WO2021148759A1 - Selective method and system for the nondestructive testing of a mechanical part - Google Patents

Selective method and system for the nondestructive testing of a mechanical part Download PDF

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WO2021148759A1
WO2021148759A1 PCT/FR2021/050117 FR2021050117W WO2021148759A1 WO 2021148759 A1 WO2021148759 A1 WO 2021148759A1 FR 2021050117 W FR2021050117 W FR 2021050117W WO 2021148759 A1 WO2021148759 A1 WO 2021148759A1
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destructive testing
mechanical
excitation
measuring device
selective non
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PCT/FR2021/050117
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French (fr)
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Mohamed EL BADAOUI
Tony Alain Roger Joêl LHOMMEAU
Maxime FARIN
Claire Prada
Julien De Rosny
Mathias Fink
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Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
Safran
Ecole Superieure De Physique Et De Chimie Industrielles De La Ville De Paris
Safran Aircraft Engines
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    • G01N2291/2693—Rotor or turbine parts

Definitions

  • the present invention relates to a method and a selective non-destructive testing system of a part of a mechanical device.
  • non-destructive testing denotes a set of methods which make it possible to characterize the state of integrity and / or the quality of structures or materials without degrading them.
  • Non-destructive testing has a privileged but non-limiting application in the field of aeronautics, and more generally in any industrial field in which the structures of which it is desired to characterize the condition or quality are expensive and / or their reliability. operation is critical.
  • Non-destructive testing can advantageously be carried out on the structure or the material considered both during production and during use or maintenance.
  • engine health monitoring is done by visual observation of the parts, to determine if they are operable.
  • a visual and endoscopic inspection as it is currently practiced is a relatively long and tedious operation, which mobilizes for a not insignificant time the system (for example for an aircraft engine) in which the device is installed. This inspection also depends on an operator, and can therefore be a source of errors.
  • Endoscopy consists of introducing an optical fiber whether at the level of the structure, wings, nacelles, power transmission housings, auxiliary power units (APU), engine (HP compressor, LP compressor, chamber combustion, turbine), analysis of parts (housings, vanes, fins) and search for impacts, cracks or cracks.
  • Endoscopic inspection (as described, for example, in publication EP2715274) requires a trained operator who defines a sanction using a visual criterion. This criterion can sometimes be subjective, especially in the case of estimating a crack depth. In addition, performing endoscopy can be a difficult operation depending on the access available to the operator and the location to perform it (under the wing, on the runway, in the workshop, etc.).
  • an aim of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art described above.
  • an aim of the invention is to provide a selective non-destructive testing process making it possible to carry out a non-destructive analysis of a turbomachine without dismantling it and to be able to sanction on a criterion linked to a mechanical characteristic.
  • the subject of the invention is a selective method of non-destructive testing of a mechanical part of a mechanical device, carried out by means of a non-destructive testing system comprising an excitation device, a control device. measurement, and a validation device, said method comprising the following steps: emission by the excitation device of a waveform to selectively vibrate the part to be controlled from among a plurality of parts of the mechanical device, the wave being determined beforehand by time reversal of a transfer function between the excitation device and the part to be checked for a given signal emitted by the excitation device; determination by the measuring device of the resonant frequencies of the part in response to the vibration; and - evaluation by the validation device of the state of the part by comparing the determined resonant frequencies with stored resonance frequencies characteristic of a sound part.
  • the method allows the automation of non-destructive acoustic testing, and the reduction of time for testing mechanical parts, since the dismantling of the parts is not necessary.
  • the inspection of the part is carried out from a transmission and reception device located at a fixed location. This makes it possible to perform a characterization of the condition of engine parts from a single installation, which is advantageous when one wishes to know the physical characteristics of several parts.
  • the method according to the invention can also comprise at least one of the following characteristics: the mechanical part to be checked is a blade of a moving wheel of a turbomachine; the emission, determination and evaluation steps are carried out for a first vane and repeated for a second vane of the wheel, with the same emitted waveform, after positioning the second vane in place of the first vane , the excitation device and the measuring device being positioned in the same configuration; the excitation device comprises an array of loudspeakers positioned opposite the movable wheel; the measuring device comprises a laser vibrometer positioned opposite the movable wheel; and the vibratory wave measuring device comprises a microphone positioned inside the turbomachine as close as possible to the blade.
  • a subject of the invention is also, in a second aspect, a selective non-destructive testing system of a mechanical part for implementing the selective non-destructive testing method as described above, said selective non-destructive testing system.
  • a mechanical part of a mechanical device comprising an excitation device, a measuring device, and a validation device comprising: a module for transmitting by the device for excitation of a waveform to selectively put in vibration the part to be controlled from among a plurality of parts of the mechanical device, the wave being determined beforehand by time reversal of a transfer function between the excitation device and the part to be controlled for a given signal emitted by the device d excitement;
  • an analysis module by the device for measuring the resonant frequencies of the part in response to the vibration; - a part condition diagnostic module by comparing the measured resonant frequencies with stored resonant frequencies characteristic of a healthy part.
  • the system according to the invention can also comprise at least one of the following characteristics: the excitation device comprises a loudspeaker network; and the measuring device comprises a laser vibrometer, a microphone, a strain gauge, and / or an accelerometer.
  • Computer program product comprising program code instructions for executing the steps of the method as described above, when this method is executed by at least one processor of a validation device of a selective control system non-destructive as described above.
  • FIG. 1 diagrammatically represents a selective system non-destructive testing according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents an example of the hardware architecture of a validation device belonging to the selective non-destructive testing system of FIG. 1
  • FIG. 3 represents, in the form of a flowchart, the main steps of a selective non-destructive testing method according to one embodiment of the invention as implemented by the system of FIG. 1
  • FIG. 4 represents the vibratory responses of a blade according to different mechanical characteristics
  • FIG. 1 shows, in its environment, a selective non-destructive testing system 10 in accordance with the invention, in a particular embodiment.
  • the selective non-destructive testing system 10 is used by way of illustration to carry out the control of the integrity of a mechanical part of a turbomachine 1 such as a blade 2 of a turbine engine.
  • a mechanical part of a turbomachine 1 such as a blade 2 of a turbine engine.
  • movable impeller of an inlet fan commonly referred to as a fan or blower, or a blade 3 of a movable impeller of a compressor.
  • No limitation is however attached to the nature or the form of the mechanical parts considered.
  • the selective non-destructive testing system 10 comprises an excitation device 11 which will perform the excitation of a part to be tested 2, 3.
  • the excitation device 11 is not in direct or indirect mechanical contact with the part to be checked 2, 3, and is external to the turbomachine 1.
  • the parts to be checked such as movable wheel vanes 2, 3 are difficult to access.
  • the excitation device 11 is configured to focus a vibratory wave locally on a specific part of the engine.
  • This solicitation is carried out using an excitation device 11 composed of acoustic transmitters such as loudspeakers, comprising for example ultrasonic transducers. These transmitters are for example 2 in number, preferably between 4 and 256 elements.
  • the waveforms emitted by the excitation device 11 are obtained by the time reversal method described below. This method follows a coordinated mode between the transmitters which makes it possible to focus a vibratory wave on the part to be controlled.
  • the excitation device 11 is positioned in front of the turbomachine, facing the fan of the turbomachine.
