Procédé d'examen des matériaux au moyen de traversée d'ondes <EMI ID=1.1>
Les tentatives, datant déjà de plusieurs dizaines d'années,
pour soumettre des pièces à un examen des matériaux sans destruction par traversée d'ondes sonores et, notamment, ultrasonores
n'ont pu donner, jusqu'à présent, des résultats parfaitement satisfaisants, parce que les résistances de passage aux surfaces
limites ne se laissent pas encore vaincre dans une mesure suffi-
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ces surfaces limites ne peuvent être maintenues constantes que
dans des conditions spéciales que l'on peut difficilement reproduire dans la pratique.. Ainsi, tout essai des matériaux basé
sur une traversée sonore et utilisant, pour l'appréciation des
matériaux, l'amplitude de l'énergie acoustique absorbée par le
récepteur sonore doit perdre sa sûreté, parce que les résistances
de passage mentionnées ainsi que toutes leurs variations sont
introduites avec leur valeur entière dans le résultat d'observation.
La présente invention concerne un procédé pour l'examen
des matériaux au moyen de traversée d'ondes ultrasonores dans
lequel les dites sources de perturbation sont éliminées par
principe par le fait que le résultat de la mesure est rendu complètement indépendant de l'amplitude de l'énergie acoustique absorbée par le récepteur. Conformément à l'invention, la durée de passage dans l'éprouvette entre l'émetteur et le récepteur est déterminée pour des ondes acoustiques de fréquence si élevée
que leur vitesse de propagation ne dépend plus des dimensions
et de la forme de l'éprouvette, l'émetteur et le récepteur se trouvant ainsi en contact acoustique direct avec l'éprouvette. Ainsi, la durée de passage ou de propagation des ondes acoustiques à l'intérieur de l'éprouvette s'avère comme moyen sûr pour apprécier certaines propriétés de l'éprouvette ainsi que, notamment, pour déceler des points défectueux à l'intérieur de l'éprouvette. Il est évident que cette durée est parfaitement indépendante de la valeur instantanée des résistances de passage
aux surfaces limites de l'éprouvette, et qu'elle peut être mesurée aussi d'une manière complètement indépendante de l'amplitude sonore arrivant au récepteur.
La durée de passage du son à l'intérieur d'une pièce de dimensions normales est évidemment très réduite : elle est notamment si courte qu'on ne saurait la déterminer, en général, au moyen de dispositifs chronométriques mécaniques. Il est donc indiqué de faire passer à travers l'éprouvette, pour mesura:la. durée de passage du son, une succession d'impulsions sonores périodiques, pour déterminer ensuite, par une mesure oscillométrique, l'intervalle de temps, qui se répète périodiquement, entre la production électrique de l'impulsion sonore isolée et l'arrivée de l'impulsion sonore reçue électriquement au côté récepteur. Ceci peut être effectué, par exemple, en mesurant la différence de phase entre les successions d'impulsions émises et reçues.
Les conditions sont encore plus simples si l'on fait passer à travers l'éprouvette une succession d'impulsions sonores périodiques dont la fréquence d'impulsion est rendue fonction de la
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vette par le fait que le récepteur sonore couplé en réaction avec l'émetteur sonore déclenche, à chaque arrivée d'une impulsion, l'impulsion suivante. Afin de se rendre indépendant de phénomè-
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la première impulsion sonore du côté récepteur et le déclenchement de l'impulsion d'émission suivante un intervalle de temps
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un condensateur.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple non limitatif, le procédé.
