FR2482721A1 - Dispositif pour mesurer l'epaisseur de paroi d'un objet - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DE MESURE ELECTRONIQUE POUR MESURER L'EPAISSEUR DE PAROI D'UN OBJET. LA MESURE EST EFFECTUEE SUR LA BASE DE TROIS REFLEXIONS CONSECUTIVES SUR LA PAROI ARRIERE CAUSEES PAR UNE ONDE ULTRASONIQUE VENANT FRAPPER LA PAROI AVANT DE L'OBJET. LES INTERVALLES DE TEMPS ENTRE, D'UNE PART, LA PREMIERE ET LA DEUXIEME REFLEXION DE PAROI ARRIERE ET, D'AUTRE PART, LA DEUXIEME ET LA TROISIEME REFLEXION DE PAROI ARRIERE SONT COMPARES. DANS LE CAS OU CES INTERVALLES DE TEMPS CORRESPONDENT, IL EST PRODUIT UN SIGNAL "BON" INDIQUANT UNE VALEUR D'EPAISSEUR VRAIE. LE DISPOSITIF EST ADAPTE POUR MESURER DE FACON TRES PRECISE DES EPAISSEURS DE PAROI, AVEC LA POSSIBILITE DE PROCURER UNE INDICATION DU POURCENTAGE DES MESURES "BONNES".

Description

2lj82'721 La présente invention concerne un dispositif pour mesurer

l'épaisseur de paroi d'un objet, notamment d'un élément tubu-

laire ou en forme de feuille au moyen d'une énergie ultraso-

nique, lequel dispositif comporte un transducteur pour émettre et recevoir l'énergie ultrasonique, un émetteur-récepteur couplé à ce transducteur et adapté pour l'exciter et recevoir et traiter l'énergie ultrasonique, notamment les signaux d'écho, reçue par le transducteur de façon à dériver un signal indicatif de l'épaisseur de paroi de l'objet d'un intervalle

de temps entre les signaux d'échos reçus.

Le Brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 4 008 603 décrit

un tel dispositif.

Dans ce dispositif antérieur, on mesure l'épaisseur de paroi d'un élément tubulaire en mesurant-l'intervalle de temps entre une première impulsion d'écho provoquée par la réflexion sur la surface extérieure et une deuxième impulsion d'écho provoquée par la réflexion sur la surface intérieure de l'objet. Un tel procédé présente l'inconvénient que des effets de durée de parcours, résultant de la propagation des ondes ultrasoniques transmises et réfléchies à travers et/ou entre une ou plusieurs couches de revêtement existant normalement sur l'objet, et à travers l'eau si la mesure est une mesure par immersion, introduisent une erreur dans le résultat des mesures de sorte qu'il est impossible d'obtenir un résultat fiable donnant une indication vraie de l'épaisseur

de paroi de l'objet.

En outre, des erreurs de mesure peuvent être provoquées par le fait que le transducteur, en tout cas sa surface active, n'est pas positionné exactement parallèlement à la surface frontale extérieure de l'objet. Une telle imprécision dans le positionnement du transducteur de mesure provoque des différences dans le temps de parcours du faisceau d'ondes (à la fois dans le faisceau émis et dans le faisceau reçu) et il en résulte que l'intervalle de temps mesuré entre les

signaux d'écho reçus n'est plus une mesure précise de l'épais-

seur de paroi réelle de l'objet.

C'est un but principal de la présente invention d'élimi-

ner ces inconvénients grâce à un dispositif de mesure permet-

tant de mesurer les épaisseurs de paroi sur une plage impor-

tante de valeurs avec la précision recherchée et avec une fia-

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bilité et une reproductibilité certaines, de telle façon que le résultat des mesures se présente sous une forme (soit numérique, soit analogique) qui est une mesure absolue de l'épaisseur de paroi de l'objet. Le dispositif peut être utilisé pour des mesures par immersion aussi bien que pour des mesures par contact et n'implique pas les effets précités

du temps de parcours.

L'invention est basée sur l'idée que, d'une part, l'effet d'une ou de plusieurs couches de revêtement existant sur l'objet et l'effet d'un trajet dans l'eau, s'il s'agit de mesures par immersion, sur le résultat de la mesure est éliminé si celle-ci est basée exclusivement sur les signaux d'écho provoqués par des réflexions sur la frontière la plus

éloignée de la paroi mesurée (en la regardant dans la direc-

tion dans laquelle les ondes supersoniques émises se propagent vers l'objet) et que, d'autre part, une mesure correcte exige

que les intervalles de temps entre des signaux d'écho succes-

sifs soient égaux les uns aux autres.

