FR2487504A1 - Procede de mesure de l'epaisseur de la paroi d'un tube - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA METROLOGIE DIMENSIONNELLE. UN PROCEDE DE MESURE DE L'EPAISSEUR DE LA PAROI D'UN TUBE 1 CONSISTE A BALAYER LE TUBE AVEC UN FAISCEAU DE RAYONNEMENT 2, DANS UNE DIRECTION PERPENDICULAIRE A L'AXE DU TUBE. LA COURBE DONNANT L'INTENSITE DETECTEE PAR UN DETECTEUR DE RAYONNEMENT EN FONCTION DE LA POSITION DE L'AXE DU FAISCEAU AU COURS DU BALAYAGE PRESENTE DES POINTS DE CHANGEMENT DE DIRECTION E, E QUI SONT CARACTERISTIQUES DES POSITIONS AUXQUELLES LE FAISCEAU EST TANGENT AUX SURFACES EXTERIEURE ET INTERIEURE DU TUBE. UN ORDINATEUR CALCULE L'EPAISSEUR DE LA PAROI DU TUBE A PARTIR DES DONNEES RELATIVES A L'INTENSITE DETECTEE DU RAYONNEMENT QUI A TRAVERSE LE TUBE. APPLICATION AU CONTROLE DE FABRICATION DES TUBES D'ACIER SANS SOUDURE.

Description

La présente invention concerne un perfectionne-

ment à un procédé de mesure de l'épaisseur de paroi d'un objet tubulaire tel qu'un tube d'acier sans soudure, en

procédant sans contact, par l'utilisation d'un rayonnement.

Lorsqu'un faisceau de rayonnement tel qu'un ra-

yonnement gamma traverse une matière, l'intensité du fais-

ceau de rayonnement diminue généralement avec la distance,

à cause de l'absorption ou de la diffusion dans la matière.

(On peut considérer ici pour l'intensité du faisceau de

rayonnement le nombre de photons ou de particules du ra-

yonnement, et plus particulièrement le nombre de coups indiqué par un détecteur de rayonnement.) Comme il est bien connu, cette intensité est donnée par la relation N = N e -x (1)

dans laquelle N désigne l'intensité du faisceau de rayon-

nement, N0 est une valeur initiale de l'intensité à une position précédant l'entrée du faisceau dans la matière,

e est la base des logarithmes naturels, p est un coeffi-

cient d'absorption et x désigne une longueur de chemin de

transit du faisceau de rayonnement dans la couche de ma-

tière. Le coefficient d'absorption p est une valeur qui est déterminée par l'énergie du rayon gamma et par le type de la matière qui l'absorbe. Par exemple, dans le

cas o la source de rayonnement est du césium 137 (son ra-

yonnement gamma a une énergie de 0,622 MeV) et o la ma-

tière d'absorption est du fer, le coefficient O est appro-

ximativement égal à 0,06 mm-. Plus exactement, l'équa-

tion (1) ci-dessus constitue une relation simplifiée et,

dans le cas d'une valeur élevée de la longueur x du che-

min de transit, la relation est un peu modifiée et devient: N = N0Be-1x (2) en désignant par B une valeur qui est appelée facteur de régénération. On peut encore écrire ceci sous la forme N = N0e Px, F = p(x la seconde relation indiquant que la valeur de p est variable. t La figure 1 montre un procédé connu de mesure de l'épaisseur de paroi d'un tube d'acier par l'utilisation d'un rayonnement (demande de brevet japonaise non examinée publiée sous le no 114 263 (1979)). Sur cette figure, la référence i désigne un tube dont on doit mesurer l'épais-

seur de paroi et qui est supposé avoir des surfaces exté-

rieure et intérieure exactement cylindriques et coaxiales, ayant des rayons respectifs R1 et R2; et on utilise un

faisceau de rayons gamma 2 pour balayer le tube en dépla-

gant le faisceau latéralement.

La direction &'un axe y doit être fixée de façon à coïncider avec la direction du déplacement latéral du

faisceau de rayons gamma et la coordonnée y doit s'annu-

ler à la position qui correspond au centre du tube 1. Sur cette figure, x désigne une longueur réelle du chemin de transit du faisceau de rayons gamma dans la paroi du tube et N désigne une intensité détectée du faisceau de rayons

gamma après que ce faisceau a traversé le tube. La direc-

tion de rayonnement du faisceau 2 doit être perpendicu-

laire à l'axe y. La valeur de x est alors donnée par les relations suivantes: Iyl k R X = O R1 - IY t R2 x - 2V:i R - Iyj > : yx = 2(R-_y)

R 2 =

> 1> o: (R!2V-_2 V-_R2 2 x=2 - _yyVR Et la valeur de N est donnée par les relations suivantes: lyl 2 R1: N = No

= _ 2L-RR_2 2,

Ri lyl R2 N = Noexp(-21ilR-y y =_ ''R'1-!2y-_2R'_y2) R2 > ty 0: N = N0exp(-2pVR1 -y -v) La figure 1 montre des variations caractéristiques des valeurs x et N en fonction de la coordonnée y. Si on peut trouver les positions des points d'inflexion ou de rebroussement S1(y=R1) et S2(y=R2) ou S3(y=-R2) et S4(y=-R1) de la courbe représentant la valeur de l'intensité N du faisceau de rayonnement détecté, on peut exprimer l'épaisseur H de la paroi du tube examiné sous la forme

d'une différence entre ces points, selon la coordonnée y.

Le procédé connu de mesure de l'épaisseur de paroi d'un tube qui est indiqué ci-dessus comprend les opérations qui consistent à trouver un point d'atténuation

minimale de la transmission du rayonnement, auquel le fais-

ceau de rayonnement vient en contact tangentiel avec la surface extérieure du tube, et un point d'atténuation maximale de la transmission du rayonnement, auquel le

faisceau vient en contact tangentiel avec la surface inté-

rieure du tube, de façon que la distance entre ces deux

points donne l'épaisseur de paroi du tube.

Le procédé connu présente cependant l'inconvé-

nient qui consiste en ce que le processus de mesure néces-

site un temps relativement long pour déterminer les posi-

tions précises de ces points S1 et S2 ou S3 et S4, ou bien il conduit à une précision non satisfaisante dans la détermination de l'épaisseur de paroi du tube, du fait

^^;u'il n'est pas très aisé de trouver les points d'infle-

xion de la variation de l'intensité du faisceau de rayon-

nement détecté, dans une mesure réelle, comme on va main-

tenant l'examiner de façon plus détaillée.

En effet, pour former un point d'inflexion net, il est nécessaire que le faisceau de rayonnement ait une résolution très élevée, ce qui nécessite que le faisceau ait une très faible épaisseur, si bien que le rayonnement

produit par une source est rétréci par un dispositif colli-

mateur pour donner un faisceau aussi mince que possible.

Par exemple, comme le montre la figure 2, les rayons gamma provenant d'une source 3 traversent une fente d'épaisseur À y d'un premier élément de collimateur 5 proche de la buurce, pour former un faisceau en forme de secteur, 2a,

à partir duquel une fente d'un second élément de collima-

teur 5a, proche d'un détecteur 4,forme un faisceau mince d'épaisseur & y. Ainsi, la réduction de l'épaisseur du

faisceau de rayonnement entraîne une réduction de l'éner-

gie du rayonnement qui atteint le détecteur 4 par unité de

temps. Par conséquent, la mesure demande un temps relati-

vement long pendant lequel le système de mesure (c'est-à-

dire le dispositif qui génère le faisceau de rayonnement et le détecteur) doit être dans une position fixe par rapport au tube qui est examiné.

De plus, une indication d'un compteur de rayonne-

ment est en général inévitablement accompagnée (sauf pour les mesures sur des rayons X) d' une erreur, appelée bruit statistique, dont la valeur est proportionnelle à W, en désignant par N l'indication. On a ainsi erreur _ E 1

indication - N =.

Par conséquent, l'erreur relative devient d'autant plus faible que la valeur de l'indication N est grande. Il est donc nécessaire que la valeur de N,(ou de l'énergie de rayonnement atteignant le détecteur) soit supérieure

à une certaine valeur appropriée, afin d'obtenir une pré-

cision de mesure satisfaisante.

Dans le cas o un tube examiné a une épaisseur

de paroi de 20 mm et o la mesure doit avoir une résolu-

tion de 0,1 mm, par exemple, le nombre de points de mesu-

re doit ainsi dépasser 200.

Un collimateur comporte un blindage massif contre le rayonnement (formé par exemple par une épaisseur

de 50 ou 100 mm de plomb). On supposera qu'un trou recti-

ligne traversant ayant un diamètre de 0,5 mm est percé

dans le blindage, pour laisser passer le faisceau de rayon-

nement (bien que ce diamètre puisse être légèrement infé-

rieur au plus petit diamètre réalisable en pratique dans ce blindage en plomb). On supposera de plus que la source de rayonnement est du césium 137, que la distance entre

la source et le détecteur est de 600 mm et que le rende-

ment de détection est de 50%. Dans ces conditions, l'éner-

gie du rayonnement no qui atteint le détecteur en l'absence de matière d'absorption avant le détecteur est d'environ

683 coups/seconde. Pour abaisser le bruit statistique au-

dessous d'environ 1/500, la valeur nécessaire de l'énergie

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du rayonnement atteignant le détecteur est supérieure à environ 2,5xlO coups. Par conséquent, il faut une durée d'environ 6 minutes pour une opération de mesure, à chaque point de mesure. L'opération complète d'obtention d'une seule valeur de l'épaisseur de paroi du tube, comprenant

de telles opérations pour 200 points de mesure, nécessite.

donc une durée d'environ 20 heures.

Comme le montrent les considérations précéden-

tes, le procédé connu est inutilisable en pratique pour une application réelle de mesure d'épaisseur de paroi d'un tube, en particulier dans une opération industrielle de fabrication de produits tubulaires continus de grande longueur, comme des tubes d'acier sans soudure, qui sont

produits à la cadence d'un tube pour une durée de quel-

ques dizaines de secondes seulement, une telle application

nécessitant une mesure d'épaisseur très rapide d'une maniè-

re intégrée à la chaîne de fabrication. Si on utilise des

rayons X à la place des rayons gamma, il n'y a pas de pro-

blème concernant le bruit statistique, mais le rendement de détection est faible, ce qui nécessite encore de façon similaire une longue durée pour effectuer une mesure en

formant des points d'inflexion nets.

L'invention est destinée à supprimer l'inconvé-

nient mentionné ci-dessus du procédé connu, de façon à offrir un procédé de mesure d'épaisseur de paroi d'un tube applicable à une opération industrielle réelle de fabrication ou de contrôle de produits tubulaires, tels

que des tubes d'acier sans soudure, dans des installa-

tions en continu de laminage à chaud ou de contr8le à froid, dans lesquelles chaque élément du produit tubulaire

ne passe devant l'équipement de mesure que pendant une du-

rée n'excédant pas quelques dizaines de secondes. L'inven-

tion a également pour but de permettre d'effectuer la mesu-

re d'une manière intégrée à la chaîne de fabrication.