  • the position of the transmitter network in relation to the engine is fixed once and for all and must be identical for subsequent checks. The same is true for the position of the movable elements of the engine.
  • the selective non-destructive testing system 10 also comprises a vibratory wave measuring device 12 which measures the vibration of the part generated by the waves emitted by the excitation device 11.
  • the measuring device 12 may include a measuring element. contactless such as an optical measuring element (for example a laser vibrometer), acoustic (for example a microphone, array of microphones), ...) and / or an intrusive measuring element (for example a strain gauge, an accelerometer ).
  • the measuring device 12, for example a laser vibrometer can be placed in front of the turbomachine, facing the fan of the turbomachine in order to detect the vibratory responses by measuring the deformation of the parts to be checked 2, 3 in reaction to a vibratory wave focused on said parts.
  • the selective non-destructive testing system 10 also includes a validation device 20.
  • the validation device 20 has the hardware architecture of a computer, as illustrated in FIG. 2.
  • It comprises in particular a processor 21, a random access memory 22, a read only memory 23, a non-volatile flash memory 24 as well as communication means 25 allowing in particular the validation device 20 to communicate with the measuring device 12 to obtain the vibratory signal. generated by the excitation device 11.
  • These communication means comprise for example a digital data bus, or a communication interface on a telecommunications network, and so on.
  • the read only memory 23 of the validation device 20 constitutes a recording medium in accordance with the invention, readable by the processor 21 and on which is recorded a computer program PROG in accordance with the invention.
  • the PROG computer program defines functional and software modules here, configured to perform a selective non-destructive testing process for a part of a mechanical device, such as a turbomachine moving wheel vane.
  • These functional modules are based on and / or control the hardware elements 21-25 of the validation device 20 mentioned above. They include in particular here, as illustrated in FIG.
  • an initialization module 20A configured to determine the excitation to be emitted in order to excite the part to be controlled by the emission of a vibratory wave by the excitation device 11; an emission module 20B configured to generate by the excitation device 11 a vibratory wave focused spatially and temporally on the part to be controlled; an analysis module 20C configured to analyze frequentially the signals coming from the measuring device 12; a 20D diagnostic module, configured to evaluate the evolution of the mechanical characteristics of the part to be checked.
  • the validation device 20 also has a notification module 20E, capable of notifying a user or a remote device of the existence of a fault on the gear, if applicable.
  • This notification module 20E can rely in particular on the communication means 25 of the validation device 20 or on input / output means thereof, such as for example a screen or a microphone capable of signaling the detection of a fault to a user installed near the validation device 20.
  • the functions of these different modules are now described in more detail with reference to the steps of the search method according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates, in the form of a flowchart, the main steps of a non-destructive testing method according to the invention in a particular embodiment in which it is implemented by the validation device 20 of the selective control system. non-destructive testing 10.
  • the initialization module 20A proceeds to the generation of vibratory waves by the excitation device 11 to a part to be characterized and to the measurement of the vibratory response by the control device. measure 12.
  • the loudspeakers can emit one by one, the response between each loudspeaker and the target point then being stored.
  • Room echo signals can be described by a model that takes into account a transfer function between the transmit and receive source.
  • the transfer functions (medium impulse response) between transmitters (speakers) and target points (part to be characterized) are therefore recorded. This step makes it possible to know the excitation to be emitted to excite the desired part by the time reversal method in which the echo signals reflected by the part are stored, and the echo signals returned in time are sent. .
  • the acoustic efficiency for exciting a mechanical part is relatively low, but the use of the time reversal method makes it possible to increase this efficiency by significantly and therefore the signal-to-noise ratio, the time reversal making it possible to spatially and temporally focus an electromagnetic signal in a dispersive propagation medium.
  • the excitation device 11 can be favorably positioned in front of and behind the motor in order to exploit the tubular shape of the motor as a conduit guiding sound waves.
  • the transmission module 20B is carried out on the transmission by the excitation device 11 of the transfer functions returned in time for selectively energize a part of a mechanical device, and thus advantageously avoid parasitic echo signals from neighboring parts.
  • the analysis module 20C proceeds to the recording and frequency analysis of the signals from the measuring device to allow characterization of the part.
  • the part vibration signal due to the excitation is also recorded in order to assess the evolution of the mechanical characteristics of this part
  • the diagnostic module 20D proceeds to evaluate the state of the checked part by comparing its response with the first response recorded for this part (when it was intact) and vis-à-vis - view of a sanction criterion (Figure 5).
  • the diagnosis of the part is based on different approaches but which can also be combined with each other.
  • a threshold criterion is defined, for example threshold with respect to a variation of a natural frequency, threshold with respect to an unwanted resonant frequency or band of resonant frequencies.
  • FIG 4 it is illustrated on graph G1 the mechanical characteristic of a blade (here, the resonant frequency of an eigenmode) making it possible to decide on the state of the part, such as, for example, the loss of material at the corner of a blade.
  • the curves represent one of the resonances measured on the same vane before and after several successive damages (by cutting a corner of the vane from an increasing surface S C or P e). The shift of a vane resonance mode due to the growth of a defect thus makes it possible to determine the state of the part.
  • the method makes it possible to advantageously exploit the symmetry of the movable impellers of the engine.
  • the vibratory responses of several fan blades excited by time reversal of the response of one of them are illustrated in graphs G2, G3 and G4.
  • the vibratory responses of the different blades exhibit similar response characteristics in vibration speed and resonant frequency.
  • This method is particularly advantageous in the case where an optical measuring device (laser vibrometer) is used because it makes it possible to characterize all the blades without modifying the positioning of the excitation 11 and measuring devices 12 of the selective system. non-destructive testing 10.

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Abstract

The invention relates to a selective method for the nondestructive testing of a mechanical part (2, 3) of a mechanical device (1), carried out by means of a nondestructive testing system (10) comprising an excitation device (11) and a measuring device (12), said method comprising the following steps: - (E20) having the excitation device (11) emit a waveform to selectively make the part under test (2, 3), which is one of a plurality of parts of the mechanical device (1), vibrate; - (E30) having the measuring device (12) determine resonance frequencies of the part (2, 3) in response to the vibration; and - (E40) evaluating the state of the part (2, 3) by comparing the determined resonance frequencies with stored resonance frequencies characteristic of a healthy part.

Description

PROCEDE ET SYSTEME SELECTIF DE CONTROLE NON DESTRUCTIF D’UNE PIECE METHOD AND SELECTIVE SYSTEM FOR NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF A PART
MECANIQUE MECHANICAL
DOMAINE DE L'INVENTION FIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne un procédé et un système sélectif de contrôle non destructif d’une pièce d’un dispositif mécanique. The present invention relates to a method and a selective non-destructive testing system of a part of a mechanical device.
Elle se rapporte plus particulièrement au contrôle non destructif d’aubes de roues mobiles équipant des moteurs d'aéronefs et notamment des turbomachines. It relates more particularly to the non-destructive testing of vanes of moving wheels fitted to aircraft engines and in particular turbomachines.
ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
De façon connue, on désigne par contrôle non destructif un ensemble de méthodes qui permettent de caractériser l'état d'intégrité et/ou la qualité de structures ou de matériaux sans les dégrader. Le contrôle non destructif a une application privilégiée mais non limitative dans le domaine de l'aéronautique, et plus généralement dans n'importe quel domaine industriel dans lequel les structures dont on souhaite caractériser l'état ou la qualité sont coûteuses et/ou leur fiabilité de fonctionnement est critique. Le contrôle non destructif peut être avantageusement réalisé sur la structure ou le matériau considéré aussi bien en cours de production qu'en cours d'utilisation ou de maintenance. In a known manner, the term “non-destructive testing” denotes a set of methods which make it possible to characterize the state of integrity and / or the quality of structures or materials without degrading them. Non-destructive testing has a privileged but non-limiting application in the field of aeronautics, and more generally in any industrial field in which the structures of which it is desired to characterize the condition or quality are expensive and / or their reliability. operation is critical. Non-destructive testing can advantageously be carried out on the structure or the material considered both during production and during use or maintenance.
Généralement, la surveillance de l’état de santé moteur est faite par l’observation visuelle des pièces, pour définir si celles-ci sont opérables. Parmi les critères d’évaluation de cette observation, on peut noter le changement de couleur, l’apparition de fissures, d’usure (perte de matière). Une inspection visuelle et endoscopique telle qu'elle est pratiquée actuellement est une opération relativement longue et fastidieuse, qui mobilise pour un temps non négligeable le système (par exemple pour un moteur d'aéronef) dans lequel le dispositif est installé. Cette inspection dépend par ailleurs d'un opérateur, et peut donc être source d'erreurs. Generally, engine health monitoring is done by visual observation of the parts, to determine if they are operable. Among the evaluation criteria for this observation, we can note the change of color, the appearance of cracks, wear (loss of material). A visual and endoscopic inspection as it is currently practiced is a relatively long and tedious operation, which mobilizes for a not insignificant time the system (for example for an aircraft engine) in which the device is installed. This inspection also depends on an operator, and can therefore be a source of errors.
En outre, il peut être difficile pour un opérateur d’avoir un accès à toutes les pièces qui sont à l’intérieur du moteur, si bien que le contrôle visuel est souvent impossible. In addition, it can be difficult for an operator to gain access to all of the parts that are inside the engine, so visual inspection is often not possible.
Il y a donc deux solutions pour réaliser ces observations : There are therefore two solutions to carry out these observations:
Le démontage du moteur, qui est impactant pour sa disponibilité car certaines pièces nécessitent le démontage de l’ensemble du moteur. Cette inspection nécessite un temps d’immobilisation qui peut être relativement important (d’une heure à quelques heures) qui immobilise l’aéronef et les opérateurs. L’utilisation d’endoscopes que l’on introduit dans des orifices prévus à cet effet, ce qui permet à l’opérateur d’avoir un accès visuel partiel aux pièces localisées à l’intérieur du moteur telles que les aubes de turbines et de compresseur. L’endoscopie consiste à introduire une fibre optique que ce soit au niveau de la structure, des voilures, des nacelles, des carters de transmission de puissance, des groupes auxiliaires de puissance (APU), du moteur (compresseur HP, compresseur BP, chambre de combustion, turbine), l’analyse des pièces (carters, aubes, ailettes) et la recherche d’impacts, de criques ou de fissures. The dismantling of the engine, which has an impact on its availability because some parts require the dismantling of the entire engine. This inspection requires an immobilization time which can be relatively long (from one hour to a few hours) which immobilizes the aircraft and the operators. The use of endoscopes that are introduced into orifices provided for this purpose, which allows the operator to have partial visual access to the parts located inside the engine such as the blades of turbines and compressor. Endoscopy consists of introducing an optical fiber whether at the level of the structure, wings, nacelles, power transmission housings, auxiliary power units (APU), engine (HP compressor, LP compressor, chamber combustion, turbine), analysis of parts (housings, vanes, fins) and search for impacts, cracks or cracks.
Aujourd’hui, cette méthode d’endoscopie est la plus employée pour connaître le statut d’opérabilité des pièces moteur. Today, this endoscopic method is the most widely used to determine the operability status of engine parts.
L’inspection par endoscopie (comme décrit par exemple dans la publication EP2715274) nécessite un opérateur formé qui définit une sanction à l’aide d’un critère visuel. Ce critère peut parfois être subjectif en particulier dans le cas de l’estimation d’une profondeur de crique. En outre, la réalisation de l’endoscopie peut être une opération difficile en fonction des accès disponibles à l’opérateur et du lieu pour le réaliser (sous l’aile, sur la piste, en atelier ...). Endoscopic inspection (as described, for example, in publication EP2715274) requires a trained operator who defines a sanction using a visual criterion. This criterion can sometimes be subjective, especially in the case of estimating a crack depth. In addition, performing endoscopy can be a difficult operation depending on the access available to the operator and the location to perform it (under the wing, on the runway, in the workshop, etc.).
On connaît également la publication EP2217908. Dans ce document, les auteurs exploitent un laser pour exciter thermiquement la pièce ce qui génère des ondes ultrasonores. L’exploitation des ondes ultrasonores avec l’imagerie thermographique permet de contrôler la pièce, cependant le procédé décrit nécessite le démontage de la pièce et reste classique. The publication EP2217908 is also known. In this document, the authors use a laser to thermally excite the part, which generates ultrasonic waves. The use of ultrasonic waves with thermographic imaging makes it possible to control the part, however the method described requires the part to be dismantled and remains conventional.
On connaît également la publication US6629463B2 « Acoustic inspection of one-piece bladed wheels ». Cette publication porte sur l’inspection acoustique d’une roue à aubes monobloc dans laquelle la roue est entraînée en rotation; chaque pale de la roue est soumise à une excitation mécanique; sa réponse acoustique est captée et un signal électrique correspondant est généré; sa réponse en fréquence est déterminée par le calcul d'une transformée de Fourrier rapide; les fréquences caractéristiques de chaque pale de la roue sont identifiées; et une roue est rejetée ou acceptée selon que la distribution de fréquence ainsi obtenue correspond ou non à un ensemble prédéterminé de distributions de fréquence interdites. Néanmoins, le procédé décrit nécessite le démontage de la roue et ne permet pas d’inspecter l’intérieur d’un moteur. The publication US6629463B2 “Acoustic inspection of one-piece bladed wheels” is also known. This publication covers the acoustic inspection of a one-piece impeller in which the impeller is rotated; each blade of the wheel is subjected to a mechanical excitation; its acoustic response is picked up and a corresponding electrical signal is generated; its frequency response is determined by calculating a fast Fourier transform; the characteristic frequencies of each blade of the wheel are identified; and a wheel is rejected or accepted depending on whether or not the frequency distribution thus obtained corresponds to a predetermined set of prohibited frequency distributions. However, the method described requires the disassembly of the wheel and does not allow inspection of the inside of an engine.
En conséquence, ces publications ne résolvent pas la problématique d’analyse non destructive du moteur sans le démonter et de pouvoir sanctionner sur un critère lié à une caractéristique mécanique. DESCRIPTION DE L'INVENTION Consequently, these publications do not resolve the problem of non-destructive analysis of the motor without dismantling it and of being able to sanction on a criterion linked to a mechanical characteristic. DESCRIPTION OF THE INVENTION
L’invention a pour but de pallier les inconvénients de l’art antérieur décrits ci-avant. En particulier, un but de l’invention est de proposer un procédé sélectif de contrôle non destructif permettant réaliser une analyse non destructive d’une turbomachine sans la démonter et de pouvoir sanctionner sur un critère lié à une caractéristique mécanique. The aim of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art described above. In particular, an aim of the invention is to provide a selective non-destructive testing process making it possible to carry out a non-destructive analysis of a turbomachine without dismantling it and to be able to sanction on a criterion linked to a mechanical characteristic.