Un dispositif selon l'invention est en conséquence carac-

térisé par un circuit discriminateur adapté pour sélectionner trois signaux d'écho successifs causés par des réflexions sur la frontière la plus éloignée de la paroi correspondante de l'objet, en regardant dans la direction dans laquelle un signal émis se propage vers l'objet, parmi un groupe de signaux reçus produits après l'émission d'une rafale de signaux (signal burst) d'énergie ultrasonique; par un circuit convertisseur adapté pour transformer les intervalles de temps entre ces trois signaux d'écho successifs en un premier train d'impulsions indicatif de l'intervalle de temps entre le premier et le deuxième signal d'écho et un deuxième train d'impulsions indicatif de l'intervalle de temps entre le

deuxième et le troisième signal d'écho; par un circuit compa-

rateur pour comparer le premier train d'impulsions et le deuxième train d'impulsions; et par un circuit de traitement qui, lorsque la comparaison effectuée par le comparateur fait apparaître une correspondance entre ces trains d'impulsions, forme un signal numérique représentant l'épaisseur de la paroi

correspondante à partir de l'un des trains d'impulsions.

Un avantage technique important d'un dispositif selon l'invention est que les erreurs de mesure provoquées par un positionnement insuffisamment précis du transducteur par

rapport à l'objet à mesurer sont pratiquement éliminées.

Le dispositif selon l'invention est à l'abri de telles erreurs

de mesure également dans le cas o lon effectue une succes-

sion de mesures pendant lesquelles le transducteur est dépla-

cé le long de l'objet.

Dans un dispositif ainsi conçu selon l'invention, on obtient à tout moment une présentation correcte, par exemple sous forme numérique, du résultat de la mesure sans que des

sources d'erreurs (signaux parasites) ou des éléments lami-

fiés ou en strates (on entend par ce terme des couches de

protection et/ou des couches d'oxyde) affectent la mesure.

Toutefois, certains défauts dans l'objet sont détectés et

sont présentés, par exemple, comme des réductions de l'épais-

seur de la paroi.

Une mesure sur toute la plage correspondante des valeurs d'épaisseur avec un degré de précision recherché, par exemple une précision de + 0,01 mm, exige cent impulsions d'horloge

par millimètre d'épaisseur de paroi.

Si l'on tient compte de la vitesse de propagation des ultrasons dans le matériau de l'objet à mesurer, normalement de l'acier, ainsi que de l'épaisseur maximale à mesurer avec la précision recherchée, il faut une fréquence d'impulsions

d'horloge de l'ordre de 300 Megahertz.

Pour des raisons de réalisation, il n'est pas souhaitable

de concevoir un dispositif fonctionnant à une fréquence d'hor-

loge aussi élevée. Afin de permettre une mesure à une fré-

quence d'horloge n fois inférieure, par exemple n = 10, avec toujours la même précision recherchée de + 0,01 mm pour l'acier, le dispositif selon l'invention se caractérise en outre en ce que l'émetteur-récepteur comporte un générateur d'impulsions connu en soi pour produire des impulsions à une fréquence

présélectionnée, le transducteur étant sensible à ces impul-

sions pour émettre une série correspondante de rafales de signaux d'énergie ultrasonique, et en ce que le circuit de traitement est disposé pour faire une moyenne statistique sur un nombre présélectionné, par exemple une centaine, de trains dL-impulsions qui sont chacun le résultat d'une rafale de signaux émis et qui sont chacun une mesure de l'épaisseur

de paroi de l'objet mesuré.

Dans un dispositif ainsi conçu, en réduisant la fréquence d'horloge, par exemple par un facteur 10, la précision de la mesure est également réduite par ce facteur 10. Cependant, en faisant la moyenne statistique d'une centaine de valeurs de mesure, la précision de la mesure est accrue par un facteur

\Fi0 = 10 par rapport à la précision d'une seule mesure.

