Monitoring de structure en environnement sévère : tomographie passive d’ondes élastiques par réseaux de Bragg sur fibre optique // Structure monitoring in harsh environments: fiber Bragg gratings for passive guided wave tomography

L’utilisation de réseaux de Bragg sur fibre optique comme récepteur d’ondes élastiques guidées est étudiée depuis plusieurs années au LIST en tant que solution innovante pour le monitoring de structures soumises à des contraintes opérationnelles sévères.
Des progrès récents sur l’instrumentation opto-électronique dédiée à ce type de mesure ont permis de montrer la capacité de l’équipe de faire des mesures d’ondes élastiques à plus de 1000°C, et d’obtenir des degrés de multiplexage sur une même fibre optique qui offrent la possibilité de mettre en œuvre des algorithmes de tomographie par ondes élastiques guidées. Par ailleurs, un modèle de mesure d’ondes élastiques par réseaux de Bragg a récemment été développé. Ce modèle sera mis en œuvre afin d’adapter les algorithmes de tomographie, développés et éprouvés pour les capteurs piézoélectriques « standards », à la spécificité de la mesure Bragg.
Cette thèse pourra s’appuyer sur des campagnes expérimentales prévues dans des projets européens et des collaborations industrielles, qui permettront de mettre en œuvre en 2027/2028 ce type d’instrumentation sur des structures industrielles en conditions réelles (notamment des centrales nucléaires) ce qui offrira des données uniques à exploiter.
Le doctorant travaillera sur des aspects purement algorithmiques (adaptation des algorithmes de tomographie à la spécificité de la mesure Bragg, à la prise en compte de complexités géométriques sur structures industrielles réelles, problématique de calibration liées aux fortes températures / gradients de température) et à la réalisation de démonstrateurs au laboratoire. Il participera également au déploiement de la technologie sur sites industriels et à l’analyse des données.

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The use of fiber Bragg gratings on optical fiber as receivers of guided elastic waves has been studied for several years at CEA LIST as an innovative solution for monitoring structures subjected to severe operational stresses.
Recent advances in optoelectronic instrumentation dedicated to this type of measurement have demonstrated the team's ability to measure elastic waves at temperatures exceeding 1000°C and to achieve degrees of multiplexing on a single optical fiber that enable the implementation of guided elastic wave tomography algorithms. In addition, a model of elastic waves measurement using fiber Bragg gratings has recently been introduced into CIVA simulation platform developed by CEA LIST. This model will be used in order to adapt the tomography algorithms, developed and tested for “standard” piezoelectric sensors, to the specific characteristics of Bragg measurements.
This thesis will be take place in parallel to experimental campaigns planned as part of European projects and industrial collaborations, which will enable this type of instrumentation to be implemented on real industrial structures in 2027/2028 (especially nuclear power plants), providing unique data for analysis.
The doctoral student will work on purely algorithmic aspects (adapting tomography algorithms to the specificity of Bragg measurement, taking into account geometric complexities on real industrial structures, calibration issues related to high temperatures/gradients) and on the development of demonstrators in the laboratory. He or she will also participate in the deployment of the instrumentation on industrial sites and in data analysis to demonstrate the performances of the technology.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service Monitoring, Contrôle et Diagnostic
Laboratoire : Laboratoire Systèmes et Photonique pour le Monitoring
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC)
Directeur de thèse : CHAPUIS Bastien
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DIN//LSPM

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service Monitoring, Contrôle et Diagnostic

acoustique, propagation des ondes, traitement du signal