EP1782056A1 - System and method for detecting defects in a conductive or magnetic element - Google Patents

System and method for detecting defects in a conductive or magnetic element

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Publication number
EP1782056A1
EP1782056A1 EP05798615A EP05798615A EP1782056A1 EP 1782056 A1 EP1782056 A1 EP 1782056A1 EP 05798615 A EP05798615 A EP 05798615A EP 05798615 A EP05798615 A EP 05798615A EP 1782056 A1 EP1782056 A1 EP 1782056A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensors
field
sensor
magnetic field
absence
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05798615A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christophe Dolabdjian
Laurent Perez
Laurent Butin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ensi Caen
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Caen Normandie
Original Assignee
Ensi Caen
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Caen Normandie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ensi Caen, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Caen Normandie filed Critical Ensi Caen
Publication of EP1782056A1 publication Critical patent/EP1782056A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9046—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals

Definitions

  • a system and method for fault detection in a conductive or magnetic part A system and method for fault detection in a conductive or magnetic part.
  • Known systems comprise several magnetic field sensors each capable of delivering a field value representative of the measured magnetic field.
  • Known systems need to be set so that all sensors deliver the same field value when they are all placed in the same magnetic field.
  • each sensor is placed in a known magnetic field and the field value delivered by each sensor is read. From these readings, and from the known magnetic field, scale and offset coefficients are generally calculated for each of the sensors.
  • the scale coefficient is representative of the slope of the transfer function of the sensor while the offset coefficient is representative of the position of the operating point on this transfer function.
  • the offset coefficient is also known as "offset".
  • the invention aims to remedy this drawback by proposing a fault detection system that is easier to adjust.
  • the subject of the invention is therefore a fault detection system comprising a module for balancing the field values delivered as a function of a pre-established adjustment in order to equalize the field values delivered in the absence of default, the pre-established setting being a function of the field values delivered in the absence of a fault by each of the sensors.
  • the balancing module ensures that in the absence of faults, the field values delivered by each sensor are identical. Therefore, when one of the field values is not identical to the others, it means that a fault is detected. This way of detecting a fault does not require calculating the scaling coefficient of each sensor. The system setting is therefore simpler.
  • controllable secondary inductors capable of modifying the magnetic field measured by each sensor, and the balancing module is able to control each secondary inductor according to the pre-established setting so that, in the absence of a fault, the modified magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each of the sensors of a field value identical to that of the other sensors;
  • each secondary inductor is associated with a respective sensor, each secondary inductor being able to create a magnetic field for preferentially modifying the magnetic field measured by the sensor associated with it;
  • each secondary inductor is capable of creating a magnetic field penetrating into the part to be inspected in order to reveal a fault only in a portion of the part to be checked vis-à-vis the sensor associated with this secondary inductor;
  • a primary inductor capable of creating a magnetic field penetrating into the room to be controlled and suitable for reveal a defect in a portion of the test piece vis-à-vis any of the sensors
  • the transfer function of each sensor is adjustable, and the balancing module is able to adjust the transfer function of each sensor according to the preset setting so that, in the absence of a fault, the magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each of the sensors with a field value identical to that of the other sensors; the balancing module is capable of subtracting from the field values delivered by the sensors, field values according to the preset setting, in order to equalize the field values in the absence of a fault; an automatic preset setting module based on the field values delivered by the sensors in the absence of a fault; an activation key of the establishment module operable by a user; the sensors are mechanically independent of each other, and the system comprises mechanical means for assembling and disassembling these sensors with each other.
  • the invention also relates to a fault detection method in a conductive or magnetic part to be controlled, wherein the method comprises a step of balancing the field values delivered according to a pre-established setting to equalize the values. field delivered in the absence of a fault, the pre ⁇ established setting being a function of the values of the fields delivered in the absence of defect by each of the sensors.
  • the balancing step comprises a control operation of secondary inductors capable of modifying the magnetic field delivered by each sensor according to the pre-established setting so that in the absence of a fault, the modified magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each of the sensors of a field value equal to that of the other sensors,
  • the balancing step comprises a subtraction operation to the field of values output by the sensors, values • Function field resist ⁇ established adjustment to equalize the field values in the absence of a fault.
  • FIG. 1 is a schematic perspective illustration of the architecture of a system fault detection in a test room
  • FIG. 2 is an electronic diagram of a magnetic field sensor used in the system of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a perspective illustration of a transducer used in the sensor of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a schematic illustration of a control unit used in the system of FIG. 1,
  • FIG. 5 is a flowchart of a fault detection method in a room to be checked.
  • FIG. 6 is an electronic diagram of another embodiment of a sensor that can be used in the system of FIG. 1.
  • FIG. 1 represents a system, designated by the general reference 2, of fault detection in a part 4 to be checked.
  • Part 4 is a conductive or weakly conductive or magnetic part.
  • the piece 4 is for example a metal section formed of a horizontal parallelepiped
  • Such a part 4 may have numerous defects that could disturb the flow of an eddy current in this part. These defects may be emergent cracks or not.
  • the upper surface of the part 4 comprises a conductivity break represented by an emergent crack 10.
  • the system 2 comprises a main inductor 20 connected to a controllable source 22 of alternating current.
  • the main inductor 20 is here formed of a loop of conductive material extending mainly in a plane parallel to the upper surface of the parallelepiped 6.
  • the inductor 20 is capable of creating a main magnetic field penetrating into the piece 4 to generate eddy currents in this piece.
  • the source 22 is able to modify the frequency or the amplitude of the alternating current flowing in the inductor 20 so as to modify the sensitivity of the system vis-à-vis defects buried deep in the room 4.
  • the system 2 comprises a plurality of magnetic field sensors for measuring the magnetic fields induced by the eddy currents flowing in the room 4.
  • the sensor 24 has a preferred direction of measurement facing the upper surface of the part 4.
  • the sensors are connected via a control bus 30 and measuring channels 32 to a control unit 34 of the system 2.
  • the unit 34 will be described in more detail with reference to FIG. at 27 is associated with a respective secondary inductor 40 to 43.
  • Each secondary inductor is able to create a magnetic field penetrating the part to be controlled to generate eddy currents in this room.
  • these secondary inductors are identical to each other and only the inductor 40 will be described here in detail.
  • the inductor 40 is, for example, formed of a cylindrical coil whose winding axis is perpendicular to the surface of the part 4.
  • the coil 40 is placed relative to the sensor 24 so that its axis winding is aligned with the preferred direction of measurement of the sensor 24.
  • each secondary inductor is disposed within a surface delimited by the main inductor 20.
  • These secondary inductors are connected to a controllable source 46 of alternating current. This source 46 is able to vary the frequency and amplitude of the current to change the sensitivity of the system 2.
  • Each secondary inductor is integral with the sensor with which it is associated. This set formed by a sensor and its secondary inductor is called, here, "elementary module”.
  • Each elementary module of the system 2 is removable and mechanically independent of the other elementary modules.
  • the system 2 thus also comprises mechanical means of assembly / disassembly of these elementary modules together.
  • these means of assembly / disassembly comprise a support of fixing 50 on which the elementary modules are fixed using screws or any other suitable means of securing.
  • the elementary modules can be disassembled and then moved relative to each other before being reassembled to fit the shape of a new part to be controlled.
  • the sources 22 and 46 are connected to the control unit 34 to be controlled by the latter.
  • FIG. 2 represents the electronic diagram of the sensor 24.
  • This sensor 24 comprises:
  • transducer 60 for transforming a magnetic field into an electrical quantity
  • an integrated linear amplifier 62 for amplifying the electrical quantity delivered by the transducer 60
  • a secondary feedback loop 66 for stabilizing the closed-loop transfer function of the amplifier 62
  • a feedback inductor 68 capable of generating a magnetic field B r designed to be superimposed in the opposite direction to an external magnetic field B ext.
  • the field B ext is, for example, induced by eddy currents.
  • the transducer 60 is here, for example, formed of two giant magnetoresistances or GMR 70 and 72 arranged to form a half-Wheatstone bridge.
  • This Wheatstone half-bridge has a midpoint 74 connected to a non-inverting input 76 of the amplifier 62.
  • the ends of the magnetoresistors 70 and 72 not connected to the midpoint are respectively connected to a source 80 of positive voltage V cc and a source 82 of negative voltage V dd - These sources 80 and 82 are adjustable to reduce if necessary the noise generated by magnetoresistances.
  • the amplifier 62 has an inverting input 86 connected to a voltage adder 88.
  • the adder 88 is connected to a control terminal 90 and to a reset terminal 92.
  • the terminal 90 is intended to receive an operating setpoint for setting the operating point of the sensor 24 in an area where the transfer function of the magnetoresistors 70 and 72 is optimal in terms of signal ratio on this noise and in terms of field transfer.
  • the terminal 92 is intended to receive a reset voltage suitable for desaturating the amplifier 62.
  • the adder 88 is able to add the voltages received via the terminals 90 and 92 and to deliver the resulting voltage to the input 86.
  • the loop 64 has an end connected directly to an output 94 of the amplifier 62 and another end directly connected to an end 96 of the inductor 68.
  • the loop 64 has a feedback resistor 98 connected between its two ends.
  • the value of the resistor 98 and the inductor 68 fix the bulk of the gain of the transfer function of the sensor 24, that is to say they contribute more than 90% and, preferably, more than 99%. %, to the value of this gain in the frequency range of the servo. This percentage is calculated with respect to the ideal case where the operational amplifier has an infinite gain.
  • the loop 66 has an end connected to the output 94 and another end connected to the input 86.
  • This loop 66 comprises only a capacitor 102.
  • the sensor 24 comprises a control terminal 104 connected via a resistor 106 to the end 96 of the inductor 68.
  • the terminal 104 is intended to receive a known voltage V b for controlling the correct operation of the sensor 24.
  • the senor 24 has an output terminal 108.
  • This terminal 108 delivers a field value representative of the measured magnetic field.
  • This field value is, here, a voltage V s or a current i s .
  • FIG. 3 shows the arrangement of the inductor 68 with respect to the transducer 60.
  • the transducer 60 is in the form of a parallelepiped having a width L and a height H less than 1 mm and preferably smaller than equal to 500 ⁇ m.
  • the length P of this parallelepiped is between 2 and 5 mm.
  • the parallelepiped contains the two magnetoresistances 70 and
  • the inductor 68 is a cylindrical coil wound around the transducer 60 along its entire length. The windings of the coil are in direct contact with the outer surface of the transducer 60 over more than 30% of their length.
  • End faces 110 and 112 of the transducer 60 not covered by the windings of the inductor 68 include terminals 114 for connection to the power sources 80 and 82. Here, only the end face 110 is visible.
  • Such an arrangement of the inductor 68 around the transducer 60 maximizes the magnetic coupling between the inductor 68 and the magnetoresistors 70 and 72.
  • FIG. 4 shows in more detail the control unit 34.
  • the unit 34 controls the power sources 22 and 46.
  • it comprises a control module 120 connected to the sources 22 and 46.
  • the unit 34 comprises a controllable voltage source 122 connected to the bus 30 and an acquisition module 124 connected to the measurement channels 32. More precisely, here, the bus 32 consists of three conductors 126, 128 and 130 for each sensor. , respectively connected to the terminals 90, 92 and 104 of the sensor.