Afin d'obtenir la précision de mesure recherchée dans cette procédure de moyenne, en tenant compte du fait que les

phases des signaux d'écho sélectionnés se répartissent au ha-

sard par rapport à la phase des impulsions d'horloge utilisées, le dispositif selon l'invention se caractérise en ce que le

circuit convertisseur comporte un premier et un deuxième cir-

cuit de portes de synchronisation, chacun de ces circuits de portes de synchronisation étant commandé par un circuit de commande raccordé à une première entrée de ces circuits de portes pour faire passer chaque fois, en synchronisme avec les impulsions d'horloge qui lui sont appliquées, un certain nombre de ces impulsions d'horloge, lequel nombre est défini

par l'intervalle de temps entre deux impulsions d'écho sélec-

tionnées successives.

Une réalisation de l'invention, de structure simple, se caractérise en ce qu'elle comporte un compteur de valeurs de

mesure sensible à chaque singal de sortie produit par le com-

parateur dans le cas o les trains d'impulsions comparés cor-

respondent, pour prendre une position de comptage indicative de l'épaisseur de paroi de l'objet à mesurer, lequel compteur de valeurs de mesure peut être lu par des impulsions d'horloge auxiliaires qui lui sont appliquées, de telle sorte que chaque

position de comptage procure une série correspondante d'im-

pulsions de valeurs de mesure, et en ce qu'un circuit d'affi-

chage est disposé pour additionner ces séries d'impulsions de valeurs de mesure et pour diviser le résultat de l'addition par un facteur correspondant à un nombre présélectionné de

ces séries.

Dans cette réalisation, l'addition des impulsions de va-

leurs de mesure et la division du résultat de l'addition par un facteur correspondant au nombre de séries d'impulsions d'horloge auxiliaires qui lui sont appliquées peut être réalisée de façon simple au moyen d'un seul compteur dans lequel les deux derniers emplacements décimaux du résultat

de l'addition sont omis.

En outre, un dispositif selon l'invention se caractérise en ce que le circuit discriminateur comporte un circuit de commutation pouvant être commandé par un circuit de commande pour faire passer un signal d'entrée qui lui est appliqué pour la durée d'un signal de commande, et un circuit détecteur pour produire ce signal d'entrée sous la forme d'impulsions de signaux unipolaires pratiquement miutuellement égalesle circuit de commande étant sensible à un signal de référence qui est une mesure du signal d'écho reçu en premier après une rafale de signaux émis pour produire une impulsion de

commande comme référence pour le signal de commande.

Afin de simplifier la sélection des signaux d'écho désirés, un dispositif selon l'invention se caractérise en ce que ce circuit de commande comporte des équipements permettant de régler facultativement la position et la durée dans le temps

du signal de commande.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des-

cription détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seule-

ment, d'une réalisation en liaison avec le dessin joint sur lequel la figure unique est un schéma-bloc d'une réalisation

d'un dispositif de mesure selon l'invention.

Un tel dispositif de mesure utilise un transducteur piézo-

électrique TR pour émettre une ou plusieurs impulsions d'éner-

gie ultrasonique et pour recevoir les ondes ultrasoniques pro-

voquées par une telle émission. Les impulsions électriques utilisées dans ce but, lesquelles impulsions sont produites par un générateur d'impulsions PG de réalisation connue en soi, sont transformées par le transducteur en vibrations mécaniques longitudinales correspondantes se propageant dans le matériau à examiner, normalement des parois métalliques revêtues d'une ou de plusieurs couches de protection. Ces vibrations mécaniques peuvent être transférées à et dans l'objet à mesurer, par exemple la paroi d'un tube ou d'un élément en forme de feuille, soit par un élément de couplage entre le transducteur et l'objet (mesure par contact), soit par un agent de transfert approprié, normalement de l'eau (mesure par immersion). Les signaux d'écho provoqués par les réflexions sont à nouveau transformés dans le transducteur en vibrations électriques correspondantes. Dans un dispositif de

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mesure selon l'invention, l'intervalle de temps entre deux signaux d'écho successifs produits par des réflexions sur la frontière la plus éloignée (en regardant dans le sens dans lequel une onde ultrasonore émise par le transducteur se propage vers l'objet) de la paroi à mesurer, en d'autres termes entre les échos de paroi arrière, est utilisé comme mesure directe de l'épaisseur de paroi à mesurer. Afin de vérifier le résultat de la mesure, on utilise chaque fois trois de ces échos de paroi arrière successifs, l'intervalle de temps entre le premier et le deuxième écho de paroi arrière étant comparé à l'intervalle de temps entre le deuxième écho et le troisième écho de paroi arrière. C'est seulement si ces deux intervalles de temps sont égaux l'un à l'autre qu'on

accepte un intervalle de temps mesuré pour le traiter ulté-

rieurement.