La figure 1 montre une pièce W. qui contient à l'intérieur, <EMI ID=7.1>
sont appliqués sur la.surface de la pièce � de telle façon que leur plus courte distance ne vienne pas couper le défaut L (re-
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taine durée de passage du son, laquelle dépendra des propriétés acoustiques de la matière et des dimensions de la pièce, et qui
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fie, pratiquement la même valeur pour chaque pièce. Si l'on constate des écarts de cette valeur normale, on peut les attribuer à des propriétés défectueuses de la matière, telles qu'une trempe insuffisante : dans ce cas, on trouvera toujours la même valeur de la durée de passage du son si l'on applique le récepteur et l'émetteur en des points différents de la pièce de telle sorte qu'ils délimitent une distance égale à parcourir par l'onde sonore. Cependant, un écart de la valeur de la durée de passage du son peut aussi être dû à la présence, entre l'émetteur et le récepteur, d'un point défectueux,. Si l'on amène l'émetteur et le récepteur par exemple dans la position désignée par S et
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coup plus tard par une onde sonore réfléchie sur la surface limite inférieure, onde qui arrive au récepteur par une voie beaucoup plus longue, et qui présente, par suite, une durée de passage fortement accrue. Ainsi, si l'examen d'une pièce révèle en quelques endroits une durée de passage normale du son, mais en d'autres endroits une durée de passage fortement accrue, on a une indication sûre de l'existence d'un défaut (L). Dans la fabrication en grande série, ceci permet d'éliminer simplement la pièce défectueuse.
Par contre, s'il s'agit de pièces peu nombreuses, de grande valeur et susceptibles d'être corrigées, comme par exemple dans le cas de l'examen de cordons de soudure, on peut sans difficulté localiser l'endroit du défaut par une exploration avec l'émetteur et le récepteur. Dans la mesure où cette exploration modifie les trajets sonores à l'intérieur de la pièce, cette modification doit évidemment entrer dans le calcul.
La figure 2 montre un dispositif très simple pour la mesure de durées de passage du son très courtes du genre en question. Le courant de plaque d'un tube triode 1 monté en oscillateur à <EMI ID=13.1>
sur l'émetteur sonore piézoélectrique 3, est fourni par une source de tension alternative 4 à forme d'onde rectangulaire. Par
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riodiques dont la fréquence d'impulsion correspond à la fréquence
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trouvent branchées la cathode incandescente et l'anode d'un tube 5 à remplissage gazeux, à décharge par arc et à commande par grille, dont la grille est commandée par le récepteur sonore 6 par l'intermédiaire de l'amplificateur apériodique 7 en couplage galvanique, la tension initiale négative de cette grille étant si élevée que la décharge à l'intérieur du tube 5 ne soit amorcée que par l'arrivée d'une impulsion sonore reçue par le récepteur
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vanomètre 8.
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se trouve ici dans un montage dont le fonctionnement correspond sensiblement au montage' de phase connu, dit de Hull. Bans ce montage de phase, le courant de plaque moyen, qui est indiqué par un galvanomètre (8) à inertie suffisamment élevée., dépend directement, comme on sait, du déphasage entre les deux courants alternatifs qui agissent respectivement sur le circuit de plaque et sur le circuit de grille du ,tube à décharge dans le gaz et à
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exclusivement de la durée de passage des impulsions sonores transmises par l'émetteur 3 au récepteur 6 : on peut donc étalonner directement le galvanomètre 8 en temps de passage.
Pour des impulsions de fréquence très élevée, notamment pour l'examen de pièces très petites, on peut utiliser souvent avec avantage une tube de Braun. On transmet les impulsions du courant de préférence redressé qui provoquent l'émission acoustique par l'émetteur sonore sur l'une des paires de plaques du tube de Braun, et l'on fait agir les impulsions reçues, qui sont de préférence redressées également, sur l'autre paire de plaques. L'écran du tube de Braun montre alors une figure de Lissajous
qui permet de lire directement le déphasage entre les impulsions émise et reçue. Cette forme d'observation est surtout indiquée dans l'examen de pièces compliquées, parce qu'elle permet de faire participer à l'enregistrement et à l'utilisation dans l'essai, des impulsions d'écho qu'il faut, dans la mesure du possible, supprimer dans une opération de mesure avec des instruments, et qui sont en effet supprimées dans le montage représenté à la figure 2, parce que le tube 5 à décharge dans le gaz et à commande par grille reste insensible, après l'amorçage dû à la première impulsion reçue, aux impulsions suivantes transmises par le récepteur 6.