  • the measurement channels 32 are, for example, composed of four conductors each connected to a respective output terminal 108.
  • the module 124 is able to acquire the field values and then transmit them to a processing module 140 via an internal bus 142.
  • the processing module 140 is able to process the acquired field values to derive information on a defect in the part 4. For example, here, the module 140 is able to locate a fault.
  • the unit 34 also comprises a module 150 for automatically setting a preset adjustment and, for illustrative purposes, two modules 152, 154 for balancing the field values delivered by the sensors as a function of a pre-adjustment. and stored in a memory 156.
  • the balancing module 152 is able to control a field generator to change the field measured by each of the sensors according to the preset setting.
  • the module 152 uses as the field generator the secondary inductors 40 to 43. In order to be able to control the secondary inductors 40 to 43, the module 152 is connected to the module 120 via the bus 142.
  • the balancing module 154 is able to correct the field values acquired by the module 124 before transmitting them to the module 140 for processing.
  • the corrections are performed according to the preset setting stored in the memory 156.
  • the module 150 automatically sets and saves the preset setting (s) in the memory 156.
  • the or each preset setting is determined so that in the absence of a fault, the field values processed by the module 140 are equal. For this, the setting is determined using field values acquired by the system 2 in the absence of a fault.
  • the unit 34 comprises a control module 158 and a man / machine interface.
  • the module 158 makes it possible to check the correct operation of each sensor by sending via the source 122 a control voltage V b to the terminal 104 of the sensor to be monitored. To carry out this check, the module 158 contains, for example, stored in a local memory, the value of the resistor 98 and the inductance value of the inductor 68 for each sensor.
  • the man / machine interface of the unit 34 comprises here, by way of example, a key 160 for activating the module 150, a key 162 for activating the control module 158, a key 164 for activating the module. sending a reset voltage V r to the terminal 92 of each of the sensors and also a screen 166 to present to the user the results of the measurements made by the sensors and the information produced by the module 140.
  • the keys 162 and 164 are respectively connected to the modules 158 and 122.
  • the screen 166 is associated with the processing module 140 via the bus 142.
  • the key 160 is connected to the module 150 to trigger the automatic setting pre ⁇ established setting only in response to the depression of this key.
  • the user proceeds to a system calibration phase 180 for a particular room to be controlled such as, for example, the room 4.
  • phase 180 the user places, during a step 182, the system 2 in its control position in front of a part to be controlled which it is sure is free of defects. Once the system 2 in this position, the user depresses, in a step 184, the key 160.
  • the module 124 acquires, during a step 186, the field values delivered by each of the sensors in this position. Once this acquisition is completed, the module 150 automatically sets, during a step 188, the setting stored in the memory 156.
  • the method used to automatically set this adjustment is related to the method used to balance, when using the system 2, the field values delivered by the sensors.
  • two different methods for automatically setting the setting to be memorized are described.
  • the first method is simply to record in the memory 156 as a preset setting, the field values delivered by each of the sensors.
  • the second method consists in varying the intensity of the current in each of the secondary inductors 40 to 43 until the field values delivered by each of the sensors are equal. Indeed, by changing the intensity of the current in the secondary inductor, it also changes the field in which the transducer 60 is placed and therefore the field value delivered by the sensor.
  • the setting recorded in this case corresponds to the currents currents flowing in the secondary inductors at the time when the field values are equal. This setting for use by the module 152 is stored in the memory 156.
  • the main inductor 20 generates, during a step 202, a magnetic field penetrating into the part 4. This field causes the creation of eddy current in the part 4. These eddy currents induce the field magnetic B ext measurable by the sensors 24 to 27.
  • the sensors 24 to 27 measure the magnetic field and deliver corresponding field values which are acquired by the module 124. Also in parallel with the steps 202 and 204, the module 152 and / or 154 equilibrium, during a step 206, the field values so that, in the absence of a fault, all the field values are equal and this despite the presence of the rib 8.
  • two methods Balancing field values will be described here. The first and second methods can be implemented only if, respectively, the first and second methods for automatically setting the preset setting were previously implemented in phase 180.
  • the submodule 154 subtracts from the field values acquired by the module 124 the field values set in step 188 with the first method of establishment.
  • the field values to be processed by the module 140 are substantially equal.
  • the second balancing method consists in modifying the magnetic field measured by the sensors using the secondary inductors.
  • the module 152 controls through the module 120 the secondary inductors 40 to 43 according to the setting established in step 188 using the second establishment method.
  • the magnetic fields measured by the sensors 24 to 27 are modified so that, in the absence of a fault, the field values delivered by each of the sensors 24 to 27 remain identical.
  • the balanced field values are processed by the module 140 to optimize the measurement dynamics. Specifically, in this step 210, for example, the balanced field values are added to each other, subtracted from each other and / or compared to each other. If the sum or subtraction of the balanced field values is invariant or if the comparison of the field values indicates that they are all equal, then no fault is detected and the process returns to steps 202, 204 and 206. In the otherwise, a step 212 of processing a fault is executed. During step 212, the control unit 34 deactivates the primary inductor 20 and activates, during an operation 214, the secondary inductors 40 to 43 so that they generate simultaneously or one after the other magnetic field penetrating into the room 4.
  • the sensors 24 to 27 measure, during an operation 216, the magnetic field and deliver field values and, during an operation 218, these are balanced according to the setting established in step 188.
  • the operations 216 and 218 are similar to steps 204 and 206 respectively and are therefore not described here in more detail. Note however that if the second balancing method is used during the operation 218, the currents required to balance the sensors flowing in the secondary inductors are superimposed on those necessary to produce a magnetic field penetrating into the part 4.
  • Information about the detected defect is then presented to the user, during an operation 222 on the screen 166.
  • one or all of the sensors 24 to 27 can be reset during a step 230. More specifically, during this step 230, the user presses the button 164 and, in response, the source 122 generates a voltage V r and applies it to the terminal 92 of one or more sensors so as to desaturate the amplifier 62. In fact, if it happens that the magnetic field B r generated by the inductor 68 is added to the external field B extr instead of coming to evade this, the amplifier 62 is not stabilized against the feedback loop 64 and saturates. It is therefore necessary in this case to reset it by applying a voltage on the terminal 92.
  • the user can proceed to a step 234 for checking the correct operation of one or more sensors by pressing the key 162.
  • the module 158 commands the source 122 for applying, during an operation 236, a known voltage V b or a known control current ib to the terminal 104 of one or more sensors.
  • This voltage V b or this current i b modifies in a known manner the magnetic field B r induced by the inductor 68.
  • the variation, in response to the application of the voltage Vb, of the field value delivered by this sensor is acquired, during an operation 238, by the module 124.
  • the module 158 calculates, during an operation 240, the variation of the expected field value in response to the application of the voltage V b or current i b , using for this purpose the known transfer function of the sensor. Then, during an operation 242 it compares the variation of the expected field value with that acquired. If these variations then correspond to the module 158 determines that the sensor is working properly. In the opposite case, a malfunction of the sensor is detected and the module 158 transmits this information to the screen 166 which displays it during an operation 244 or the module 158 automatically controls the source 122 to reset the faulty sensor.
  • the system 2 described here has many advantages.
  • a roughness or a defect of voluntary conductivity, such as for example the rib 8 is not detected as a defect. It is therefore possible to use the system 2 to control parts that are not flat.
  • the system 2 is also adjustable thanks to the means of assembly / disassembly of the elementary modules and thanks to its sensor balancing function. Therefore, it is possible to change the position of the elementary modules within the system 2 to adapt to new parts to be controlled without the need to change the control unit.
  • phase 180 is a calibration phase vis-à-vis a room without defects.
  • this phase 180 is replaced by a vacuum calibration phase.
  • This vacuum calibration phase is identical to phase 180 with the exception of step 182 which is replaced by a step in which the sensors are placed in a position where there are no conductive or magnetic parts to control .
  • the system 2 has been described in the particular case where it comprises all the elements necessary to implement the first and second methods of establishing an automatic adjustment and the first and second balancing methods. However, preferably only one of these methods is implemented. For example, if only the first automatic setup method and the first balancing method are implemented, the secondary inductors are not used to calibrate the system or to balance the field values.
  • the module 154 can be deleted.
  • the sensors 24 to 27 have been described in the particular case where their transfer functions are fixed in their designs.
  • the transfer function of each sensor is adjustable by an adjustment module of the integrated transfer function, for example to the control unit 34.
  • the value of the resistor 98 of each sensor can be modified by this adjustment module.
  • the first and / or the second balancing method is replaced by a third balancing method of modifying the transfer function of each sensor so that the field values delivered by each of these sensors are at rest. equal.
  • the pre-established settings used by this balancing module are made using a third setting method of varying the transfer function of the sensors until the field values in the absence of defect are equal.
  • the preset setting stored in the memory 156 is the value of the resistors 98 to be adjusted.
  • the secondary inductors are removed.
  • each sensor is associated with several secondary inductors.
  • the winding axis of the inductor 40 is not necessarily perpendicular to the surface of the part to be controlled nor aligned with the preferred direction of measurement of the sensor with which it is associated.
  • the reset voltage V r is used to reset a sensor.
  • this reset voltage is used to disable a sensor by continuously saturating it.
  • the operation of the system 2 has been described in the particular case where the main inductor 20 is first activated and then deactivated when the secondary inductors are used.
  • the main inductor and the secondary inductors are simultaneously activated and used.
  • the system 2 has been described in the preferred case where the latter uses sensors such as those described with reference to FIG. 2.
  • other sensors may be used such as, for example, Hall effect or magnetoimpedance sensors. giant (GMI).
  • GMI giant
  • the sensor described with reference to Figure 2 has many advantages.
  • the use of a half bridge Wheatstone significantly simplifies the structure of the sensor and to achieve the structure described in Figure 2.
  • the gain of the amplifier 62 may be important.
  • Such an embodiment is better than a complete Wheatstone bridge because in a complete bridge there is always a balancing fault even in the absence of external stresses, which means that the midpoint is not exactly at 0 volts and that a very large gain for the amplifier is not possible.
  • the feedback that determines the gain of the amplifier 62 is by a counter-reaction in the field and not by a feedback voltage or current on the input 86.
  • the amplifier present in this configuration a maximum rate of variation of the output voltage, also known as the "slew rate", much better than in known field-servo sensors in which the gain of each amplifier is determined by a counter-loop current or voltage reaction having a resistor.
  • the senor 24 has a very large dynamic range. . Unlike known sensors, the sensor 24 has only one amplifier used both to amplify the electrical quantity generated by the transducer 60 and to linearize the transfer function of the sensor. The sensor is therefore simpler to implement and more economical than known sensors.
  • the secondary feedback loop 66 may be omitted.
  • the input 86 of the amplifier 62 has been described as an inverting input while the input 76 has been described as a non-inverting input.
  • the input 86 is a non-inverting input and the input 76 is an inverting input. This does not change the operation of the sensor 24.
  • the cross section of the inductor 68 has been described as being identical to the section of the transducer 60. In a variant, the cross section of the inductor 68 is circular and the inside diameter of this circular section is equal to the length of the largest diagonal cross section of the transducer 60.
  • the voltage sources 80 and 82 are replaced by current sources.