Pour parvenir à ceci, les inventeurs s'appuient

sur les principes suivants.

Tout d'abord, un niveau approprié d'énergie de rayonnement doit atteindre le détecteur, afin d'abaisser l'erreur relative (c'est-à-dire le rapport

bruit statistique e 1 au-

indication détectée V indication détectée

dessous d'une valeur faible souhaitable. L'indication dé-

tectée est proportionnelle à l'intégrale de l'énergie de rayonnement reçue (pendant chaque unité de temps et chaque unité d'aire) sur une durée totale pendant laquelle le faisceau de rayonnement est reçu et sur une surface totale

sur laquelle le faisceau est reçu. Dans le cadre de l'in-

vention, l'utilisation d.'une aire relativement grande pour recevoir le faisceau de rayonnement permet de réduire la durée nécessaire pour obtenir le niveau approprié de l'indication détectée, contrairement au procédé connu (dans lequel on passe une longue durée pour obtenir la même indication en utilisant une aire faible pour recevoir le faisceau de rayonnement). On obtient l'aire élevée pour la réception du faisceau de rayonnement en utilisant une

fente de collimateur d'épaisseur moins faible, c'est-à-

dire en utilisant un faisceau de rayonnement qui a une

certaine épaisseur appropriée.

Secondement, on doit supprimer les arrêts du

mouvement de l'équipement de mesure pendant le balayage.

Dans le procédé connu, l'équipement de mesure (c'est-à-

dire le dispositif qui génère le faisceau de rayonnement,

le blindage et le détecteur) effectue une opération élé-

mentaire consistant à émettre une quantité prédéterminée de rayonnement et à détecter ce rayonnement, dans une position fixe par rapport au corps du produit tubulaire examiné; l'équipement est ensuite déplacé d'une distance prédéterminée qui correspond à une résolution désirée, par exemple 0,1 mm, après quoi il est arrêté et fixé en position puis effectue à nouveau une opération élémentaire similaire; et l'équipement répète successivement de façon similaire k fois le mouvement de décalage avec fixation en position et l'émission et la détection du rayonnement. La durée totale de la mesure d'une valeur d'épaisseur de paroi d'un tube est égale à k fois la durée correspondant à

l'ensemble des opérations de décalage, de fixation de posi-

tion et d'émission avec détection. On supposera par exem-

ple que la durée du prélèvement de chaque échantillon (c'est-à-dire l'émission et la détection du rayonnement) soit de 0,1 s, que les prélèvements d'échantillons soient effectués avec des intervalles de déplacement de 0,1 mm chacun, que chaque mouvement de décalage et de fixation de la position de l'équipement de mesure prenne une durée de plus de 3 s (cette durée peut être assez inférieure à

une durée nécessaire en pratique, considérée habituelle-

ment comme étant au moins égale à environ une minute,

pour déplacer la structure massive qui comprend le blin-

dage en plomb), et que la distance totale de déplacement

pour le balayage soit de 40 mm. La durée totale pour me-

surer une valeur de l'épaisseur de paroi d'un tube est

alors de 40 x 0,1 s + 40 x 3 s = 124 s. Comme on le voit,-

la durée nécessaire pour déplacer et fixer la position du faisceau de rayonnement (c'est-à-dire de l'équipement

de mesure) est supérieure à la durée précise qui est né-

cessaire pour éme.;tre et détecter le rayonnement. Au contraire, dans l'invention, le faisceau de rayonnement

(c'est-à-dire l'équipement de mesure) poursuit son déca-

lage de position en direction latérale sans s'arrêter; et le prélèvement des échantillons (c'est-à-dire l'émission

et la détection du rayonnement) s'effectue de façon conti-

nue. On peut ainsi réduire considérablement la durée de mesure. Il est préférable que les données obtenues par un tel balayage sans arrêt soit intégrées ou sommées sur une

période prédéterminée, pour produire un ensemble de va-

jO leurs discrètes (c'est-à-dire des données quantifiées).

Ces données quantifiées pouvant également être appelées

par la suite "données mesurées".

Troisièmement, les données mesurées (ou quanti-

fiées) qui sont obtenues par le balayage sans arrêt men-

tionné ci-dessus peuvent être incorporées dans une expres-

sion graphique en effectuant un tracé imaginaire (ou bien elles peuvent être placées dans une zone de mémoire d'un ordinateur). L'expression graphique peut correspondre au temps (ou au déplacement) en fonction de l'indication analogique, dans le cas de mesures analogiques, ou à une certaine représentation graphique non continue du temps (ou du déplacement) en fonction de l'indication numérique, dans le cas d'une mesure numérique. La ligne imaginaire du graphique présente plusieurs changements de direction brus-

ques, qu'on peut détecter, par exemple de façon électro-

nique, en surveillant un-changement d'incrément de la valeur indiquée. La ligne du graphique comporte ainsi une

première partie qui précède un premier changement de direc-

tion brusque, une seconde partie qui apparaît entre le pre-

mier changement de direction brusque et un second, une

troisième partie qui suit le second changement de direc-

tion brusque, et ainsi de suite. Chacune de ces parties

peut être représentée approximativement par une équation.

(La première partie peut être une ligne droite qui n'est

représentée que par un nombre fixe.) En résolvant certai-

nes équations simultanées, ou certaines équations diffé-

rentielles déduites de ces équations approchées, on peut déterminer les positions des points d'inflexion, et la

distance entre ces points donne alors l'épaisseur de pa-

roi du tube.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description qui va suivre de modes de réalisation et en

se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma destiné à montrer le principe général de la mesure d'épaisseur de paroi d'un

tube par l'utilisation d'un rayonnement.

La figure 2 est une représentation schématique

d'un dispositif collimateur de type caractéristique des-

tiné à rétrécir un faisceau de rayonnement.

La figure 3 est une représentation destinée à

l'explication d'un principe général de l'invention,-accom-

pagnée d'un graphique représentatif d'un ensemble de don-

nées enregistrées dans une mémoire, les positions des

points E1 et E2 concernant plus particulièrement le pre-

mier mode de réalisation.

La figure 4 est un graphique similaire à celui de la figure 3, avec des symboles destinés à l'explication

du premier mode de réalisation de l'invention.

La figure 5 est une vue en perspective de l'équi-

pement de mesure (comprenant la source et le détecteur de rayonnement et un châssis, etc, qui sont utilisés dans l'invention), cet équipement étant d'apparence pratique- ment similaire à celui d'un équipement classique, mais ayant une épaisseur de faisceau de rayonnement A y (ou une épaisseur de fente de collimateur) supérieure à celle d'un

équipement classique (bien que ceci n'apparaisse pas clai-

rement sur les dessins).

La figure 6 est une représentation schématique de l'équipement de mesure de la figure 5, avec un circuit

électronique associé qui fait également partie de l'inven-

tion. La figure 6a est un diagramme relatif à des impulsions et des séquences de fonctionnement du circuit de la figure 6 (ligne a:impulsions d'horloge; ligne b: impulsions de sortie du premier diviseur de fréquence ligne c: lecture du signal de sortie de l'indicateur de

position par le circuit de bascules 15; ligne d: impul-

sions de sortie du second diviseur de fréquence; ligne e: lecture du signal de sortie du compteur par le circuit de bascules 16; ligne f: impulsions de restauration pour

le compteur 17; partie haute de la ligne g:durée du comp-

tage par le compteur 17; ligne h: lecture de l'indication de nombre de coups et de position par l'unité centrale 19, à partir des circuits de bascules 16 et 15); la partie i montrant les intervalles Si, S2, etc, pour le prélèvement

de plusieurs ensembles de données quantifiées, c'est-à-

dire pour l'échantillonnage multiple.

La figure 7 est une représentation destinée à

l'explication du second mode de réalisation.

Les figures 8, 9a et 9b représentent des graphi-

ques similaires à ceux de la figure 4, mais relatifs au

troisième mode de réalisation (sur la figure 8, Irel dési-

gne une valeur relative de l'intensité détectée).

Les figures 10 et 11 montrent un exemple de

représentation graphique d'un ensemble de données d'inten-

sité en fonction du temps qui sont enregistrées dans une

zone de mémoire principale, dans le quatrième mode de réa-

lisation. Les figures la et lia montrent un exemple de représentation graphique d'un ensemble de données de posi- tion en fonction du temps qui sont enregistrées dans une

zone de mémoire auxiliaire dans le quatrième mode de réa-

lisation. Les figures 12 et 12a sont des représentations similaires à celles des figures Il et lia, mais pour le

cinquième mode de réalisation.

Les figures 13 et 13b sont des représentations similaires à celles des figures 11 et lia, mais pour le sixième mode de réalisation, tandis que la figure 13a est un graphique montrant un mode de changement de vitesse

dans l'exemple des figures 13 et 13b.

La figure 14 représente une version modifiée de l'équipement de mesure et du circuit électronique de la figure 6, applicable, selon une variante, aux quatrième

et cinquième modes de réalisation.

La figure 15 est une représentation schématique de l'équipement de mesure du septième mode de réalisation (le circuit électronique qui lui est associé est similaire à celui de la figure 6 ou de la figure 14 mais n'est pas

représenté).

La figure 16 est une vue en perspective d'un

objet tubulaire caractéristique, avec un rouleau d'entraî-

nement et un rouleau presseur, à titre de référence.

La figure 17 représente un dispositif de détec-

tion de position photoélectrique de type caractéristique, connu en luimême, qui est destiné à être utilisé dans le

septième mode de réalisation et les suivants.

Les figures 18a à 18c sont des représentations schématiques des positions de réglage de l'équipement de la

figure 15.

Les figures i9a et l9b sont des représentations similaires à celles des figures 11 et lia, mais concernent

le septième mode de réalisation, dans lequel l'équipement des-

tiné à assurer le balayage du faisceau de rayonnement

n'est utilisé que pour déterminer la position de la sur-

face intérieure du tube et, par conséquent, une moitié du

graphique de la figure 11 est absente sur la figure l9a.

La figure 19c montre un exemple de représenta- tion graphique d'un ensemble de données relatives à la position de la surface extérieure du tube, détectée de

façon photoélectrique, dans le septième mode de réalisa-

tion. Les figures 20a à 20c sont des représentations schématiques qui montrent les positions relatives d'un faisceau de rayonnement par rapport à un élément de tube

qui tourne ou se déplace axialement, dans le but d'expli-

quer l'avantage du septième mode de réalisation.

La figure 21 est une représentation d'un huitiè-

me mode de réalisation (qui est une variante du septième).