Du fait d'une telle organisation de la procédure de mesure, les effets de durée de parcours, par exemple provoqués par les couches de revêtement sur l'objet à mesurer ou, dans le cas de mesure par immersion, par le trajet dans l'eau, sont éliminés, tandis qu'on ne traite et on n'affiche que des résultats de mesure corrects, en d'autres termes des résultats de mesure

non affectés par des effets parasites.

Comme on désire effectuer la mesure de l'épaisseur de pa-

roi avec une précision optimale, le transducteur utilisé dans

le dispositif de mesure doit avoir une caractéristique d'atté-

nuation relativement élevée ainsi qu'une fréquence naturelle

relativement élevée, par exemple comprise entre 5et 15 Mega-

Hertz. Compte tenu de sa valeur d'atténuation élevée, le trans-

ducteur doit être excité à une tension relativement élevée, par exemple une tension nominale de 250 volts, tandis que le temps de montée d'une telle impulsion d'excitation ne doit pas excéder 20 nanosecondes. Le générateur d'impulsions PG utilisé dans ce but est d'une réalisation connue en soi et

- produit des impulsions à une fréquence maximale de 15 kilo-

Hertz.

De façon génér le, le dispositif de mesure comporte une section analogique Fonctionnant comme discriminateur, laquelle section est adaptée pour sélectionner les signaux d'écho de paroi arrière désirés pour la mesure de l'épaisseur de paroi, et une section numérique adaptée pour numériser les signaux d'écho sélectionnés par la section de discriminateur et pour traiter ultérieurement ces signaux d'écho en une forme appropriée à une présentation numérique des résultats de aesure. Le circuit discriminateur comporte un amplificateur BV fonctionnant comme filtre passe-bande, la bande passante de cet amplificateur étant définie par la fréquence naturelle du

transducteur. Compte tenu du fonctionnement de cet amplifica-

teur en filtre passe-bande, les signaux indésirables sont initialement éliminés par filtrage. Le signal ainsi filtré et amplifié est appliqué à un amplificateur à régulation de tension SV. On peut régler au choix le gain introduit par cet amplificateur, ce qui est schématiquement indiqué sur le dessin par l'organe de réglage RG. Le signal de sortie de cet amplificateur SV est appliqué à un détecteur d'enveloppe DT ayant un niveau de détection réglable au choix, ce qui est indiqué schématiquement sur le dessin par l'organe de réglage

RD. On peut ainsi éliminer des signaux ayant un niveau infé-

rieur au niveau de détection, par exemple des signaux parasites.

Du fait de l'affaiblissement des signaux d'écho de paroi

arrière successifs, des signaux pratiquement identiques diffé-

rent les uns des autres pour autant que leurs amplitudes soient concernées, et l'utilisation d'un niveau de détection fixe peut conduire à des erreurs de phases, entraînant des erreurs dans les intervalles de temps censés être une mesure de l'épaisseur de paroi à mesurer. Afin d'éliminer ou tout au moins réduire considérablement ces erreurs de phases et les erreurs de mesure en résultant, l'amplificateur à régulateur de tension SV et le détecteur DT sont inclus dans une boucle

de commande en raccordant la sortie du détecteur par l'inter-

médiaire d'un circuit intégrateur IN à l'entrée de. commande de l'amplificateur SV.La constante de temps de ce circuit intégrateur détermine la vitesse de la commande automatique, et il en résulte que le gain introduit a un instant donné par l'amplificateur SV es-t- réglé en fonction du signal de sortie du détecteur, ce gain étant augmenté et réduit respectivement selon que le signal d'écho de paroi arrière à détecter est plus grand ou plus petit. Il est évident que l'on doit ajuster la constante de temps du circuit intégrateur à l'intervalle de temps entre des échos de paroi arrière successifs. Comme cet