  • FIG. 6 represents a sensor 280 identical to the sensor 24 except for the fact that that the transducer 60 has been replaced by a transducer 282.
  • the transducer 282 comprises a giant-effect magnetoimpedance or GMI 284 connected at one of its ends to an oscillator 286 able to excite this magnetoimpedance 284.
  • the other end of the magnetoimpedance 284 is connected to a reference potential.
  • the reference potential is common to the magnetoimpedance 284 and to one end of the inductor 68.
  • the signal generated by the magnetoimpedance in response to a magnetic field is converted by a field detector 290 into a voltage representative of the magnetic field applied to the magnetic field. Magnetoimpedance 284. This voltage is transmitted to the input 76 of the amplifier 62.
  • the operation of the sensor 280 is identical to that of the sensor 24.

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Abstract

The invention relates to a system for detecting defects, said system comprising a plurality of magnetic field sensors (24 to 27) that can each generate a field value representative of the magnetic field measured; a module for balancing (34) field values generated according to a pre-established regulation in order to equalise the field values generated in the absence of defects, the pre-established regulation depending on the field values generated in the absence of defects by each of the sensors; and a field generator (40, 41, 42, 43, 46) which is controlled by the balancing module in order to modify the field measured by each of the sensors according to the pre-established regulation.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE DETECTION DE DEFAUT DANS UNE PIECE CONDUCTRICE OU MAGNETIQUE SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING DEFECT IN A CONDUCTIVE OR MAGNETIC PIECE
L'invention concerne un système et un procédé de détection de défaut dans une pièce conductrice ou magnétique.A system and method for fault detection in a conductive or magnetic part.
Des systèmes connus comportent plusieurs capteurs de champ magnétique aptes à délivrer chacun une valeur de champ représentative du champ magnétique mesuré. Les systèmes connus ont besoin d'être réglés afin que tous les capteurs délivrent la même valeur de champ lorsqu'ils sont tous placés dans le même champ magnétique. Pour régler ces systèmes connus, chaque capteur est placé dans un champ magnétique connu puis la valeur de champ délivrée par chaque capteur est relevée. A partir de ces relevés, et du champ magnétique connu, des coefficients d'échelle et de décalage sont généralement calculés pour chacun des capteurs. Le coefficient d'échelle est représentatif de la pente de la fonction de transfert du capteur tandis que le coefficient de décalage est représentatif de la position du point de fonctionnement sur cette fonction de transfert. Le coefficient de décalage est également connu sous le terme anglais « offset ».Known systems comprise several magnetic field sensors each capable of delivering a field value representative of the measured magnetic field. Known systems need to be set so that all sensors deliver the same field value when they are all placed in the same magnetic field. To adjust these known systems, each sensor is placed in a known magnetic field and the field value delivered by each sensor is read. From these readings, and from the known magnetic field, scale and offset coefficients are generally calculated for each of the sensors. The scale coefficient is representative of the slope of the transfer function of the sensor while the offset coefficient is representative of the position of the operating point on this transfer function. The offset coefficient is also known as "offset".
A l'aide de ces coefficients d'échelle et de décalage, les systèmes sont réglés pour que les capteurs présentent des fonctions de transfert sensiblement identiques. Ces réglages sont compliqués à réaliser.Using these scale and offset coefficients, the systems are set so that the sensors have substantially identical transfer functions. These settings are complicated to make.
L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un système de détection de défaut plus simple à régler.The invention aims to remedy this drawback by proposing a fault detection system that is easier to adjust.
L'invention a donc pour objet un système de détection de défaut comportant un module d' équilibrage des valeurs de champ délivrées en fonction d'un réglage pré-établi pour égaliser les valeurs de champ délivrées en absence de défaut, le réglage pré-établi étant fonction des valeurs de champ délivrées en absence de défaut par chacun des capteurs.The subject of the invention is therefore a fault detection system comprising a module for balancing the field values delivered as a function of a pre-established adjustment in order to equalize the field values delivered in the absence of default, the pre-established setting being a function of the field values delivered in the absence of a fault by each of the sensors.
Dans le système ci-dessus, le module d'équilibrage garantit qu'en cas d'absence de défaut, les valeurs de champ délivrées par chaque capteur sont identiques. Dès lors, lorsque l'une des valeurs de champ n'est pas identique aux autres, cela signifie qu'un défaut est détecté. Cette façon de détecter un défaut ne nécessite pas de calculer le coefficient d'échelle de chaque capteur. Le réglage du système est donc plus simple.In the above system, the balancing module ensures that in the absence of faults, the field values delivered by each sensor are identical. Therefore, when one of the field values is not identical to the others, it means that a fault is detected. This way of detecting a fault does not require calculating the scaling coefficient of each sensor. The system setting is therefore simpler.
Les modes de réalisation de ce système peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :Embodiments of this system may include one or more of the following features:
- des inducteurs secondaires commandables propres à modifier le champ magnétique mesuré par chaque capteur, et le module d' équilibrage est apte à commander chaque inducteur secondaire en fonction du réglage pré-établi pour qu' en absence de défaut le champ magnétique modifié mesuré par chaque capteur entraîne la délivrance par chacun des capteurs d'une valeur de champ identique à celle des autres capteurs ;controllable secondary inductors capable of modifying the magnetic field measured by each sensor, and the balancing module is able to control each secondary inductor according to the pre-established setting so that, in the absence of a fault, the modified magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each of the sensors of a field value identical to that of the other sensors;
- chaque inducteur secondaire est associé à un capteur respectif, chaque inducteur secondaire étant propre à créer un champ magnétique pour modifier préférentiellement le champ magnétique mesuré par le capteur qui lui est associé ;each secondary inductor is associated with a respective sensor, each secondary inductor being able to create a magnetic field for preferentially modifying the magnetic field measured by the sensor associated with it;
- chaque inducteur secondaire est propre à créer un champ magnétique pénétrant dans la pièce à contrôler pour révéler un défaut uniquement dans une portion de la pièce à contrôler en vis-à-vis du capteur associé à cet inducteur secondaire ;each secondary inductor is capable of creating a magnetic field penetrating into the part to be inspected in order to reveal a fault only in a portion of the part to be checked vis-à-vis the sensor associated with this secondary inductor;
- un inducteur primaire propre à créer un champ magnétique pénétrant dans la pièce à contrôler et propre à révéler un défaut dans une portion de la pièce à contrôler en vis-à-vis de l'un quelconque des capteurs ;a primary inductor capable of creating a magnetic field penetrating into the room to be controlled and suitable for reveal a defect in a portion of the test piece vis-à-vis any of the sensors;
- la fonction de transfert de chaque capteur est réglable, et le module d'équilibrage est apte à régler la fonction de transfert de chaque capteur en fonction du réglage préétabli pour qu'en absence de défaut le champ magnétique mesuré par chaque capteur entraîne la délivrance par chacun des capteurs d'une valeur de champ identique à celle des autres capteurs ; - le module d'équilibrage est apte à soustraire aux valeurs de champ délivrées par les capteurs, des valeurs de champ fonction du réglage pré-établi, pour égaliser les valeurs de champ en l'absence de défaut ; un module d'établissement automatique du réglage pré-établi en fonction des valeurs de champ délivrées par les capteurs en absence de défaut ; une touche d' activation du module d'établissement actionnable par un utilisateur ; les capteurs sont mécaniquement indépendants les uns des autres, et le système comporte des moyens mécaniques d'assemblage et de désassemblage de ces capteurs les uns avec les autres.the transfer function of each sensor is adjustable, and the balancing module is able to adjust the transfer function of each sensor according to the preset setting so that, in the absence of a fault, the magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each of the sensors with a field value identical to that of the other sensors; the balancing module is capable of subtracting from the field values delivered by the sensors, field values according to the preset setting, in order to equalize the field values in the absence of a fault; an automatic preset setting module based on the field values delivered by the sensors in the absence of a fault; an activation key of the establishment module operable by a user; the sensors are mechanically independent of each other, and the system comprises mechanical means for assembling and disassembling these sensors with each other.
L'invention a également pour objet un procédé de détection de défaut dans une pièce conductrice ou magnétique à contrôler, dans lequel le procédé comporte une étape d'équilibrage des valeurs de champ délivrées en fonction d'un réglage pré-établi pour égaliser les valeurs de champ délivrées en l'absence de défaut, le réglage pré¬ établi étant fonction des valeurs des champs délivrées en l'absence de défaut par chacun des capteurs.The invention also relates to a fault detection method in a conductive or magnetic part to be controlled, wherein the method comprises a step of balancing the field values delivered according to a pre-established setting to equalize the values. field delivered in the absence of a fault, the pre¬ established setting being a function of the values of the fields delivered in the absence of defect by each of the sensors.
Les modes de réalisation du procédé peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :The embodiments of the method may include one or more of the following features:
- l'étape d'équilibrage comporte une opération de commande d'inducteurs secondaires propres à modifier le champ magnétique délivré par chaque capteur en fonction du réglage pré-établi pour qu'en absence de défaut le champ magnétique modifié mesuré par chaque capteur entraîne la délivrance par chacun des capteurs d'une valeur de champ égale à celle des autres capteurs,the balancing step comprises a control operation of secondary inductors capable of modifying the magnetic field delivered by each sensor according to the pre-established setting so that in the absence of a fault, the modified magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each of the sensors of a field value equal to that of the other sensors,
- l'étape d'équilibrage comporte une opération de soustraction aux valeurs de champ délivrées par les capteurs, de valeurs de • champ fonction du réglage pré¬ établi, pour égaliser les valeurs de champ en l'absence de défaut.- the balancing step comprises a subtraction operation to the field of values output by the sensors, values • Function field pré¬ established adjustment to equalize the field values in the absence of a fault.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une illustration schématique en perspective de l'architecture d'un système de détection de défaut dans une pièce à contrôler,The invention will be better understood on reading the following description given solely by way of example and with reference to the drawings in which: FIG. 1 is a schematic perspective illustration of the architecture of a system fault detection in a test room,
- la figure 2 est un schéma électronique d'un capteur de champ magnétique utilisé dans le système de la figure 1,FIG. 2 is an electronic diagram of a magnetic field sensor used in the system of FIG. 1,
- la figure 3 est une illustration en perspective d'un transducteur utilisé dans le capteur de la figure 2,FIG. 3 is a perspective illustration of a transducer used in the sensor of FIG. 2,
- la figure 4 est une illustration schématique d'une unité de pilotage utilisée dans le système de la figure 1,FIG. 4 is a schematic illustration of a control unit used in the system of FIG. 1,
- la figure 5 est un organigramme d'un procédé de détection de défaut dans une pièce à contrôler, etFIG. 5 is a flowchart of a fault detection method in a room to be checked, and
- la figure 6 est un schéma électronique d'un autre mode de réalisation d'un capteur utilisable dans le système de la figure 1.FIG. 6 is an electronic diagram of another embodiment of a sensor that can be used in the system of FIG. 1.