La figura 3 montre, finalement, un dispositif pour produire une succession périodique d'impulsions sonores dont la frêquen-ce dépend directement de la durée de passage de l'onde sonore dans son trajet de l'émetteur au récepteur. Le tube électronique
10 est monté en série avec l'émetteur sonore 11 commandé par magnétostriction et avec un autotransformateur 12 dont l'extrémité de l'enroulement secondaire réagit, par l'intermédiaire d'un condensateur 13, sur la grille du tube 10. La tension de grille du tube 10 est dérivée par l'intermédiaire d'un tube 14 à décharge dans le gaz et à commande par grille, monté en série avec une résistance très élevée 15, et dont l'électrode de commande est influencée par le récepteur 16 par l'intermédiaire de l'amplificateur apériodique 17.
Ainsi, le tube 10 se trouve dans un montage pour la production d'oscillations de relaxation, et l'on sait que, dans ce montage, les différentes impulsions de courant des oscillations de relaxation se composent d'oscillations à haute fréquence à entrée brusque et à évanouissement amorti lesquelles produisent en l'occurence, au moyen de l'émetteur sonore 11, des impulsions ultrasonores de faible durée. Lors de l'évanouissement de chacune de ces impulsions sonores, on peut amener la grille du tube 10
à un potentiel négatif élevé que le tube réduit provisoirement. Dès que le récepteur sonore 16 reçoit cette impulsion, il commande, par l'intermédiaire de l'amplificateur 17, la grille du. tube 14 à décharge dans le gaz de telle sorte que la décharge soit amorcée à l'intérieur de ce tube qui commence à décharger, par l'intermédiaire de la forte résistance 15, le condensateur de grille 14. Cette décharge nécessite un certain temps dont
on peut régler la valeur en choiâssant convenablement la résistance 15 et la capacité du condensateur 13 dans des limites très larges. A la fin de ce temps se produit l'impulsion d'oscillation suivante de l'oscillation de relaxation, et l'on conçoit que, dans ce dispositif, la fréquence des impulsions sonores reçues dépend directement de la durée de passage de l'onde sonore de l'émetteur 11 jusqu'au récepteur 16. Il est vrai qu'il faut tenir compte ici de ce que le rapport des fréquences de l'oscil-
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2.
la. résistance 15 a pour effet d'intercaler, entre la réception
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tion de l'impulsion de relaxation suivante, un intervalle de temps fixe et invariable dont le but consiste à supprimer des perturbations dues aux phénomènes d'écho à l'intérieur de la pièce et [pound]le ne faire agir chaque fois que l'impulsion sonore
qui arrive la première au récepteur.
Un avantage spécial de l'utilisation indiquée de montages à relaxation consiste en ce que, dans une oscillation de relaxation, la quantité d'électricité déplacée par chaque impulsion de relaxation conserve, comme on sait, la même valeur entre clés limites étendues, de sorte qu'on peut mesurer directement, au moyen d'un instrument de mesure 18 à inertie suffisamment élevée, monté dans le circuit de plaque du tube 10, la fréquence des impulsions d'oscillation de relaxation.reçues. Cet instrument de mesure 18 peut aussi être étalonné, en l'occurence, directement en temps de passage du son.
La procédé selon l'invention permet aussi l'examen oontinu des propriétés mécaniques de substances qui modifient pendant l'examen leurs propriétés. On peut dont l'utiliser pour examiner des matériaux pendant leur fabrication ou leur affinage. L'avantage particulier du procédé selon l'invention consiste en ce qu'il rend la mesure indépendante des résistances de passage aux surfaces limites, résistances qui varient évidemment d'une manière particulièrement intense pendant le traitement des matériaux. Ceci est particulièrement valable pour tout traitement thermique des matériaux.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour l'examen des matériaux au moyen de traversée d'ondes ultrasonores, caractérisé en ce que la durée de pas-
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élevée que leur vitesse de propagation ne dépend plus des dimensions et de la forme de l'éprouvette, l'émetteur et le récepteur se trouvant, de manière connue en soi, en contact acoustique direct avec l'éprouvette (W).