FR2477342A1 - Circuit destine a produire une tension de dents de scie,notamment pour tube cathodique,et application a un appareil d'examen par ultrasons - Google Patents

Abstract

UN CIRCUIT DESTINE A PRODUIRE UNE TENSION DE DENTS DE SCIE COMPORTE UN GENERATEUR DE DENTS DE SCIE DONT LA DUREE EST DETERMINEE PAR LA CAPACITE D'UN CONDENSATEUR, ET LE COURANT DE CHARGE DU CONDENSATEUR LORSQU'UNE SOURCE DE COURANT L'ALIMENTE. UN ETAGE DE COMPTAGE 13 DETERMINE LA DUREE DE LA DENT DE SCIE PRODUITE PAR LE GENERATEUR DE DENTS DE SCIE 11; ET UN PANNEAU DE REGLAGE 17 PERMET DE REGLER LA DUREE DE LA DENT DE SCIE DESIREE. LE DISPOSITIF COMPORTE DE PLUS UN ETAGE COMPARATEUR 15 DESTINE A FOURNIR UN SIGNAL DE SORTIE QUI DEPEND DE LA DIFFERENCE ENTRE LA DUREE DESIREE DE LA DENT DE SCIE ET LA DUREE DE LA DENT DE SCIE PRODUITE, SIGNAL A L'AIDE DUQUEL LA TENSION EN DENTS DE SCIE PRODUITE PAR LE GENERATEUR DE DENTS DE SCIE EST REGLE SUR LA VALEUR CORRESPONDANT A LA DUREE DESIREE.

Description

Circuit destiné à produire une tension de dents de scie,

notamment pour tube cathodique, et application à un appa-

reil d'examen par ultrasons: Un oscillographe à faisceau électronique sert à la présentation et à la mesure d'événements survenant périodi- quement. L'affichage s'effectue sur l'écran d'un tube à rayons cathodiques. L'homme de l'art sait que la tension de mesure est appliquée aux plaques de déviation verticale (direction Y) du tube à rayons cathodiques et que dans cette situation, une tension de mesure positive détermine une déviation verticale du faisceau électronique vers le

haut et une tension de mesure négative une déviation verti-

cale vers le bas. Pour obtenir une présentation en fonction du.temps d'évènements survenant périodiquement, il est nécessaire d'appliquer une tension de déviation en forme de dents de scie aux électrodes de déviation horizontale (direction X). Cette tension en dents de scie est une tension à croissance régulière qui a pour conséquence une vitesse de déviation constante du faisceau électronique en direction horizontale, c'est-à-dire dans la-direction X. Le faisceau est dirigé de la gauche vers la droite pendant le temps d'aller ou durée de la ligne tH de la tension-en dents de scie, puis revient très brusquement à sa position de départ pendant la période de retour. Pendant cette période de retour, le faisceau électronique est arrêté et il en résulte que le retour est invisible. Lorsqu'il s'agit

d'appareils d'examen par ultrasons, tels qu'ils sont utili-

sés pour l'examen non destructif -de matériaux, le signal ultrasonore envoyé par la tête d'examen dans l'éprouvette parcourt, pendant le temps d'aller tH du faisceau électronique, un parcours déterminé

sur l'écran. Ce parcours est représenté sur-l'écran; lors-

que pendant ce parcours un signal ultrasonore, réfléchi par exemple par un endroit de l'éprouvette présentant un défaut,

forme un écho, il est possible de déterminer avec exactitu-

de la position-du défaut au moyen de la position de l'écho formé. Le préalable à ce phénomène est cependant que le temps d'aller tH de la tension de déviation horizontale <direction X) soit réglé avec beaucoup de précision et puisse être maintenu constant pendant une durée de longueur pratiquement quelconque/indépendamment de la stabilité à court et à long terme des éléments composants. Du fait qu'il est nécessaire qu'il existe une amplitude terminale déterminée de la tension en dents de scie pour faire dévier le faisceau jusqu'au bord de droite de l'écran lors d'un balayage complet de l'écran et du fait que le temps d'aller tH parvient à sa fin quand cette amplitude terminale est atteinte, la pente de montée de la tension en dents de

scie est modifiée en fonction de la durée du temps d'aller.

La tension en dents de scie est obtenue au moyen-d'un

générateur de dents de scie à l'aide de circuits RC, c'est-

-dire de composants analogiques réglables constitués

par des résistances et des condensateurs.

En conséquence, un but de l'invention est de régler avec une grande précision le temps de montée d'une tension en dents de scie et de le maintenir constant pendant une

période de longueur pratiquement quelconque.

Un autre but est de surveiller dans un circuit de commutation les temps de montée des tensions en dents- de scie produites et d'effectuer une correction quand il y a *des déviations par rapport au comportement dans le temps

que l'on désire.

Un autre but encore, lorsqu'on produit des tensions en dents de scie pour le tube à rayons cathodiques d'appareil d'examen par ultrasons, est de régler et de maintenir constants les temps de- montée correspondant aux valeurs prédéterminées exprimées en unités de longueurpour,une

zone de formation d'image déterminée dans l'éprouvette.

Un autre but encore de l'invention est de saisir et d'évaluer automatiquement la position et l'amplitude de

signaux d'écho survenant a l'intérieur d'une section déter-

minée de la zone de formation d'image.

L'invention a également pour but de former, à partir de la représentation des signaux d'écho sur l'écran, des informations écrites concernant les constantes du matériau et de la tête d'examen ainsi que les valeurs ajustées et désirées. -3-

Dans ce but, l'invention propose notamment un cir-

cuit destiné à produire une tension en dents de scie, qui comporte: un générateur-de dents de scie comprenant une source de tension et au moins un condensateur, sur la ligne de sortie duquel apparaît une tension en dents de scie, la durée de dent de scie étant déterminée par la

capacité du condensateur et le courant de charge du con-

densateur lorsque la source de courant est branchée: un étace de comptage pour déterminer la durée de la dent de scie produite par le générateur de dents de scie; et un panneau de réglage pour régler la durée de la dent de scie désirée. Le dispositif peut comporter de plus un étage comparateur destiné à fournir un signal de sortie qui dépend de la différence entre la durée-désirée de la tension en dents de scie et la durée de la tension en dents de scie produite, signal à l'aide duquel la 'tension en dents de scie produite par le générateur de dents de scie est réqlée sur la valeur correspondant à la durée

désirée. Un élément bistable peut être prévu. Cet-

élément, lorsqu'il est commuté dans- un premier état, déclenche le début de la dent de scie et, lorsqu'il est commuté dans son second état, met fin à la dent de scie.

Le circuit peut aussi bien comporter un micro-

processeur comprenant une mémoire de programme destinée à être raccordée au générateur de dents de scie, à partir de laquelle sont produites, selon une séquence

prédéterminée, plusieurs tensions en dents de scie succes-

sives, à durées différentes; ce microprocesseur comprend des emplacements de mémoire pour mettre en mémoire les durées des dents de scie produites successivement et une unité de calcul pour comparer la durée désirée aux durées mémorisées et émettre un signal de sortie à partir duquel la durée de la dent de scie Droduite par le générateur de dents de scie est réglée sur le valeur

correspondant à la durée désirée.

-4- L'invention sera mieux comprise à la lecture

de la description qui suit, référence étant faite aux

dessins ci-annexés, dans lesquels - la figure 1. est un schéma syrnoptique d'un circuit permettant d'obtenir une tension en dents de scie; - la figure 2 est un schéma synoptique semblable à celui de la fiqure 1, avec utilisation d'un microprocesseur; - la figure 3 représente un circuit du Générateur de dents de scie -10 - les figures 4a et 4bsont des représentations de la baisse de tension de la tension en.dents de scie; la figure 5 *est un schéma synoptique de la constitution du circuit d'un appareil d'examen par ultrasons; - les figures 6a et 6b sont des représentations graphiques destinées à la correction de tensions en dents de scie en fonction du temps de montée réglé - la figure 7 est un schéma synoptique d'un étage de retard de balayage - la figure 8 est un schéma synoptique. du moniteur de diaphragme pour un appareil d'examen par ultrasons - la figure 9 es-t une représentation graphique.des signaux parvenant au tube à rayons cathodiques pour la représentation des signaux d'écho, la zone de formation d'image et le diaphragme (ou fenêtre) -_ la figure 10 est un'schéma synoptique semblable

à celui de la figure 8, comprenant des détails complé-

mentaires de l'étage du moniteur;

- la figure 11 est un schéma synoptique, nlus-

complet que celui de la figure 5,.de la constitution du circuit d'un appareil d'examen-par ultrasons

- la figure 12 est une vue par l'avant de l'appa-

reil d'examen par ultrasons.

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Comme on peut le voir sur la figure 1, le générateur de dents de scie hl est relié par une ligne de sortie 107 à un amplificateur 110 en direction X, par l'intermédiaire duquel la tension en dents de scie 19 est transférée avec le temps d'aller tH aux plaques de déviation horizontale (direction X) 111 du tube cathodique 112. Pour régler un temps d'aller tH de façon tout à fait précise, et-de ce fait une pente-définie avec précision de la montée de la tension en dents de scie 19, on utilise un autre circuit représenté sur la figure 1 et constitué par un trigger de Schmitt 12, une bascule 121, un compteur électronique 13

alimenté par un générateur de rythme ou horloge 14, un organe compa-

rateur 15 et un convertisseur numérique-analogique 16, le

trigger 12 étant raccordé à la ligne de sortie 107.