La figure 22 est une représentation d'un neu-

vième mode de réalisation (une autre variante du septième

mode de réalisation).

Les figures 23 et 23a sont des représentations d'une version de l'invention qui est modifiée en ce qui

concerne l'angle entre la direction du déplacement laté-

ral et la direction axiale du faisceau de rayonnement.

Les figures 24a à 30 montrent le dispositif des-

tiné à améliorer l'alignement du collimateur conformément à l'invention et, plus précisément: Les figures 24a et 24b montrent une configuration particulière d'un collimateur;

Les figures 25a et 25b montrent une règle d'ali-

gnement;

La figure 26 est une représentation en perspec-

tive qui montre l'assemblage de deux collimateurs avec la règle, sur un châssis; La figure 26a montre une partie de la structure de la figure 26, au cours d'une phase intermédiaire; La figure 27 est une vue de côté d'une partie de la structure de la figure 26; La figure 28 est une vue en perspective similaire à la figure 26, mais montrant une variante

Les figures 29a et 29b montrent une autre va-

riante de la règle d'alignement destinée à être utilisée pour une configuration langue à un seul collimateur; et La figure 30 montre encore une autre variante de la règle destinée à être utilisée pour un ensemble

collimateur comportant une grande fente.

* On va maintenant considérer la figure 3 qui est

une représentation destinée à faire comprendre les prin-

cipes fondamentaux de l'invention.

Un faisceau de rayons gamma 2 balaie un tube 1, en se déplaçant latéralement dans la direction de la flèche A, dans la direction transversale du tube 1. Le

faisceau de rayons gamma 2 a une épaisseur l y. L'inten-

sité du faisceau de rayons gamma après le tube est indi-

quée par un détecteur de rayonnement (non représenté) et elle est tracée sur un graphique imaginaire (dans une zone de mémoire électronique), dans lequel l'ordonnée représente la valeur de l'indication du détecteur et l'abscisse représente la position de l'axe du faisceau de rayons gamma 2 qui se déplace latéralement. On obtient ainsi une courbe K. Plus précisément, la position du faisceau de rayons gamma 2 se déplace continuellement dans la direction de la flèche A à une vitesse constante v. Le détecteur peut être analogique ou numérique. (S'il est analogique, il produit un signal de sortie variant de

façon continue; et s'il est numérique, il produit un si-

gnal de sortie qui n'est pas continu mais qui varie pro-

gressivement). Le signal de sortie du détecteur est de préférence appliqué à un dispositif intégrateur, qui peut être un compteur si le signal de sortie du détecteur est numérique et qui intègre le signal de sortie du détecteur sur une période élémentaire prédéterminée (ou période de quantification) désignée par T. On obtient une seule

valeur de données à tracer en tant qu'indication quanti-

fiée I du rayonnement détecté, pour chaque période T. Pendant la période T, la position du faisceau de rayons

gamma se décale latéralement d'une distance vT. La repré-

sentation graphique de cette valeur s'effectue en faisant l'hypothèse que la valeur apparaît à un instant auquel le faisceau de rayons gamma s'est déplacé exactement d'un certain pourcentage de son déplacement pendant la période élémentaire particulière (on peut par exemple faire l'hy-

pothèse selon laquelle la valeur de l'indication est obte-

nue exactement au point médian de chaque déplacement laté-

ral du faisceau de rayons gamma pendant la période élémen-

taire). On obtient ainsi la courbe K. La courbe K commence par une première partie horizontale et rectiligne, avant que le faisceau de rayons gamma vienne en contact avec la surface extérieure du

tube. Il apparaît ensuite un premier changement de direc-

tion brusque, suivi par une seconde partie courbée et descendante, un second changement de direction brusque, puis ensuite une troisième partie courbée et montante. Le tout début du premier changement de direction brusque indique que le bord droit (sur la figure 3) du faisceau de rayons gamma 2 vient juste d'entrer en contact avec la

surface extérieure du tube 1. Le point E1 désigne la po-

sition de l'axe du faisceau de rayons gamma 2 à cet ins-

tant. En outre, le tout début du second changement de direction brusque indique que le bord droit du faisceau de rayons gamma vient juste d'entrer en contact avec la

surface intérieure du tube 1. Le point E2 désigne la posi-

tion de l'axe du faisceau de rayons gamma 2 au tout début du second changement de direction. R' et R2 désignent les coordonnées respectives des points E1 et E2 sur l'axe des abscisses (c'est-à-dire l'axe y). La différence entre les

coordonnées R' et R' donne l'épaisseur de paroi du tube 1.

Une ligne en pointillés qui se poursuit après le point E2 montre le résultat qu'on obtiendrait si le tube 1 était

plein, au lieu d'être creux à l'intérieur.

La figure 4 montre une courbe identique à la

courbe K de la figure 3. On va maintenant décrire un pre-

mier mode de réalisation de l'invention en considérant la

figure 4. Dans ce mode de réalisation, le déplacement laté-

ral du faisceau de rayonnement s'effectue à une vitesse cons-

tante pendant la mesure effective.

On analyse de façon électronique une région de courbe "a" relativement étroite, et on établit une première équation qui constitue une approximation de cette région de courbe. La région de courbe "a" suit le point E1 auquel le tracé commence à manifester une première variationbrusque de l'incrément de l'indication du détecteur de

rayonnement (ou plus exactement du signal de sortie du dis-

positif intégrateur). (On peut considérer que la variation de l'incrément correspond à la dérivée seconde si la mesure est analogique et s'il n'y a pas de quantification.) On analyse et on représente de façon approximative par une seconde équation une région de courbe "b", relativement étendue, qui précède le point E2 auquel le tracé commence

juste à manifester une seconde variation brusque de l'in-

crément de l'indication du détecteur de rayonnement (ou du signal de sortie du dispositif intégrateur). De plus, on analyse et on représente de façon approchée par une troisième équation une région de courbe "c", relativement

restreinte. qui suit le point E2. On supposera que la pre-

mière équation approchée puisse être du second degré et représentée par: 1 = Ay2 + By + C tandis que les seconde et troisième équations approchées sont respectivement représentées par I = exp(ay2+by+c), et I = exp(dy2+ey+ f) On peut obtenir les coefficients A, B, C, a, b, c, d, e, et f par une résolution algébrique ou par le procédé consistant à réaliser une approximation au sens des moindres carrés, à

partir des données mesurées qui sont tracées.

Le point E1 se trouve à l'endroit o la courbe "a" s'écarte d'une ligne droite horizontale. On peut donc obtenir la coordonnée y, c'est-à-dire R du point E1, en différentiant la première équation approchée par rapport à

y et en résolvant une équation obtenue en égalant la déri-

vée à zéro. Ainsi, la valeur de y qui satisfait l'équation y - 0 donne R. Dans un système de coordonnées dans lequel y=O au centre du tube 1, on peut appliquer la relation:

IR1, = R1 +2 2+

dans laquelle R1 est le rayon extérieur du tube 1, à condi-

tion que chaque valeur d'indication quantifiée du rayonne- ment détecté qui est portée sur le graphique corresponde au milieu exact du déplacement latéral du faisceau de

rayons gamma dans chaque période élémentaire, comme men-

tionné précédemment (ce qui fait appraitre le terme VT) On peut déterminer approximativement l'autre point E2 par l'intersection de deux lignes représentées par les deuxième et troisième équations approchées. On écrit ainsi: exp(ay2+by+c) = exp(dy2+ey+f) c'est-à-dire ay2 + by + c =dy2 + ey + f ou (a-d)y2 + (b-e)y + c-f = O. En résolvant cette équation, la valeur obtenue de y donne lacodnéR'd

la coordonnée R du point E2. Comme pour R{, on peut appli-

quer la relation: IR2'} = R2 + 2 + vT2 dans laquelle R2 est le rayon intérieur du tube 1. Par conséquent, l'épaisseur de paroi H du tube 1 est donnée par la relation:

H = 1 R1'J - IR2' 1

Le tableau 1 présente certains résultats du pro-

cédé du premier mode de réalisation de l'invention, envi-

sagé ci-dessus, appliqué à un test de mesure réelle d'épais-

seur de paroi d'un tube.

16.

Tableau 1

Dans les conditions considérées ici, la source de rayonne-

ment est du césium 137, la matière du tube est du fer,

l'épaisseur du faisceau de rayonnement est de 2 mm, la lar-

geur du faisceau de rayonnement (dans la direction parallè-

le à l'axe du tube) est de 5 mm, la période d'échantillonna-

ge des données (c'est-à-dire la période élémentaire ou de quantification T mentionnée précédemment) est de 0,1 s,

et la vitesse de déplacement latéral du faisceau de rayon-

nement par rapport à l'élément de tube est de 10 mm/s. Le prélèvement des échantillons de données s'effectue selon un mode d'échantillonnage multiple, selon lequel chaque donnée de sortie élémentaire du détecteur de rayonnement

est prélevée à un intervalle de 0,01 s. (Le mode d'échan-

tillonnage multiple sera décrit ultérieurement, en relation avec la partie i de la figure 6a et avec le fonctionnement

d'un dispositif pratique relatif à une échelle 13, égale-

ment envisagée ultérieurement.) Comme le montre le tableau 1, le premier mode de réalisation offre un procédé de mesure d'épaisseur efficace

et utilisable en pratique.

On peut obtenir une précision de mesure encore meilleure en utilisant un procédé de comparaison-étalonnage, connu en soi. Ainsi, on établit expérimentalement et on enregistre dans une mémoire d'un ordinateur des catégories appropriées de données de référence concernant les relations Rayon intérieur Rayon extérieur épaisseur de (mm) (mm) paroi (mm) cas Mesuré Mesuré Mesurée erreur Réel par ra- Réel par ra- Réelb par ra- (mm)

yonnement yonnement yonne-

_____ ______ ment

1 140 140,112 150 149,910 10 9,798 0,202

2 187 187,079 208 207,916 21 20,817 0,813

3 93 93,024 96 95,902 3 2,878 0,122

entre des épaisseurs de paroi connues de tubes échantillons connus et les résultats de mesure fournis par le procédé

ci-dessus, ces données étant classées conformément aux di-

mensions correspondant aux diamètres extérieurs et aux épaisseurs de paroi, avant de mesurer des tubes à contrô- ler, d'épaisseur inconnue. On peut facilement mesurer les diamètres extérieurs de ces tubes contrôlés, par la mesure par rayonnement ou par d'autres moyens appropriés. On peut

donc réaliser un étalonnage des résultats mesurés concer-

nant les épaisseurs de paroi des tubes contrôlés, en utili-

sant les données de référence qui sont enregistrées dans la mémoire d'ordinateur et qui concernent les dimensions classées relatives aux diamètres extérieurs de tubes. Si

on prépare des catégories appropriées de données de réfé-

rence, avec des pas d'intervalles de dimensions très fins entre ces catégories, on peut réduire considérablement

l'erreur de mesure et on peut par exemple l'amener en pra-

tique dans une plage comprise entre 10 fim et 30 pm.

