Fig.1 (a) Aspect d'un radar à ondes millimétriques ultra large bande monté sur un drone. (b)-(d) Manœuvrer le drone à l'intérieur de la cheminée et inspecter la paroi interne de la cheminée tout en soulevant le drone. En (d), l'ouverture de la cheminée est visible ci-dessus. Crédit :Université d'Osaka
Une équipe de chercheurs de l'Université d'Osaka, avec Redécouverte de la roue Inc., et JFE Shoji Electronics Corporation, a développé un système radar ultra large bande, qui peut être monté sur des drones. Avec la coopération de l'usine Tokuyama d'Idemitsu Kosan Co., Ltd., un drone équipé du radar a volé dans une cheminée d'une hauteur de 150 m lors d'une période d'inspection régulière (Fig. 1). Les chercheurs ont réussi à inspecter l'épaisseur du matériau de revêtement, qui recouvre la paroi de la cheminée comme couche de protection.
"En général, radars à ondes millimétriques avec des fréquences de fonctionnement à 24 GHz, 60 GHz, 77 GHz, et 79 GHz sont couramment utilisés principalement pour les applications embarquées. Cependant, en raison des limitations des fréquences radio et de leurs largeurs de bande, la capacité de pénétration du matériau et la résolution sont insuffisantes, et aucun d'eux ne peut être appliqué au diagnostic ci-dessus de la paroi intérieure de la cheminée, " explique le professeur adjoint Yi.
Les chercheurs ont développé un système radar qui utilise des technologies de communication optique (Fig. 2). Dans ce système, deux longueurs d'onde différentes de signaux optiques sont d'abord générées dans la bande de longueur d'onde de communication par fibre optique (1,55 µm). Lorsque les signaux optiques sont transmis sur un câble à fibre optique et appliqués à une photodiode, qui convertit le signal optique en signal électrique (RF), il est possible de générer des ondes radio avec une fréquence correspondant à la différence de longueur d'onde entre les deux signaux optiques. En contrôlant précisément la longueur d'onde optique, les ondes radio peuvent être générées dans n'importe quelle bande dans la gamme d'environ 1 GHz à 1 000 GHz. La position du point de réflexion (face avant ou arrière de l'objet) est connue en irradiant l'objet tout en changeant la fréquence de cette onde radio et en calculant la relation de phase d'amplitude entre l'onde radio réfléchie et renvoyée par l'objet et l'onde radio d'origine .
Fig.2 Schéma fonctionnel du radar à ondes millimétriques ultralarge bande monté sur le drone. La caractéristique est que la génération de signaux à ondes millimétriques est contrôlée en utilisant des technologies de communication optique. Le contrôle de la génération d'ondes millimétriques et le traitement des signaux détectés sont effectués au sol. Il peut gérer jusqu'à la bande des ondes térahertz en remplaçant les pièces montées sur le drone. Crédit :Université d'Osaka
Fig.3 Exemple de résultats de mesure. (a) Réflexion des ondes radio à un certain point. Des ondes réfléchies par la surface avant et la surface arrière du matériau de revêtement sont observées, et l'épaisseur est estimée à 76 mm de la différence. (b) Un exemple d'imagerie de l'épaisseur du revêtement dans la direction circonférentielle de la cheminée. Crédit :Université d'Osaka
Afin de répondre aux besoins d'inspection mentionnés ci-dessus pour la paroi intérieure de la cheminée, il est nécessaire de disposer d'une technologie permettant de transmettre le matériau de revêtement d'une épaisseur d'environ 50 mm à 150 mm et de mesurer l'épaisseur avec une résolution de l'ordre du mm. Par conséquent, par des expériences préalables, les chercheurs ont découvert que l'épaisseur du matériau de revêtement pouvait être mesurée en utilisant la bande de 4 GHz à 40 GHz, et réglé le système de la figure 2 pour fonctionner dans cette bande de fréquences. La figure 3 est un exemple de mesure de la paroi intérieure de la cheminée. Les points de réflexion de la surface avant et les points de réflexion de la surface arrière (côté métal) du matériau de revêtement sont observés, et la distance entre les deux correspond à l'épaisseur du matériau de revêtement.
Cette équipe de projet développe également des technologies de diagnostic pour la surface de la paroi intérieure de la cheminée avec une caméra 4K montée sur le drone, et en l'intégrant à la technologie développée cette fois, ils promeuvent l'application pratique des technologies d'inspection pour les cheminées à plus forte valeur ajoutée. "En outre, il devrait être appliqué au diagnostic de diverses structures et équipements d'infrastructure en tirant parti de cette technologie radar qui peut facilement changer la fréquence des ondes radio des ondes millimétriques aux ondes térahertz, " dit le professeur Nagatsuma, qui dirige l'équipe.