La bascule 121 sert à déclencher la tension en dents de scie 19 produite par le générateur de dents de scie 11 et a y mettre fin, du fait qu'un signal de porte 113 est envoyé par la bascule 121 au générateur de dents de scie 111 par l'intermédiaire de la ligne 101. La longueur du

signal de porte correspond au temps d'aller tH de la ten-

sion en dents de scie 19. Le signal de porte est démarré par une impulsion de déclenchement externe à l'entrée 100 de la bascule 121 et il y est mis fin par un signal du

trigger de Schmitt 12 appliqué à l'entrée 102 quand l'ampli-

2b tude terminale de la tension en dents de scie 19 dépasse la

valeur de seuil réglée par le trigger de Schmitt 12, c'est-

à-dire quand la fin du temps d'aller est atteinte.

La longueur du temps d'aller t est fixée de la manière qui H suit: le signal de porte 113 est compté dans le compteur 13 à l'aide du générateur de rythme 14, de manière qu'un

signal numérique apparaisse à la sortie du comp-

teur 13. La valeur du signal est proportionnelle au nombre d'impulsions de rythme du générateur de rythme 14 qui sont produites.par le générateur de rythme pendant que le signal de porte 113 est présent. Cette valeur du signal -6- numérique constitue en codage binaire la valeur réelle du temps d'aller tH qui est envoyée à l'étage comparateur 15

par l'intermédiaire d'une ligne 103.

On peut régler le temps d'aller tH à la valeur désirée au moyen d'un panneau de réglage 17 pourvu de touches. Quand on actionne les touches, on effectue un codage binaire de la valeur d'entrée qui parvient dans une mémoire temporaire 18. On peut obtenir un panneau de réglage approprié par exemple auprès de la société Datanetics/Knitter Switch. Les touches

sont codées de manière connue, par exemple selon un prin-

cipe de matrice.

Dans l'étage comparateur 15, la valeur réelle du temps d'aller tH qui est présente sur la ligne 103 est comparée à la valeur de consigne du temps d'aller tH qui est présente sur la ligne 104. Dans la mesure o la valeur réelle et la

valeur de consigne ne correspondent pas, une valeur numé-

rique correspondant à la différence entre ces valeurs est

transformée dans le convertisseur 16 en une valeur analo-

gique qui est envoyée par la ligne 106 au générateur de dents de scie 11 et le temps d'aller tH de la dent de scie qui suit 19 est modifiée d'une manière qui sera décrite plus loin. Cette comparaison réalisée dans l'étage comparateur 15 entre la valeur réelle de la tension en dents de scie 19 produite par le générateur de dents de scie 11 et la valeur de consigne réglée se poursuit jusqu'à ce que la valeur de consigne et la valeur réelle du temps

d'aller correspondent totalement.

La figure 2 représente un circuit destiné à la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit. C'est pourquoi les références déjà utilisées sur la figure 1 sont reprises pour désigner les composants existant dans les

deux cas. On utilise comme étage comparateur un microproces-

seur 114, comprenant également la mémoire temporaire 18 représentée sur la figure 1 et en outre qui exerce une série de fonctions de contrôle et de commande qui sont

décrites plus loin en détail. En ce qui concerne le micro-

processeur 114, il s'agit par exemple d'un microprocesseur Z-80 que l'on peut obtenir auprès de la société MOSTEK sous la référence Z-80 MICROPROCESSOR DEVICES MK. A ce -7- microprocesseur 14 est relié le panneau de réglage 17. Le

raccordement du microprocesseur 14 au bus de données bidi-

rectionnel 118 constitué de préférence par huit lignes et destiné au transfert des valeurs codées en binaire, et au bus de commande 119 constitué également de préférence par huit lignes et destiné au transfert des valeurs de commande codées en binaire, est obtenu par l'intermédiaire d'un composant d'entrée et de sortie non représenté, que l'on

peut également obtenir auprès de la société MOSTEK.

Le générateur de dents de scie 11 est constitué essen-

tiellement par un amplificateur opérationnel 115, une résistance R0 et par exemple huit condensateurs C1 à C8 qui peuvent être reliés à une source de tension U0 de par exemple +70 volts par l'intermédiaire de commutateurs correspondants S1 à S8. En ce qui concerne les commutateurs

S1 à S8, il s'agit de préférence de commutateurs à semi-

conducteurs dont la constitution sera-expliquée plus en détail avec référence à la figure 3. Chaque commutateur S1 à S8 est commandé respectivement par l'une des huit lignes de commande 142 qui parviennent de la mémoire temporaire 117. Un autre commutateur S9 est commandé par le signal de porte 113 par l'intermédiaire de la ligne 101, ce signal

étant produit lorsque parvient une impulsion de déclenche-

ment à l'entrée 100 de la bascule 121 de la manière expli-

quée avec référence à la figure 1 et déclenchant le démarra-

ge de la tension en dents de scie. L'amplificateur opéra-

tionnel 115 est constitué sous forme d'un amplificateur non inverseur et il sert,en combinaison avec la résistance R0, de source de courant constant. Selon la tension UE appliquée à l'entrée 140 de l'amplificateur opérationnel 115, on obtient à sa sortie 141 un courant I associé à E dont la valeur est déterminée par la résistance R 0 Si le commutateur S9- est ouvert par un signal de porte 113, les condensateurs C1 à C8, alors en circuit, sont chargés par le courant constant I, c'est-à-dire qu'ils passent de l'état non chargé (dans lequel la tension U0 est appliquée aux plaques supérieures de tous les condensateurs et aux plaques inférieures des condensateurs branchés par l'intermédiaire du commutateur S9 qui est d'abord fermé) -8- à l'état chargé dans lequel la charge des plaques supérieures des condensateurs alors branchés s'écoule par l'intermédiaire de la résistance Ro, ce qui fait monter la différence de potentiel-entre les plaques des condensateurs branchés. Sur la ligne de sortie

141 apparaît une tension en dents de scie à décroissance liné-

aire dont la pente est déterminée d'une part par la valeur de la capacité des condensateurs branchés et d'autre part par le courant constant I. En d'autres termes, les condensateurs permettent un réglage approximatif de la valeur du temps d'aller tH et la valeur du courant constant

I déterminé par la tension UE permet le réglage précis.

Lorsque la valeur de seuil inférieure réglée dans le trigger de Schmitt 12 est dépassée, le commutateur S est refermé automatiquement par le front arrière du signal de porte 113, de sorte que les condensateurs sont à nouveau chargés, c'est-à-dire que la tension U0 est à nouveau appliquée à la ligne de sortie 141 et le faisceau cathodique revient à son point de départ pendant ce temps de retour de la tension en dents dé scie. Simultanément, le signal de porte 113 est compté à l'aide des impulsions de rythme livrées par le générateur de rythme 14 et le compteur 13, et la valeur de comptage est transmise par les lignes du bus de données 118 au microprocesseur 114 en vue d'un traitement ultérieur, ce qui signifie que le microprocesseur délivre une valeur numérique correspondant à la différence entre la valeur réelle et la valeur de consigne du temps d'aller qui est convertiedans le convertisseur 16, en une valeur de tension analogique UE qui de son côté détermine,par modification du courant I, une modification du temps d'aller de la tension en dent de scie suivante. Dès que la valeur de consigne et la valeur réelle du temps d'aller coïncident, la valeur numérique correspondante est conservée dans une

mémoire temporaire ou intermédiaire 116.

- Le réglage précis du temps d'aller décrit ci-dessus présuppose qu'au commencement de la comparaison entre la valeur de consigne et la valeur réelle, la valeur réelle du temps d'aller correspond déjà approximativement à la valeur de consigne. Le réglage approximatif du temps d'aller -9-

s'obtient du fait que le microprocesseur 114, après trans-

fert de la valeur de consigne du temps d'aller grâce à une table mise en mémoire dans le microprocesseur et qui donne les temps d'aller en fonction de la valeur de la capacité des condensateurs C1 à C8, choisit la combinaison de condensateurs avec laquelle le générateur de dents de scie

11 produit un temps d'aller pour la tension UE correspon-

dant à une valeur moyenne, ce temps d'aller se rapprochant le plus possible de la valeur de consigne. Un signal de

commande caractéristique de la combinaison de condensa-

teurs détermine la fermeture des commutateurs S1 à S8 associés, la valeur numérique du réglage approximatif étant

envoyée par le bus de données 118 dans une mémoire tempo-

raire 117 o elle est conservée. L'effacement et le chargement des mémoires temporaires 116 et 117 et du compteur 13 sont effectués à l'aide de signaux provenant du décodeur 120 qui de son côté est en liaison avec le bus de commande 119 et

est commandé de ce fait par-le microprocesseur 114.

La table mentionnée précédemment est constituée de

préférence dans le microprocesseur 114,à l'aide d'un pro-

gramme et elle est automatiquement contrôlée de temps en temps. Pour ce faire, le microprocesseur met en circuit tous les condensateurs C1 à C8, les uns après les autres, après mise en circuit de l'oscillographe, en réglant d'abord une valeur de tension UE moyenne, et il applique une table de valeurs approximatives correspondante des temps d'aller au générateur de dents de scie, les valeurs numériques comptées par le compteur 13 pour les divers temps d'aller

étant en d'autres termes mises en mémoire dans le micropro-

cesseur. La valeur de consigne du temps d'aller qui a été introduite par l'intermédiaire des touches dans le panneau

de réglage 17 peut alors être comparée aux valeurs approxi-

matives mises en mémoire et la valeur approximative suivan-

te contenue dans la table et mise en mémoire est choisie et les commutateurs associés sont fermés par l'intermédiaire

de la mémoire temporaire 117.