A cet égard, l’invention a pour objet un procédé sélectif de contrôle non destructif d’une pièce mécanique d’un dispositif mécanique, réalisé au moyen d’un système de contrôle non- destructif comportant un dispositif d’excitation, un dispositif de mesure, et un dispositif de validation, ledit procédé comportant les étapes suivantes : émission par le dispositif d’excitation d’une forme d’onde pour mettre sélectivement en vibration la pièce à contrôler parmi une pluralité de pièces du dispositif mécanique , l’onde étant préalablement déterminée par retournement temporel d’une fonction de transfert entre le dispositif d’excitation et la pièce à contrôler pour un signal donné émis par le dispositif d’excitation ; détermination par le dispositif de mesure des fréquences de résonance de la pièce en réponse à la mise en vibration ; et - évaluation par le dispositif de validation de l’état de la pièce par comparaison des fréquences de résonance déterminées avec des fréquences de résonance mémorisées caractéristiques d’une pièce saine. In this regard, the subject of the invention is a selective method of non-destructive testing of a mechanical part of a mechanical device, carried out by means of a non-destructive testing system comprising an excitation device, a control device. measurement, and a validation device, said method comprising the following steps: emission by the excitation device of a waveform to selectively vibrate the part to be controlled from among a plurality of parts of the mechanical device, the wave being determined beforehand by time reversal of a transfer function between the excitation device and the part to be checked for a given signal emitted by the excitation device; determination by the measuring device of the resonant frequencies of the part in response to the vibration; and - evaluation by the validation device of the state of the part by comparing the determined resonant frequencies with stored resonance frequencies characteristic of a sound part.
Avantageusement, le procédé permet l’automatisation du contrôle acoustique non destructif, et la diminution des temps de contrôle de pièces mécaniques, le démontage des pièces n’étant pas nécessaire. Advantageously, the method allows the automation of non-destructive acoustic testing, and the reduction of time for testing mechanical parts, since the dismantling of the parts is not necessary.
Avantageusement l’inspection de la pièce est réalisée à partir d’un dispositif d’émission et de réception situé à un emplacement fixe. Cela permet d’effectuer une caractérisation de l’état des pièces moteur à partir d’une seule mise en place, ce qui est avantageux lorsque l’on souhaite connaître les caractéristiques physiques de plusieurs pièces. Advantageously, the inspection of the part is carried out from a transmission and reception device located at a fixed location. This makes it possible to perform a characterization of the condition of engine parts from a single installation, which is advantageous when one wishes to know the physical characteristics of several parts.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes : la pièce mécanique à contrôler est une aube d’une roue mobile de turbomachine ; les étapes d’émission , de détermination et d’évaluation sont réalisées pour une première aube et répétées pour une seconde aube de la roue, avec la même forme d’onde émise, après positionnement de la seconde aube à la place de la première aube, le dispositif d’excitation et le dispositif de mesure étant positionnés dans la même configuration ; le dispositif d’excitation comporte un réseau de haut-parleurs positionné en regard de la roue mobile ; le dispositif de mesure comporte un vibromètre laser positionné en regard de la roue mobile ; et le dispositif de mesure d’ondes vibratoires comporte un microphone positionné à l’intérieur de la turbomachine au plus près de l’aube. Advantageously, but optionally, the method according to the invention can also comprise at least one of the following characteristics: the mechanical part to be checked is a blade of a moving wheel of a turbomachine; the emission, determination and evaluation steps are carried out for a first vane and repeated for a second vane of the wheel, with the same emitted waveform, after positioning the second vane in place of the first vane , the excitation device and the measuring device being positioned in the same configuration; the excitation device comprises an array of loudspeakers positioned opposite the movable wheel; the measuring device comprises a laser vibrometer positioned opposite the movable wheel; and the vibratory wave measuring device comprises a microphone positioned inside the turbomachine as close as possible to the blade.
L’invention a également pour objet dans un second aspect un système sélectif de contrôle non destructif d’une pièce mécanique pour la mise en oeuvre du procédé sélectif de contrôle non destructif tel que décrit ci-avant, ledit système sélectif de contrôle non destructif d’une pièce mécanique d’un dispositif mécanique, comportant un dispositif d’excitation, un dispositif de mesure, et un dispositif de validation comportant : un module d’émission par le dispositif d’excitation d’une forme d’onde pour mettre sélectivement en vibration la pièce à contrôler parmi une pluralité de pièces du dispositif mécanique , l’onde étant préalablement déterminée par retournement temporel d’une fonction de transfert entre le dispositif d’excitation et la pièce à contrôler pour un signal donné émis par le dispositif d’excitation ; A subject of the invention is also, in a second aspect, a selective non-destructive testing system of a mechanical part for implementing the selective non-destructive testing method as described above, said selective non-destructive testing system. 'a mechanical part of a mechanical device, comprising an excitation device, a measuring device, and a validation device comprising: a module for transmitting by the device for excitation of a waveform to selectively put in vibration the part to be controlled from among a plurality of parts of the mechanical device, the wave being determined beforehand by time reversal of a transfer function between the excitation device and the part to be controlled for a given signal emitted by the device d excitement;
- un module d’analyse par le dispositif de mesure des fréquences de résonance de la pièce en réponse à la mise en vibration; - un module de diagnostic de l’état de la pièce par comparaison des fréquences de résonance mesurées avec des fréquences de résonance mémorisées caractéristique d’une pièce saine. - an analysis module by the device for measuring the resonant frequencies of the part in response to the vibration; - a part condition diagnostic module by comparing the measured resonant frequencies with stored resonant frequencies characteristic of a healthy part.
Avantageusement, mais facultativement, le système selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes : le dispositif d’excitation comporte un réseau de haut-parleurs ; et le dispositif de mesure comporte un vibromètre laser, un microphone, une jauge de déformation, et/ ou un accéléromètre. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé tel que décrit ci-avant, lorsque ce procédé est exécuté par au moins un processeur d’un dispositif de validation d’un système sélectif de contrôle non destructif tel que décrit ci-avant. Advantageously, but optionally, the system according to the invention can also comprise at least one of the following characteristics: the excitation device comprises a loudspeaker network; and the measuring device comprises a laser vibrometer, a microphone, a strain gauge, and / or an accelerometer. Computer program product comprising program code instructions for executing the steps of the method as described above, when this method is executed by at least one processor of a validation device of a selective control system non-destructive as described above.