La figure 1 représente un système, désigné par la référence générale 2, de détection de défaut dans une pièce 4 à contrôler. La pièce 4 est une pièce conductrice ou faiblement conductrice ou magnétique. Ici, la pièce 4 est par exemple un profilé métallique formé d'un parallélépipède horizontalFIG. 1 represents a system, designated by the general reference 2, of fault detection in a part 4 to be checked. Part 4 is a conductive or weakly conductive or magnetic part. Here, the piece 4 is for example a metal section formed of a horizontal parallelepiped
6 et d'une nervure 8 en saillie sur la face supérieure du parallélépipède 6.6 and a rib 8 projecting on the upper face of the parallelepiped 6.
Une telle pièce 4 peut présenter de nombreux défauts susceptibles de perturber la circulation d'un courant de Foucault dans cette pièce. Ces défauts peuvent être des fissures débouchantes ou non. Par exemple ici, la surface supérieure de la pièce 4 comporte une rupture de conductivité représentée par une fissure débouchante 10.Such a part 4 may have numerous defects that could disturb the flow of an eddy current in this part. These defects may be emergent cracks or not. For example, here, the upper surface of the part 4 comprises a conductivity break represented by an emergent crack 10.
De manière à créer des courants de Foucault dans la pièce 4, le système 2 comporte un inducteur principal 20 raccordé à une source commandable 22 de courant alternatif. L'inducteur principal 20 est ici formé d'une boucle en matériau conducteur s' étendant principalement dans un plan parallèle à la surface supérieure du parallélépipède 6. Grâce à cela, l'inducteur 20 est capable de créer un champ magnétique principal pénétrant dans la pièce 4 pour engendrer des courants de Foucault dans cette pièce.In order to create eddy currents in the room 4, the system 2 comprises a main inductor 20 connected to a controllable source 22 of alternating current. The main inductor 20 is here formed of a loop of conductive material extending mainly in a plane parallel to the upper surface of the parallelepiped 6. By virtue of this, the inductor 20 is capable of creating a main magnetic field penetrating into the piece 4 to generate eddy currents in this piece.
La source 22 est apte à modifier la fréquence ou l'amplitude du courant alternatif circulant dans l'inducteur 20 de manière à modifier la sensibilité du système vis-à-vis des défauts enfouis en profondeur dans la pièce 4.The source 22 is able to modify the frequency or the amplitude of the alternating current flowing in the inductor 20 so as to modify the sensitivity of the system vis-à-vis defects buried deep in the room 4.
Le système 2 comporte plusieurs capteurs de champ magnétique pour mesurer les champs magnétiques induits par les courants de Foucault circulant dans la pièce 4. Ici, pour simplifier l'illustration, seuls quatre de ces capteurs 24 à 27 sont représentés. Ces capteurs sont, par exemple, tous identiques et seul le capteur 24 sera décrit plus en détail par la. suite. Le capteur 24 présente une direction préférentielle de mesure tournée vers la surface supérieure de la pièce 4. Les capteurs sont raccordés par l'intermédiaire d'un bus 30 de commande et de voies 32 de mesure à une unité 34 de pilotage du système 2. L'unité 34 sera décrite plus en détail en regard de la figure 4. Chaque capteur 24 à 27 est associé à un inducteur secondaire respectif 40 à 43. Chaque inducteur secondaire est propre à créer un champ magnétique pénétrant dans la pièce à contrôler pour engendrer des courants de Foucault dans cette pièce. Ici, ces inducteurs secondaires sont identiques les uns aux autres et seul l'inducteur 40 sera décrit ici en détail.The system 2 comprises a plurality of magnetic field sensors for measuring the magnetic fields induced by the eddy currents flowing in the room 4. Here, to simplify the illustration, only four of these sensors 24 to 27 are shown. These sensors are, for example, all identical and only the sensor 24 will be described in more detail by the. after. The sensor 24 has a preferred direction of measurement facing the upper surface of the part 4. The sensors are connected via a control bus 30 and measuring channels 32 to a control unit 34 of the system 2. The unit 34 will be described in more detail with reference to FIG. at 27 is associated with a respective secondary inductor 40 to 43. Each secondary inductor is able to create a magnetic field penetrating the part to be controlled to generate eddy currents in this room. Here, these secondary inductors are identical to each other and only the inductor 40 will be described here in detail.
L'inducteur 40 est, par exemple, formé d'une bobine cylindrique dont l'axe d'enroulement est perpendiculaire à la surface de la pièce 4. La bobine 40 est placée par rapport au capteur 24 de manière à ce que son axe d'enroulement soit aligné sur la direction préférentielle de mesure du capteur 24.The inductor 40 is, for example, formed of a cylindrical coil whose winding axis is perpendicular to the surface of the part 4. The coil 40 is placed relative to the sensor 24 so that its axis winding is aligned with the preferred direction of measurement of the sensor 24.
Ici, chaque inducteur secondaire est disposé à l'intérieur d'une surface délimitée par l'inducteur principal 20. Ces inducteurs secondaires sont raccordés à une source commandable 46 de courant alternatif. Cette source 46 est apte à faire varier la fréquence et l'amplitude du courant pour modifier la sensibilité du système 2. Chaque inducteur secondaire est solidaire du capteur auquel il est associé. Cet ensemble formé par un capteur et son inducteur secondaire est appelé, ici, « module élémentaire ».Here, each secondary inductor is disposed within a surface delimited by the main inductor 20. These secondary inductors are connected to a controllable source 46 of alternating current. This source 46 is able to vary the frequency and amplitude of the current to change the sensitivity of the system 2. Each secondary inductor is integral with the sensor with which it is associated. This set formed by a sensor and its secondary inductor is called, here, "elementary module".
Chaque module élémentaire du système 2 est amovible et mécaniquement indépendant des autres modules élémentaires. Le système 2 comporte donc également des moyens mécaniques d' assemblage/désassemblage de ces modules élémentaires entre eux. A titre d'exemple, ces moyens d' assemblage/désassemblage comportent un support de fixation 50 sur laquelle les modules élémentaires sont fixés à l'aide de vis ou de tout autre moyens de solidarisation appropriés. Ainsi, les modules élémentaires peuvent être désassemblés puis déplacés les uns par rapport aux autres avant d'être réassemblés de manière à s'adapter à la forme d'une nouvelle pièce à contrôler.Each elementary module of the system 2 is removable and mechanically independent of the other elementary modules. The system 2 thus also comprises mechanical means of assembly / disassembly of these elementary modules together. By way of example, these means of assembly / disassembly comprise a support of fixing 50 on which the elementary modules are fixed using screws or any other suitable means of securing. Thus, the elementary modules can be disassembled and then moved relative to each other before being reassembled to fit the shape of a new part to be controlled.
Les sources 22 et 46 sont raccordées à l'unité de pilotage 34 pour être commandées par cette dernière.The sources 22 and 46 are connected to the control unit 34 to be controlled by the latter.
La figure 2 représente le schéma électronique du capteur 24.FIG. 2 represents the electronic diagram of the sensor 24.
Ce capteur 24 comporte :This sensor 24 comprises:
- un transducteur 60 pour transformer un champ magnétique en une grandeur électrique, un amplificateur linéaire intégré 62 pour amplifier la grandeur électrique délivrée par le transducteur 60,a transducer 60 for transforming a magnetic field into an electrical quantity, an integrated linear amplifier 62 for amplifying the electrical quantity delivered by the transducer 60,
- une boucle principale 64 de contre réaction pour fixer l'essentiel du gain de l'amplificateur 62,a main feedback loop 64 for fixing most of the gain of the amplifier 62,
- une boucle secondaire 66 de contre réaction pour stabiliser la fonction de transfert en boucle fermée de l'amplificateur 62,a secondary feedback loop 66 for stabilizing the closed-loop transfer function of the amplifier 62,
- un inducteur 68 de réaction propre à générer un champ magnétique Br destiné à se superposer en sens inverse à un champ magnétique extérieur Bext- Le champ Bext est, par exemple, induit par des courants de Foucault.a feedback inductor 68 capable of generating a magnetic field B r designed to be superimposed in the opposite direction to an external magnetic field B ext. The field B ext is, for example, induced by eddy currents.
Le transducteur 60 est ici, par exemple, formé de deux magnétorésistances géantes ou GMR 70 et 72 agencées pour former un demi-pont de Wheatstone. Ce demi-pont de Wheatstone présente un point milieu 74 raccordé à une entrée non inverseuse 76 de l'amplificateur 62.The transducer 60 is here, for example, formed of two giant magnetoresistances or GMR 70 and 72 arranged to form a half-Wheatstone bridge. This Wheatstone half-bridge has a midpoint 74 connected to a non-inverting input 76 of the amplifier 62.
Les extrémités des magnétorésistances 70 et 72 non raccordées au point milieu, sont respectivement raccordées à une source 80 de tension positive Vcc et à une source 82 de tension négative Vdd- Ces sources 80 et 82 sont réglables de manière à réduire si nécessaire le bruit généré par les magnétorésistances.The ends of the magnetoresistors 70 and 72 not connected to the midpoint are respectively connected to a source 80 of positive voltage V cc and a source 82 of negative voltage V dd - These sources 80 and 82 are adjustable to reduce if necessary the noise generated by magnetoresistances.
L'amplificateur 62 comporte une entrée inverseuse 86 raccordée à un additionneur 88 de tension. L'additionneur 88 est raccordé à une borne de commande 90 et à une borne de réinitialisation 92. La borne 90 est destinée à recevoir une consigne de fonctionnement pour fixer le point de fonctionnement du capteur 24 dans une zone où la fonction de transfert des magnétorésistances 70 et 72 est optimale en terme de rapport signal sur ce bruit et en terme de transfert en champ.The amplifier 62 has an inverting input 86 connected to a voltage adder 88. The adder 88 is connected to a control terminal 90 and to a reset terminal 92. The terminal 90 is intended to receive an operating setpoint for setting the operating point of the sensor 24 in an area where the transfer function of the magnetoresistors 70 and 72 is optimal in terms of signal ratio on this noise and in terms of field transfer.
La borne 92 est destinée à recevoir une tension de réinitialisation propre à dessaturer l'amplificateur 62.The terminal 92 is intended to receive a reset voltage suitable for desaturating the amplifier 62.
L'additionneur 88 est apte à additionner les tensions reçues par l'intermédiaire des bornes 90 et 92 et à délivrer la tension résultante à l'entrée 86.The adder 88 is able to add the voltages received via the terminals 90 and 92 and to deliver the resulting voltage to the input 86.
La boucle 64 comporte une extrémité raccordée directement à une sortie 94 de l'amplificateur 62 et une autre extrémité raccordée directement à une extrémité 96 de l'inducteur 68. La boucle 64 comporte une résistance 98 de contre-réaction raccordée entre ses deux extrémités . La valeur de la résistance 98 et l'inducteur 68 fixent l'essentiel du gain de la fonction de transfert du capteur 24, c'est-à-dire qu'ils contribuent pour plus de 90% et, de préférence à plus de 99%, à la valeur de ce gain dans la gamme de fréquences de l'asservissement. Ce pourcentage est calculé par rapport au cas idéal où l'amplificateur opérationnel a un gain infini.The loop 64 has an end connected directly to an output 94 of the amplifier 62 and another end directly connected to an end 96 of the inductor 68. The loop 64 has a feedback resistor 98 connected between its two ends. The value of the resistor 98 and the inductor 68 fix the bulk of the gain of the transfer function of the sensor 24, that is to say they contribute more than 90% and, preferably, more than 99%. %, to the value of this gain in the frequency range of the servo. This percentage is calculated with respect to the ideal case where the operational amplifier has an infinite gain.