Le réglage de la valeur approximative est suivi par la comparaison entre la valeur réelle et la valeur de consigne

déjà mentionnée pour la détermination de la valeur précise.

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Ce processus peut s'effectuer pas à pas dans plusieurs étages, par exemple par approximation successive en huit pas et peut être répété de temps en temps, pour assurer la constance sur une longue durée de la durée d'aller réglée. De préférence cependant, la valeur désirée pour la durée d'aller tH est déterminée comme suit: Le microprocesseur 114 applique, après réglage approximatif

de la valeur et de ce fait détermination de la combinai-

son de condensateurs, un signal de valeur numérique à l'entrée du convertisseur 16, dont la valeur hexadécimale est de 0, et il met en mémoire la durée tHi ainsi obtenue à la sortie du compteur 13; ceci constitue la durée d'aller de la tension en dents de scie lorsque le courant I a la valeur 0. Ensuite, on répète le même processus pour la valeur hexadécimale FF = 255 et le temps d'aller tH2 ainsi obtenu est également mis en mémoire; ceci constitue

le temps d'aller lorsque le courant I a sa valeur maximale.

Le microprocesseur 114 détermine alors à partir des valeurs tHl et tH2, ainsi qu'à partir de la valeur de consigne tH prédéterminée,la valeur numérique DW qui suit au plus près le temps d'aller tH prédéterminé, sur la base de l'équation suivante: DW = 255 [(î- tH ( tH tH1 4 (1) ' Hl H2 FH 1 Cette valeur parvient alors également,par l'intermédiaire de la mémoire temporaire 116, dans le convertisseur 16 et détermine un réglage de la tension UE à l'aide de laquelle le courant I est réglé de manière à obtenir le temps d'aller

tH désiré.

Il n'est pas essentiel pour la compréhension de l'in-

vention de développer l'équation (1) mais il convient d'expli-

quer ce qui suit. On part de l'équation: tH = k. C

I *

o k est une constante, C la capacité qui doit être chargée,

et I le courant constant réglé par R0.

Quand = aUE onstantes) QuandI R= et quand UE -a. DW + b (a et b = cosat) 2f477342

- il -

on obtient, en utilisant les formules abrégées suivantes: a= a etb1 = b

K.RC K. RC

pour DW = QtHl= oub = t Met Hi b 1 Hi pour DW = oua1ot a uFFtH2 a FF+1 o FF tH2 tH tHi et en utilisant les valeurs de b et de a,, on obtient la

valeur de tH au moyen de la formule (1).

La figure 3 représente les détails d'un circuit, et en particulier la constitution des commutateurs électroniques S1 à S9 du générateur de dents de scie 11 représenté sur la figure 2. Les commutateurs S1 à S9 sont constitués au moyen de circuits à transistors connus qui sont représentés. Chaque commutateur S1 à S., dont seuls les deux commutateurs S1 et S2 sont représentés, est constitué

par un circuit amplificateur. C'est ainsi que le commuta-

teur S1 est constitué par les transistors T et T ' et

1 1

par un diviseur de tension R1 et R1'. La base du transistor T1' est reliée>par l'intermédiaire d'une résistance R El et la ligne 142,à la mémoire temporaire 117 représentée sur la figure 2. Tous les commutateurs S1 à S8 sont constitués de la même manière et sont reliés de la manière représentée à la ligne de sortie 141 par l'intermédiaire de condensateurs respectifs C1, C2, etc. Si l'on prend comme exemple le commutateur S,, on peut dire que le transistor T1' est

passant quand une tension provenant de la mémoire temporai-

re 117 est appliquée à la ligne de commande 142 reliée à sa base, ce qui fait que le transistor T1 est également passant par l'intermédiaire du diviseur de tension et que-de ce fait la tension UO est appliquée à la plaque respective du condensateur associé C1 relié au collecteur. L'amplificateur

opérationnel 115 et la résistance R sont reliés par l'in-

termédiaire d'un transistor T à la ligne de sortie 141. La fonction du transistor T est simplement de maintenir à un niveau aussi bas que possible le courant constant I qui parvient à l'amplificateur opérationnel 15. Le commutateur S9 qui sert à appliquer la tension UO à la ligne 141 et de Ét47-342

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ce fait aux plaques supérieures des condensateurs est constitué essentiellement par les transistors T et T'I et les résistances R9 et R'I, et il est relié à la sortie de

la bascule 121 par l'intermédiaire d'un montage en parallè-

le d'une résistance 150 et d'un condensateur 151. Comme

déjà représenté aux figures 1 et 2, l'impulsion de déclen-

chement du trigger est envoyée à l'entrée de positionnement de la bascule 121 et l'entrée de rétablissement de la bascule 121 est reliée au trigger de Schmitt 12. Lorsqu'un

signal de porte 113 parvient à la bascule 121, le transis-

tor T'I commute, ce qui fait que le transistor T se bloque, alors qu'à la fin d'un signal de porte 113, le transistor T'9 se bloque et le transistor T9 devient passant, ce qui fait que la tension U est appliquée à la ligne de

sortie 141.

Le circuit de la figure 3 comprend, comparé à celui de la figure 2, des circuits additionnels représentés en

tiret, qui améliorent le fonctionnement du circuit expli-

qué ci-dessus, les composants non essentiels tels que des résistances et des condensateurs ayant été sciemment laissés

de côté pour des raisons de clarté.

La diode Zener Z constitue, en liaison avec la résistance R10, le transistor Tjo et le commutateur S, un

circuit régulateur qui détermine de façon définie le poten-

tiel des points de base de la tension en dents de scie.

Alors que les résistances de passage respectives des transis-

tors T1 à T8 ont une valeur supérieure à 0 et sont en outre différentes les unes des autres, les tensions en dents de scie correspondantes ont des potentiels de points de base différents. Ceci est représenté sur la figure 4a o l'on

peut voir que le potentiel du point de base 155 du commuta-

teur s1 ou le potentiel du point de base 156 du commutateur

S2est plus faible que la tension U0.

La figure 4b représente le comportement de la tension en dents de scie quand le circuit régulateur additionnel est utilisé. La diode Zener Z doit dans ce cas être disposée de manière qu'elle passe à l'état conducteur dès une valeur Uz < U0, ce qui signifie quedans l'exemple considéré, la diode Zener devient conductrice pour une

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tension Uz = 65 V. On peut voir sur la figure 3 que la tension du point de liaison entre la diode de Zener Z et la résistance de

limitation du courant R10 est appliquée à la base du tran-

sistor T10 de manière que le transistor T9' puisse être commandé par l'intermédiaire du transistor T10 et ouvre et ferme ainsi le transistor Tg, la tension d'amorçage de la diode de Zener étant de ce fait stabilisée de manière que lorsque la tension U0 appliquée à la ligne 141 est trop forte, le transistor T9 se ferme, et que lorsque la tension

est trop faible, il devienne passant.

Les autres parties du circuit qui sont représentées en tiretés sur la figure 3 et qui comprennent le transistor T1l, la bascule 122, l'étage de bascule monostable 123 et le transistor T12 ont pour fonction de permettre de choisir la durée du temps de retour de la tension en dents de scie aussi courte que possible. Ceci représente un affinage supplémentaire du circuit du générateur de tension en dents de scie 11. On obtient une courte durée du temps de retour quand la résistance R9 du commutateurS 9 est faible, par exemple de 50 ohms, car alors le courant de décharge du condensateur respectif ou de la combinaison respective de condensateurs branchés peut s'écouler rapidement, ce qui signifie que la valeur de la tension appliquée à la ligne de sortie 141 monte très rapidement pour atteindre la tension U0 après avoir traversé le transistor T9. Du fait qu'alors le courant de décharge est toujours superposé au courant constant I, des courants très importants traversent le transistor T9 et peuvent provoquer sa destruction. C'est pour cette raison que le courant constant I est coupé au début de la période de retour, l'impulsion produite dans le trigger de Schmitt 12 lorsque la valeur de seuil inférieure est atteinte étant envoyée par la ligne 158 à l'entrée de positionnement S de la bascule 122, ce qui déclenche le fonctionnement du transistor T12 et relie à la masse la

tension UE appliquée à la ligne d'entrée 140 de l'amplifi-

cateur opérationnel 115, de sorte que cet amplificateur 115 produit un courant constant I qui est approximativement de 0. Lorsque la tension U dela diode de Zener est dépassée, z

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une chute de tension apparaît alors dans la résistance R1o ' Cette chute de tension est amplifiée dans le transistor T1l et commanee, par l'intermédiaire de la ligne 159,1'étage de balayage monostable 123 qui émet une courte impulsion de rétablissement correspondante, laquelle remet à l'état initial la bascule 122 par l'intermédiaire

de l'entrée de rétablissement R, ce qui fait que le tran-

sistor T12 se ferme et que le courant constant d'origine I est produit par l'amplificateur opérationnel 115, tel qu'il est prédéterminé à l'origine par la mémoire temporaire 116

de la figure 2 et le convertisseur 16. Ce circuit supplé-

mentaire permet de couper le courant constant I après la fin du signal de porte 113 jusqu'au moment o la tension déterminée par la diode de Zener Z est appliquée à la ligne

de sortie 141.

te circuit de l'invention peut être appliqué en par-

ticulier et économiquement à des oscillagraphes

quand ces oscillographes utilisent de toute façon un micro-

processeur pour traiter par exemple les signaux mesurés.