DESCRIPTION DES FIGURES DESCRIPTION OF FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquelles : la figure 1 représente schématiquement un système sélectif de contrôle non destructif selon un mode de réalisation de l’invention ; la figure 2 représente un exemple d'architecture matérielle d'un dispositif de validation appartenant au système sélectif de contrôle non destructif de la figure 1 ; la figure 3 représente, sous forme d'ordinogramme, les principales étapes un procédé sélectif de contrôle non destructif selon un mode de réalisation de l’invention tel qu'il est mis en oeuvre par le système de la figure 1 ; la figure 4 représente les réponses vibratoires d’une aube selon différentes caractéristiques mécaniques; et Other characteristics, aims and advantages of the present invention will become apparent on reading the detailed description which follows, with regard to the appended figures, given by way of non-limiting examples and in which: FIG. 1 diagrammatically represents a selective system non-destructive testing according to one embodiment of the invention; FIG. 2 represents an example of the hardware architecture of a validation device belonging to the selective non-destructive testing system of FIG. 1; FIG. 3 represents, in the form of a flowchart, the main steps of a selective non-destructive testing method according to one embodiment of the invention as implemented by the system of FIG. 1; FIG. 4 represents the vibratory responses of a blade according to different mechanical characteristics; and
- la figure 5 représente les réponses vibratoires de plusieurs aubes fan excitées par retournement temporel de la réponse de l’une d’elles. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION - Figure 5 shows the vibratory responses of several fan blades excited by time reversal of the response of one of them. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La figure 1 représente, dans son environnement, un système sélectif de contrôle non destructif 10 conforme à l'invention, dans un mode particulier de réalisation. FIG. 1 shows, in its environment, a selective non-destructive testing system 10 in accordance with the invention, in a particular embodiment.
Dans l'exemple envisagé à la figure 1 , le système sélectif de contrôle non destructif 10 est utilisé à titre illustratif pour réaliser le contrôle de l'intégrité d'une pièce mécanique d’une turbomachine 1 telle qu’une aube 2 d’une roue mobile d’un ventilateur d'entrée communément désigné fan ou soufflante, ou une aube 3 d’une roue mobile d’un compresseur. Aucune limitation n'est attachée toutefois à la nature ni à la forme des pièces mécaniques considérées. In the example considered in FIG. 1, the selective non-destructive testing system 10 is used by way of illustration to carry out the control of the integrity of a mechanical part of a turbomachine 1 such as a blade 2 of a turbine engine. movable impeller of an inlet fan commonly referred to as a fan or blower, or a blade 3 of a movable impeller of a compressor. No limitation is however attached to the nature or the form of the mechanical parts considered.
Bien entendu cet exemple n'est donné qu'à titre illustratif et l'invention s'applique à d'autres pièces mécaniques, quelle que soit leur destination et de forme quelconque. Le système sélectif de contrôle non destructif 10 comporte un dispositif d’excitation 11 qui va réaliser l’excitation d’une pièce à contrôler 2,3. Avantageusement, le dispositif d’excitation 11 n’est pas en contact mécanique directe ou indirecte avec la pièce à contrôler 2,3, et est externe à la turbomachine 1. En effet dans ce mode de réalisation, les pièces à contrôler, telles que des aubes de roue mobile 2, 3 sont difficiles d’accès. Of course, this example is given only by way of illustration and the invention applies to other mechanical parts, whatever their destination and of any shape. The selective non-destructive testing system 10 comprises an excitation device 11 which will perform the excitation of a part to be tested 2, 3. Advantageously, the excitation device 11 is not in direct or indirect mechanical contact with the part to be checked 2, 3, and is external to the turbomachine 1. In fact, in this embodiment, the parts to be checked, such as movable wheel vanes 2, 3 are difficult to access.
Avantageusement, le dispositif d’excitation 11 est configuré pour focaliser une onde vibratoire localement sur une pièce déterminée du moteur. Cette sollicitation est réalisée à l’aide d’un dispositif d’excitation 11 composé d’émetteurs acoustiques tels que des haut- parleurs, comportant par exemple des transducteurs ultrasonores. Ces émetteurs sont par exemple au nombre de 2, préférentiellement compris entre 4 à 256 éléments. Advantageously, the excitation device 11 is configured to focus a vibratory wave locally on a specific part of the engine. This solicitation is carried out using an excitation device 11 composed of acoustic transmitters such as loudspeakers, comprising for example ultrasonic transducers. These transmitters are for example 2 in number, preferably between 4 and 256 elements.
Les formes d’onde émises par le dispositif d’excitation 11 sont obtenues par la méthode de retournement temporel décrite ci-après. Cette méthode suit un mode coordonné entre les émetteurs qui permet de focaliser une onde vibratoire sur la pièce à contrôler. The waveforms emitted by the excitation device 11 are obtained by the time reversal method described below. This method follows a coordinated mode between the transmitters which makes it possible to focus a vibratory wave on the part to be controlled.
Avantageusement, dans ce mode de réalisation, le dispositif d’excitation 11 est positionné devant la turbomachine, en regard de la soufflante de la turbomachine. La position du réseau d’émetteurs par rapport au moteur est fixée une fois pour toute et devra être identique pour des contrôles ultérieurs. Il en est de même pour la position des éléments mobiles du moteur. Advantageously, in this embodiment, the excitation device 11 is positioned in front of the turbomachine, facing the fan of the turbomachine. The position of the transmitter network in relation to the engine is fixed once and for all and must be identical for subsequent checks. The same is true for the position of the movable elements of the engine.
Le système sélectif de contrôle non destructif 10 comporte également un dispositif de mesure d’ondes vibratoires 12 qui mesure la vibration de la pièce engendrée par les ondes émises par le dispositif d’excitation 11. Le dispositif de mesure 12 peut comporter un élément de mesure sans contact tel qu’un élément de mesure optique (par exemple un vibromètre laser), acoustique (par exemple un microphone, réseau de microphones), ...) et/ou un élément de mesure intrusif (par exemple une jauge de déformation, un accéléromètre ...). Avantageusement, le dispositif de mesure 12, par exemple un vibromètre laser, peut être placé devant la turbomachine, en regard de la soufflante de la turbomachine afin de détecter les réponses vibratoires par la mesure de la déformation des pièces à contrôler 2, 3 en réaction à une onde vibratoire focalisée sur lesdites pièces. Des microphones internes ou externes 12a, 12b, 12c et 12d, par exemple au nombre de quatre dans une configuration avantageuse peuvent être également installés afin d’écouter la réponse acoustique des pièces en réaction à une onde vibratoire focalisée sur lesdites pièces. Préférentiellement, les microphones sont positionnés au plus près de la pièce à contrôler. Préférentiellement, les microphones peuvent être également positionnés au niveau des bouchons d’endoscopie d’une turbomachine 1 si ceux-ci sont prévus. Le système sélectif de contrôle non destructif 10 comporte également un dispositif de validation 20. Dans le mode de réalisation décrit ici, le dispositif de validation 20 a l'architecture matérielle d'un ordinateur, telle qu'illustrée à la figure 2. The selective non-destructive testing system 10 also comprises a vibratory wave measuring device 12 which measures the vibration of the part generated by the waves emitted by the excitation device 11. The measuring device 12 may include a measuring element. contactless such as an optical measuring element (for example a laser vibrometer), acoustic (for example a microphone, array of microphones), ...) and / or an intrusive measuring element (for example a strain gauge, an accelerometer ...). Advantageously, the measuring device 12, for example a laser vibrometer, can be placed in front of the turbomachine, facing the fan of the turbomachine in order to detect the vibratory responses by measuring the deformation of the parts to be checked 2, 3 in reaction to a vibratory wave focused on said parts. Internal or external microphones 12a, 12b, 12c and 12d, for example four in number in an advantageous configuration, can also be installed in order to listen to the acoustic response of the parts in reaction to a vibratory wave focused on said parts. Preferably, the microphones are positioned as close as possible to the room to be controlled. Preferably, the microphones can also be positioned at the level of the endoscopy plugs of a turbomachine 1 if these are provided. The selective non-destructive testing system 10 also includes a validation device 20. In the embodiment described here, the validation device 20 has the hardware architecture of a computer, as illustrated in FIG. 2.
