Abstract EN:

L'objectif de ce travail est de contribuer à la caractérisation du comportement acoustique des matériaux poreux saturés par un fluide. La première partie, théorique, présente les différents modèles qui décrivent la propagation des ondes acoustiques dans le milieu : la théorie du fluide équivalent, quand la structure est rigide, et la théorie de Biot, lorsque le squelette est mobile. Les interactions viscothermiques qui interviennent entre les différentes phases du matériau sont prises en compte par le modèle de Johnson-Allard. Les équations de propagation sont écrites dans les domaines fréquentiel et temporel. La deuxième partie, expérimentale, confronte la théorie aux expériences. Dans un premier temps, on s'intéresse au cas des matériaux poreux saturés par de l'air. En régime hautes fréquences les paramètres porosité et tortuosité sont évalués par des mesures ultrasonores en réflexion à différents angles d'incidence. En basses fréquences, on effectue des mesures en transmission dans un guide d'onde pour estimer la résistivité du milieu poreux. Dans un deuxième temps, on traite le cas de la propagation des ondes acoustiques en régime hautes fréquences, dans les milieux poreux saturés par un liquide. La théorie de Biot prédit alors l'existence de deux ondes longitudinales et d'une onde transversale. Aux paramètres acoustiques, s'ajoutent les paramètres mécaniques de la structure. On effectue à l'aide de simulations, une étude de la sensibilité de chaque grandeur physique sur l'opérateur de transmission dans le domaine temporel et sur les ondes transmises à travers le poreux. Du fait du nombre important d'inconnues, la caractérisation totale du matériau par inversion à partir de la seule mesure de l'onde transmise à travers le milieu poreux est impossible. En fixant les valeurs d'un certain nombre de paramètres, on peut néanmoins déterminer par inversion sur les signaux temporels transmis, un jeu de quelques paramètres comme la porosité, la tortuosité, la longueur caractéristique visqueuse et le module d'Young de la structure. Ces résultats sont utilisés par la suite pour tenter de caractériser l'os humain.