Le circuit de l'invention peut être également utilisé avantageusement dans des oscillographes multi-canaux dans lesquels peuvent être associés à chaque canal des temps

d'aller différents de tensions en dents de scie correspon-

dantes. Le microprocesseur 114 détermine alors automatique-

ment,pour chaque canal,la valeur approximative et la valeur précise correspondante et met en mémoire ces valeurs. Quand

on commute les électrodes de déviation horizontale (direc-

tion X) sur un autre canal, le microprocesseur inscrit alors automatiquement dans les mémoires temporaires-116 et 117 les valeurs approximative et précise de la durée du temps d'aller correspondant à ce canal. Un nouveau réglage respectif des durées des temps d'aller n'est plus alors nécessaire. Si le circuit de l'invention est utilisé dans des

appareils d' examen à ultrasons, on inscrit par l'intermé-

- diaire du panneau de réglage 17 aussi bien la largeur désirée pour l'image (par exemple de 0 à 200 mm) que le type de matériau soumis à l'examen (acier) et les données spécifiques de la tête d'examen (par exemple un parcours

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préliminaire de 4 mm), c'est-à-dire la pente de la tension en dents de scie, la distance d'aller parcourue par le faisceau n'étant pas donnée sous forme de temps mais de distance de parcours du faisceau dans la pièce à examiner, cette distance et la durée étant reliées l'une à l'autre de façon connue par la vitesse des ultrasons. La plage de

profondeur dans la pièce o l'on doit rechercher des dé-

fauts doit donc être donnée par le panneau de réglage ainsi que la vitesse du son dans le matériau. On détermine ainsi la durée du temps d'aller de la tension en dents de

scie pendant lequel le faisceau parcourt la plage de pro-

fondeur à explorer du début à la fin.- Cependant, du fait que le signal ultrasonore envoyé dans l'éprouvette doit parcourir la distance entre l'oscillateur o est produit le signal ultrasonore et le début de la plage de profondeur à mesurer, cette distance préliminaire est également inscrite sur le panneau de réglage. La distance préliminaire est

constituée par la distance préliminaire dans la tête d'exa-

men, c'est-à-dire la distance entre l'oscillateur et la surface de la tête d'examen, et une distance amont dans l'éprouvette quand le début de la plage de profondeur dont

on doit former l'image est situé à l'intérieur-de la pièce.

Le début de la tension en dents de scie doit donc être retardé en fonction de la durée nécessaire au parcours de la distance préliminaire dans la tête d'examen et dans la pièce, durée dite de retenue. Ce résultat est obtenu par

un étage de retard de balayage.

La figure 5 représente, sous forme de synoptique, un appareil d'examen par ultrasons portatif. De la manière déjà décrite, le microprocesseur 114 est relié au panneau

de réglage 17 par l'intermédiaire des lignes multiples res-

pectives du bus de données 118 et du bus de commande 119 à codage binaire. Un générateur de balayage 124 est également relié au bus de données 118 et au bus de commande 119, ce générateur 124 comprenant le générateur de dents de scie 11, les mémoires temporaires 116 et 117, le décodeur 120,

le convertisseur 16,. le trigger de Schmi.tt 12 et le comp-

teur 13. Ce générateur de balayage est relié aux électrodes de déviation horizontale (direction X) du tube cathodique 112

- 16 -

par l'intermédiaire d'un amplificateur 110 en direction X. Un étage de retard de balayage 125 est en outre relié au bus de données 118 et au bus de commande 119. La ligne de liaison 100- -entre l'étage de retard de balayage 125 et le générateur de balayage 124 sert au transfert de l'impulsion de déclenchement envoyée à la bascule 121 du générateur de balayage, pour déclencher le démarrage de la tension en dents de scie quand la durée de retenue est terminée. L'allumage du faisceau du tube cathodique 112

est déterminé par une unité de commande 126 et par l'in-

termédiaire d'un amplificateur 164; du fait que le faisceau n'est allumé, donc visible, que pendant la durée du temps d'aller tH' il est sombre, donc invisible,

pendant la durée de retour.

L'unité de commande 126 est reliée au générateur de balaya-

ge 124 par une ligne 160 sur laquelle passe une impulsion de déclenchement en vue de l'allumage du faisceau pendant la durée du temps d'aller. Au microprocesseur 114 peuvent être également reliés d'autres groupes de composants 127, comme cela sera expliqué plus loin. Le générateur de rythme 14 est relié par la ligne 162 au générateur de balayage 124, à l'étage de retard de balayage

et au microprocesseur.

Le signal ultrasonore est produit dans un émetteur 128 à partir d'une impulsion envoyée par le microprocesseur 114 sur la ligne 161, et il excite la tête d'examen 129. Les signaux d'écho qui reviennent de la pièce à examiner 130 sont à nouveau reçus par la tête d'examen 129, amplifiés dans l'amplificateur 131 et parviennent par une ligne 165 et un amplificateur 132 en direction Y aux électrodes de déviation verticale (direction Y) du tube cathodique 112 et déterminent de ce fait une déviation du faisceau dans la

direction de l'axe Y lorsque parviennent des échos.

Si par exemple on cherche un défaut dans une pièce à une profondeur comprise entre 20 et 50 mm, on indique cette valeur ainsi que la vitesse du son dans l'acier et la distance préliminaire nécessaire à la tête d'examen sur la panneau de réglage 17. Le microprocesseur 114 calcule alors

- 17 _

la durée de retenue ou la durée de retard de balayage,

c'est-à-dire le temps pendant lequel le commutateur S9 du-

générateur de dents de scie de la figure 2 reste fermé.

Ceci correspond à la distance préliminaire parcourue par le signal ultrasonore dans la tête d'examen et dans la pièce jusqu'à une profondeur de 20 mm, profondeur à laquelle doit être appliquée le commencement de la tension en dents de scie. La durée du temps d'aller nécessaire pour la tension

en dents de scie est également calculée par le microproces-

seur 114. Ces valeurs des durées sont exprimées et traitées sous la forme de nombres d'impulsions de rythme N, et on

choisit une fréquence de rythme f qui dépend de la résolu-

o

tion nécessaire, c'est-à-dire de la précision de l'image.

Si une résolution de 0,3 mm dans l'acier est par exemple nécessaire, c'est-à-dire si la précision de la détection de défauts doit être assurée sur une distance de 0,3 mm, on a alors l'équation suivante pour la fréquence de rythme lors de la propagation des ondes longitudinales du signal ultrasonore à la vitesse C acier dans l'acier, ce qui est le cas pour des têtes de sondage normales: C

fo 2.0,3 - 10 MHz.

La durée totale du retard du balayage tKV est constitué par la somme du temps nécessaire pour parcourir la distance préliminaire tSv dans la tête d'essai et le temps nécessaire pour parcourir la distance préliminaire tM dans la pièce à examiner, et qui correspond à une profondeur de pénétration de 20 mm. La durée tSv du parcours préliminaire dans la

tête d'examen se calcule à partir de la distance prélimi-

naire S à parcourir dans la tête de sondage, divisée par la vitesse du son Cv dans la tête d'examen;et la durée tM pour parcourir la distance préliminaire dans la pièce à examiner se calcule à partir de la distance SM à parcourir dans la pièce à examiner, à savoir 20 mm,divisée par la vitesse du son CM dans la pièce. On obtient alors pour le nombre d'impulsions de retard de balayage: N 2f + M)

- - 18 _

En ce qui concerne le nombre d'impulsions de rythme concer-

nant la largeur de l'image, c'est-à-dire nécessaire à la durée du temps d'aller de la tension en dents de scie, on a: SBB NBi = 2o_ EM o SBB représente la plage de Drofondeur à explorer dans la pièce, qui est de 30 mm dans l'exemple pris en

considération.

Le nombre des impulsions de rythme N KV est envoyé par le microprocesseur 114, par l'intermédiaire du bus de données 118,à l'étage de retardement du balayage 125 et le nombre des impulsions de rythme NBB concernant la largeur de l'image est envoyé au générateur de balayage 124. Ensuite, le microprocesseur 114 émet une impulsion de déclenchement sur la ligne 161, suite à quoi l'émetteur 128 commence à émettre un signal ultrasonore et déclenche simultanément l'étage de retard de balayage 125, lequel commence le comptage du nombre d'impulsions de rythme N KV de la durée du retard de balayage. Après la fin de la durée de retard du balayage, le signal de déclenchement passe de l'étage de retard du balayage 125, par la ligne 100, au générateur- de balayage 124 et déclenche la génération de la tension en dents de scie par l'ouverture du commutateur S9 de la manière décrite avec référence à la figure 2. Les impulsions de rythme sont alors envoyées par le générateur de rythme 14 sur la ligne 162. Simultanément au déclenchement-de la tension en dents de scie, la commande d'allumage du faisceau destiné au cylindre de Wehnelt Z du tube cathodique 112, transmise par l'amplifficateur 164, est envoyée par l'intermédiaire de la ligne 160 à l'unité de commande 126. Chaque écho de défaut apparaissant sur la ligne 165 pendant la durée du temps d'aller tH du faisceau détermine une déviation du faisceau dans la direction Y et de ce fait une indication de défaut. Il est également prévu dans le circuit de la figure 5 une mémoire à cassette 166, également reliée au bus de données 118 et au bus de commande 119 du microprocesseur

- 19 - -

* 114, et servant par exemple à la mise en mémoire des

résultats des examens par ultrasons.