La figure 5 est une vue en perspective montrant l 'équipement de mesure qui est utilisé dans le premier

mode de réalisation de l'invention. Il comprend une encein-

te de source de rayonnement 8, avec un premier collimateur , montés à l'extrémité supérieure d'un châssis 9, et un détecteur de rayonnement 4 avec un second collimateur 5a, montés à l'extrémité inférieure du châssis 9. Une source de rayons gamma 3, qui peut être par exemple du césium

137, est enfermée dans l'enceinte 8, pour produire un fais-

ceau de rayonnement 2 traversant la fente du premier colli-

mateur 5. Le faisceau de rayonnement 2 est transmis à tra-

vers un élément de tube 1, il traverse la fente du second collimateur 5a et atteint le détecteur 4. Le faisceau de rayonnement 2 a une épaisseur t y et une largeur 1. Le châssis 9 se déplace dans la direction de la flèche A, pour effectuer le balayage. Sur la figure 5, les lignes y, z et r représentent un système de coordonnées orthogonal qui est fixe par rapport à l'élément de tube 1, avec les axes y, z et r respectivement parallèles à la flèche A,

à l'axe du tube et à l'axe du faisceau de rayonnement.

D'autre part, les lignes j,_ et A désignent un autre sys-

tème de coordonnées orthogonal qui est fixé à l'équipement de mesure, c'est-à-dire au système mobile comprenant la source de rayonnement 3 et le détecteur 4, avec les axes je et 2 respectivement parallèles aux axes y, z et r. Le faisceau de rayonnement 2 a une intensité de rayonnement uniforme en tout point d'une surface transversale parallèle

à la surface y-z (ou à la surface13) qui est perpendi-

culaire à l'axe du faisceau de rayonnement. En outre, on

fait en sorte que la variation de l'intensité du rayonne-

ment de la source en fonction du temps soit négligeable,

du fait que la période radioactive de la source de rayonne-

ment 3 est très longue. L'intensité n du flux de rayons gamma est alors donnée par la relation n = noelx

dans laquelle no désigne-l'intensité du flux de rayonne-

ment lorsque l'élément de tube est enlevé, et x désigne la longueur du chemin de transit correspondant à la ligne du flux de rayonnement dans l'élément de tube (la valeur

Do de x est fonction de la coordonnée y de la ligne corres-

pondant au flux de rayonnement). Une indication de détec-

tion I dans le tracé mentionné précédemment consiste en une intégration de l'intensité du flux n sur une aire

A y x 1 (c'est-à-dire la section du faisceau de ra-

yonnement) et sur la période élémentaire T (c'est-à-dire

une période unitaire d'échantillonnage des données).

Ainsi, en employant x = 0, on obtient une valeur I. de l'indication de détection en l'absence de l'élément de tube qui est donnée par la relation io =E|TfI 2 n0 dû dû dt = E.T.1no dans laquelle ú est une constante et 1 et à y désignent

respectivement la largeur dans la direction z et l'épais-

seur dans la direction y du faisceau de rayonnement 2.

En ce qui concerne la valeur de l'indication de

Z487504

détection I dans le cas o x X O, en supposant que l'in-

tégration du signal de sortie mesuré correspondant à l'in-

tensité n du flux de rayonnement commence à un instant t1 et se termine à un instant t1+T, cette valeur est donnée par la relation: I Jt j+T A2ne iVd d 5 dt

=únOlt 1f '2 e-PXdnl dt.

En utilisant la relation y=yl(t) +ii., dans laquelle y1(t) est la coordonnée y de l'origine (à = 0, 5= 0, EX =O) du système de coordonnées mobile "< à un instant t, on peut exprimer l'intensité I par la relation t1+TYl (t) +4 J1 JY1 2t-t I =în 011) (t A e-Jdad

Les valeurs de l'indication de détection I sont ici obte-

nues sous la forme de données dispersées apparaissant à des intervalles de temps T, pendant que le faisceau de

rayons gamma 2 se déplace dans la direction y; et cha-

cune d'elles correspond à l'intégration sur la période T. On notera que le faisceau de rayons gamma 2 qui est utilisé ici peut avoir une épaisseur et une largeur très supérieures

à celles des faisceaux utilisés dans les techniques classi-

ques de mesure d'épaisseur de paroi par un rayonnement gamma, ce qui permet d'obtenir une précision satisfaisante

sur les résultats de mesure (ou de déterminer de façon pré-

cise les positions des points d'inflexion dans le tracé

des données).

La figure 6 est une représentation schématique

montrant l'équipement de mesure de la figure 5 avec un cir-

cuit électronique et un mécanisme d'entraînement associés.

Le châssis 9 est équipé ici d'une crémaillère

qui engrène avec un pignon 11. Lorsqu'un moteur 12 en-

traîne le pignon 11, la crémaillère 10 se déplace latéra-

lement, de façon que le système qui comprend la source de rayonnement 3, le faisceau de rayonnement 2 et le détecteur de rayonnement 4 se déplace latéralement afin de balayer l'élément de tube 1 dans sa direction transversale. Une

échelle 13 permet de déterminer la position de l'équipe-

ment de mesure par rapport à l'élément de tube; et un indicateur de position 14 indique la position sous la

forme d'un signal électrique de sortie. Le circuit élec-

tronique comprend en outre: un compteur 17 qui est con-

necté de façon à recevoir le signal de sortie du détec-

teur 4; des circuits de basculesi5 et 16; une unité cen-

trale 19 qui est destinée au traitement des données mesu-

rées; une interface 18 qui est associée à l'unité cen-

trale 19; une unité de traitement auxiliaire 21 qui est destinée à la commande du fonctionnement du moteur; une interface auxiliaire 20 qui est associée à l'unité de

traitement auxiliaire 21; un générateur d'impulsions d'hor-

?n loge 22; un premier diviseur de fréquence 23; un second diviseur de fréquence 24; et un dispositif d'entrée/sortie 25. On va maintenant décrire le fonctionnement en se référant à la figure 6a qui montre un exemple d'une séquence d'impulsions apparaissant dans le circuit de la

figure 6. L'unité centrale 19 produit un signal de déclen-

chement de balayage qui est transmis par l'interface au-

xiliaire 20 à l'unité de traitement auxiliaire 21 et, sous l'effet de ce signal, l'unité 21 produit un signal qui est

transmis par l'interface auxiliaire 20 de façon à déclen-

cher le fonctionnement du moteur 12. Le fonctionnement du

moteur 12 produit le mouvement de balayage par l'intermé-

diaire du pignon 11 et de la crémaillère 10.

D'autre part, le générateur d'impulsions d'horloge 22 produit des impulsions d'horloge (comme le montre la

ligne a de la figure 6a), et à la réception de ces impul-

sions, le premier diviseur de fréquence 23 produit des

impulsions (ligne b de la figure 6a) avec un intervalle pré-

21. déterminé (par exemple de 1/200 s). Le circuit de bascules

est connecté de façon à lire l'indication de l'indica-

teur de position 14, et il est également connecté de

façon à recevoir les impulsions de sortie du premier divi-

seur de fréquence 23. Sous l'effet de chacune de ces im- pulsions, le circuit de bascules 15 met à jour les données

qu'il enregistre. Sous l'effet de chaque impulsion de sor-

tie du premier diviseur de fréquence 23, l'unité de trai-

tement auxiliaire 21 lit le signal de sortie de l'indica-

teur de position 14, qui est conservé dans le circuit de bascules 15. (L'opération de lecture du signal de sortie

de l'indicateur de position 14 est représentéepar une par-

tie en forme d'impulsion du signal de la ligne c sur la figure 6a.) L'unité de traitement auxiliaire 21 évalue les données qui proviennent de l'indicateur de position 14 et elles commandent ainsi le fonctionnement du moteur 12 de façon à maintenir constante la vitesse de balayage

du châssis 9.

Le second diviseur de fréquence 24 reçoit les impulsions de sortie du premier diviseur de fréquence 23, pour produire des impulsions d'horloge de cadence encore

inférieure (ligne d de la figure 6a), avec un autre in-

tervalle prédéterminé (par exemple 0,1 s).

Le faisceau de rayonnement 2 qui provient de la source 3 est dirigé à travers le premier collimateur 5, puis il traverse l'élément de tube 1, passe à travers le second collimateur 5a et atteint le détecteur 4. Le détecteur 4 comporte un amplificateur incorporé de façon à produire des impulsions de tension de sortie qui sont mises en forme et dont le nombre est proportionnel au nombre de particules de rayonnement (ou à la quantité d'énergie de rayonnement, ou au produit de la durée par l'intensité N du rayonnement) atteignant le détecteur. Le compteur 17 compte les impulsions de sortie du détecteur 4. Le circuit de bascules 16 lit le signal de sortie du compteur 17, il l'enregistre et le met à jour chaque fois qu'une impulsion d'horloge (ligne d sur la figure 6a) est produite par le second diviseur de fréquence 24, avec

l'intervalle prédéterminé, par exemple de 0,1 s). Le si-

gnal de sortie du détecteur est ainsi quantifié. L'opéra-

tion de lecture du signal de sortie du compteur 17 est représentéepar la partie en forme d'impulsions du signal de la ligne e, sur la figure 6a. Lorsque le circuit de

bascules 16 a effectué la mise à jour de sa valeur enre-

gistrée, l'interface 18 produit un signal d'impulsion de restauration (représenté à la ligne f de la figure 6a)

pour restaurer le compteur 17, afin que celui-ci recommen-

ce à compter à partir de zéro. En même temps qu'elle pro-

duit le signal d'impulsion de restauration, l'interface 18 produit un signal d'impulsion d'ordre de lecture pour l'unité centrale 19 qui, en réponse, lit le nombre de coups (c'est-à-dire l'indication quantifiée I) qui est enregistré dans le circuit de bascules 16, ainsi que le signal de sortie de l'indicateur de position qui est enregistré dans le circuit de bascules 15, et elle les enregistre dans une mémoire. (Sur la figure 6a, ligne g, une partie de niveau élevé du signal montre la durée pendant laquelle se déroule l'opération de comptage du compteur 17, tandis qu'une partie descendante du signal indique la mise à zéro du compteur 17. Une partie en forme d'impulsion du signal de la ligne h, sur la figure

6a, représente l'opération de lecture du nombre enregis-

tré dans le circuit de bascules 16 et de l'indication de position qui est enregistrée dans le circuit de bascules 15. On décrira ultérieurement la partie i de la figure 6 qui concerne la technique d'échantillonnage multiple.) Des séquences de fonctionnement similaires se répètent jusqu'à ce que l'unité centrale décide que la fin du balayage est arrivée, par exemple en déterminant

que l'équipement de mesure a parcouru une distance pré-

déterminée depuis son point de départ, ou qu'une durée prédéterminée s'est écoulée après la fin de la seconde

variation brusque de l'incrément de l'indication du dé-

tecteur de rayonnement, ou en déterminant que l'indica-

tion de rayonnement détectée devient une constante égale à celle du début du balayage. Lorsque l'unité centrale 19

- 2487504

23. détermine ceci, elle émet un signal de fin de balayage vers l'unité de traitement auxiliaire 21, par l'interface

auxiliaire 20. Sous l'effet de ce signal, l'unité de trai-

tement auxiliaire 21 arrête le fonctionnement du moteur 12, de façon que l'équipement de mesure mette fin à son dépla- cement latéral. Un ordre approprié de l'unité 21 fait

alors démarrer un déplacement en sens arrière de l'équipe-

ment de mesure.