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intervalle de temps n'est pas toujours connu, on doit choisir un intervalle de temps moyen de telle manière que les échos

de paroi arrière restent à l'intérieur d'une plage d'ampli-

tudes donnée afin de réduire ainsi autant que possible les erreurs de phases et les erreurs de mesure en résultant. Comme autre réalisation pour réduire les erreurs de phases précitées, on peut utiliser un circuit de commande adapté pour faire varier le niveau de détection en fonction de la variation (dans le degré le plus élevé) d'atténuation subie par les signaux d'écho de paroi arrière successifs. En d'autres termes, le réglage est tel que la variation sensible à l'amplitude du niveau de détection et la variation dans l'enveloppe des pointes des amplitudes maximales des signaux d'écho successifs soient similaires. Ce but peut être atteint

en montant un comparateur ayant un signal de référence varia-

ble et en le raccordant à la sortie du circuit de commutation BS. Ce signal de référence est réglé de la manière décrite ci-dessus. Afin de pouvoir sélectionner trois échos de paroi arrière

après chaque rafale (signal burst) de signaux émis, un dispo-

sitif de mesure selon la présente invention emploie un circuit de commutation réglable BS. Un signal appliqué de la sortie du détecteur à ce circuit de commutation est périodiquement envoyé sous le contrôle d'un signal de commande périodique fonctionnant comme une fenêtre. Le début de cette fenêtre correspond au premier signal d'écho reçu après une rafale de signaux émis,lequel signal d'écho est le résultat de l'onde émise se réfléchissant sur la frontière la plus extérieure de la paroi à mesurer. La position ainsi que l'amplitude de

ce signal de commande sont déterminées et peuvent être modi-

fiées par deux circuits bascules monostables MK1, MK2 montés en cascade. La position de ce signal de commande par rapport au premier écho précité peut être réglée au moyen de l'organe de réglage RP et la largeur de ce signal de commande peut

être réglée au choix par l'organe de réglage RB. Un compara-

teur CM1 relie le début de ce signal de commande à un niveau de référence qui est réglable au choix au moyen de l'organe

de réglage RN, et celui-ci est réglé en fonction de l'amplitu-

de du premier écho précité. De cette manière, on peut obtenir que, après chaque rafale de signaux émis vers l'objet à mesurer,

les trois échos de paroi arrière désirés peuvent être sélection-

nés, tandis que le signal de commande précité pour le circuit de commutation réglable n'est présent que pendant un intervalle à l'intérieur duquel surviennent ces trois échos de paroi arrière désirés. En réglant manuellement les organes de réglage RP et RB, un utilisateur peut sélectionner au moyen d'un oscilloscope les

trois échos de paroi arrière désirés nécessaires pour une mesure.

Au moyen d'un commutateur de mode MS pouvant être raccordé à un oscilloscope, on peut visualiser, soit le signal vidéo, soit le

signal transmis par le dispositif de commutation.

Les signaux de sortie du dispositif de commutation réglable peuvent être formés par un comparateur (non représenté) ayant un

niveau de détection fixe en impulsions appropriées pour un traite-

ment ultérieur. Un étage tampon peut être inclus dans le raccorde-

ment entre la sortie de l'amplificateur BV et le contact supérieur

du commutateur de mode MS afin d'éviter toute réaction.

Chaque jeu de trois impulsions ainsi formé à partir du signal de sortie du circuit de commutation réglable BS, impulsions qui sont représentatives de trois échos de paroi arrière successifs produits après l'émission d'une rafale de signaux, est transformé en deux signaux de temps spatialement séparés, Tl et T2, le signal Tl représentant l'intervalle de temps entre les bords antérieurs du premier et du deuxième écho de paroi arrière et le signal T2 représentant l'intervalle de temps entre les bords antérieurs du deuxième et du troisième écho de paroi arrière. Le circuit utilisé

pour former les impulsions de signaux Tl et T2 comporte une confi-

guration de quatre bascules montées en ligne, chaque bascule étant du type dans lequel la condition du signal à la sortie Q devient égale à la condition du signal présent à l'entrée D en réponse au bord antérieur d'une impulsion d'horloge qui lui est appliquée, cette configuration étant schématiquement indiquée par RC, et deux portes ET OP1 et OP2, dans lesquelles les entrées de

la porte OP1 sont raccordées à l'entrée D et à la sortie Q res-

pectivement de la pénultième bascule, tandis que les entrées de

la porte OP2 sont raccordées à l'entrée D et à la sortie Q res-

pectivement de la dernière bascule.