On peut voir sur les figures 6a et 6b que le nombre d'impulsions de rythme N KV,qui a été calculé au moyen de l'équation (2), peut être corrigé dans un mode de réalisa- tion amélioré de l'invention de manière à obtenir une image se présentant sous la forme la meilleure possible. Ceci n'est pas essentiel à la compréhension de l'invention, et il suffit donc d'expliquer ce qui suit: le point de début de l'image 170 du faisceau de l'oscillographe, c'est-à-dire son point d'entrée à gauche sur l'écran, correspond habituellement à une valeur U KST de la tension qui est plus

faible que la tension du point de base de 65 V déjà men-

tionné pour la tension en dents de scie. Cela est représen-

té aux figures 6a et 6b. Après la durée du retard de ba-

layage tKV qui est déterminée par le nombre d'impulsions de rythme NKV, la tension en dents de scie commence à se déclencher. La durée ztKST, qui se poursuit jusqu'à ce que

le point de départ de l'image 170 soit atteint, est fonc-

tion de la pente de la tension en dents de scie, comme il ressort de la figure 6b o le point de départ de l'image 171 n'est atteint que plus tard, la pente étant plus faible. On obtient ainsi, en fonction de la pente de la tension en dents de scie, un décalage du début de l'image, ce qui signifie que le déclenchement de la tension en dents de scie doit, en fonction de la pente, être retardé. La relation CAtKST a t est valable pour le retard de ce

KST BB

point de départ de l'image b8 tKST, o a correspond à une constante dépendant du point de départ choisi pour l'image et tBB est égal à la durée du temps d'aller tH du faisceau image et correspond à la durée pendant laquelle on peut voir le faisceau lumineux parcourir l'écran de la gauche

vers la droite. En ce qui concerne le nombre corrigé d'im-

pulsions de rythme de la durée de retard de balayage, on a l'équation: N'KV = NKV aNBB La figure 7 représente encore un synoptique d'un étage de retard de balayage 125. La valeur du nombre d'impulsions de rythme NKV prédéterminée sur le panneau de réglage 17 et

- 20 -

calculée à la manière décrite par le microprocesseur 114

est d'abord chargée dans un registre 133 et parvient ensui-

te par l'intermédiaire d'une première ligne d'entrée 170 à un compteur binaire 134. La deuxième entrée 171 du compteur binaire 134 est reliée par l'intermédiaire d'un commutateur S10 à une porte ET 128 dont les deux entrées sont reliées respectivement à une bascule 135 et à un générateur de rythme 14. Le commutateur S10 peut, à l'aide d'une bascule 174, être amené soit dans la position A soit dans la position B, la fréquence f du générateur de rythme 14 - étant envoyée directement au compteur binaire 134 dans la position A, alors qu'une fréquence f /10 modifiée par l'unité 175 est envoyée au compteur binaire 134 quand le commutateur est dans la position B. On peut ainsi modifier de la façon décrite la précision de l'image, c'est-à-dire

sa définition.

Lorsque l'impulsion de déclenchement produite sur la ligne de sortie 161 par le microprocesseur 114 parvient à

la bascule 135, la porte ET 128 est passante et les impul-

sions de rythme parviennent du générateur de rythme 14 au compteur binaire 134. La valeur mise en mémoire dans le compteur 134 pour le nombre d'impulsions de rythme de retard de balayage NKV est comptée à la fréquence de

rythme correspondante f = f0 dans la position A du commu-

tateur ou à la fréquence f = f 0/10 dans la position B du commutateur, et une impulsion apparaît à la sortie 172 du compteur et est envoyée par la ligne 100 (figure 5) au générateur de balayage 124 et constitue le début du signal de porte 113, lequel ouvre le commutateur S9 représenté sur

la figure 2, ce qui déclenche la tension en dents de scie.

Un avantage essentiel de l'invention est constitué par le fait que grâce au circuit qui a été explique, la plage de

formation d'image sur l'écran d'un tube à rayons cathodi-

ques peut être réglée directement en unités de longueur, ce qui correspond à la détermination préalable d'un temps

d'aller déterminé de la tension de déviation. Un tel régla-

ge direct n'est pas possible avec les appareils connus jusqu'ici, car les circuits connus n'ont pas une stabilité à long terme suffisante, laconcordance entre la valeur de

- 21 -

consigne du temps d'aller et la valeur effective étant en

d'autres termes insuffisante et pouvant varier notablement à-

mesure que le temps s'écoule. Selon l'état de la technique, on fait en sorte qu'à l'aide de grandeurs mécaniques, à savoir les dimensions définies des corps des têtes d'examen>on puisse régler la formation de l'image. Ce réglage doit être répété de temps en temps et devient inutile grâce à l'invention du fait que chaque zone de formation d'image peut être réglée directement sur la panneau de réglage et être maintenue avec précision grâce à la comparaison entre valeur réelle et valeur de consigne

qui est constamment répétée.

Il a été expliqué ci-dessus comment on pouvait repré-

senter une zone d'image déterminée dans-la pièce à examiner, du fait que le déclenchement de la tension en dents de scie au début de la zone de l'image s'effectue après une durée de retenue ou de retard de balayage déterminée, et du fait que le temps d'aller de la tension en dents de scie est

déterminé, ce qui définit la longueur de la zone de l'image.

Si on ne veut pas confier l'évaluation des défauts rencontrés dans la pièce à examiner, révélés par les signaux d'écho formés sur l'écran,à un examen visuel, on

laisse la position et la force d'un écho s'afficher automa-

tiquement. On utilise alors un dispositif dit "moniteur'"

qui permet de représenter sur l'écran une barre de diaphrag-

me. Les échos dont l'amplitude est plus importante que la position en hauteur de la barre et qui surviennent dans la

zone de la longueur de la barre représentée sont automati-

quement détectés. Il faut dans ce cas que la position en hauteur, la longueur et le début de la barre puissent être réglés et la barre est représentée sur l'écran entre deux représentations respectives et se suivant l'une l'autre de l'image du faisceau lumineux. La figure 8 représente un appareil d'examen par ultrasons dans lequel sont prévus un émetteur 21 pour le signal ultrasonore à envoyer, une

tête d'examen 22, une pièce à examiner 23 et un amplifica-

teur 24 pour le signal d'écho reçu par la tête 22. Les signaux d'écho parviennent de l'amplificateur 24 et en passant par une ligne 230 aux plaques de déviation verticale

- 22 -

(direction YI du tube à rayons cathodiques 25 pour être rendus visibles. Le temps d'aller du faisceau lumineux et de ce fait la zone de formation d'image dans la pièce à examiner est déterminé, de la manière déjà expliquée, par la tension en dents de scie produite dans le générateur de balayage 26, cette tension étant envoyée aux plaques de déviation horizontale (direction X) du tube à rayons cathodiques 25. La durée de retenue, c'est-à-dire la durée

du retard de balayage à partir de l'envoi du signal ultra-

sonore dans l'émetteur 21 jusqu'au déclenchement de la tension en dents de scie,est déterminée de la manière décrite dans l'étage. de retard de balayage 27. L'impulsion

de déclenchement correspondante est envoyée du micropro-

cesseur 28, par la ligne 232, à l'émetteur 21 et à l'étage de retard de balayage 27. Les bus de données et de commande

servant au transfert des valeurs ou des nombres d'impul-

sions de rythme indiqués sur le panneau de réglage 215 et calculés dans le microprocesseur 28 pour la durée du retard de balayage et du temps d'aller ne sont pas représentés sur la figure 8. En outre, le générateur de balayage 26 délivre sur la ligne 233 un signal 234 pour la durée du temps d'aller, ce signal étant envoyé au cylindre de Wehnelt Z du tube cathodique 25 par un commutateur S2' et il est ainsi

fait en sorte que pendant le temps d'aller, le faisceau.

image est commandé pour être lumineux.

Pour obtenir le début S et la largeur SB du diaphrag-

me, on utilise le microprocesseur 28 dont la ligne de sortie 231 est destinée aux données et est reliée à un registre 29 et à un compteur 210 qui est relié par la ligne

234 à une bascule 211.