Dans ce mode de réalisation, la commande de la vitesse du moteur s'effectue par intermittence, avec une période correspondant à l'intervalle de temps prédéterminé

qui est défini par le premier diviseur de fréquence 23.

Cependant, l'intervalle de temps (par exemple de 1/200 s) est beaucoup plus court que celui avec lequel le circuit

de bascules 16 prélève les valeurs comptées par le comp-

teur 17 et qui est défini par le second diviseur de fré-

quence 24 (et qui est par exemple de 0,1 s). Par consé-

quent, la vitesse de déplacement pour le balayage peut

être régulée de façon appropriée afin d'être constante.

2?l ^M-si, les données de l'indicatioï de rayo.ine ment détectée qui varient en fonction du temps (ou de la position) sont enregistrées dans la mémoire de l'unité

centrale 19. Cette dernière effectue des calculs permet-

tant d'établir les équations mentionnées ci-dessus et de les résoudre, afin de donner la valeur de l'épaisseur de paroi du tube. Une valeur de l'épaisseur de paroi est

ensuite présentée en sortie par l'intermédiaire du dispo-

sitif d'entrée/sortie 25.

Il existe dans le commerce un dispositif appelé

échelle numérique, ou échelle linéaire, qu'on peut utili-

ser en pratique pour l'échelle 13. Il donne une précision

de mesure élevée et il effectue les mesures très rapide-

ment. Son temps de réponse est de l'ordre de quelques milli-

secondes, ou il peut fonctionner jusqu'à une vitesse maxi-

male de déplacement d'environ 1 m/s. Ce fonctionnement est suffisamment rapide pour suivre l'opération de balayage de l'équipement de mesure de l'invention, du fait que la

vitesse de réponse la plus rapide qui est exigée pour l'équi-

24. pement de mesure est de l'ordre de quelques dizaines de

millimètres par seconde, afin d'obtenir une durée ne dé-

passant pas quelques secondes pour un balayage complet per-

mettant d'obtenir une valeur de sortie d'épaisseur de paroi du tube. Dans la plupart des cas de contrôle de tu- bes d'acier sans soudure, les épaisseurs de paroi de ces tubes ne dépassent guère 40 mm. Une valeur pratique de la période d'échantillonnage des données (c'est-à-dire de la période de quantification) T est d'environ 0,1 s, au minimum, si on utilise une source de rayonnement ayant

la plus grande puissance de rayonnement utilisable en pra-

tique à l'heure actuelle. En face de ces valeurs, la vi-

tesse de réponse pour le déplacement qu'offre l'échelle

numérique mentionnée ci-dessus est si grande que l'inter-

valle de temps àt avec lequel s'effectue l'opération de lecture de l'indication de la position d'un faisceau de

rayonnement qui se déplace latéralement peut être beau-

coup plus court que la période d'échantillonnage T des

données correspondant à l'énergie de rayonnement détec-

tée. Par exemple, cet intervalle de temps A t correspon-

dant à la lecture de l'indication de position peut être de 0,01 s, alors que la période d'échantillonnage des

données T peut être de 0,1 s.

On peut donc utiliser la technique d'échantil-

lonnage multiple. On utilise dans ce cas plusieurs ensem-

bles formés par le compteur 17 et le circuit de bascules

16, chacun d'eux produisant une série de données échan-

tillonnées, avec les phases du cycle d'échantillonnage des données décalées d'une certaine durée d'un ensemble à un autre, cette durée correspondant par exemple exactement à l'intervalle de temps A t pour la lecture de l'indication

de position (l'intervalle de temps de 0,Ois dans le cas ci-

dessus), comme le montre la partie i de la figure 6a. Sur cette figure, Si est un intervalle de durée T au cours duquel l'une des données appartenant à une première série

est déterminée à partir des valeurs d'intensité de rayonne-

ment détectées; S2 est un second intervalle, également de durée T, qui commence au bout d'un intervalle de temps à t

24?7504

après le premier intervalle Si, et au cours duquel l'une des données appartenant à une seconde série est déterminée à partir des valeurs d'intensité de rayonnement détectées; S3 est un troisième intervalle défini de façon similaire, et ainsi de suite. Ainsi, on peut obtenir un grand nombre

de données beaucoup plus fines, ce qui conduit à une pré-

cision de mesure très supérieure.

* L'unité centrale 19 peut comporter en outre un programme destiné à détecter un mouvement incorrect de l'équipement de mesure. Ainsi, dans le cas par exemple o sa vitesse de déplacement pour le balayage est de 10 mm/s, la période-unitaire T de l'échantillonnage des données est

de 0,1 s, et la variation maximale admissible de la vites-

se de déplacement est de 0,5%, l'unité centrale détecte toute apparition d'une situation dans laquelle la valeur

de l'expression Iy1(t y.1(t + 0,1 s devient supé-

mm/s x 0,1 s rieure à 1,005 ou inférieure à 0,995, et elle produit

alors un signal destiné à indiquer un mouvement incorrect.

En ce qui concerne le moteur 12, il est préfé-

rable d'employer un moteur freiné, afin d'assurer un mou-

vement sans à-coups de l'équipement de mesure. On entend

ici par moteur freiné un moteur qui tourne dans des con-

ditions dans lesquelles il est freiné de façon à éviter

sa rotation en sens inverse.

La figure 7 est une représentation destinée à expliquer un second mode de réalisation de l'invention,

qui est une version modifiée du premier mode de réalisa-

tion. Alors que dans le premier mode de réalisation, comme le montre la figure 3 (ou la figure 4), les points E1 et E2 désignant les positions du faisceau de rayonnement 2 auxquelles le bord droit du faisceau de rayonnement vient en contact avec l'extérieur ou l'intérieur d'une paroi de tube sont prélevés pour donner une épaisseur de paroi, le second mode de réalisation utilise à la place les points E' et E2 représentés sur la figure 7. Le point E' est la position du faisceau de rayonnement à laquelle son bord gauche vient en contact avec l'extérieur de la paroi du tube, et le point E2 est celui auquel ce même bord vient en contact

avec l'intérieur de la paroi du tube. On a alors les rela-

tions: IR1") = R1 - Y vT

2 2

IR"1 = R - - VT

dans lesquelles R"i et R"I sont les coordonnées y respec-

i 2 tives des points E'1 et E'2 ' R"1 et R"2 sont obtenus d'une manière pratiquement similaire à celle du premier mode de réalisation, en résolvant des équations simultanées obtenues à partir de quatre équations approchées qui sont définies d'une autre manière: la première représente la partie relativement restreinte identique à la courbe "a" de la figure 4, avant que l'intensité détectée du faisceau de rayonnement change pour passer d'une augmentation à une diminution-; la seconde représente une partie relativement grande qui suit la courbe "a" ci-dessus et qui apparaît après ce changement de la variation de l'incrément de

l'intensité du faisceau de rayonnement; la troisième re-

présente la partie relativement restreinte identique à la

courbe "c" de la figure 4, avant que la variation de l'in-

crément de l'intensité détectée du faisceau de rayonnement change en passant d'une augmentation à une diminution; et la quatrième représente une partie relativement étendue qui

suit la courbe "c" ci-dessus et qui apparaît après ce chan-

gement de la variation de l'incrément de l'intensité du faisceau de rayonnement. Les points E'1 et E'2 sont alors

obtenus aux intersections des première et seconde équa-

tions approchées, et aux intersections des troisième et

quatrième équations approchées.

Dans un troisième mode de réalisation de l'inven-

tion, les premier et second points d'inflexion de la courbe mentionnée cidessus, formée en traçant de façon imaginaire les données qui correspondent à l'intensité détectée du faisceau de rayonnement,sont obtenus aux intersections d'une première, d'une seconde et d'une troisième partie de

la courbe qui sont encore définies d'une autre manière.

Dans ce cas, la première partie est celle qui apparaît avant la première partie d'inflexion de la courbe et qui

est en fait une ligne droite horizontale; la seconde par-

tie est celle qui apparaît entre les première et seconde parties d'inflexion; et la troisième partie est celle qui apparaît après la seconde partie d'inflexion. Les parties d'inflexion peuvent être détectées par exemple de manière

électronique, comme on l'a indiqué.

tin On supposera que les données correspondant à l'intensité détectée du faisceau de rayonnement soient représentées graphiquement de la manière indiquée sur la figure 8, qui est un exemple d'un résultat de mesure, sur laquelle l'abscisse indique la coordonnée y de l'axe du faisceau de rayonnement (avec y = O à la position de l'axe du tube), l'ordonnée indique l'énergie de rayonnement détectée I, représentée en valeur relative, et les petits cercles en blanc indiquent les données tracées. Dans les conditions considérées, la source de rayonnement est du césium 137, le faisceau de rayonnement a une épaisseur de 2 mm, la vitesse de déplacement latéral de l'équipement de mesure est constante et est égale à 10 mm/s, par rapport

à l'élément de tube, la période unitaire de l'échantil-

lonnage des données (c'est-à-dire la période de quantifi-

cation) est de 0,1 s et les dimensions réelles du tube

examiné correspondent à un diamètre de 300 mm et une épais-

seur de paroi de 10 mm. Comme on peut le voir, les données non traitées qui sont tracées ne font apparaître absolument aucun point d'inflexionnet, mais plutôt deux parties de

changement de direction. On peut alors déterminer les pre-

mière, seconde et troisième parties de la courbe. La pre-

mière partie est une ligne droite représentée par I = IO0

en désignant par I0 l'énergie de rayonnement qui est détec-

tée en l'absence de l'élément de tube. La valeur de I0 peut

être mesurée de façon précise au préalable. La seconde par-

tie, apparaissant entre les deux parties de changement de direction, peut être représentée de façon approchée par un segment de courbe Fa, et la troisième partie qui apparaît

24-87504

après la seconde partie de changement de direction peut être représentée de façon approchée par un autre segment

de courbe, Fb.

