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Daniel Balageas est ex-directeur de recherche et actuellement conseiller émérite à l'ONERA, enseignant associé de l'ENS de Cachan et président du QIRT (Quantitative Infra Red Thermography : journal and conferences). Plan de l'article : 1) Introduction :Situation actuelle de la détection des mines 2) Méthodes de détection utilisant la thermographie infrarouge 21) La thermographie passive photothermique 22) La thermographie active photothermique 23) La thermographie active photothermique hyperfréquence 24) La méthode EMIR™ (Electro-Magnétique InfraRouge) 1) Introduction : Situation actuelle de la détection des mines Les difficultés rencontrées dans la détection des mines enfouies ont stimulé depuis de nombreuses années les recherches exploratoires faisant appel a des techniques très variées : méthodes magnétiques, capteurs infrarouges, ondes radar pénétrant le sol, rétrodiffusion de rayons X, capteurs acoustiques, analyse par neutrons, détection de vapeurs émanant des matières explosives… Si pour les mines métalliques la méthode magnétique est efficace, pour les mines non métalliques la situation est bien différente. Aucune méthode n’est totalement satisfaisante dans les conditions réelles d’utilisation. Parmi les méthodes candidates, celles reposant sur l’analyse du rayonnement infrarouge émis par le sol sont l’objet de nombreux travaux de recherche dans le monde. On se propose ici de faire l’inventaire des méthodes de détection reposant sur l’utilisation de caméras infrarouges.
2) Méthodes de détection utilisant la thermographie infrarouge L’utilisation de la thermographie pour détecter des mines enterrées est déjà ancienne. Cependant des améliorations sont apparues au fil du temps : passage d’une observation « passive » à une observation « active » impliquant une stimulation thermique commandée par l’observateur, puis recours à des rayonnements pénétrant le sol (ondes radar), puis enfin obtention d’images de champ électromagnétique perturbé par la présence des mines grâce à un film convertissant les photons micro-ondes en chaleur et détection de l’échauffement de ce film convertisseur par caméra infrarouge. 21) La thermographie passive photothermique La façon la plus simple d’utiliser une caméra infrarouge [1] pour détecter la présence de mines enterrées consiste en l’observation de l’évolution circadienne du rayonnement thermique infrarouge émis par la surface du sol[2]. Ce rayonnement varie parce que la température du sol elle même varie sous l’effet du rayonnement solaire et des facteurs atmosphériques. La présence de mines entraîne un contraste thermique local (la zone est plus ou moins chaude que le sol sans mine). Il y a des heures privilégiées d’observation pour avoir un contraste maximum. Les inconvénients sont, d’une part la durée des essais qui est grande, d’autre part la grande variabilité des conditions atmosphériques (nébulosité, vent, pluie…) et l’hétérogénéité des sols (nature, humidité, végétation…) qui entraînent un faible rapport signal/bruit pour la détection du contraste thermique dû à la présence de la mine. La méthode n’est guère applicable qu’à des terrains homogènes et secs et des conditions climatiques telles que celles rencontrées dans les régions arides chaudes. 
22) La thermographie active photothermique Pour palier ces deux défauts, l’observateur peut intervenir plus directement en réalisant la sollicitation thermique à l’aide d’un flux lumineux issue d’une source commandable telle qu’une lampe halogène. Les durées d’examen sont considérablement réduites mais la profondeur sondées moins importantes et la variabilité des conditions imposées ne sont plus variables et dépendent de l’observateur. Les hétérogénéités du sol sont par contre toujours présentes et rendent l’interprétation des images difficiles. 
23) La thermographie active photothermique hyperfréquence Afin de palier la faible profondeur sondée par la méthode précédente, on peut utiliser non plus une source de photon dans le domaine visible ou proche du visible, mais des photons dans des longueurs d’onde radar (encore appelées micro-ondes). Les longueurs d’onde sont non plus sub-micrométriques mais centimétriques. Leur intérêt est qu’elles sont nettement plus pénétrantes vis à vis du sol. Pour une même profondeur de sondage les temps d’observation sont réduits d’un facteur 4 par rapport à la méthode précédente. Les autres inconvénients des méthodes précédentes, par contre, existent encore dans ce cas. 
24) La méthode EMIR™ (Electro-Magnétique InfraRouge)[3]
Comme dans le cas de la méthode précédente, on illumine le sol avec une source micro-ondes, mais on interpose entre la source électromagnétique et le sol un film photothermique4 spécial de conductivité électrique ajustée en sorte que ce film absorbe une partie du champ électrique existant dans son plan. L’échauffement du film, enregistré par la caméra infrarouge est une image de la distribution d’intensité du champs dans le plan. Or ce champ résulte de l’addition du champ électrique incident issu de la source et du champ réfléchi par le sol. Ce champ réfléchi est influencé par la présence éventuelle des mines. La présence de la mine est alors révélée par un contraste thermique local dans l’image infrarouge.
La méthode est proche de la méthode précédente avec l’énorme avantage qu’elle n’est pas influencée par le processus, lent et complexe, de conduction thermique dans le sol existant entre la mine et la surface du sol. Cette conduction dépend des propriétés du sol et atténue fortement le signal lié au contraste thermique caractéristique de la présence de la mine. Dans le cas présent l’image s’établit instantanément et n’est pas liée à un phénomène de conduction thermique. On trouvera des exemples d’images EMIR, montrant en laboratoire la possibilité de détection des mines enterrées, sur le site : http://qirt.gel.ulaval.ca/, à la rubrique « Archives libres des conférences QIRT » (conférence 2002, article QIRT 2002- 010 ; Conférence 2004, article QIRT 2004-066).
Pour en savoir plus :
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@ détection physique 