La boucle 66 comporte une extrémité raccordée à la sortie 94 et une autre extrémité raccordée à l'entrée 86. Cette boucle 66 comporte uniquement un condensateur 102.The loop 66 has an end connected to the output 94 and another end connected to the input 86. This loop 66 comprises only a capacitor 102.
Le capteur 24 comporte une borne 104 de contrôle raccordée par l'intermédiaire d'une résistance 106 à l'extrémité 96 de l'inducteur 68. La borne 104 est destinée à recevoir une tension Vb connue permettant de contrôler le bon fonctionnement du capteur 24.The sensor 24 comprises a control terminal 104 connected via a resistor 106 to the end 96 of the inductor 68. The terminal 104 is intended to receive a known voltage V b for controlling the correct operation of the sensor 24.
Enfin, le capteur 24 comporte une borne 108 de sortie. Cette borne 108 délivre une valeur de champ représentative du champ magnétique mesuré. Cette valeur de champ est, ici, une tension Vs ou un courant is.Finally, the sensor 24 has an output terminal 108. This terminal 108 delivers a field value representative of the measured magnetic field. This field value is, here, a voltage V s or a current i s .
La figure 3 représente l'agencement de l'inducteur 68 vis-à-vis du transducteur 60. Le transducteur 60 se présente sous la forme d'un parallélépipède ayant une largeur L et une hauteur H inférieures à 1 mm et de préférence inférieures ou égales à 500 μm. La longueur P de ce parallélépipède est comprise entre 2 et 5 mm. Le parallélépipède contient les deux magnétorésistances 70 etFIG. 3 shows the arrangement of the inductor 68 with respect to the transducer 60. The transducer 60 is in the form of a parallelepiped having a width L and a height H less than 1 mm and preferably smaller than equal to 500 μm. The length P of this parallelepiped is between 2 and 5 mm. The parallelepiped contains the two magnetoresistances 70 and
72 raccordées en série par l'intermédiaire du point milieu 74.72 connected in series via the midpoint 74.
L'inducteur 68 est une bobine cylindrique enroulée autour du transducteur 60 le long de toute sa longueur. Les enroulements de la bobine sont en contact direct avec la surface extérieure du transducteur 60 sur plus de 30% de leur longueur.The inductor 68 is a cylindrical coil wound around the transducer 60 along its entire length. The windings of the coil are in direct contact with the outer surface of the transducer 60 over more than 30% of their length.
Des faces d'extrémité 110 et 112 du transducteur 60 non recouvertes par les enroulements de l'inducteur 68 comportent des bornes 114 de raccordement aux sources d'alimentation 80 et 82. Ici, seule la face d'extrémité 110 est visible.End faces 110 and 112 of the transducer 60 not covered by the windings of the inductor 68 include terminals 114 for connection to the power sources 80 and 82. Here, only the end face 110 is visible.
Un tel agencement de l'inducteur 68 autour du transducteur 60 maximise le couplage magnétique entre l'inducteur 68 et les magnétorésistances 70 et 72.Such an arrangement of the inductor 68 around the transducer 60 maximizes the magnetic coupling between the inductor 68 and the magnetoresistors 70 and 72.
La figure 4 représente plus en détails l'unité de pilotage 34. Sur cette figure, les éléments déjà décrits en regard de la figure 1 portent les mêmes références numériques. L'unité 34 commande les sources de courant 22 et 46. A cet effet, elle comporte un module de commande 120 raccordé aux sources 22 et 46.FIG. 4 shows in more detail the control unit 34. In this figure, the elements already described with reference to FIG. 1 bear the same numerical references. The unit 34 controls the power sources 22 and 46. For this purpose, it comprises a control module 120 connected to the sources 22 and 46.
L'unité 34 comporte une source commandable 122 de tension raccordée au bus 30 et un module 124 d'acquisition raccordé aux voies de mesure 32. Plus précisément, ici, le bus 32 se compose de trois conducteurs 126, 128 et 130 pour chaque capteur, raccordés respectivement aux bornes 90, 92 et 104 du capteur. Les voies de mesure 32 sont, par exemple, composées de quatre conducteurs raccordés chacun à une borne de sortie 108 respective.The unit 34 comprises a controllable voltage source 122 connected to the bus 30 and an acquisition module 124 connected to the measurement channels 32. More precisely, here, the bus 32 consists of three conductors 126, 128 and 130 for each sensor. , respectively connected to the terminals 90, 92 and 104 of the sensor. The measurement channels 32 are, for example, composed of four conductors each connected to a respective output terminal 108.
Le module 124 est propre à acquérir les valeurs de champ puis à transmettre celles-ci à un module de traitement 140 par l'intermédiaire d'un bus interne 142.The module 124 is able to acquire the field values and then transmit them to a processing module 140 via an internal bus 142.
Le module de traitement 140 est apte à traiter les valeurs de champ acquises pour en déduire des informations sur un défaut de la pièce 4. Par exemple, ici, le module 140 est propre à localiser un défaut. L'unité 34 comporte également un module 150 d'établissement automatique d'un réglage pré-établi et, à titre d'illustration deux modules 152, 154 d'équilibrage des valeurs de champ délivrées par les capteurs en fonction d'un réglage pré-établi enregistré dans une mémoire 156. Le module d'équilibrage 152 est apte à commander un générateur de champ pour modifier le champ mesuré par chacun des capteurs en fonction du réglage pré-établi. Ici, le module 152 utilise en tant que générateur de champ les inducteurs secondaires 40 à 43. De manière à pouvoir commander les inducteurs secondaires 40 à 43, le module 152 est raccordé au module 120 par l'intermédiaire du bus 142.The processing module 140 is able to process the acquired field values to derive information on a defect in the part 4. For example, here, the module 140 is able to locate a fault. The unit 34 also comprises a module 150 for automatically setting a preset adjustment and, for illustrative purposes, two modules 152, 154 for balancing the field values delivered by the sensors as a function of a pre-adjustment. and stored in a memory 156. The balancing module 152 is able to control a field generator to change the field measured by each of the sensors according to the preset setting. Here, the module 152 uses as the field generator the secondary inductors 40 to 43. In order to be able to control the secondary inductors 40 to 43, the module 152 is connected to the module 120 via the bus 142.
Le module d' équilibrage 154 est apte à corriger les valeurs de champ acquises par le module 124 avant de les transmettre au module 140 pour traitement. Les corrections sont réalisées en fonction du réglage pré-établi enregistré dans la mémoire 156.The balancing module 154 is able to correct the field values acquired by the module 124 before transmitting them to the module 140 for processing. The corrections are performed according to the preset setting stored in the memory 156.
Le module 150 établit automatiquement et enregistre le ou les réglages pré-établis dans la mémoire 156. Le ou chaque réglage pré-établi est déterminé pour qu'en l'absence de défaut, les valeurs de champ traitées par le module 140 soient égales. Pour cela, le réglage est déterminé en utilisant des valeurs de champ acquises par le système 2 en l'absence de défaut. Enfin, l'unité 34 comporte un module 158 de contrôle et une interface homme/machine.The module 150 automatically sets and saves the preset setting (s) in the memory 156. The or each preset setting is determined so that in the absence of a fault, the field values processed by the module 140 are equal. For this, the setting is determined using field values acquired by the system 2 in the absence of a fault. Finally, the unit 34 comprises a control module 158 and a man / machine interface.
Le module 158 permet de contrôler le bon fonctionnement de chaque capteur en envoyant par l'intermédiaire de la source 122 une tension Vb de contrôle sur la borne 104 du capteur à contrôler. Pour effectuer ce contrôle, le module 158 contient, enregistré, par exemple, dans une mémoire locale, la valeur de la résistance 98 et la valeur d'inductance de l'inducteur 68 pour chaque capteur. L'interface homme/machine de l'unité 34 comporte, ici, à titre d'exemple une touche 160 d'activation du module 150, une touche 162 d' activation du module de contrôle 158, une touche 164 d'activation de l'envoi d'une tension de réinitialisation Vr sur la borne 92 de chacun des capteurs et également un écran 166 pour présenter à l'utilisateur les résultats des mesures réalisées par les capteurs et les informations produites par le module 140.The module 158 makes it possible to check the correct operation of each sensor by sending via the source 122 a control voltage V b to the terminal 104 of the sensor to be monitored. To carry out this check, the module 158 contains, for example, stored in a local memory, the value of the resistor 98 and the inductance value of the inductor 68 for each sensor. The man / machine interface of the unit 34 comprises here, by way of example, a key 160 for activating the module 150, a key 162 for activating the control module 158, a key 164 for activating the module. sending a reset voltage V r to the terminal 92 of each of the sensors and also a screen 166 to present to the user the results of the measurements made by the sensors and the information produced by the module 140.
Les touches 162 et 164 sont respectivement raccordées aux modules 158 et 122. L'écran 166 est associé au module de traitement 140 par l'intermédiaire du bus 142.The keys 162 and 164 are respectively connected to the modules 158 and 122. The screen 166 is associated with the processing module 140 via the bus 142.
La touche 160 est raccordée au module 150 pour déclencher l'établissement automatique du réglage pré¬ établi uniquement en réponse à l'enfoncement de cette touche. Le module 154 et la combinaison du module 152 et des inducteurs secondaires 40 à 43, forment chacun une unité de correction des valeurs de champ délivrées par les capteurs en fonction du réglage pré-établi. Le fonctionnement du système 2 va maintenant être décrit en regard du procédé de la figure 5 dans le cas particulier où le système 2 a la possibilité d'utiliser deux méthodes différentes d'équilibrage.The key 160 is connected to the module 150 to trigger the automatic setting pre¬ established setting only in response to the depression of this key. The module 154 and the combination of the module 152 and the secondary inductors 40 to 43, each form a unit for correcting the field values delivered by the sensors according to the preset setting. The operation of the system 2 will now be described with regard to the method of FIG. 5 in the particular case where the system 2 has the possibility of using two different methods of balancing.
Lors de la mise en route du système 2, l'utilisateur procède à une phase 180 d'étalonnage du système 2 pour une pièce particulière à contrôler telle que, par exemple, la pièce 4.At the start of the system 2, the user proceeds to a system calibration phase 180 for a particular room to be controlled such as, for example, the room 4.
Lors de la phase 180, l'utilisateur place, lors d'une étape 182, le système 2 dans sa position de contrôle en face d'une pièce à contrôler dont il est sûr qu'elle est dépourvue de défaut. Une fois le système 2 dans cette position, l'utilisateur enfonce, lors d'une étape 184, la touche 160.During phase 180, the user places, during a step 182, the system 2 in its control position in front of a part to be controlled which it is sure is free of defects. Once the system 2 in this position, the user depresses, in a step 184, the key 160.