En considérant la figure 9a, qui est une récapi-

tulation de la figure 8, on note que la première partie (i) est celle représentée par I = IO' On suppose en outre

que le segment de courbe Fa qui constitue une approxima-

tion de la seconde partie (ii) peut être représenté par une équation telle que: I = I exp(ay 2+by+c) (*)

et que le segment de courbe Fb qui constitue une approxi-

mation de la troisième partie (iii) peut être représenté par une autre équation telle que

6 3

I = I0(Ay +By5 +Cy4+Dy3+Ey2+Fy+G) (**)

On peut déterminer les coefficients a, b, c, A, B.....

et G par une résolution algébrique ou par un procédé d'approximation au sens des moindres carrés, à partir des

données mesurées qui sont tracées.

On peut alors obtenir facilement la coordonnée y, soit Ri'", de l'intersection des prolongements des première et seconde parties (i) et (ii), en utilisant I = I0 dans l'équation (*), c'est-à-dire en résolvant exp(ay2+by+c) = 1, ou ay2+by+c=O Dans le cas o le segment de courbe Fa est représenté par

une forme plus complexe d'une équation autre que l'équa-

tion (*), on peut déterminer la coordonnée de l'intersec-

tion en utilisant par exemple la méthode de Newton-

Raphson. On peut déterminer la coordonnée y, soit Ri''

de l'intersection des prolongements des seconde et troi-

sième parties (ii) et (iii) en résolvant les équations simultanées constituées par les équations (*) et (**), en

utilisant également la méthode de Newton-Raphson.

La différence entre les valeurs de Rf' " et

R''' donne alors l'épaisseur de paroi du tube.

Le tableau 2 présente certains résultats du troi-

sième mode de réalisation de l'invention, considéré ci-

dessus, appliqué à un test de mesure réelle de l'épaisseur

de paroi d'un tube.

Tableau 2

Les conditions de mesure sont les suivantes: la source de rayonnement est du césium 137, la matière du tube est du fer, l'épaisseur du faïseepu de rayonnement est de 2 mm,

la largeur du faisceau de rayonnement est de 5 mm, la pé-

riode d'échantillonnage des données (période de quantifi-

cation) est de 0,1 s et la vitesse du déplacement latéral du faisceau de rayonnement par rapport à l'élément de tube est de 10 mm/s pour les cas 1 et 2 et de 2,5 mm/s pour le

cas 3.

Les résultats indiqués dans le tableau 2 montrent que ce mode de réalisation est efficace et utilisable en

pratique dans des applications réelles.

Dans ce mode de réalisation, comme dans le premier

ou le second, on peut également améliorer encore la préci-

sion du résultat des mesures en utilisant un procédé de comparaisonétalonnage. Dans une version modifiée du troisième mode de réalisation, on peut considérer que la seconde partie (ii) sur la figure 9a comprend deux parties (ii-a) et (ii-b)

pour lesquelles on définit des approximations par les équa-

tions respectives: I Rayon intérieur Rayon extérieur épaisseur de (mm) (mm) paroi (mm) Mesuré Mesuré Mesure cas Réel par ra- Réel par ra- eel' par ra- erreur yonnement yonnement le yonne- (mm) ment

1 140 140,087 150 150,241 10 10,147 0,147

2 187 187,222 208 208,992 21 21,770 0,770

3 93 92,973 96 95.961 3 2,988 0,012

t48?104 I = I0exp(aly +b1 y+c1) (*1) et I = I exp(a2y +b2Y+c2) (*2) Les coordonnées R '.'' et R2"' peuvent alors être définies par l'intersection entre I =I et l'équation (*1) et par l'autre intersection entre l'équation (*2) et l'équation

(**). La figure 9b montre ceci.

L'équipement de mesure et le circuit électronique représentés sur les figures 5 et 6 peuvent également être utilisés dans les second.et troisième modes de réalisation et foictionmne d&ne façon similaire à celle du premier

mode de réalisation.

En ce qui concerne les effets de l'invention dans les modes de réalisation précédents, on peut dire les

choses suivantes.

Tout d'abord, l'invention ne nécessite pas que

la source fournisse une puissance de rayonnement particu-

lièrement élevée, comme c'est le cas pour la technique classique, pour parvenir à une réponse suffisamment rapide pour les mesures. Ceci est dû au fait que, conformément à l'invention, le faisceau de rayonnement a une épaisseur

importante. Par exemple, dans le cas o la fente de colli-

mateur a une épaisseur de 2 mm et une largeur de 50 mm, la distance entre la source de rayonnement et le détecteur est

de 600 mm, le rendement de détection est de 50% et la pé-

riode unitaire d'échantillonnage des données est de 0,1 s,

une puissance de rayonnement de 7,2 Ci peut suffire à pro-

duire une indication de rayonnement de 2,5x105 coups/s, en utilisant du césium 137 en tant que matière de source,

dans les modes de réalisation de l'invention considérés ci-

dessus. On peut obtenir un effet similaire en utilisant des rayons X. Secondement, on peut effectuer une mesure très rapidement, sans. que la source fournisse une puissance de rayonnement élevée. Par exemple, si on utilise la vitesse

de déplacement de 10 mm/s et une distance totale de dépla-

cement de 40 mm pour le balayage,-la durée de mesure d'une épaisseur de paroi d'un tube devient égale à 40/10= 4s. On peut donc dire que la réponse de la mesure est très rapide, ce qui permet de réaliser des opérations en temps réel, ou compatibles avec la cadence de la chaîne de fabrication, pour des mesures d'épaisseur de paroi d'un tube. La raison pour laquelle on utilise une distance totale de déplacement de 40 mm pour le balayage dans l'exemple ci-dessus est la suivante: le diamètre extérieur maximal prévu d'un tube à contrôler est supposé être de

168,3 mm, dans le cas des tubes d'acier sans soudure ha-

bituels, conforme à une norme industrielle japonaise, et la valeur maximale prévue de l'épaisseur de paroi de ce tube est d'environ 6% du diamètre extérieur, c'est-à-dire

environ 17 mm. Par conséquent, la distance nette de bala-

yage permettant de couvrir le tube ne peut pas dépasser environ 20 mm, plus des longueurs d'environ 10 mm avant et après, ce qui donne environ 40 mm. Les longueurs de mm sont respectivement prévues pour que l'équipement de mesure atteigne une vitesse constante prédéterminée après avoir démarré, et passe à l'arr88 après la fin de

la distance nette de balayage.

A cet égard, les conditions de l'exemple ci-

dessus donnent une valeur maximale d'environ 101 mm pour la longueur du chemin de transit nécessaire du faisceau

de rayonnement à travers le tube. Cette valeur est infé-

rieure à une valeur habituellement admise pour l'épais-

seur maximale admissible (environ 110 mm ou 120 mm) d'une matière en fer dont on désire déterminer l'épaisseur en

utilisant du césium 137.

Bien que dans les modes de réalisation ci-dessus,

la vitesse du déplacement latéral du faisceau de rayonne-

ment soit maintenue constante pendant la mesure effective, l'invention peut également utiliser un système de mesure qui ne nécessite pas une vitesse constante du déplacement latéral du faisceau de rayonnement, ou encore utiliser un système dans lequel la vitesse de ce déplacement peut être modifiée intentionnellement. On décrira ceci ci-après en considérant un quatrième mode de réalisation ainsi que des

modes suivants.

Le quatrième mode de réalisation de l'invention est caractérisé par l'enregistrement de la relation entre la position de décalage du faisceau de rayonnement et le temps. Ainsi, dans ce mode de réalisation, on mesure, en

relation avec le temps, les positions du faisceau de ra-

yonnement qui se déplace latéralement, avant l'échantil-

lonnage des données correspondant à l'indication de l'énergie de rayonnement détectée. Plus précisément, on mesure ces positions (pendant un mouvement qui correspond à un mode prédéterminé) au cours d'un intervalle de temps prédéterminé qui est beaucoup plus fin que la période

élémentaire unitaire T (c'est-à-dire la période de quan-

tification), employée pour l'échantillonnage des données de l'indication d'énergie de rayonnement détectée. Les

données obtenues correspondant à la position du fais-

ceau en déplacement en fonction du temps sont tracées

d'une certaine manière pour former un graphique imaginaire.

Plus précisément, ces données peuvent être enregistrées

dans une région de mémoire auxiliaire de l'ordinateur.

Ensuite, l'échantillonnage et la quantification de l'in-

dication d'énergie de rayonnement détectée sont effectués, d'une manière pratiquement similaire à celle des modes de réalisation précédents, et toutes les données à tracer

sont produites avec la période élémentaire unitaire pré-

déterminée T (période de quantification). Mais ici, la me-

sure de référence (c'est-à-dire l'échelle de l'axe trans-

versa-il dans le tracé de ces données) est convertie pour

passer d'une durée à un déplacement de position, en utili-

sant les données qui correspondent à la position du fais-

ceau en fonction du temps, enregistrées dans la zone de mémoire auxiliaire. Ensuite, les données d'indication d'énergie de rayonnement détectée sont enregistrées dans la zone de mémoire principale de l'ordinateur, en référence

à la position de décalage du faisceau de rayonnement.

On va maintenant décrire le quatrième mode de réalisation de l'invention, en se référant aux figures 10

et 10a.

33. La figure 10 montre un graphique similaire à celui de la figure 4 ou de la figure 8, ou des figures 9a et 9b, dans lequel l'énergie de rayonnement détectée est portée en ordonnée, ce graphique différant cependant des précédents dans la mesure o une échelle de temps est

portée en abscisse. Dans les modes de réalisation pré-

cédents, le déplacement du faisceau de rayonnement est directement proportionnel au temps pendant la mesure effective, si bien que sur les dessins correspondant à la figure 4, etc, relatifs à ces modes de réalisation, une échelle de distance de déplacement peut être portée

en abscisse. Cependant, dans le quatrième mode de réali-

sation, le déplacement du faisceau de rayonnement peut ne pas être proportionnel au temps, même pendant la mesure effective et, par conséquent, pour la première fois, le graphique (figure 10) sur lequel sont tracées les données doit comporter en abscisse une échelle de déplacement et non de temps. Un tel graphique (figure 10) peut être un graphique imaginaire et, plus précisément, il peut être

enregistré dans une zone de mémoire principale d'un ordi-

nateur. Les déplacements du faisceau de rayonnement,

pendant qu'il est en mouvement latéral selon un mode pré-

déterminé,sont mesurés par rapport au temps, comme indi-

qué, et le résultat est tracé d'une certaine manière, pour former au préalable un graphique imaginaire tel que celui qui est représenté sur la figure 1Oa. Lorsque les données du graphique de la figure 10 sont enregistrées, le processus de fonctionnement qui se déroule est très similaire à celui des modes de réalisation précédents, ce

qui permet d'obtenir à partir des données graphiques enre-

gistrées de la figure 10 les coordonnées transversales des points d'inflexion (ou des points de changement de direction et/ou d'intersection spécifiés, en remplacement des points d'inflexion idéaux). Cependant, les coordonnées

transversales obtenues ici représentent les instants aux-

quels les inflexions (ou leurs remplacements) apparais-

sent pendant le mouvement du faisceau de rayonnement. Les coordonnées obtenues sur l'échelle de temps sont converties en valeurs indiquant les positions, en utilisant les données du graphique de la figure 1Oa. La distance entre

les positions donne alors l'épaisseur de paroi du tube.