Il comprend notamment un processeur 21 , une mémoire vive 22, une mémoire morte 23, une mémoire flash non volatile 24 ainsi que des moyens de communication 25 permettant notamment au dispositif de validation 20 de communiquer avec le dispositif de mesure 12 pour obtenir le signal vibratoire généré par le dispositif d’excitation 11. Ces moyens de communication comprennent par exemple un bus de données numériques, ou une interface de communication sur un réseau de télécommunications, etc. It comprises in particular a processor 21, a random access memory 22, a read only memory 23, a non-volatile flash memory 24 as well as communication means 25 allowing in particular the validation device 20 to communicate with the measuring device 12 to obtain the vibratory signal. generated by the excitation device 11. These communication means comprise for example a digital data bus, or a communication interface on a telecommunications network, and so on.
La mémoire morte 23 du dispositif de validation 20 constitue un support d'enregistrement conforme à l'invention, lisible par le processeur 21 et sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur PROG conforme à l'invention. The read only memory 23 of the validation device 20 constitutes a recording medium in accordance with the invention, readable by the processor 21 and on which is recorded a computer program PROG in accordance with the invention.
Le programme d'ordinateur PROG définit des modules fonctionnels et logiciels ici, configurés pour mettre en oeuvre un procédé sélectif de contrôle non destructif pour une pièce d’un dispositif mécanique, telle qu’une aube de roue mobile de turbomachine. Ces modules fonctionnels s'appuient sur et/ou commandent les éléments matériels 21-25 du dispositif de validation 20 cités précédemment. Ils comportent notamment ici, comme illustrés sur la figure 1 : un module d’initialisation 20A configuré pour déterminer l’excitation à émettre pour exciter la pièce à contrôler par l’émission d’une onde vibratoire par le dispositif d’excitation 11 ; un module d’émission 20B configuré pour générer par le dispositif d’excitation 11 une onde vibratoire focalisée spatialement et temporellement sur la pièce à contrôler ; un module d'analyse 20C configuré pour analyser fréquentiellement les signaux issus du dispositif de mesure 12 ; un module de diagnostic 20D, configuré pour évaluer l’évolution des caractéristiques mécaniques de la pièce à contrôler. The PROG computer program defines functional and software modules here, configured to perform a selective non-destructive testing process for a part of a mechanical device, such as a turbomachine moving wheel vane. These functional modules are based on and / or control the hardware elements 21-25 of the validation device 20 mentioned above. They include in particular here, as illustrated in FIG. 1: an initialization module 20A configured to determine the excitation to be emitted in order to excite the part to be controlled by the emission of a vibratory wave by the excitation device 11; an emission module 20B configured to generate by the excitation device 11 a vibratory wave focused spatially and temporally on the part to be controlled; an analysis module 20C configured to analyze frequentially the signals coming from the measuring device 12; a 20D diagnostic module, configured to evaluate the evolution of the mechanical characteristics of the part to be checked.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le dispositif de validation 20 dispose en outre d'un module de notification 20E, apte à notifier un utilisateur ou un équipement distant de l'existence d'un défaut sur l'engrenage le cas échéant. Ce module de notification 20E peut s'appuyer notamment sur les moyens de communication 25 du dispositif de validation 20 ou sur des moyens d'entrée/sortie de celui-ci, comme par exemple un écran ou un microphone apte à signaler la détection d'un défaut à un utilisateur installé à proximité du dispositif de validation 20. Les fonctions de ces différents modules sont décrites plus en détail maintenant en référence aux étapes du procédé de recherche selon l'invention. In the embodiment described here, the validation device 20 also has a notification module 20E, capable of notifying a user or a remote device of the existence of a fault on the gear, if applicable. This notification module 20E can rely in particular on the communication means 25 of the validation device 20 or on input / output means thereof, such as for example a screen or a microphone capable of signaling the detection of a fault to a user installed near the validation device 20. The functions of these different modules are now described in more detail with reference to the steps of the search method according to the invention.
La figure 3 illustre, sous forme d'ordinogramme, les principales étapes d'un procédé de contrôle non-destructif selon l'invention dans un mode particulier de réalisation dans lequel il est mis en oeuvre par le dispositif de validation 20 du système sélectif de contrôle non destructif 10. FIG. 3 illustrates, in the form of a flowchart, the main steps of a non-destructive testing method according to the invention in a particular embodiment in which it is implemented by the validation device 20 of the selective control system. non-destructive testing 10.
Dans une étape E10 dite d’initialisation, il est procédé par le module d’initialisation 20A à la génération d’ondes vibratoires par le dispositif d’excitation 11 vers une pièce à caractériser et à la mesure de la réponse vibratoire par le dispositif de mesure 12. In a so-called initialization step E10, the initialization module 20A proceeds to the generation of vibratory waves by the excitation device 11 to a part to be characterized and to the measurement of the vibratory response by the control device. measure 12.
Pour un dispositif d’excitation 11 comportant un réseau de haut-parleurs, les haut- parleurs peuvent émettre un à un, la réponse entre chaque haut-parleur et le point cible étant ensuite mémorisée. Les signaux d’écho par la pièce peuvent être décrits par un modèle prenant en compte une fonction de transfert entre la source d’émission et de réception. Il est donc procédé à l’enregistrement des fonctions de transferts (réponse impulsionnelle du milieu) entre émetteurs (haut-parleurs) et points cibles (pièce à caractériser). Cette étape permet de connaître l’excitation à émettre pour exciter la pièce souhaitée par la méthode de retournement temporelle dans laquelle les signaux d'écho réfléchis par la pièce sont mémorisés, et il est procédé à l’émission des signaux d'écho retournés temporellement. For an excitation device 11 comprising an array of loudspeakers, the loudspeakers can emit one by one, the response between each loudspeaker and the target point then being stored. Room echo signals can be described by a model that takes into account a transfer function between the transmit and receive source. The transfer functions (medium impulse response) between transmitters (speakers) and target points (part to be characterized) are therefore recorded. This step makes it possible to know the excitation to be emitted to excite the desired part by the time reversal method in which the echo signals reflected by the part are stored, and the echo signals returned in time are sent. .
En effet, avantageusement, du fait de la forte rupture d’impédance entre l’air et le solide, le rendement acoustique pour exciter une pièce mécanique est relativement faible mais l’utilisation de la méthode de retournement temporel permet d’augmenter ce rendement de façon significative et donc le rapport signal sur bruit, le retournement temporel permettant de focaliser spatialement et temporellement un signal électromagnétique dans un milieu de propagation dispersif. Indeed, advantageously, due to the strong impedance break between the air and the solid, the acoustic efficiency for exciting a mechanical part is relatively low, but the use of the time reversal method makes it possible to increase this efficiency by significantly and therefore the signal-to-noise ratio, the time reversal making it possible to spatially and temporally focus an electromagnetic signal in a dispersive propagation medium.