Pour expliquer le fonctionnement du circuit, on suppo-

sera que les données respectives de la tête d'examen telles-

que la distance préalable SB à parcourir par le signal ultrasonore dans la tête d'examen et la vitesse Cv du son pendant le parcours préalable dans la tête d'examen, ainsi que la vitesse CM du son du signal ultrasonore dans la tête d'examen.sont connus et inscrits sous forme de valeurs numériques dans des emplacements de mémoire prévus à cet effet dans le microprocesseur 28. Si l'appareil d'examen

- 23 -

par ultrasons affiche sur le panneau de réglage 215 en

unités de longueur, à savoir en millimètres ou en pourcen-

tage de la hauteur de l'écran, la largeur SB et la hauteur du diaphragme, le microprocesseur 28 calcule alors selon un programme prédéterminé les valeurs de la durée et de la hauteur de la représentation de la barre sur l'écran. Les valeurs du temps sont alors à nouveau exprimées sous forme de nombres d'impulsions de rythme N, à savoir NMA pour le nombre d'impulsions de rythme jusqu'au début de l'ouverture et NMB pour le nombre d'impulsions de rythme concernant la largeur du diaphragme. La fréquence de rythme fo dépend de

la résolution recherchée, c'est-à-dire de la précision de l'ima-

ge. Comme déjà expliqué au sujet du nombre d'impulsions de

rythme pour la largeur de l'image calculé par le micropro-

cesseur, on a le rapport suivant pour une définition de 0,3 mm dans de l'acier avec une vitesse de propagation C acier pour les ondes longitudinales du signal ultrasonore C f= acier e 10 MHZ o 2. 0,3mm H Si N = f0tA, o tA représente la durée jusqu'au début du diaphragme, cette durée étant constituée par-la durée du parcours préalable dans la tête d'examen et la durée du parcours préalable dans la pièce à examiner, on a, pour le nombre d'impulsions de rythme du début du diaphragme: sNf V SA NMA 2o (CV +C

o SV représente le parcours préalable dans la tête d'exa-

men, Cv la vitesse du son dans la tête d'examen, SA le parcours préalable dans la pièce à examiner, et C M la vitesse du son dans la pièce à examiner; si SB est la largeur du diaphgagme, on a N 2 f B

MB ? C

pour le nombre d'impllsions de rythme de largeur du diaphragme.

Le nombre d'impulsions de rythme NMA qui a été calculé est chargé dans le registre 29 par l'intermédiaire de la ligne 231 et transféré de là dans le compteur binaire 210. Ensuite, la valeur NMB est également envoyée dans le

- 24 -

registre 29 o elle est prête à être transférée au compteur binaire

210. Si une nouvelle impulsion de déclenchement produite par le micro-

processeur passe sur la ligne 232 et parvient au compteur

210, l'entrée 233 correspondante qui est reliée au géné-

rateur de rythme 213 est libérée et le contenu du compteur 210 est compté à la fréquence de rythme f0. Après le comptage de la valeur N MA du début de l'ouverture, une

première impulsion I, qui positionne la bascule 211 ap-

parait à la sortie 234 du compteur.

L'impulsion I1 est simultanément envoyée aux entrées de char-

gement 235 du compteur 210 et rend ce dernier prêt à la réception, ce qui fait qu'ensuite la valeur de la largeur

NMB du diaphragme est transférée au compteur 210 et immé-

diatement comptée. Après le comptage de NMB, il apparaît à

la sortie 234 du compteur une impulsion I2 qui fait rebas-

culer la bascule 211 vers sa position de départ, une impul-

sion rectangulaire 237 apparaissant ainsi à la sortie 236

de la bascule 211.

Au cours-de deux cycles se suivant directement, le

signal ultrasonore et la barre de diaphragme sont représen-

tés alternativement sur l'écran, la commutation s'effec-

tuant par les commutateurs S1 et S2* Si les deux commuta-

teurs sont dans la position représentée sur la figure 8 (en

traits pleins), le signal ultrasonore qui est alors consti-

tué parvient par la ligne 230 aux plaques de déviation

verticales (direction Y) du tube à rayons cathodiques 25.

Simultanément, le signal ultrasonore parvient à un étage comparateur 216 dont l'autre entrée est reliée par le commutateur S1 et la ligne 238 au convertisseur 214 -qui

convertit la valeur numérique fournie par le microproces-

seur 28 et représentant la hauteur du diaphragme en une tension analogique. Comme on peut le voir en outre sur la figure 8, les deux entrées d'une porte ET 217 sont reliées par les lignes 239 et 240 à l'étage comparateur 216 et au commutateur S2* Si l'étage comparateur 216 établit que le signal ultrasonore apparaissant sur la ligne 230 est plus important que la valeur de la hauteur du diaphragme sur la ligne 238, il émet alors une impulsion rectangulaire et la porte ET 217 est à l'état passant aussi longtemps que _25. l'impulsion rectangulaire 237 provenant de la bascule 211 est

présente sur la ligne 236, et le signal d'écho à représen-

ter qui dépasse la valeur de la hauteur du diaphragme apparaît à l'intérieur de la largeur de ce diaphragme. Dans ce cas, une bascule 218 reliée à la porte ET 217 est commu- tée et émet un signal sur la ligne 241, ce qui déclenche éventuellement un dispositif avertisseur. La représentation du signal ultrasonore sur l'écran et le déclenchement de l'alarme ont donc lieu simultanément quand un écho apparaît à l'intérieur de la largeur du diaphragme qui a été réglée et est plus important que la hauteur qui a été réglée pour

le diaphragme. Le rétablissement de la bascule 218 s'effec-

tue par l'intermédiaire de la ligne 242 à partir du microprocesseur 28. C'est ainsi que par exemple ce circuit peut être utilisé comme détecteur de valeur decrête du

fait qu'au moyen d'un programme contenu dans le micropro-

cesseur, la valeur de seuil peut être augmentée aussi

longtemps qu'aucune impulsion pour l'écho à évaluer n'ap-

paraît à la sortie de la porte ET 217, ce qui signifie que la valeur de seuil de la hauteur du diaphragme envoyée au convertisseur 214 est augmentée automatiquement par étapes dans le microprocesseur 28, et comparée au signal d'écho dans l'étage comparateur 216, ce qui permet de déterminer

ainsi la valeur maximale du signal d'écho.

Si par contre les commutateurs S1 et S2 sont dans l'autre position (indiquée en traits tiretés), il y a

formation de la barre de diaphragme du fait qu'une impul-

sion de déclenchement provenant du microprocesseur sur la

ligne 243 est envoyée au compteur 210 et, en synchro-

nismeau générateur de balayage 26. La valeur de la hauteur de la barre est appliquée par le convertisseur 214 et par l'intermédiaire du commutateur S1 aux plaques de déviation verticale (direction Y) du tube de visualisation 25, ce qui fait que la déviation du faisceau s'effectue à la hauteur correcte alors que l'impulsion rectangulaire 237 est appliquée, par l'intermédiaire de la ligne de sortie 236 de la bascule 211

qui représente la position du diaphragme et par l'intermé-

diaire du commutateur S2, au cylindre Wehnelt Z du tube , de manière qu'un signal de commande de luminosité

- 26 -

apparaisse en Z, signal rendant visible sur l'écran la

position et la hauteur de la barre du diaphragme.

On expliquera maintenant à l'aide de la figure 9 la séquence dans le temps des opérations individuelles. La figure 9a représente trois impulsions de déclenchement

successives. L'image ultrasonore est repré-

sent6e entre la première et la seconde impulsion et le nombre d'impulsions de rythme pour le début du diaphragme NMA et pour la largeur du diaphragme NMB est à nouveau calculé si cela est nécessaire par le microprocesseur et

- chargé dans le registre 29, suite à quoi il y a surveillan-

ce et affichage d'un signal d'écho quand ce dernier appa-

raît à l'intérieur de la barre et dépasse la valeur réglée pour sa hauteur. La représentation de la barre s'effectue

entre la seconde et la troisième impulsion après la commu-

tation des commutateurs S1 et S2* Ensuite, il y a une nouvellereprésentation du signal ultrasonore, etc. Si on veut représenter une seconde barre de diaphragme, il s'est

avéré avantageux, après la présentation de la premiè-

re barre, de représenter ensuite à nouveau une image d'un

signal ultrasonore et de ne reproduire qu'ensuite la se-

conde barre sur l'écran, car dans le cas contraire l'image ultrasonore n'apparaît pas suffisamment lumineuse. Du fait que les représentations individuelles apparaissant sur l'écran se suivent très rapidement, l'observateur voit

pratiquement tous les processus en même temps.

La figure 9b représente la tension appliquée aux pla-

ques de déviation verticale (direction Y) du tube cathodique, plaques auxquelles est appliqué le signal ultrasonore entre la première et la seconde impulsion et la tension correspondant à la hauteur de diaphragme désirée entre la seconde et la troisième impulsion. Sur la figure 9c, la tension est représentée appliquée aux plaques de déviation horizontales (direction X), et après l'apparition de la première impulsion, la durée de retenue tBA s'écoule d'abord dans l'étage de balayage 27 jusqu'à ce que le générateur de balayage 26 déclenche et produise la tension en dent de scie pour la zone tBB de l'image à former. Ce n'est que pendant cette période que la tension de commande

_.27 -

de luminosité représentée sur la figure 9d pour le cylindre de Wehnelt Z du tube image est produite, ce qui rend visible le signal sonore représenté sur la figure 9b. La figure 9e représente en outre le signal rectangulaire 237 apparaissant sur la ligne 236 de la bascule 211, ce signal étant déclenché après la durée tMA et comprenant la largeur du diaphragme tMB; il est envoyé à la porte ET 217, pour éventuellement déterminer la commutation de la bascule 218 et le déclenchement de l'alarme sur la ligne

241 sous l'action du comparateur 216.

Entre la seconde et la troisième impulsion, durée pendant laquelle est représentée la barre de diaphragme, la valeur de seuil de la hauteur du diaphragme qui provient du convertisseur 214 est appliquée aux plaques de déviation verticale (direction Y) du tube à rayons cathodiques, ce qui est représenté sur la figure 9b, la tension en dents de scie produite par le générateur de balayage 26

est appliquée aux plaques de déviation horizontale (direc-

tion X), cette tension en dents de scie ayant la même durée ou temps de transit tBN que le temps de transit tBB destiné à

la zone de l'image. Ceci est représenté sur la figure 9c.