On peut décrire le quatrième mode de réalisation de façon plus précise, en se référant aux figures 11 et lla. La figure 11 est d'aspect très similaire à la figure 4, mais comporte une échelle de temps en abscisse. La figure lia est un graphique des données qui sont destinées

à la conversion du temps en position, ou une récapitula-

tion de la figure 1Oa. On utilise un processus similaire

à celui indiqué en relation avec la figure 4, pour obte-

nir les coordonnées des instants t1 et t2 auxquels le

bord droit du faisceau de rayonnement 2 (figure 3) commen-

ce juste à venir en contact respectivement avec la sur-

face extérieure et la surface intérieure du tube 1 (figu-

re 3). Les valeurs de t1 et t2 sont converties en valeurs des positions correspondantes R'1 et R'2 du faisceau de rayonnement en mouvement, en utilisant les données de la figure lia. L'épaisseur de paroi du tube est alors donnée

par R'I-R'I.

Les figures 12 et 12a concernent un cinquième mode de réalisation de l'invention qui est une variante du quatrième mode de réalisation. La figure 12 est très similaire à la figure 9, mais elle comporte une échelle de temps en abscisse. La figure 12a est un graphique de données relatives à la conversion du temps en position,

dans le cas du mode de déplacement du faisceau de rayon-

nement qui correspond au processus de la figure 12. Le processus, similaire à celui indiqué en relation avec la

figure 8 ou la figure 9a, se déroule de façon à détermi-

ner les instants t'1 et t'2 qui représentent les coor-

données transversales des intersections des prolongements

des parties (i) et (ii) et des parties (ii) et (iii), res-

pectivement, de la courbe, sur l'échelle de temps. Les

valeurs de t' et t'2 sont converties en valeurs de posi-

tions correspondantes R"1 et R"2 du faisceau de rayonne-

ment, en utilisant les données de la figure 12a. La quan-

tité R1 "-R2I" donne alors l'épaisseur de paroi du tube.

Les figures 13, 13a et 13b concernent un sixième mode de réalisation de l'invention, qui est une autre variante du quatrième mode de réalisation. Le sixième mode de réalisation est caractérisé par un mode perfectionné de variation de la vitesse dans le mouvement latéral du faisceau de rayonnement. Ainsi, la vitesse du mouvement latéral est fixée à une valeur relativement basse pendant

chacun des intervalles pour lesquels la variation de l'in-

crément de l'énergie de rayonnement détectée est supérieu-

re à une valeur prédéterminée, par rapport au déplacement, mais la vitesse est fortement augmentée pendant une durée qui est située entre ces intervalles de temps. La figure 13a montre un exemple de ce type de mode de variation de vitesse, et l'abscisse représente le temps écoulé tandis que l'ordonnée représente la vitesse de déplacement du faisceau de rayonnement par rapport à la position de

l'élément de tube. Dans cet exemple, le mouvement du fais-

ceau de rayonnement démarre à un instant t00, il accélère pour atteindre un niveau de vitesse relativement faible

à un instant t01, puis la vitesse se maintient au voi-

sinage de ce niveau pendant un intervalle compris entre toi et tl0, puis la vitesse augmente fortement pendant une durée comprise entre les instants t10 et t12. Ensuite, le mouvement se ralentit pour atteindre le niveau de vitesse relativement faible à l'instant t12, la vitesse se maintient à nouveau au voisinage de ce niveau faible pendant un autre intervalle compris entre t12 et t21, puis elle est ralentie encore davantage pour arriver à l'arrêt à un instant t22. La figure 13 montre la relation entre le temps (en abscisse) et l'indication de l'énergie de rayonnement détectée (en ordonnée) dans le cas du mode de mouvement du faisceau de rayonnement qui est représenté sur la figure 13a. La figure 13b montre la relation entre le temps (en abscisse) et la position du déplacement du 39 faisceau de rayonnement (en ordonnée). Lorsque les données

du graphique de la figure 13 sont enregistrées, un proces-

sus similaire à ceux décrits précédemment se déroule, ce qui permet d'obtenir un jeu d'instants t1 et t2, comme dans

le quatrième mode de réalisation, ou un autre jeu d'ins-

tants t'1 et t, comme dans le cinquième mode de réalisa-

tion, ou encore un autre jeu d'instants, comme pour n'importe quel autre mode de réalisation, comme par exemple un mode de réalisation correspondant à la revendication 7,

considérée comme dépendante de la revendication 4. (On pré-

voit que l'instant t1 ou t' ou un instant analogue doit

apparaître entre to1 et t10, et que t2 ou t'2, ou un ins-

tant analogue,doit apparaître entre t12 et t21.) Ensuite, en utilisant les données du graphique de la figure 13b, on convertit les valeurs de t1 et t2 ou t'1 et t'2, ou des

valeurs analogues, en positions correspondantes de dépla-

cement RI1 et RI2 ou RI1et R"2, ou des positions analo-

gues, ce qui donne l'épaisseur de paroi du tube.

La courbe qui est représentée sur la figure 13a ne constitue qu'un exemple de divers modes possibles de

variation de la vitesse du mouvement du faisceau de ra-

yonnement. On peut utiliser dans ce mode de réalisation des versions modifiées de la figure 13a. Dans ce cas, le mouvement du faisceau de rayonnement peut également avoir une vitesse élevée dans certains autres intervalles de

temps autour de t01 ou autour de t21, par exemple.

En ce qui concerne la technique utilisée pour définir les intervalles de temps (t 1 à t10 et t12 à t21)

pendant lesquels le faisceau de rayonnement doit se dépla-

cer avec le niveau de vitesse relativement faible, on peut définir ces intervalles conformément à une séquence de

commande programmée qui est enregistrée dans une certai-

ne zone de la mémoire de l'ordinateur, dans le cas o on mesure des tubes pour lesquels on est sûr qu'il n'y a que des écarts mineurs par rapport aux valeurs moyennes du diamètre et de l'épaisseur de paroi. Dans d'autres cas, on

peut les définir comme étant les intervalles de temps pen-

dant lesquels la variation de l'incrément de l'énergie de rayonnement détectée (ou la valeur de sa dérivée seconde) est supérieure à une certaine valeur prédéterminée, et les régions dans lesquelles on autorise la vitesse élevée sont

définies comme étant les régions autres que celles corres-

pondant à ces intervalles de temps.

L'équipement de mesure et le circuit électronique

qui sont représentés sur les figures 5 et 6 peuvent égale-

ment être utilisés dans les quatrième, cinquième et sixième modes de réalisation, comme dans les premier, second et

troisième modes de réalisation. La zone de mémoire auxi-

liaire mentionnée précédemment qui est destinée à enregis-

trer les données de position du faisceau de rayonnement

en fonction du temps peut ici être placée dans l'unité cen-

trale 19 ou dans l'unité de traitement auxiliaire 21. Dans le cas o on utilise un programme de commande pour faire varier la vitesse du moteur, il peut être enregistré dans

l'unité de traitement auxiliaire 21. En outre, si la vi-

tesse du moteur doit être modifiée en fonction d'une va-

riation de l'incrément de l'énergie de rayonnement détec-

tée, l'unité centrale 19 peut comporter des moyens desti-

nés à déterminer la valeur de la dérivée seconde de l'éner-

gie de rayonnement détectée, à la comparer avec une valeur

de référence et à produire des signaux destinés à déclen-

cher la variation de la vitesse du moteur en fonction du

résultat de la comparaison.

Cependant, dans les cas dans lesquels il n'est pas nécessaire d'appliquer ces particularités à la mesure, le circuit électronique associé peut être simplifié, comme le montre la figure 14, relative par exemple au quatrième ou au cinquième modes de réalisation, du fait qu'ici il

n'est pas nécessaire que la vitesse du moteur 12 soit cons-

tante, même pendant la mesure effective, alors qu'elle doit être maintenue constante pendant la mesure effective dans

les premier, second et troisième modes de réalisation.

Sur la figure 14, les références 1 à 9, 12 à 17

et 22 à 24 désignent les mêmes éléments que sur la figure 6.

Les références 10 et lOa désignent des poulies associées à un fil 11 qui sont fixées sur un châssis 9. La poulie iOa est accouplée à un moteur 12 dont le fonctionnement entraîne un mouvement des poulies et du fil, de façon à décaler latéralement la position de l'équipement qui est monté sur le châssis 9, en même temps que le faisceau de rayonnement 2. (Le mécanisme correspondant à ces éléments , iQa et 11 peut tout aussi bien être remplacé par celui

* comprenant une crémaillère 10 et un pignon 11 qui est re-

présenté sur la figure 6.) L'unité centrale 19 produit un signal de déclenchement de balayage et ce signal est appli- qué à un élément de commutation de commande 26 pour faire démarrer le moteur 12, et donc le mouvement latéral du faisceau de rayonnement 2. Comme dans le premier mode de réalisation, l'unité centrale 19 lit le nombre de coups qui est enregistré dans le circuit de bascules 16 et le

signal de sortie d'indication de position qui est enre-

gistré dans le circuit de bascules 15, chaque fois que le premier diviseur de fréquence 23 produit un signal d'impulsion de restauration; et les données lues sont enregistrées dans une mémoire de l'unité centrale 19. Des

opérations similaires se répètent et lorsque l'unité cen-

trale 19 détecte la fin du balayage, elle produit un signal de fin de balayage qui est dirigé vers l'élément de commutation de commande 26 afin d'arrêter le moteur,

puis de faire démarrer son opération de retour.

Les quatrième, cinquième et sixième modes de réalisation présentent, en comparaison des précédents, l'avantage qui consiste en un accomplissement plus rapide de la mesure d'épaisseur de-paroi d'un tube. Les raisons en sont les suivantes: alors que dans les premier, second et troisième modes de réalisation, aucune mesure effective

n'a lieu pendant l'intervalle de temps que nécessite l'équi-

pement de mesure depuis le démarrage du moteur jusqu'à ce que l'équipement atteigne une certaine vitesse constante, et depuis l'arrivée à la fin de la distance effective de

balayage jusqu'à l'arrêt, les quatrième, cinquième et si-

xième modes de réalisation permettent d'accomplir la mesu-

re effective même pendant cet intervalle de temps. En outre,

dans le cas du sixième mode de réalisation, la durée de me-

sure peut être raccourcie encore davantage par l'accéléra-

tion du mouvement au cours d'un autre intervalle de temps (entre t10 et t12 sur la figure 13a), ou pendant plusieurs

autres intervalles de temps.