En réponse à cet enfoncement de la touche 160, le module 124 acquière, lors d'une étape 186, les valeurs de champ délivrées par chacun des capteurs dans cette position. Une fois cette acquisition réalisée, le module 150 établit automatiquement, lors d'une étape 188, le réglage mémorisé dans la mémoire 156. La méthode utilisée pour établir automatiquement ce réglage est liée à la méthode utilisée pour équilibrer, lors de l'utilisation du système 2, les valeurs de champ délivrées par les capteurs. Ici, à titre d'illustration uniquement, deux méthodes différentes pour établir automatiquement le réglage à mémoriser sont décrites.In response to this depression of the key 160, the module 124 acquires, during a step 186, the field values delivered by each of the sensors in this position. Once this acquisition is completed, the module 150 automatically sets, during a step 188, the setting stored in the memory 156. The method used to automatically set this adjustment is related to the method used to balance, when using the system 2, the field values delivered by the sensors. Here, for illustrative purposes only, two different methods for automatically setting the setting to be memorized are described.
La première méthode consiste simplement à enregistrer dans la mémoire 156 en tant que réglage pré-établi, les valeurs de champ délivrées par chacun des capteurs. La deuxième méthode consiste à faire varier l'intensité du courant dans chacun des inducteurs secondaires 40 à 43 jusqu'à ce que les valeurs de champ délivrées par chacun des capteurs soient égales. En effet, en modifiant l'intensité du courant dans l'inducteur secondaire, on modifie également le champ dans lequel est placé le transducteur 60 et donc la valeur de champ délivrée par le capteur. Le réglage enregistré dans ce cas, correspond aux intensités des courants circulant dans les inducteurs secondaires au moment où les valeurs de champ sont égales. Ce réglage destiné à être utilisé par le module 152 est enregistré dans la mémoire 156.The first method is simply to record in the memory 156 as a preset setting, the field values delivered by each of the sensors. The second method consists in varying the intensity of the current in each of the secondary inductors 40 to 43 until the field values delivered by each of the sensors are equal. Indeed, by changing the intensity of the current in the secondary inductor, it also changes the field in which the transducer 60 is placed and therefore the field value delivered by the sensor. The setting recorded in this case corresponds to the currents currents flowing in the secondary inductors at the time when the field values are equal. This setting for use by the module 152 is stored in the memory 156.
Une fois l'étalonnage du système 2 réalisé, l'utilisateur procède à une phase 200 de détection de défaut dans la pièce 4.Once the calibration of the system 2 has been completed, the user proceeds to a fault detection phase 200 in the room 4.
Lors de la phase 200, l'inducteur principal 20 génère, lors d'une étape 202, un champ magnétique pénétrant dans la pièce 4. Ce champ entraîne la création de courant de Foucault dans la pièce 4. Ces courants de Foucault induisent le champ magnétique Bext mesurable par les capteurs 24 à 27.During the phase 200, the main inductor 20 generates, during a step 202, a magnetic field penetrating into the part 4. This field causes the creation of eddy current in the part 4. These eddy currents induce the field magnetic B ext measurable by the sensors 24 to 27.
En parallèle, lors d'une étape 204, les capteurs 24 à 27 mesurent le champ magnétique et délivrent des valeurs de champ correspondantes qui sont acquises par le module 124. Egalement en parallèle des étapes 202 et 204, le module 152 et/ou 154 équilibre, lors d'une étape 206, les valeurs de champ de manière à ce qu'en absence de défaut, toutes les valeurs de champ soient égales et ceci malgré la présence de la nervure 8. A titre d'illustration uniquement, deux méthodes d'équilibrage des valeurs de champ seront décrites ici. La première et la deuxième méthodes ne peuvent être mises en œuvre que si, respectivement, les première et deuxièmes méthodes d'établissement automatique du réglage pré-établi ont, au préalable, été mises en œuvre lors de la phase 180.In parallel, during a step 204, the sensors 24 to 27 measure the magnetic field and deliver corresponding field values which are acquired by the module 124. Also in parallel with the steps 202 and 204, the module 152 and / or 154 equilibrium, during a step 206, the field values so that, in the absence of a fault, all the field values are equal and this despite the presence of the rib 8. For illustrative purposes only, two methods Balancing field values will be described here. The first and second methods can be implemented only if, respectively, the first and second methods for automatically setting the preset setting were previously implemented in phase 180.
Dans la première méthode, le sous-module 154 soustrait aux valeurs de champ acquises par le module 124 les valeurs de champ établies lors de l'étape 188 avec la première méthode d'établissement. Ainsi, en absence de défaut dans la pièce 4, les valeurs de champ à traiter par le module 140 sont sensiblement égales.In the first method, the submodule 154 subtracts from the field values acquired by the module 124 the field values set in step 188 with the first method of establishment. Thus, in the absence of a fault in the part 4, the field values to be processed by the module 140 are substantially equal.
La deuxième méthode d'équilibrage consiste à modifier le champ magnétique mesuré par les capteurs à l'aide des inducteurs secondaires. A cet effet, le module 152 commande par l'intermédiaire du module 120 les inducteurs secondaires 40 à 43 en fonction du réglage établi lors de l'étape 188 à l'aide de la deuxième méthode d'établissement. Ainsi, les champs magnétiques mesurés par les capteurs 24 à 27 sont modifiés de telle sorte qu'en absence de défaut les valeurs de champ délivrées par chacun des capteurs 24 à 27 restent identiques.The second balancing method consists in modifying the magnetic field measured by the sensors using the secondary inductors. For this purpose, the module 152 controls through the module 120 the secondary inductors 40 to 43 according to the setting established in step 188 using the second establishment method. Thus, the magnetic fields measured by the sensors 24 to 27 are modified so that, in the absence of a fault, the field values delivered by each of the sensors 24 to 27 remain identical.
Lors d'une étape 210, les valeurs de champ équilibrées sont traitées par le module 140 afin d'optimiser la dynamique de mesure. Plus précisément, lors de cette étape 210, par exemple, les valeurs de champ équilibrées sont additionnées les unes aux autres, soustraites les unes aux autres et/ou comparées les unes aux autres. Si la somme ou la soustraction des valeurs de champ équilibrées est invariante ou si la comparaison des valeurs de champ indique qu'elles sont toutes égales, alors aucun défaut n'est détecté et le procédé retourne aux étapes 202, 204 et 206. Dans le cas contraire, une étape 212 de traitement d'un défaut est exécutée. Lors de l'étape 212, l'unité de pilotage 34 désactive l'inducteur primaire 20 et active, lors d'une opération 214, les inducteurs secondaires 40 à 43 pour qu'ils génèrent simultanément ou les uns après les autres un champ magnétique pénétrant dans la pièce 4. En parallèle de l'opération 214, les capteurs 24 à 27 mesurent, lors d'une opération 216, le champ magnétique et délivrent des valeurs de champ et, lors d'une opération 218, celles-ci sont équilibrées en fonction du réglage établi lors de l'étape 188. Les opérations 216 et 218 sont similaires respectivement aux étapes 204 et 206 et ne sont donc pas décrites ici plus en détails. On notera cependant que si la deuxième méthode d'équilibrage est utilisée lors de l'opération 218, les courants nécessaires pour équilibrer les capteurs circulant dans les inducteurs secondaires se superposent à ceux nécessaires pour produire un champ magnétique pénétrant dans la pièce 4.In a step 210, the balanced field values are processed by the module 140 to optimize the measurement dynamics. Specifically, in this step 210, for example, the balanced field values are added to each other, subtracted from each other and / or compared to each other. If the sum or subtraction of the balanced field values is invariant or if the comparison of the field values indicates that they are all equal, then no fault is detected and the process returns to steps 202, 204 and 206. In the otherwise, a step 212 of processing a fault is executed. During step 212, the control unit 34 deactivates the primary inductor 20 and activates, during an operation 214, the secondary inductors 40 to 43 so that they generate simultaneously or one after the other magnetic field penetrating into the room 4. In parallel with the operation 214, the sensors 24 to 27 measure, during an operation 216, the magnetic field and deliver field values and, during an operation 218, these are balanced according to the setting established in step 188. The operations 216 and 218 are similar to steps 204 and 206 respectively and are therefore not described here in more detail. Note however that if the second balancing method is used during the operation 218, the currents required to balance the sensors flowing in the secondary inductors are superimposed on those necessary to produce a magnetic field penetrating into the part 4.
L'utilisation d'inducteurs secondaires dont la section est plus petite que celle de l'inducteur primaire permet d' affiner la mesure et de localiser plus précisément le défaut lors d'une opération 220.The use of secondary inductors whose section is smaller than that of the primary inductor makes it possible to refine the measurement and locate the fault more precisely during an operation 220.
Des informations sur le défaut détecté, telle que la localisation, sont alors présentées à l'utilisateur, lors d'une opération 222 sur l'écran 166.Information about the detected defect, such as the location, is then presented to the user, during an operation 222 on the screen 166.
A tout moment, lors de l'utilisation du système 2, l'un ou l'ensemble des capteurs 24 à 27 peut être réinitialisé lors d'une étape 230. Plus précisément, lors de cette étape 230, l'utilisateur enfonce la touche 164 et, en réponse, la source 122 génère une tension Vr et l'applique sur la borne 92 d'un ou plusieurs capteurs de manière à dessaturer l'amplificateur 62. En effet, s'il arrive que le champ magnétique Br généré par l'inducteur 68 s'additionne au champ extérieur Bextr au lieu de venir se soustraire à celui-ci, l'amplificateur 62 n'est plus stabilisé par la boucle de contre-réaction 64 et sature. Il est donc nécessaire dans ce cas là de le réinitialiser par application d'une tension sur la borne 92. Egalement à tout moment lors de l'utilisation du système 2, l'utilisateur peut procéder à une étape 234 de contrôle du bon fonctionnement d'un ou plusieurs capteurs en enfonçant la touche 162. Lors de cette étape de contrôle, le module 158 commande la source 122 pour appliquer, lors d'une opération 236, une tension connue Vb ou un courant connu ib de contrôle sur la borne 104 d'un ou plusieurs capteurs. Cette tension Vb ou ce courant ib modifie d'une façon connue le champ magnétique Br induit par l'inducteur 68.At any time, when using the system 2, one or all of the sensors 24 to 27 can be reset during a step 230. More specifically, during this step 230, the user presses the button 164 and, in response, the source 122 generates a voltage V r and applies it to the terminal 92 of one or more sensors so as to desaturate the amplifier 62. In fact, if it happens that the magnetic field B r generated by the inductor 68 is added to the external field B extr instead of coming to evade this, the amplifier 62 is not stabilized against the feedback loop 64 and saturates. It is therefore necessary in this case to reset it by applying a voltage on the terminal 92. Also at any time during the use of the system 2, the user can proceed to a step 234 for checking the correct operation of one or more sensors by pressing the key 162. During this control step, the module 158 commands the source 122 for applying, during an operation 236, a known voltage V b or a known control current ib to the terminal 104 of one or more sensors. This voltage V b or this current i b modifies in a known manner the magnetic field B r induced by the inductor 68.