Les largeurs des impulsions de signaux de temps Tl et T2, produites par la combinaison de la configuration de bascules RC et par les portes-OPl et OP2, sont une mesure d'une

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épaisseur de paroi de l'objet à mesurer. Afin de transformer

ces intervalles de temps en une forme appropriée à une pré-

sentation numérique, la valeur d'un tel intervalle de temps

est mesurée en comptant le nombre d'impulsions d'horloge sur-

venant à l'intérieur de cet intervalle. Dans un dispositif numérique du présent type, il est très important de contrôler

l'exactitude des mesures. Les erreurs de mesure peuvent résul-

ter de différentes causes, par exemple variations de la ten-

sion du réseau, erreurs de détection, faux échos, strates et autres irrégularités dans le matériau de l'objet. Une mesure n'est considérée comme correcte que s'il apparaît que deux impulsions de signaux de temps successives, tels que Tl et T2, sont identiques l'une à l'autre avec une certaine tolérance

de précision (en fonction de la comparaison effectuée).

Lorsque l'épaisseur de paroi de l'objet est mesurée de

la manière précitée en comptant les impulsions d'horloge sur-

venant à l'intérieur d'un intervalle de temps qui est une me-

sure de cette épaisseur de paroi, ce qui suit est également important. En supposant qu'on ait à mesurer une épaisseur de paroi de, par exemple 40 mm, et que la vitesse de propagation de l'énergie acoustique dans le matériau de la paroi de l'objet soit 5900 m/seconde, une impulsion de signal de temps Tl sera 13,6 microsecondes (en tenant compte du trajet aller et du trajet retour dans la propagation des ondes acoustiques), si l'épaisseur de la paroi en question doit être mesurée avec précision de 0,01 mm. En d'autres termes, à l'intérieur

d'un intervalle de temps de 13,6 microsecondes, il doit sur-

venir 4 000 impulsions d'horloge, ce qui entraîne une fréquence

d'impulsions d'horloge de 4 000/13,6 = 294 mégaHertz.

Pour des raisons de réalisation, il n'est pas souhaitable

d'utiliser des fréquences d'impulsions d'horloge aussi élevées.

Afin d'éviter cet inconvénient et de ne pouvoir utiliser une fréquence d'impulsion d'horloge n fois inférieure (par exemple n = 10), tout en conservant la précision de la mesure, par

exemple 0,01 mm, dans un dispositif de mesure selon la pré-

sente invention, on fait la moyenne statistique de n2 valeurs de mesure (dans le cas présent, 100) dérivées d'une impulsion de signal de temps tel que Tl; il en résulte qu'on obtient une précision finale qui est Vloo fois plus grande que celle d'une mesure unitaire, dont la précision est n fois 1il plus petite, dans le cas present 0a1 nm lorsqu'on choisit

une fréquence d'impulsions d'horloge n fois plus petite.

On doit également tenir compte à cet déard que les phases des impulsions de signaux de temps T1 et T2 sont aléatoires par rapport à celles des impulsions d'horloge de sorte qu'il

est nécessaire de prévoir une certaine forme de synchronisa-

tion. Dans le dispositif selon l'invention0 une telle synchro-

nisation est obtenue par deux bascules FF1 et FF2, qui sont chacune du type dans lequel, en réponse à un bord antérieur

d'un signal d'horloge appliqué à partir de la source d'impul-

sions d'horloge KB1 à l'entrée d'horloge, la condition du signal à la sortie Q devient égale à la condition du signal

alors présent à l'entrée D, par une porte ET associée à cha-

cune de ces bascules, par exemple les portes EP1 'et EP2.

Du fait de cette disposition, on obtient que, si par exem-

ple on fait la moyenne de 100 impulsions de signaux de temps

Tl, en dépit des phases aléatoires de ces impulsions de si-

gnaux de temps par rapport à celles des impulsions de signaux d'horloge provenant de la source KBI, on obtient une valeur de mesure finale indicative de l'épaisseur de paroi de l'objet avec le degré de précision recherché. En particulier, chacune des impulsions de signaux de temps T1 et T2 respectives est transformée en un train d'impulsions PT1 et.PT2 respectivement à la sortie de la porte EP1 ou EP2 associée, le nombre des impulsions d'horloge présentes dans un tel train d'impulsions étant une mesure de la largeur de l'impulsion de signal de temps T1 ou T2 respectivement. En conséquence, chacun des trains d'impulsions est représentatif d'une mesure. Pour chaque mesure, les trains d'impulsions PT1 et PT2 formés sont appliqués à un compteur associé TR1 et TR2,les valeurs de comptage formées dans ces compteurs, représentant chacune

le nombre des impulsions d'horloge présentes dans le train.

respectif appliqué au compteur, étant comparées l'une à l'autre par un comparateur CM2o Ce comparateur émet un signal d'acceptation si ces deux valeurs de comptage sont égales l'une à l'autre avec un degré de précision acceptable. Ce signal d'acceptation fait que la position de comptage d'un compteur TR3 est augmentée de la valeur de comptage présente

dans le compteur TRI à l'instant du signal d'acceptation.

