélation dont le minimum correspond à la corrélation maximale pour un point donné du guide d’ondes, selon l’étape d). La représentation de la corrélation maximale pour une population de points le long de la partie de mesure du guide d’ondes permet d’en déduire l’évolution de la valeur de la propriété le long de cette partie du guide d’ondes.

Les méthodes dites « stretching » et « DTW » sont par exemple décrites dans la publication « A comparison of methods to estimate seismic phase delays : numerical examples for coda wave interferometry » par T. Dylan Mikeselle/ al., dans Geophysical Journal International (2015) 202- pages 347-360. Par ailleurs, le guide d’ondes du dispositif peut comporter plus de deux conducteurs, par exemple trois, quatre, cinq ou six conducteurs. Les lignes de champs d’un signal circulant dans le guide d’ondes dépendent alors de l’agencement des conducteurs, ce qui permet de mesurer des variations de propriété dans plusieurs directions différentes.

La figure 8 illustre différents modes de réalisation d’un guide d’ondes, et représente les lignes de champs associées.

La distance entre deux conducteurs d’un guide d’ondes comportant plus de deux conducteurs peut être variable selon le couple de conducteurs considéré. Cette distance peut être facilement fixée en enfilant les conducteurs dans des trous respectifs de perles.

Par exemple, le guide d’ondes peut comporter un conducteur central chargé positivement et deux conducteurs latéraux s’étendant de chaque côté du conducteur central et chargés négativement ou à la masse, ou l’inverse. Les lignes de champs se concentrent alors entre le conducteur central et chacun des conducteurs latéraux.

Dans un mode de réalisation, le guide d’ondes comporte un conducteur central chargé positivement et plusieurs conducteurs latéraux s’étendant parallèlement et autour du conducteur central, de préférence équiangulairement répartis autour du conducteur central et chargés négativement, de préférence au même potentiel électrique. Inversement, le conducteur central peut être chargé négativement et les conducteurs latéraux peuvent être chargés positivement. Le conducteur central ou les conducteurs latéraux peuvent être à la masse.

Un guide d’ondes comportant un conducteur central et six conducteurs latéraux s’étendant tout autour du conducteur central permet de concentrer les lignes à proximité immédiate du guide d’ondes. Cette configuration permet de concentrer la région de mesure à proximité du conducteur central. La fiabilité de la mesure de la température locale, en est améliorée, mais l’étendue de la région de mesure est limitée. Le guide d’ondes peut être un câble coaxial pour obtenir une concentration maximale de la région de mesure, c'est-à-dire de la zone dans laquelle le dispositif permet une mesure.

De préférence, les conducteurs d’un même guide d’ondes sont en un même matériau.

La forme des conducteurs n’est pas limitative. Ils peuvent en particulier présenter la forme d’un fil, d’un câble ou d’une bande en un matériau conducteur électriquement. Les taquets ou les perles peuvent être en un unique matériau ou en plusieurs matériaux différents. Il est ainsi possible d’adapter l’impédance au milieu de mesure afin d’améliorer la sensibilité de mesure par rapport à des perturbations extérieures.