Dispositif expérimental

Considérons la figure 25 qui montre un dispositif interférométrique speckle pour étudier l'étanchéité d'un connecteur industriel de surface 15×23 mm².

L'interféromètre est composé d'une source laser, λ=0,6328μm, qui est séparée en deux faisceaux dans le rapport 10%-90%. Le faisceau d'éclairage de l'objet est parallèle et illumine la surface perpendiculairement à sa normale. Le faisceau diffracte une onde vers le capteur d'image. L'objectif d'imagerie, ouvert à N=8 donne l'image de la surface de l'objet sur la matrice de pixels de détecteur avec un grandissement transversal gx. Le détecteur est de type CCD (Charge Coupled Device) et contient 572×768 pixels de taille px ×py =8,6×8,6μm2. Le détecteur code l'image sur 8 bits et chaque pixel contient Ne=30000 électrons à la saturation pour un bruit électronique donné à 10 électrons.

Le faisceau de référence interfère avec le faisceau objet au niveau du détecteur. Sur le trajet du faisceau référence, le miroir est monté sur un dispositif piézoélectrique de sensibilité spzt =0,25μm/V. La sensibilité a été estimée avec une incertitude  σpzt/spzt=5%. On observe l'image de l'objet à travers l'objectif sur laquelle est superposé le speckle du à l'éclairage cohérent et la rugosité naturelle de l'objet. La figure 26 montre l'image de l'objet obtenue.

L'image est de mauvaise qualité compte tenu des grains de speckle qui constituent un bruit cohérent noyant le signal dans la fluctuation aléatoire. Cependant, la texture aléatoire code un signal d'interférences aléatoire puisque le speckle interfère avec l'onde de référence. Le signal enregistré sur le capteur est de la forme :

La phase optique est aléatoire et uniformément distribuée sur . Dans le plan du capteur, le speckle possède une longueur statistique moyenne donnée par :

dans le plan (x , y)

dans l'axe z

Ces deux dimensions constituent les longueurs de corrélation transversale et axiale du speckle du plan image.

Compte tenu des valeurs numériques, gy =-0,28, nous avons Φxy =7,9μm et  . La taille du grain de speckle dans le plan image est donc de l'ordre de 8μm, en conséquence nous avons un grain de speckle par pixel. Cette valeur indique que le déplacement maximum mesurable par le procédé est inférieur 8μm .

Compte tenu que la fluctuation aléatoire a une longueur de corrélation égale au pixel, nous pouvons affirmer que tout filtrage spatial avec un noyau de plusieurs pixels contribuera à la réduire fortement.