La position de comptage Eésultante de ce compteur TR3 est

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ensuite ramenée à zéro par l'action et dans le rythme des impulsions d'horloge provenant d'une source d'impulsions d'horloge KB2, et il en résulte qu'un nombre d'impulsions égal à la position de comptage en question est produit à la sortie de ce compteur. De cette manière, le contenu du comp- teur TR3 est transféré par l'action de la source d'impulsions d'horloge KB2 à un compteur de valeurs-de mesure TR4, lequel compteur sert d'additionneur-diviseur des impulsions qui lui sont appliquées de sorte qu'en fait ce compteur TR4 calcule

la moyenne du nombre de mesures, dans le présent exemple 100.

Ceci peut être réalisé simplement en ignorant les deux derniers chiffres du résultat de l'addition effectuée dans le compteur TR4, de sorte que, si ce résultat comporte, par exemple, 6 chiffres, on n'affiche que les 4 chiffres les plus significa-

tifs. Ceci est représenté sur le dessin par les 4 lignes entre ce compteur TR4 et une unité d'affichage WEl pour afficher sous forme numérique l'épaisseur de paroi mesurée, avec le

degré de précision recherché (dans le présent exemple - 0,Olmm).

Il est évident que l'on doit prendre des dispositions (les-

quelles sont toutefois en dehors du domaine de la présente invention) pour ramener à zéro les compteurs TRi et TR2 après que les trains d'impulsions respectifs PTl et PT2 leur ont été appliqués et ont été comparés l'un à l'autre, et pour remettre à zéro le compteur TR4 après qu'ait été effectué le nombre désiré de mesures, par exemple 100. Le signal d'acceptation produit par le comparateur CM2 sert également à augmenter le contenu d'un compteur TR5 de sorte que, dans ce compteur, est produite une valeur de comptage indicative du nombre de mesures acceptées, c'est-à-dire de mesures bonnes. Ce compteur TR5 est commandé de telle sorte que le nombre de mesures bonnes y est inclus sur un intervalle de temps correspondant à cent mesures (que ces mesures aient été acceptées ou rejetées), cette commande étant dérivée d'impulsions de synchronisation produites par le générateur d'impulsions PG. Ainsi, le contenu de ce compteur TR5 procure une indication en pourcentage du nombre de mesures bonnes, lequel nombre peut être affiché par une unité d'affichage WE2. L'actionnement et la remise à zéro du compteur TR5 est effectuée par le circuit de commande TS5, qui est à son tour

mis en oeuvre en fonction d'un compteur de centaine TR6 ac-

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tionné par les impulsions de synchronisation sn. La commande précitée du compteur TR4 est obtenue au moyen du circuit de commande associé TS4. Ce circuit de commande TS4 fonctionne en fonction de la position de comptage d'un compteur séparé TR7 comptant le nombre de mesures bonnes, qui est exigé pour commander la procédure de moyenne effectuée par le compteur TR4. Si on le désire, on peut, au moyen de commutateurs et de comparateurs à molette (non représentés) comparer une valeur de seuil préfixée indicative d'une épaisseur de paroi minimale acceptable au résultat des mesures, un signal d'alerte étant produit si l'épaisseur de paroi mesurée est inférieure à la

valeur de seuil.

Il est en outre possible de transformer le signal de me-

sure produit sous forme numérique en un signal analogique

correspondant au moyen d'un convertisseur (numérique-

analogique).

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Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour mesurer l'épaisseur de paroi d'un objet, notamment d'un élément en forme de feuille ou d'un

élément tubulaire, au moyen d'une énergie ultrasonique, com-

portant un transducteur pour émettre et recevoir cette éner-

gie ultrasonique, un émetteur-récepteur couplé au transduc-

teur et adapté pour l'exciter et recevoir et traiter l'éner-

gie ultrasonique, notamment les signaux d'écho, reçue par le

transducteur de façon à dériver d'un intervalle de temps en-

tre les signaux d'écho reçus un signal indicatif de l'épais-

seur de paroi de l'objet, caractérisé par un circuit discri-

minateur adapté pour sélectionner trois signaux d'écho succes-

sifs causés par des réflexions sur la frontière la plus éloi-

gnée de la paroi correspondante de l'objet, en regardant dans la direction dans laquelle un signal émis se propage vers l'objet, parmi un groupe de signaux reçus produits après l'émission d'une rafale de signaux d'énergie ultrasonique; par un circuit convertisseur adapté pour transformer les intervalles de temps entre ces trois signaux d'écho successifs en un premier train d'impulsions indicatif de l'intervalle de temps entre le premier et le deuxième signal d'écho et un deuxième train d'impulsions indicatif de l'intervalle de temps entre le deuxième et le troisième signal d'écho; par