Dans l’exemple où la pièce à contrôler est une pièce interne d’une turbomachine, une difficulté réside dans la mise en vibration, à partir d’un dispositif externe, d’une pièce difficile d’accès avec suffisamment d’énergie pour pouvoir isoler la réponse caractéristique de cette pièce. Avantageusement, le dispositif d’excitation 11 peut être positionné de manière privilégiée devant et derrière le moteur afin d’exploiter la forme tubulaire du moteur comme un conduit guidant les ondes sonores. In the example where the part to be inspected is an internal part of a turbomachine, a difficulty lies in setting into vibration, from an external device, a part which is difficult to access with sufficient energy to be able to isolate the characteristic response of that part. Advantageously, the excitation device 11 can be favorably positioned in front of and behind the motor in order to exploit the tubular shape of the motor as a conduit guiding sound waves.
Avantageusement, après réalisation de l’étape d’initialisation et la détermination de l’excitation à émettre pour exciter une pièce souhaitée, il n’est pas nécessaire de réitérer cette étape pour un prochain contrôle de la pièce, la forme d’onde à émettre étant connue pour une configuration donnée de positionnement des dispositifs d’excitation 11 et de mesure 12 du système sélectif de contrôle non destructif 10. Dans une étape E20 dans la même configuration de positionnement des dispositifs d’excitation 11 et de mesure 12 du système sélectif de contrôle non destructif 10, il est procédé par le module d’émission 20B à l’émission par le dispositif d’excitation 11 des fonctions de transfert retournées temporellement pour exciter de manière sélective d’une pièce d’un dispositif mécanique, et ainsi avantageusement éviter des signaux échos parasites issus de pièces voisines. Advantageously, after carrying out the initialization step and determining the excitation to be emitted in order to excite a desired part, it is not necessary to repeat this step for a next inspection of the part, the waveform to be emitted being known for a given configuration of positioning of the excitation devices 11 and measuring devices 12 of the selective non-destructive testing system 10. In a step E20 in the same configuration of the positioning of the excitation devices 11 and measurement 12 of the selective non-destructive testing system 10, the transmission module 20B is carried out on the transmission by the excitation device 11 of the transfer functions returned in time for selectively energize a part of a mechanical device, and thus advantageously avoid parasitic echo signals from neighboring parts.
Ensuite dans une étape E30, il est procédé par le module d'analyse 20C à l’enregistrement et l’analyse fréquentielle des signaux issus du dispositif de mesure pour permettre la caractérisation de la pièce. Le signal de vibration de la pièce dû à l’excitation est aussi enregistré afin d’évaluer l’évolution des caractéristiques mécaniques de cette pièce Then in a step E30, the analysis module 20C proceeds to the recording and frequency analysis of the signals from the measuring device to allow characterization of the part. The part vibration signal due to the excitation is also recorded in order to assess the evolution of the mechanical characteristics of this part
Ensuite dans une étape E40, il est procédé par le module de diagnostic 20D à l’évaluation de l’état de la pièce contrôlée en comparant sa réponse avec la première réponse enregistrée pour cette pièce (lorsqu’elle était intacte) et vis-à-vis d’un critère de sanction (Figure 5). Then in a step E40, the diagnostic module 20D proceeds to evaluate the state of the checked part by comparing its response with the first response recorded for this part (when it was intact) and vis-à-vis - view of a sanction criterion (Figure 5).
Le diagnostic de la pièce s’appuie sur des approches distinctes mais qui peuvent aussi être combinées entre elles. The diagnosis of the part is based on different approaches but which can also be combined with each other.
La connaissance du comportement de la pièce moteur par conception. Sur cette approche, un critère de seuil est défini, par exemple seuil vis-à-vis d’une variation d’une fréquence propre, seuil vis-à-vis d’une fréquence de résonance ou bande de fréquences de résonance non souhaitée. Knowledge of the behavior of the engine part by design. On this approach, a threshold criterion is defined, for example threshold with respect to a variation of a natural frequency, threshold with respect to an unwanted resonant frequency or band of resonant frequencies.
La connaissance du comportement de la pièce suite à des essais préliminaires sur un ensemble de pièces similaires. Knowledge of the behavior of the part following preliminary tests on a set of similar parts.
La connaissance du comportement de la pièce suite à des essais préliminaires sur la même pièce, après sa fabrication par exemple. Ainsi, une phase d’apprentissage spécifique à la pièce à contrôler permet de caractériser son évolution en fonction d’une réponse en fréquence. Knowledge of the behavior of the part following preliminary tests on the same part, after its manufacture for example. Thus, a learning phase specific to the part to be checked makes it possible to characterize its evolution as a function of a frequency response.
En figure 4 il est illustré sur le graphique G1 la caractéristique mécanique d’une aube (ici, la fréquence de résonance d’un mode propre) permettant de statuer sur l’état de la pièce, comme par exemple la perte de matière en coin d’une aube. Les courbes représentent l’une des résonances mesurées sur la même aube avant et après plusieurs endommagements successifs (en coupant un coin de l’aube d’une surface SCouPe croissante). Le décalage d’un mode de résonance de l’aube dû à la croissance d’un défaut permet ainsi de statuer sur l’état de la pièce. In figure 4 it is illustrated on graph G1 the mechanical characteristic of a blade (here, the resonant frequency of an eigenmode) making it possible to decide on the state of the part, such as, for example, the loss of material at the corner of a blade. The curves represent one of the resonances measured on the same vane before and after several successive damages (by cutting a corner of the vane from an increasing surface S C or P e). The shift of a vane resonance mode due to the growth of a defect thus makes it possible to determine the state of the part.
Avantageusement, dans le contexte où la pièce à contrôler est une aube de roue mobile de la turbomachine, le procédé permet d’exploiter avantageusement la symétrie des roues mobiles d’aubes du moteur. En effet, comme illustrées en figure 5 les réponses vibratoires de plusieurs aubes fan excitées par retournement temporel de la réponse de l’une d’elles sont illustrées aux graphiques G2, G3 et G4. Comme représentées, les réponses vibratoires des différentes aubes présentent des caractéristiques de réponses similaires en vitesse de vibration et fréquence de résonance. Ainsi pour caractériser les aubes (fan, compresseur, turbine) localisées sur le rotor, il est possible de faire tourner la roue mobile et de mettre en vibration chaque aube par retournement temporel de la fonction de transfert mesurée sur la première aube (Figure 4). Cette méthode est particulièrement avantageuse dans le cas où l’on utilise un dispositif de mesure optique (vibromètre laser) car elle permet de caractériser l’ensemble des aubes sans modifier le positionnement des dispositifs d’excitation 11 et de mesure 12 du système sélectif de contrôle non destructif 10. Advantageously, in the context where the part to be checked is a movable wheel vane of the turbomachine, the method makes it possible to advantageously exploit the symmetry of the movable impellers of the engine. In fact, as illustrated in FIG. 5, the vibratory responses of several fan blades excited by time reversal of the response of one of them are illustrated in graphs G2, G3 and G4. As shown, the vibratory responses of the different blades exhibit similar response characteristics in vibration speed and resonant frequency. Thus to characterize the blades (fan, compressor, turbine) located on the rotor, it is possible to rotate the mobile wheel and to vibrate each blade by time reversal of the transfer function measured on the first blade (Figure 4). . This method is particularly advantageous in the case where an optical measuring device (laser vibrometer) is used because it makes it possible to characterize all the blades without modifying the positioning of the excitation 11 and measuring devices 12 of the selective system. non-destructive testing 10.