Ensuite la variation, en réponse à l'application de la tension Vb, de la valeur de champ délivrée par ce capteur est acquise, lors d'une opération 238, par le module 124. Le module 158 calcule alors, lors d'une opération 240, la variation de la valeur de champ attendue en réponse à l'application de la tension Vb ou du courant ib, en utilisant à cet effet la fonction de transfert connue du capteur. Puis, lors d'une opération 242 il compare la variation de la valeur de champ attendue à celle acquise. Si ces variations correspondent alors le module 158 détermine que le capteur fonctionne correctement. Dans le cas contraire, un défaut de fonctionnement du capteur est détecté et le module 158 transmet cette information à l'écran 166 qui l'affiche lors d'une opération 244 ou le module 158 commande automatiquement la source 122 pour réinitialiser le capteur défaillant.Then the variation, in response to the application of the voltage Vb, of the field value delivered by this sensor is acquired, during an operation 238, by the module 124. The module 158 then calculates, during an operation 240, the variation of the expected field value in response to the application of the voltage V b or current i b , using for this purpose the known transfer function of the sensor. Then, during an operation 242 it compares the variation of the expected field value with that acquired. If these variations then correspond to the module 158 determines that the sensor is working properly. In the opposite case, a malfunction of the sensor is detected and the module 158 transmits this information to the screen 166 which displays it during an operation 244 or the module 158 automatically controls the source 122 to reset the faulty sensor.
Le système 2 décrit ici présente de nombreux avantages. En particulier, grâce à la fonction d'étalonnage, une aspérité ou un défaut de conductivité volontaire, tel que par exemple la nervure 8 n'est pas détecté comme un défaut. Il est donc possible d'utiliser le système 2 pour contrôler des pièces qui ne sont pas planes.The system 2 described here has many advantages. In particular, thanks to the calibration function, a roughness or a defect of voluntary conductivity, such as for example the rib 8 is not detected as a defect. It is therefore possible to use the system 2 to control parts that are not flat.
Le système 2 est également modulable grâce aux moyens d'assemblage/désassemblage des modules élémentaires et grâce à sa fonction d'équilibrage des capteurs. Dès lors, il est possible de modifier la position des modules élémentaires au sein du système 2 pour l'adapter à de nouvelles pièces à contrôler sans qu'il soit nécessaire de modifier l'unité de pilotage.The system 2 is also adjustable thanks to the means of assembly / disassembly of the elementary modules and thanks to its sensor balancing function. Therefore, it is possible to change the position of the elementary modules within the system 2 to adapt to new parts to be controlled without the need to change the control unit.
Le procédé de détection de défauts a été décrit dans le cas particulier où la phase 180 est une phase d'étalonnage vis-à-vis d'une pièce sans défaut. En variante, cette phase 180 est remplacée par une phase d'étalonnage à vide. Cette phase d'étalonnage à vide est identique à la phase 180 à l'exception de l'étape 182 qui est remplacée par une étape lors de laquelle les capteurs sont placés dans une position où il n'existe aucune pièce conductrice ou magnétique à contrôler. De nombreux autres modes de réalisation du système 2 sont possibles. Ici, le système 2 a été décrit dans le cas particulier où il comporte l'ensemble des éléments nécessaires pour mettre en œuvre la première et la deuxième méthodes d'établissement automatique d'un réglage et la première et la deuxième méthodes d'équilibrage. Toutefois, de préférence, une seule de ces méthodes est mise en œuvre. Par exemple, si seule la première méthode d'établissement automatique et la première méthode d' équilibrage sont mises en œuvre, les inducteurs secondaires ne sont pas utilisés pour étalonner le système ni pour équilibrer les valeurs de champ.The method of detecting faults has been described in the particular case where the phase 180 is a calibration phase vis-à-vis a room without defects. As a variant, this phase 180 is replaced by a vacuum calibration phase. This vacuum calibration phase is identical to phase 180 with the exception of step 182 which is replaced by a step in which the sensors are placed in a position where there are no conductive or magnetic parts to control . Many other embodiments of the system 2 are possible. Here, the system 2 has been described in the particular case where it comprises all the elements necessary to implement the first and second methods of establishing an automatic adjustment and the first and second balancing methods. However, preferably only one of these methods is implemented. For example, if only the first automatic setup method and the first balancing method are implemented, the secondary inductors are not used to calibrate the system or to balance the field values.
Si seules les deuxièmes méthodes d' établissement automatique du réglage et d' équilibrage sont mises en œuvre, le module 154 peut être supprimé. Ici, les capteurs 24 à 27 ont été décrits dans le cas particulier où leurs fonctions de transfert sont fixées lors de leurs conceptions. En variante, la fonction de transfert de chaque capteur est réglable par un module de réglage de la fonction de transfert intégrée, par exemple, à l'unité de pilotage 34. Par exemple, la valeur de la résistance 98 de chaque capteur est modifiable par ce module de réglage. Dans cette variante, la première et/ou la deuxième méthode d' équilibrage est remplacée par une troisième méthode d' équilibrage consistant à modifier la fonction de transfert de chaque capteur pour qu' au repos les valeurs de champ délivrées par chacun de ces capteurs soient égales. Les réglages préétablis utilisés par ce module d'équilibrage sont réalisés à l'aide d'une troisième méthode d'établissement consistant à faire varier la fonction de transfert des capteurs jusqu'à ce que les valeurs de champ en l'absence de défaut soient égales. A titre d' illustration, le réglage préétabli enregistré dans la mémoire 156 est la valeur des résistances 98 à régler. Dans une version simplifiée du système 2, où une localisation précise des défauts n'est pas requise, les inducteurs secondaires sont supprimés. A l'inverse, en variante, chaque capteur est associé à plusieurs inducteurs secondaires . En variante, l'axe d'enroulement de l'inducteur 40 n'est pas nécessairement perpendiculaire à la surface de la pièce à contrôler ni aligné sur la direction préférentielle de mesure du capteur auquel il est associé.If only the second methods of automatic setting and balancing are implemented, the module 154 can be deleted. Here, the sensors 24 to 27 have been described in the particular case where their transfer functions are fixed in their designs. As a variant, the transfer function of each sensor is adjustable by an adjustment module of the integrated transfer function, for example to the control unit 34. For example, the value of the resistor 98 of each sensor can be modified by this adjustment module. In this variant, the first and / or the second balancing method is replaced by a third balancing method of modifying the transfer function of each sensor so that the field values delivered by each of these sensors are at rest. equal. The pre-established settings used by this balancing module are made using a third setting method of varying the transfer function of the sensors until the field values in the absence of defect are equal. By way of illustration, the preset setting stored in the memory 156 is the value of the resistors 98 to be adjusted. In a simplified version of the system 2, where a precise location of the defects is not required, the secondary inductors are removed. Conversely, alternatively, each sensor is associated with several secondary inductors. As a variant, the winding axis of the inductor 40 is not necessarily perpendicular to the surface of the part to be controlled nor aligned with the preferred direction of measurement of the sensor with which it is associated.
Ici, la tension de réinitialisation Vr est utilisée pour réinitialiser un capteur.Here, the reset voltage V r is used to reset a sensor.
En variante, cette tension de réinitialisation est utilisée pour désactiver un capteur en le saturant en permanence.Alternatively, this reset voltage is used to disable a sensor by continuously saturating it.
Ici, le fonctionnement du système 2 a été décrit dans le cas particulier où l'inducteur principal 20 est d'abord activé puis désactivé lorsque les inducteurs secondaires sont utilisés. En variante, l'inducteur principal et les inducteurs secondaires sont simultanément activés et utilisés . Le système 2 a été décrit dans le cas préféré ou celui-ci utilise des capteurs tels que ceux décrits en regard de la figure 2. En variante, d'autres capteurs peuvent être utilisés tels que par exemple des capteurs à effet Hall ou à magnétoimpedances géantes (GMI) .Here, the operation of the system 2 has been described in the particular case where the main inductor 20 is first activated and then deactivated when the secondary inductors are used. In a variant, the main inductor and the secondary inductors are simultaneously activated and used. The system 2 has been described in the preferred case where the latter uses sensors such as those described with reference to FIG. 2. As an alternative, other sensors may be used such as, for example, Hall effect or magnetoimpedance sensors. giant (GMI).
Le capteur décrit en regard de la figure 2 présente de nombreux avantages. En particulier, l'utilisation d'un demi-pont de Wheatstone permet de simplifier de façon importante la structure du capteur et de réaliser la structure décrite en figure 2. Dans ces conditions, le gain de l'amplificateur 62 peut être important. Un tel mode de réalisation est meilleur qu'un pont complet de Wheatstone car dans un pont complet il existe toujours un défaut d'équilibrage même en absence de sollicitations extérieures ce qui signifie que le point milieu n'est pas exactement à 0 volt et qu'un très grand gain pour l'amplificateur n'est pas possible.The sensor described with reference to Figure 2 has many advantages. In particular, the use of a half bridge Wheatstone significantly simplifies the structure of the sensor and to achieve the structure described in Figure 2. Under these conditions, the gain of the amplifier 62 may be important. Such an embodiment is better than a complete Wheatstone bridge because in a complete bridge there is always a balancing fault even in the absence of external stresses, which means that the midpoint is not exactly at 0 volts and that a very large gain for the amplifier is not possible.
Ici, dans le capteur 24, la contre réaction qui détermine le gain de l'amplificateur 62 s'effectue par une contre réaction en champ et non pas par une contre réaction en tension ou en courant sur l'entrée 86. Ainsi l'amplificateur présente dans cette configuration une vitesse de variation maximum de la tension en sortie, également connue sous le terme anglais « slew rate », bien meilleure que dans les capteurs asservis en champ connus dans lesquels le gain de chaque amplificateur est déterminé par une boucle de contre réaction en courant ou en tension comportant une résistance.Here, in the sensor 24, the feedback that determines the gain of the amplifier 62 is by a counter-reaction in the field and not by a feedback voltage or current on the input 86. Thus the amplifier present in this configuration a maximum rate of variation of the output voltage, also known as the "slew rate", much better than in known field-servo sensors in which the gain of each amplifier is determined by a counter-loop current or voltage reaction having a resistor.
Grâce à l'utilisation de la boucle de contre réaction 64, et grâce à l'absence de boucles de contre réaction conventionnelle en tension ou en courant comportant un ou plusieurs éléments passifs telle qu'une résistance, le capteur 24 présente une très grande dynamique. Contrairement aux capteurs connus, le capteur 24 ne comporte qu'un seul amplificateur utilisé à la fois pour amplifier la grandeur électrique générée par le transducteur 60 et pour linéariser la fonction de transfert du capteur. Le capteur est donc plus simple à mettre en oeuvre et plus économique que les capteurs connus.By virtue of the use of the feedback loop 64, and thanks to the absence of conventional counter-current or voltage feedback loops comprising one or more passive elements such as a resistor, the sensor 24 has a very large dynamic range. . Unlike known sensors, the sensor 24 has only one amplifier used both to amplify the electrical quantity generated by the transducer 60 and to linearize the transfer function of the sensor. The sensor is therefore simpler to implement and more economical than known sensors.
En variante, la boucle de contre réaction secondaire 66 peut être supprimée.Alternatively, the secondary feedback loop 66 may be omitted.