un circuit comparateur pour comparer le premier train d'im-

pulsions au deuxième train d'impulsions; et par un circuit de traitement qui, lorsque la comparaison effectuée par le

comparateur montre une correspondance entre ces trains d'impul-

sions, forme un signal représentatif de l'épaisseur de la

paroi correspondante à partir de l'un de ces trains d'im-

pulsions.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en

ce que l'émetteur-récepter comporte un générateur d'impul-

sions connu en soi pour produire des impulsions à une fré-

quence présélectionnée, le transducteur étant sensible aux impulsions d'excitation pour émettre une série correspondante de rafales de signaux d'énergie ultrasonique, et en ce que

le circuit de traitement est disposé pour effectuer une mo-

yenne statistique sur un nombre présélectionrié, par exemple une centaine, de ces trains d'impulsions qui sont chacun le résultat d'une rafale de signaux émis et qui sont chacun une

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mesure de l'épaisseur de paroi de l'objet à mesurera

3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce

qLe le circuit convertisseur comporte un premier et un deuxiè-

me circuit de portes de synchronisation, chacun de ces cir-

cuits de synchronisation étant commandé par un circuit de

commande raccordé à une première entrée du circuit de synchro-

nisation pour faire passer chaque fois, en synchronisme avec des impulsions d'horloge qui lui sont appliquées, un certain nombre d'impulsions d'horloge, lequel nombre est défini par

l'intervalle de temps entre deux impulsions d'écho sélec-

tionnées successives.

4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendica-

tion 3, caractérisé en ce qu'un compteur de valeurs de mesure

est sensible à chaque signal de sortie produit par le compa-

rateur dans le cas o les trains d'impulsions comparés corres-

pondent, pour prendre une position de comptage indicative de l'épaisseur de paroi de l'objet à mesurer, lequel compteur de valeur de mesure peut être lu par des impulsions d'horloge auxiliaires qui lui sont appliquées de telle sorte que chaque

position de comptage procure une série correspondante d'impul-

sions de valeurs de mesure, et en ce qu'un circuit d'affichage est disposé pour additionner ces séries d'impulsionside valeurs

de mesure et pour diviser le résultat de l'addition par un -

facteur correspondant à un nombre présélectionné de ces séries.

5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à

4, caractérisé en ce qu'un compteur de valeur de qualité des mesures compte le nombre de signaux de sortie produits par le comparateur dans le cas o les trains d'impulsions comparés correspondent et en ce qu'un circuit de commande est raccordé à ce compteur de valeur de qualité des mesures et est adapté

pour que ce compteur compte les signaux de sortie sur l'in-

tervalle de temps correspondant à un nombre présélectionné, par exemple une centaine, de ces rafales de signaux émiso

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le circuit discriminateur comporte un circuit de commutation pouvant être commandé par un circuit de commande pour laisser passer un signal d'entrée qui lui est appliqué pour la durée d'un signal de commande, et un circuit détecteur pour produire ce signal d'entrée sous la forme d'impulsions de signaux unipolaires pratiquement

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mutuellement égales, le circuit de commande étant sensible à un signal de référence qui est une mesure du signal d'écho

reçu en premier après une rafale de signaux émis pour pro-

duire une impulsion de commande comme référence pour le si-

gnal de commande.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en

ce que ce circuit de,-commande comporte des équipements per-

- mettant de régler au choix la position et la-longueur dans

le temps de de signal de commande.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'un circuit de commande de niveau est adapté pour maintenir pratiquement constant le

niveau des signaux d'écho successifs et en ce qu'un compara-

teur compare les signaux d'écho ainsi réglés à un signal de

référence pratiquement constant.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisé en ce qu'un comparateur est adapté pour

comparer des signaux d'écho successifs à un signal de réfé-

rence variable produit par un circuit régulateur réglant ce signal de référence en fonction.de la variation de l'amplitude

des signaux d'écho successifs. -