Pendant la durée tMB représentée sur la figure 9d a lieu la représentation de la barre de diaphragme sur l'écran par

allumage du faisceau d'image, du fait du signal rectan-

gulaire représenté sur la figure 9e et apparaissant sur la ligne de sortie 236 de la bascule 211. Sur la figure 9e, la durée t'MA caractérise la durée séparant le déclenchement

de la tension en dents de scie et le déclenchement du -

signal de représentation de la barre de diaphragme, c'est-

à-dire le début du diaphragme. Ceci est également valable

pour le nombre d'impulsions de rythme du début de l'ouver-

ture N'MA = NMA - NBA. L'avantage d'un raccourcissement de la durée de début d'ouverture par rapport à la durée du début de l'image tBA vient de qu'un temps plus long est disponible pour d'autres opérations d'évaluation ou bien du fait que l'impulsion de déclenchement de l'émetteur qui

suit peut être envoyée plus t8t.

L'impulsion de déclenchement.apparaissant sur la ligne 232 et destinée à la représentation du diaphragme n'a pas

- 28 -

besoin de déclencher l'émetteur 21 du fait que les signaux ultrasonores reçus pendant cette durée ne sont de toute

façon pas évalués.

la figure 10 représente un circuit préféré desti-

né à produire les impulsions I et I2 de début et de fin du diaphragme. De façon correspondante au schéma-blocs de la figure 8, le registre 29 ainsi que le compteur 210 avec sa sortie 234 sont reliés au microprocesseur 28 par la ligne 231. Par exemple, le registre 29 est constitué par un compteur du type SN 74C 374 et le compteur 210 peut être constitué sous forme d'un compteur-décompteur binaire et par exemple par deux compteurs du type SN 74 191 montés en série. L'une des entrées d'une porte ET 220 est reliée à un générateur de rythme 213 à la fréquence de rythme f et o son autre entrée à une bascule 221. Selon la position du commutateur S3, la fréquence de'rythme f parvient au

compteur 210 directement par la ligne 244, ou par l'inter-

médiaire d'un diviseur de fréquence 222,à la fréquence

f0/10. Le commutateur S3 est commandé par une bascule 223.

Les signaux de commande sont envoyés par le microprocesseur 28 à l'entrée de commande 245 du registre, à l'entrée 246 d'une porte OU 219 destinée à l'entrée de commande 247 du compteur 210, aux entrées de commande 248 et 249 de la bascule 221 et aux entrées de commande 250 et 251 de la

bascule 223.

A l'aide d'un signal de commande appliqué à l'entrée de commande 245 du registre, le nombre d'impulsions de rythme NMA pour le début-du diaphragme est chargé dans le registre 29. A l'aide du signal de commande appliqué à l'entrée 246 de la porte OU 219, le nombre d'impulsions de rythme N-A est ensuite transféré au compteur 210. Le registre est

ensuite chargé du nombre d'impulsions de rythme N MB corres-

pondant à la largeur du diaphragme. Cette valeur est prête à être appelée et envoyée aux entrées de comptage vers

l'entrée avant 248 du compteur 210.

On déterminepar l'intermédiaire d'un signal de comman-

de appliqué par le microprocesseur 28 à l'entrée 250 ou à l'entrée 251 de la bascule 223,si c'est la fréquence de

- 2q -

rythme f0 ou la fréquence de rythme réduite f0/10 qui

est envoyée par le commutateur S3 au compteur 210.

Le processus de comptage est déclenché par un signal de déclenchement fourni par le microprocesseur à l'entrée 248 de la bascule 221. Le contenu du compteur 210, à savoir le nombre d'impulsions de rythme correspondant au début de l'ouverture NMA' est compté à rebours. Si le contenu du

compteur parvient à "zéro", le compteur 210 émet l'impul-

sion Il qui est envoyée par la ligne 234 à la bascule 211 représentée sur la figure 8 et parvient en outre à l'autre entrée 252 de la porte OU 219, de sorte que le nombre d'impulsions de rythme NMB provenant du registre 29 et correspondant à la largeur du diaphragme est transféré dans le compteur 210. En réponse à l'impulsion de rythme qui parvient sur la ligne 244, ce contenu du compteur est également compté à rebours jusqu'à "zéro" et l'impulsion I2 est alors produite, cette impulsion représentant la fin du diaphragme. Il est possible de décompter les contenus du compteur pour le

début du diaphragme et sa largeur au moyen d'une fré-

quence de rythme différente. Ceci est nécessaire quand l'un

des contenus de compteur correspondant aux nombres d'im-

pulsions de rythme NMA ou NMB obtenus en utilisant la fréquence de comptage f0,est plus important que la capacité de comptage du-compteur 210.La bascule 223 destinée à actionner le commutateur S3 est reliée a une porte ET 224 dont la première entrée est reliée à une bascule 225 qui est positionnée par un signal de commande envoyé par le microprocesseur 28 sur la ligne 253 et rétablie par un signal envoyé par la ligne 254. L'autre entrée de la porte ET 224 est reliée à la ligne de sortie 234 du compteur 210 par l'intermédiaire d'une ligne 255. Lorsque la durée de début du diaphragme s'est écoulée, le commutateur S3 peut commuter l'impulsion Il produite par le compteur 210 sur la ligne 255 par l'intermédiaire de la porte ET 224 et de la bascule 223 quand une impulsion de commande provenant du

microprocesseur 28 est appliquée à l'entrée de positionne-

ment 253 de la bascule 225.

Le circuit qui vient d'être décrit présente avant tout

2477à342

_ 30 -

cet avantage de permettre d'entrer immédiatement la valeur de réglage du diaphragme par unités de longueur sur le panneau de réglage et de constituer sur l'écran une barre de diaphragme de position exacte. Lors du calcul des valeurs du diaphragme, les données respectives de la tête d'examen telles que la distance préalable à parcourir, la vitesse du

son dans la tête d'examen, ainsi que les données du maté-

riau, à savoir la vitesse du son dans le matériau à exami-

ner, sont automatiquement prises en compte. On évite ainsi

d'avoir à régler la valeur du diaphragme par l'intermédi-

aire d'éléments de réglage analogiques tels que des poten-

tiomètres et de fixer de façon définitive la barre diaphrag-

me par des processus de réglage manuels correspondants de

l'appareil d'examen, comme c'était le cas jusqu'ici.

La figure 11 est un schéma-blqcs d'un appareil d'examen par ultra-sons, complété par rapport aux circuits

représentés sur la figure 5 au moyen d'éléments addition-

nels. Le microprocesseur représenté sur la figure 11 com-

prend une unité de calcul 32 et plusieurs mémoires, à savoir une mémoiremorte ou ROM; 33, une mémoire vive ou RAM 34 et une mémoire à lecture à accès aléatoire 35, ainsi qu'un bus interne 36. Le microprocesseur 31 est relié au système de bus externe par l'intermédiaire d'une unité d'entrée et de sortie 37, avec un bus de données 340 à huit lignes, un bus de commande 341 à huit lignes, ainsi qu'une ligne additionnelle respective 342 et 343 pour

chacun des bus, dont l'intérêt sera donné ci-

dessous. De préférence, on utilise un microprocesseur Z80, qu'on peut se le procurer auprès de la société MOSTEK

sous la référence "780-Microprocessor". La figure 11 repré-

sente également l'émetteur 315 destiné à la génération du signal ultrasonore, la tête d'examen 316 qui sert à envoyer le signal ultrasonore dans une pièce 318 à examiner et à recevoir le signal d'écho, ainsi que le récepteur 317. On a déjà expliqué que l'émetteur 315 est activé en envoyant une impulsion de déclenchement sur la ligne 344 et envoie une impulsion d'émission-sur la ligne 345 qui parvient à la

tête d'examen 316, et détermine l'envoi d'un signal ultra-

sonore dans la tête d'examen 318. L'impulsion de

_ 31 -

déclenchement de l'émetteur 315 est produite dans le microprocesseur 31 et parvient par l'intermédiaire de l'étage-d'entrée et de sortie 37 et les bus de données et de commande 340, 341 à l'étage de retard de balayage 38 dans lequel, lorsque la durée de retenue est écoulée, est

produite l'impulsion de déclenchement. Le signal ultrasono-

re envoyé dans la pièceà contrôler 318 est réfléchi par les zones non homogènes contenues dans la pièce et revient sous forme d'un signal d'écho à la tête d'examen 316, puis est amplifié dans l'amplificateur 317 et parvient-en passant

par une ligne 347, le commutateur S en position de commuta-

tion A et un amplificateur en direction Y 319-aux plaques de déviation verticale (direction Y) du tube à rayons cathodiques 320. Les plaques de déviation horizontale

(direction X) destinées à la déviation-dans le temps du fais-

ceau cathodique, c'est-à-dire pour la zone d'image à constituer dans la pièce à examiner, sont reliées à la

sortie 348 d'un générateur de balayage 39 par l'intermédi-

aire d'un amplificateur en direction X 321. En ce qui concerne l'allumage du faisceau pendant le temps d'aller, c'est-à-dire pendant la tension en dents de scie fournie par le générateur de balayage 39, le cylindre de Wehnelt Z du tube à rayons cathodiques est relie par un amplificateur Z 322 à la sortie 349 d'une unité de commande 310. En outre sont reliés au microprocesseur 31 le panneau de réglage 313,o l'on peut inscrire les valeurs désirées, et une mémoire à cassette 314 o sont mises en mémoire les données de l'examen, une unité d'écriture sur écran 311 au

moyen de laquelle on peut obtenir une écriture par l'inter-

médiaire d'une ligne 350 et du commutateur S en position de commutation B sur l'écran 324, ainsi qu'un moniteur 312 qui produit la barre de diaphragme. Un générateur de rythme 323 fournit par l'intermédiaire d'une ligne 351 des impulsions de rythme à l'étage de retard de balayage 38, à l'unité d'écriture 311 et au moniteur 312. Les liaisons transversales entre les composants 38, 39, 310, 311 et 312 sont indiquées par les références 352-355. En outre, l'unité de commande

310 commande le commutateur S par l'intermédiaire de la -

ligne 356.