Dans le capteur 24, l'entrée 86 de l'amplificateur 62 a été décrite comme étant une entrée inverseuse tandis que l'entrée 76 a été décrite comme étant une entrée non inverseuse. En variante, l'entrée 86 est une entrée non inverseuse et l'entrée 76 est une entrée inverseuse. Ceci ne change rien au fonctionnement du capteur 24. La section transversale de l'inducteur 68 a été décrite comme étant identique à la section du transducteur 60. En variante, la section transversale de l'inducteur 68 est circulaire et le diamètre intérieur de cette section circulaire est égal à la longueur de la plus grande diagonale de la section transversale du transducteur 60.In the sensor 24, the input 86 of the amplifier 62 has been described as an inverting input while the input 76 has been described as a non-inverting input. Alternatively, the input 86 is a non-inverting input and the input 76 is an inverting input. This does not change the operation of the sensor 24. The cross section of the inductor 68 has been described as being identical to the section of the transducer 60. In a variant, the cross section of the inductor 68 is circular and the inside diameter of this circular section is equal to the length of the largest diagonal cross section of the transducer 60.
En variante, les sources de tension 80 et 82 sont remplacées par des sources de courant.Alternatively, the voltage sources 80 and 82 are replaced by current sources.
Il est également possible de remplacer le transducteur 60 par d'autres transducteurs aptes à transformer un champ magnétique à mesurer en une grandeur électrique transmise sur l'entrée 76. La figure 6 représente un capteur 280 identique au capteur 24 à l'exception du fait que le transducteur 60 a été remplacé par un transducteur 282. Sur la figure 6 les éléments déjà décrits en regard de la figure 2 portent les mêmes références numériques. Le transducteur 282 comporte une magnétoimpedance à effet géant ou GMI 284 raccordée par l'une de ses extrémités à un oscillateur 286 propre à exciter cette magnétoimpedance 284. L'autre extrémité de la magnétoimpedance 284 est raccordée à un potentiel de référence. Le potentiel de référence est commun à la magnétoimpedance 284 et à une extrémité de l'inducteur 68. Le signal généré par la magnétoimpedance en réponse à un champ magnétique est converti par un détecteur de champ 290 en une tension représentative du champ magnétique appliqué à la magnétoimpedance 284. Cette tension est transmise à l'entrée 76 de l'amplificateur 62.It is also possible to replace the transducer 60 with other transducers capable of transforming a magnetic field to be measured into an electrical quantity transmitted on the input 76. FIG. 6 represents a sensor 280 identical to the sensor 24 except for the fact that that the transducer 60 has been replaced by a transducer 282. In Figure 6 the elements already described with reference to Figure 2 bear the same reference numerals. The transducer 282 comprises a giant-effect magnetoimpedance or GMI 284 connected at one of its ends to an oscillator 286 able to excite this magnetoimpedance 284. The other end of the magnetoimpedance 284 is connected to a reference potential. The reference potential is common to the magnetoimpedance 284 and to one end of the inductor 68. The signal generated by the magnetoimpedance in response to a magnetic field is converted by a field detector 290 into a voltage representative of the magnetic field applied to the magnetic field. Magnetoimpedance 284. This voltage is transmitted to the input 76 of the amplifier 62.
Le fonctionnement du capteur 280 est identique à celui du capteur 24. The operation of the sensor 280 is identical to that of the sensor 24.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de détection de défaut dans une pièce conductrice ou magnétique à contrôler, ce système comportant plusieurs capteurs (24 à 27) de champ magnétique aptes à délivrer chacun une valeur de champ représentative du champ magnétique mesuré, caractérisé : en ce que le système comporte un module d'équilibrage (152 ; 154) des valeurs de champ délivrées en fonction d'un réglage pré-établi pour égaliser les valeurs de champ délivrées en absence de défaut, le réglage pré¬ établi étant fonction des valeurs de champ délivrées en absence de défaut par chacun des capteurs, et - en ce que le module d'équilibrage (152) est apte à commander un générateur de champ pour modifier le champ mesuré par chacun des capteurs en fonction du réglage pré¬ établi.1. Fault detection system in a conductive or magnetic part to be controlled, this system comprising several magnetic field sensors (24 to 27) each capable of delivering a field value representative of the measured magnetic field, characterized in that the system comprises a balancing module (152; 154) of the field values delivered as a function of a pre-established setting for equalizing the field values delivered in the absence of a fault, the pre-established setting being a function of the field values delivered in absence of fault by each of the sensors, and - in that the balancing module (152) is able to control a field generator to modify the field measured by each of the sensors according to the pre¬ established setting.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système comporte : des inducteurs secondaires (40 à 43) commandables propres à modifier le champ magnétique mesuré par chaque capteur, et2. System according to claim 1, characterized in that the system comprises: controllable secondary inductors (40 to 43) capable of modifying the magnetic field measured by each sensor, and
- en ce que le module d'équilibrage (152) est apte à commander chaque inducteur secondaire en fonction du réglage pré-établi pour qu' en absence de défaut le champ magnétique modifié mesuré par chaque capteur entraine la délivrance par chacun des capteurs d'une valeur de champ identique à celle des autres capteurs. in that the balancing module (152) is able to control each secondary inductor according to the pre-established setting so that, in the absence of a fault, the modified magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each of the sensors of a field value identical to that of the other sensors.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque inducteur secondaire (40 à 43) est associé à un capteur respectif, chaque inducteur secondaire étant propre à créer un champ magnétique pour modifier préférentiellement le champ magnétique mesuré par le capteur qui lui est associé.3. System according to claim 2, characterized in that each secondary inductor (40 to 43) is associated with a respective sensor, each secondary inductor being able to create a magnetic field to modify preferentially the magnetic field measured by the sensor associated with it.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque inducteur secondaire (40 à 43) est propre à créer un champ magnétique pénétrant dans la pièce à contrôler pour révéler un défaut uniquement dans une portion de la pièce à contrôler en vis-à-vis du capteur associé à cet inducteur secondaire.4. System according to claim 3, characterized in that each secondary inductor (40 to 43) is able to create a magnetic field penetrating into the part to be checked to reveal a defect only in a portion of the part to be controlled vis-à-vis the sensor associated with this secondary inductor.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un inducteur principal (20) propre à créer un champ magnétique pénétrant dans la pièce à contrôler et propre à révéler un défaut dans une portion de la pièce à contrôler en vis-à-vis de l'un quelconque des capteurs.5. System according to claim 4, characterized in that it comprises a main inductor (20) adapted to create a magnetic field penetrating into the part to be controlled and able to reveal a defect in a portion of the test piece vis-à-vis with respect to any of the sensors.
6. Système selon la revendication 1, caractérisé : - en ce que chaque capteur comporte :6. System according to claim 1, characterized in that each sensor comprises:
. un inducteur (68) de réaction propre à générer un champ magnétique destiné à se superposer en sens inverse à un champ magnétique extérieur induit par des courants de Foucault, . une boucle principale (64) de contre-réaction dont une extrémité est raccordée directement à une sortie d'un amplificateur linéaire intégré (62) et une autre extrémité est raccordée directement à une extrémité (96) de l'inducteur (68) de réaction, cette boucle comportant une résistance (98) de contre-réaction raccordée entre ces deux extrémités, la valeur de cette résistance et de l'inducteur de réaction fixant l'essentiel du gain de la fonction de transfert du capteur, et un module de réglage propre à régler la fonction de transfert du capteur en modifiant la valeur de la résistance, et. a feedback inductor (68) for generating a magnetic field for superposing itself in the opposite direction to an external magnetic field induced by eddy currents, a feedback main loop (64) having one end connected directly to an output of an integrated linear amplifier (62) and another end connected directly to an end (96) of the feedback inductor (68). this loop having a feedback resistor (98) connected between these two ends, the value of this resistor and the feedback inductor fixing the bulk of the gain of the transfer function of the sensor, and a control module able to adjust the transfer function of the sensor by changing the value of the resistance, and
- en ce que le module d' équilibrage est apte à régler la fonction de transfert de chaque capteur, en fonction du réglage préétabli pour qu'en absence de défaut le champ magnétique mesuré par chaque capteur entraine la délivrance par chacun des capteurs d'une valeur de champ identique à celle des autres capteurs.- In that the balancing module is able to adjust the transfer function of each sensor, according to the preset setting so that in the absence of defect the magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each sensor of a field value identical to that of the other sensors.
7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d'équilibrage (154) est apte à soustraire aux valeurs de champ délivrées par les capteurs, des valeurs de champ fonction du réglage pré-établi, pour égaliser les valeurs de champ en l'absence de défaut.7. System according to claim 1, characterized in that the balancing module (154) is able to subtract from the field values delivered by the sensors, field values according to the preset setting, to equalize the field values. in the absence of defects.
8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un module8. System according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a module
(150) d'établissement automatique du réglage pré-établi en fonction des valeurs de champ délivrées par les capteurs en absence de défaut.(150) automatic setting of the preset setting according to the field values delivered by the sensors in the absence of a fault.
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une touche (160) d' activation du module d'établissement actionnable par un utilisateur.9. System according to claim 8, characterized in that it comprises a key (160) for activation of the establishment module operable by a user.
10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs sont mécaniquement indépendants les uns des autres, et en ce que le système comporte des moyens mécaniques d'assemblage et de désassemblage de ces capteurs les uns avec les autres.10. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensors are mechanically independent of each other, and in that the system comprises mechanical means for assembling and disassembling these sensors with each other. .
11. Procédé de détection de défaut dans une pièce conductrice ou magnétique à contrôler, ce procédé comportant une étape (204) de délivrance par plusieurs capteurs de champ magnétique d'une valeur de champ respective représentative du champ magnétique mesuré, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape (206) d'équilibrage des valeurs de champ délivrées en fonction d'un réglage pré-établi pour égaliser les valeurs de champ délivrées en l'absence de défaut, le réglage pré¬ établi étant fonction des valeurs des champs délivrées en l'absence de défaut par chacun des capteurs, cette étape d'équilibrage consistant à commander un générateur de champ pour modifier le champ mesuré par chacun des capteurs en fonction du réglage pré-établi.11. A method for detecting a fault in a conductive or magnetic part to be tested, this method comprising a step (204) of delivery by a plurality of magnetic field sensors of a respective field value representative of the measured magnetic field, characterized in that the method comprises a step (206) for balancing the field values delivered as a function of a pre-established setting to equalize the field values delivered in the absence of a fault, the pre-established setting being a function of the values of the fields delivered in the absence of faults by each of the sensors, this balancing step of controlling a field generator to change the field measured by each of the sensors according to the preset setting.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape d'équilibrage comporte une opération de commande d'inducteurs secondaires de champ magnétique propres à modifier le champ magnétique mesuré par chaque capteur, en fonction du réglage pré-établi pour qu'en absence de défaut le champ magnétique modifié mesuré par chaque capteur entraîne la délivrance par chacun des capteurs d'une valeur de champ égale à celle des autres capteurs.12. The method as claimed in claim 11, characterized in that the balancing step comprises a control operation of secondary magnetic field inductors capable of modifying the magnetic field measured by each sensor, according to the pre-established setting for in the absence of a fault, the modified magnetic field measured by each sensor causes the delivery by each of the sensors of a field value equal to that of the other sensors.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape d'équilibrage comporte une opération de soustraction aux valeurs de champ délivrées par les capteurs, de valeurs de champ fonction du réglage pré¬ établi, pour égaliser les valeurs de champ en l'absence de défaut. 13. Method according to claim 11, characterized in that the balancing step comprises a subtraction operation to the field values delivered by the sensors, field values according to the pre¬ established setting, to equalize the field values. the absence of defect.
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