Lobjectif de cette thèse était de concevoir et développer un dispositif expérimental réalisant des mesures dans la gamme micrométrique, qui soit compact, transportable et le plus stable possible pour la réalisation de mesures in-situ. Ce projet a donc contribué à la conception et à la réalisation dun dispositif interférométrique de shearographie qui constituera une base pour de futurs développements. Un interféromètre original de shearographie à chemins optiques quasi-communs et utilisant la technique du décalage de phase temporel a été présenté dans ce travail. Lélément clef du montage expérimental de shearographie est le dispositif de cisaillement (« shearing device », en anglais) : il sagit dun prisme qui sépare les états de polarisation TE et TM grâce à une couche mince polarisante et une fine lame de verre qui lui est accolée. Cet élément de cisaillement ainsi que lutilisation dune caméra CMOS et dune cellule à cristaux liquide pour modulateur de phase, ont permis la réalisation dun interféromètre compact, en ligne, relativement bon marché et à chemins optiques quasi-communs, lui conférant ainsi une grande stabilité par rapport aux perturbations extérieures. De plus, la sensibilité de cet interféromètre peut être ajustée pour différentes applications en modifiant la distance de cisaillement, par exemple en utilisant une lame de verre dépaisseur différente accolée au prisme séparateur de polarisation. Des logiciels pour lacquisition et le traitement des images ont également été développés afin de rendre le système simple dutilisation et convivial. Lefficacité de cet interféromètre de shearographie a été prouvée dans le domaine mécanique et une application originale a été développée dans le domaine de la biophotonique.

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse contribuent au développement du contrôle non destructif (CND) des plaques minces constituées de matériaux composites stratifiés. La méthode développée est une technique hybride associant les ondes ultrasonores<br />guidées (ondes de Lamb) comme moyen de sollicitation et un interféromètre de speckle particulier (la caméra de shearographie) comme outil de mesure. L'objectif de<br />ces travaux est d'évaluer les performances de cette technique pour détecter, localiser et quantifier des délaminages dans des plaques de carbone époxy.<br />Une étude de l'interféromètre de shearographie a permis d'expliciter sa sensibilité vis à vis des composantes du vecteur déplacement. Un effort particulier a été mené pour caractériser métrologiquement ce dispositif de mesure de phase optique. Un bilan d'incertitude montre notamment que la phase peut être mesurée avec une incertitude type de 2PI/50.<br />Nous avons alors mis en oeuvre les ondes de Lamb afin d'élaborer la méthode de CND proprement dite. Deux modes de visualisations des ondes de Lamb (mode passe bande et réjection de bande) adaptés à la longueur d'onde de celles-ci ont été mis au point. Plusieurs<br />résultats de visualisations des ondes de Lamb et de l'interaction avec les délaminages confirment les possibilités de cette méthode. Une interprétation des images shearographiques de l'interaction ondes/délaminages reposant sur un modèle mécanique de diffraction d'une onde par un trou débouchant cylindrique permet de rendre cette méthode quantitative.<br />Les résultats expérimentaux sont alors comparés à des cartographies obtenues par thermographie infrarouge stimulée du délaminage.

Ce document décrit une partie de mes travaux de recherche effectué entre 2002 et 2010 au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées dans les domaines de la sécurité routière et des ouvrages d'art. Le premier domaine concerne la vision à travers les milieux diffusants. L'objectif est de proposer des dispositifs de surveillance du réseau routier ou d'aide à la conduite en situations météorologiques dégradées (pluie, neige, brouillard, fumée, etc.). Je présente les phénomènes physiques limitant la vision dans le brouillard et des dispositifs permettant de répondre à cette problématique. Le second domaine traite de l'auscultation des structures d'ouvrages d'art par des techniques non destructives. Deux exemples sont présentés, l'un tiré des travaux sur l'auscultation des composites collés en surface du béton et l'autre concernant l'auscultation des conduits de précontrainte extérieure. Pour chacun des sujets, je présente les dispositifs et les méthodes mis en oeuvre. Les résultats de modélisation numériques sont comparés aux mesures expérimentales.