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La figure 12 est une vue frontale de l'appareil d'exa-

men par ultrasons dans lequel le circuit de la figure 11 est monté. Essentiellement, on prévoit,en dehors de l'écran 324,quatre zones de touches ou claviers T1-T4, un bouton tournant 325 et une touche multiplicatrice 326 appartenant fonctionnellement au clavier T3* Les touches sont des touches habituelles du commerce et peuvent être acquises

par exemple auprès de la société Datanetics/Knitter Switch.

Pour commander les entrées du microprocesseur, les touches doivent être pourvues d'un circuit de codage qui peut travailler par exemple de façon connue selon un principe

matriciel, de façon quelorsqu'on appuie sur une tou-

che,un codage binaire déterminé et, de ce fait, la carac-

térisation de la touche actionnée, soient effectués.

Le clavier T1 comporte trois touches T, A et

A' destinées aux types de représentation de base de l'appa-

reil d'examen. Si c'est la touche T qui est pressée, l'appa-

reil est utilisé comme terminal, c'est-à-dire qu'une écri-

ture peut s'inscrire sur l'écran 324, comme cela sera expliqué plus loin. Lorsque c'est la touche A qui est pressée, on obtient la représentation connue en échographie A, c'est-à-dire la représentation des signaux d'écho réfléchis par les zones non homogènes contenues dans la pièce à examiner; quand on actionne la touche A', on obtient une

représentation A de l'image comprenant des lignes addition-

nelles de curseur ou repère, c'est-à-dire la même représen-

tation des signaux d'écho mais avec en plus une ligne

d'écriture déterminée, et donc une représentation simulta-

née d'une image et d'une écriture. Le clavier T2 comprend quatre touches destinées aux fonctions de base, à savoir une touche BS pour les données d'écran, une touche PK pour les données de la tête d'examen, une touche MA pour les données du matériau et une touche MO pour les données du moniteur, c'est-à-dire ru'en actionnant ces touches on peut avoir accès aux positions de mémoire correspondantes dans le microprocesseur 31. En outre, le clavier T2 comprend également les touches C et C' avec lesquelles le curseur ou repère peut être déplacé de ligne en ligne vers le haut (touche C) ou vers le bas (touche C'),

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ce qui signifie que, par ajustument du curseur, c'est-à

dire d'une flèche de caractérisation, devant une ligne dé-

terminée, on peut modifier les valeurs de comptage dans cette ligne, du fait qu'on a accès aux emplacements de mémoire correspondants dans le microprocesseur au moyen du

clavier T3.

Le clavier T comprend deux touches destinées à des fonctions secondaires, à savoir la touche AS qui, lorsqu'on l'actionne, permet de mettre en mémoire la représentation A de l'image, et une touche LZ qui, lorsqu'on l'actionne,

permet de mesurer le temps de vol du signal ultrasonore.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Circuit destiné à produire une tension en dents de scie, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un générateur de dents de scie comprenant une source de tension (U) et au moins un condensateur (C), sur la sortie (141) duquel apparaît une tension en dents de scie, la durée de dent de scie étant déterminé? par la capacité du condensateur et le courant de charge du condensateur lorsque la source de courant est branchée, (b) un étage de comptage (13) pour déterminer la durée de la tension en dent de scie produite par le générateur de dents de scie (11), (c) un panneau de réglage (17) pour régler la durée de la dent de scie désirée, (d) des moyens comparateurs destinés à fournir un signal de sortie qui dépend de la différence entre la durée désirée de la tension en dents de scie et la durée de la tension en dents de scie produite, signal à l'aide duquel la tension en dents de scie produite par le générateur de dents de scie est régléesur la valeur

correspondant à la durée désirée.

2. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens comparateurs appartiennenit à un microprocesseur (114) comprenant une mémoire de programme destinée à être raccordée au générateur de dents de scie, à partir de laquelle sont produites-selon une séquence prédéterminée plusieurs tensions en dents de scie à durées différentes et successives, et comprenant des emplacements de mémoire pour mettre en mémoire les durées des tensions en dents de scie produites successivement, le microprocesseur comprenant également une unité de calcul pour comparer la durée désirée aux

durées mémorisées et émettre ledit signal de sortie.

3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le générateur de dents de scie

- 35 -

comprend plusieurs condensateurs (C) et plusieurs commutateurs (S), chaque condensateur étant relié à la source de tension (U) par l'intermédiaire d'un

commutateur respectif.

4. Circuit selon les revendications 2 et 3,

caractérisé en ce que le microprocesseur est prévu pour actionner, par l'intermédiaire de la mémoire de programme, tous les commutateurs (S) du générateur de dents de scie successivement selon une séquence déterminée, en ce que les durées des tensions en dents de scie produites alors que les condensateurs sont connectés à la source de tension selon la séquence prédéterminée des commutateurs sont misesen mémoire, en ce que la valeur de durée mise en mémoire la plus

proche de la durée désirée est choisie dans l'unité de.

calcul, et en ce que le commutateur,-ou la combinaison de commutateurs, correspondant à cette durée, est actionné.

5. Circuit selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en cd que le condensateur (C) est relié à

une résistance (R0) et en ce qu'il est prévu un amplifi-

cateur opérationnel (115) avec lequel on peut régler le courant de charge (I) qui circule lors de la connexion

du condensateur à la source de tension.

6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que le microprocesseur produit une valeur de sortie à l'aide de laquelle est déterminée la tension de commande (UE) de l'amplificateur opérationnel (115) fournissant un courant de charge du condensateur, fonction de la différence entre la durée désirée de la tension en dents de scie et la durée de tension en dents

de scie produite.

7. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que: 35. (a) le générateur de dents de scie comprend

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plusieurs condensateurs et une source de tension qui est reliée par l'intermédiaire d'un commutateur respectif à l'un des p8les de chacun des condensateurs, le pôle opposé des condensateurs étant relié à une ligne de sortie (141) et à une résistance (R0), le courant de charge des condensateurs reliés à la source de tension pouvant être réglé par un amplificateur opérationnel (115) relié à la résistance, et en ce que la ligne de sortie est reliée, par l'intermédiaire d'un autre commutateur (S9), à la source de tension (UO), la tension en dents de scie étant produite lorsque le commutateur (S9) est

en position ouverte et terminée lorsque ledit commuta-

teur (S3) est en position fermée, (b) le microprocesseur excite par l'intermédiaire de la mémoire de programme tous les commutateurs du générateur de dents de scie les uns après les autres selon une séquence prédéterminée, mettant en mémoire dans des emplacements de mémoire les durées des tensions en dents de-scie qui ont été produites alors que les condensateurs sont raccordés à la source de tension selon la séquence prédéterminée des commutateurs, la valeur de la durée mise en mémoire venant immédiatement après la durée désirée étant choisie et le commutateur, ou combinaison de commutateurs correspondant à cette durée étant activé, - (c) le microprocesseur fournit une valeur-de

sortie avec laquelle la tension de commande de l'ampli-

ficateur opérationnel destinée au courant de charge du condensateur, ou de la combinaison de condensateurs, est réglée en fonction de la différence entre les durées de la tension en dents de scie désirée et d'une

tension en dents de scie produite.

8. Circuit selon la revendication 3 ou 7,

caractérisé en ce que tous les commutateurs sont consti-

tués sous forme de commutateurs à semi-conducteurs.

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9. Circuit selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est

prévu un élément bistable (121) qui, lorsqu'il est commu-

té à son premier état de commutation, déclenche le début de la tension en dents de scie, et qui, lorsqu'il est commuté à son second état de commutation, met fin à la

tension en dents de scie.

10. Circuit selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, caractérisé en ce qu'un étage de valeur de seuil (12) est relié à la ligne de sortie du générateur de dents de scie et en ce que l'élément bistable (121) est commuté par l'étage de valeur de seuil à son second état de commutation quand l'amplitude de la tension en dents de scie atteint la valeur de

seuil.

11. Circuit selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que

l'étage de comptage est relié à l'élément bistable et à un générateur de rythme, disposition permettant au nombre d'impulsions de rythme émises pendant la durée pendant laquelle l'élément bistable est commuté à un

premier état de commutation d'être compté.

12. Circuit selon l'une quelconque des reven-

dications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un tube à rayons cathodiques dont les électrodes sont reliées à la ligne de sortie du générateur de dents de scie en vue de la déviation dans le temps du faisceau lumineux.

13.Application du circuit selon l'une quelconque

des revendications précédentes à un appareil d'examen par

ultrasons pour commander le balayage du tube cathodique.