Claims

il he
REVENDICATIONS
1. Procédé sélectif de contrôle non destructif d’une pièce mécanique (2, 3) d’un dispositif mécanique (1), réalisé au moyen d’un système de contrôle non- destructif (10) comportant un dispositif d’excitation (11), un dispositif de mesure1. Selective method of non-destructive testing of a mechanical part (2, 3) of a mechanical device (1), carried out by means of a non-destructive testing system (10) comprising an excitation device (11) ), a measuring device
(12), et un dispositif de validation (20), ledit procédé comportant les étapes suivantes : (12), and a validation device (20), said method comprising the following steps:
(E20) émission par le dispositif d’excitation (11) d’une forme d’onde pour mettre sélectivement en vibration la pièce à contrôler (2, 3) parmi une pluralité de pièces du dispositif mécanique (1), l’onde étant préalablement déterminée par retournement temporel d’une fonction de transfert entre le dispositif d’excitation (11 ) et la pièce à contrôler (2, 3) pour un signal donné émis par le dispositif d’excitation (11) ; (E20) emission by the excitation device (11) of a waveform to selectively vibrate the part to be controlled (2, 3) from among a plurality of parts of the mechanical device (1), the wave being determined beforehand by time reversal of a transfer function between the excitation device (11) and the part to be checked (2, 3) for a given signal emitted by the excitation device (11);
- (E30) détermination par le dispositif de mesure (12) des fréquences de résonance de la pièce (2,3) en réponse à la mise en vibration ; et - (E30) determination by the measuring device (12) of the resonant frequencies of the part (2,3) in response to the setting in vibration; and
- (E40) évaluation par le dispositif de validation (20) de l’état de la pièce (2,3) par comparaison des fréquences de résonance déterminées avec des fréquences de résonance mémorisées caractéristiques d’une pièce saine. 2. Procédé sélectif de contrôle non destructif selon la revendication précédente dans lequel la pièce mécanique à contrôler (2, 3) est une aube d’une roue mobile de turbomachine (1). - (E40) evaluation by the validation device (20) of the state of the part (2,3) by comparison of the determined resonant frequencies with stored resonance frequencies characteristic of a sound part. 2. Selective non-destructive testing method according to the preceding claim, in which the mechanical part to be inspected (2, 3) is a blade of a turbomachine moving wheel (1).
3. Procédé sélectif de contrôle non destructif selon la revendication précédente dans lequel les étapes d’émission (E20), de détermination (E30) et d’évaluation (E30) sont réalisées pour une première aube et répétées pour une seconde aube de la roue, avec la même forme d’onde émise, après positionnement de la seconde aube à la place de la première aube, le dispositif d’excitation (11) et le dispositif de mesure (12) étant positionnés dans la même configuration. 3. Selective non-destructive testing method according to the preceding claim wherein the steps of emission (E20), determination (E30) and evaluation (E30) are carried out for a first vane and repeated for a second vane of the wheel. , with the same emitted waveform, after positioning the second vane in place of the first vane, the excitation device (11) and the measuring device (12) being positioned in the same configuration.
4. Procédé sélectif de contrôle non destructif selon l’une des revendications 2 à 3 dans lequel le dispositif d’excitation (11) comporte un réseau de haut-parleurs positionné en regard de la roue mobile. 4. Selective non-destructive testing method according to one of claims 2 to 3 wherein the excitation device (11) comprises an array of loudspeakers positioned opposite the movable wheel.
5. Procédé sélectif de contrôle non destructif selon l’une des revendications 2 à 4 dans lequel le dispositif de mesure (12) comporte un vibromètre laser positionné en regard de la roue mobile. 5. Selective non-destructive testing method according to one of claims 2 to 4 wherein the measuring device (12) comprises a laser vibrometer positioned opposite the movable wheel.
6. Procédé sélectif de contrôle non destructif selon l’une des revendications 2 à 5 dans lequel le dispositif de mesure d’ondes vibratoires comporte un microphone positionné à l’intérieur de la turbomachine au plus près de l’aube. 6. Selective non-destructive testing method according to one of claims 2 to 5 wherein the vibratory wave measuring device comprises a microphone positioned inside the turbomachine as close as possible to the blade.
7. Système sélectif de contrôle non destructif d’une pièce mécanique (2, 3) d’un dispositif mécanique (1), comportant un dispositif d’excitation (11), un dispositif de mesure (12), et un dispositif de validation (20) comportant : un module d’émission (20B) par le dispositif d’excitation (11) d’une forme d’onde pour mettre sélectivement en vibration la pièce à contrôler (2, 3) parmi une pluralité de pièces du dispositif mécanique (1), l’onde étant préalablement déterminée par retournement temporel d’une fonction de transfert entre le dispositif d’excitation (11) et la pièce à contrôler (2, 3) pour un signal donné émis par le dispositif d’excitation (11 ); 7. Selective non-destructive testing system of a mechanical part (2, 3) of a mechanical device (1), comprising an excitation device (11), a measuring device (12), and a validation device (20) comprising: a module (20B) for emitting by the device (11) for exciting a waveform in order to selectively vibrate the part to be tested (2, 3) from among a plurality of parts of the device mechanical (1), the wave being previously determined by time reversal of a transfer function between the excitation device (11) and the part to be checked (2, 3) for a given signal emitted by the excitation device (11);
- un module d’analyse (20C) de signaux issus du dispositif de mesure (12), le module d’analyse (20C) étant configuré pour déterminer des fréquences de résonance de la pièce (2,3) en réponse à la mise en vibration; - an analysis module (20C) of signals coming from the measuring device (12), the analysis module (20C) being configured to determine the resonant frequencies of the part (2,3) in response to the setting vibration;
- un module de diagnostic (20D) de l’état de la pièce par comparaison des fréquences de résonance mesurées avec des fréquences de résonance mémorisées caractéristique d’une pièce saine. - a diagnostic module (20D) of the state of the part by comparing the measured resonant frequencies with stored resonance frequencies characteristic of a sound part.
8. Système sélectif de contrôle non destructif selon la revendication précédente dans lequel le dispositif d’excitation (11) comporte un réseau de haut-parleurs. 8. Selective non-destructive testing system according to the preceding claim, in which the excitation device (11) comprises an array of loudspeakers.
9. Système sélectif de contrôle non destructif selon l’une des revendications 7 à 8 dans lequel le dispositif de mesure (12) comporte un vibromètre laser, un microphone, une jauge de déformation, et/ ou un accéléromètre. 9. Selective non-destructive testing system according to one of claims 7 to 8 wherein the measuring device (12) comprises a laser vibrometer, a microphone, a strain gauge, and / or an accelerometer.
10. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’une des revendications 1 à 6, lorsque ce procédé est exécuté par au moins un processeur d’un dispositif de validation (20) d’un système sélectif de contrôle non destructif selon l’une des revendications 7 à 9. 10. Computer program product comprising program code instructions for executing the steps of the method according to one of claims 1 to 6, when this method is executed by at least one processor. of a validation device (20) of a selective non-destructive testing system according to one of claims 7 to 9.
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