39* Un septième mode de réalisation de l'invention

utilise le balayage par un faisceau de rayonnement en asso-

ciation avec d'autres moyens de détection. Ainsi, dans ce mode de réalisation, la position de la surface intérieure de l'élément de tube contrôlé est détectée par l'utilisa- tion du balayage par un faisceau de rayonnement, et la position de la surface extérieure de l'élément de tube est détectée par d'autres moyens de détection de position

d'un bord. Ce mode de réalisation convient pour des mesu-

res encore plus rapides et pour mesurer un objet qui est

en rotation et/ou qui se déplace en direction longitudi-

nale à une vitesse élevée. (On donnera ultérieurement

davantage de détails à cet égard.) Ces autres moyens peu-

vent consister en un dispositif photoélectrique destiné

à détecter un déplacement de position.

La figure 15 montre une configuration schémati-

que du septième mode de réalisation. Une enceinte de

source de rayonnement 8, contenant une source de rayonne-

ment 3, et un détecteur de faisceau de rayonnement 4 sont montés sur un châssis 9. Un premier moteur 12 entraîne un mécanisme constitué par une crémaillère 10 et un pignon 11, de façon à déplacer le châssis 9 dans les directions

des flèches A et B, afin de décaler latéralement la posi-

tion d'un faisceau de rayonnement 2 (qui se-propage de la source 3 vers le détecteur de rayonnement 4 en traversant

des collimateurs 5 et 5a. (Une ligne en pointillés 2a mon-

tre la position du faisceau 2 après le balayage; on peut également considérer que la ligne continue 2 montre la position du faisceau après le balayage, tandis que la

ligne en pointillés 2a montre sa position avant le bala-

yage.) Ce mode de réalisation utilise un détecteur de position photoélectrique 31 qui est monté sur une partie

d'extrémité d'une autre crémaillère iQa et qui a pour fonc-

tion de déterminer la position de la surface extérieure

d'un tube 1, comme on le décrira ultérieurement en rela-

tion avec la figure 17. Le détecteur photoélectrique est en lui-même un élément connu, qu'on peut se procurer dans

le commerce. La crémaillère lOa portant le détecteur photo-

électrique 31 est entraînée par un second moteur 12a, par

l'intermédiaire d'un pignon associé lla.

Avant de mesurer un tube, on fixe les positions de l'équipement déterminant le balayage du rayonnement et du détecteur photoélectrique, conformément aux données

relatives au diamètre extérieur approximatif, à l'épais-

seur de paroi approximative et à la plage d'écart prévue pour l'épaisseur de paroi du tube, ces données pouvant être obtenues avant d'effectuer une mesure fine (ou bien on peut dire que ce mode de réalisation est appliqué aux cas de mesure dans lesquels ces données concernant les dimensions grossières peuvent être obtenues aisément ou sont disponibles, du fait par exemple de mesures effectuées sur un lot de tubes fabriqués en série). Ces données sont

alors appliquées en entrée dé l'unité centrale de l'ordi-

nateur (non représenté sur la figure 15) qui fait partie

de l'invention, et cette unité centrale définit conformé-

ment aux données appliquées les positions auxquelles l'équipement assurant le balayage du rayonnement et le

détecteur photoélectrique doivent être placés initiale-

ment. L'unité centrale applique alors des signaux aux pre-

mier et second moteurs 12 et 12a pour entraîner les méca-

nismes à pignon et crémaillère (10 et 11; iOa et lia), afin que le faisceau de rayonnement 2 (ou l'équipement de balayage avec le châssis 9) et le détecteur photoélec-

trique 31 soient amenés aux positions respectives définies.

Cette fixation préalable des positions est ter-

minée sans que l'élément de tube soit présent dans l'espace de mesure de l'équipement. A titre d'exemple, un processus réel de fabrication de tubes d'acier sans soudure comprend une opération consistant à changer un cylindre lorsqu'un

programme de laminage doit être changé (c'est-à-dire lors-

que les dimensions des tubes doivent être changées), et il est donc préférable que la fixation préalable des positions

soit achevée pendant cette opération de changement.

Une fois que la fixation préalable de position considérée ci-dessus a été achevée, il n'est généralement

pas nécessaire de déplacer la position à laquelle le détec-

teur photoélectrique 31 a été réglé, jusqu'à un autre chan-

gement du programme de laminage. Ceci vient du fait que des fluctuations de la position latérale d'une surface ou d'un axe d'un élément de tube en mouvement longitudinal suffisamment grandespour nécessiter un changement de la

position du détecteur photoélectrique n'apparaisse abso-

lument pas dans un processus de fabrication ou de contr8le

réel tel que celui qui est représenté sur la figure 16.

Dans ce cas, un certain nombre de rouleaux d'entrainement 34a (un seul d'entre eux est représenté sur la figure 16, pour simplifier) et un rouleau presseur associé 34, ayant la forme d'un tambour rétréci dans le milieu, ont pour fonction de s'opposer à un écart latéral de l'élément de tube 1 en mouvement, afin que la surface extérieure dont on mesure la position se trouve à l'intérieur d'une plage dans laquelle le détecteur photoélectrique peut détecter

cette surface. L'effet de réduction de l'écart latéral men-

tionné ci-dessus peut encore être renforcé par la présence

de plusieurs rouleaux presseurs 34.

Ta principale caractéristique d'un détecteur de position photoélectrique consiste en un fonctionnement très

rapide. Son temps de réponse n'est que de quelques milli-

secondes.

La technique permettant de déterminer la posi-

tion de la surface intérieure du tube 1 par balayage de ce tube avec le faisceau de rayonnement se déplaçant dans les directions des flèches A ou B sur la figure 15 est

très similaire à celle qui correspond aux modes de réali-

sation précédents.

La position de la surface extérieure du tube 1, détectée par le détecteur photoélectrique 31, peut être représentée par une distance à partir d'un point d'origine

des coordonnées dans le système de détection photoélectri-

que. La position de la surface intérieure du tube 1, détec-

tée par le balayage par un faisceau de rayonnement, peut être représentée par une autre distance à partir d'un point d'origine des coordonnées dans la mesure par rayonnement utilisant le faisceau mobile. Les deux points d'origine sont

amenés en coïncidence mutuelle (comme on l'indiquera ulté-

rieurement en relation avec les figures 18a à 18c). On peut ensuite calculer facilement la distance entre les positions détectées des surfaces extérieure et intérieure du tube, ce qui donne l'épaisseur de paroi du tube.

La figure 17 montre une configuration schémati-

que du dispositif de détection de position de type photoé-

lectrique. Ce dispositif comprend une lentille 36 qui for-

me une image 37 d'un objet-mesuré 35, un réseau linéaire

(de transducteurs à semiconducteur 43 associés à un cir-

cuit de génération de signal 38) qui convertit les signaux optiques en signaux électriques et qui fournit un jeu de signaux électriques destinés à représenter l'image 37, un circuit d'attaque 39 pour le circuit de génération de signal 38 et un circuit arithmétique et logique 41 qui est associé à un élément d'indication de résultats 44. La

mesure a ici pour but de détecter une quantité unidimen-

sionnelle. Le réseau linéaire de transducteurs 43 com-

prend des centaines ou des milliers de photodiodes qui sont alignées avec un intervalle compris entre 0,015 mm et 0,05 mm et qui stockent dans des éléments associés (dans le circuit de génération de signal 38) des charges électriques proportionnelles aux intensités lumineuses qui les éclairent. Les charges stockées dans ces éléments

sont extraites tour à tour par une connexion qui se dé-

cale sous l'effet d'une impulsion d'horloge qui provient du circuit d'attaque 39, pour former une série de signaux électriques qui ont un niveau élevé pour représenter une

partie brillante de l'image et un niveau faible pour re-

présenter une partie sombre de l'image. Ces signaux sont

appliqués à l'unité arithmétique et logique 41 par un am-

plificateur 40. L'unité arithmétique et logique 41 effec-

tue une opération qui donne la position du point frontière

entre les parties brillante et sombre dans l'image 37.

Cette position représente la position du bord de l'objet

mesuré dans les coordonnées du système de détection pho-

toélectrique. Cette position est indiquée par l'élément d'indication 44. Dans le cas o l'objet mesuré est un corps lumineux, comme une pièce en fer à une température de 8000C ou davantage, par exemple, aucun éclairage particulier n'est nécessaire. Cependant, dans les autres conditions, on doit employer un éclairage. 7 Les figures 18a à 18c illustrent la technique utilisée pour amener en coïncidence mutuelle les origines des coordonnées du système de détection photoélectrique (destiné à déterminer la position de l'extérieur du tube)

et du système de mesure par rayonnement (destiné à déter-

miner la position de l'intérieur du tube).

Sur les figures 18a et 18b, la référence 35 dé-

signe un objet échantillon provisoire présentant un bord de référence E qui est placé dans la plage de mesure du

détecteur photoélectrique 31. Le détecteur photoélectri-

que 31 mesure tout d'abord la position du bord E et il indique une valeur L1 (sur la figure 18a) pour la distance

entre la position SS1 de l'origine de ce système de détec-

tion et le bord E. On mesure ensuite la même position du bord E par balayage du faisceau de rayonnement 2 qui se

déplace vers une position 2a (sur la figure 18b, sur la-

quelle I et y désignent des valeurs analogues à celles des figures 3, 4, etc.) et on obtient ainsi une valeur L2 pour la distance entre la position SS2 d'une origine provisoire

de ces coordonnées de mesure et le bord E. On peut calcu-

ler la différence LL=L 2-L. Si on utilise une nouvelle origine de ces coordonnées qui est décalée de A L par rapport à la position SS2, en direction de la position du bord E, elle coïncide avec la position SS1 de l'origine du système de détection photoélectrique. En pratique, l'opération peut s'effectuer de la manière suivante, une fois qu'on a obtenu la valeur de à L.

Ainsi, on mesure la position de la surface exté-

rieure d'un tube 1 au moyen du détecteur photoélectrique (figure 18c) et celui-ci indique une distance L10 entre cette position et la position de l'origine SS1. On mesure ensuite la position de la surface intérieure du tube 1 par le balayage par un rayonnement, ce qui indique une

distance L20 entre cette position et la position de l'ori-

44- gine provisoire SS2. L'épaisseur H de la paroi du tube est

alors donnée par: H=L o_(L20-&L).

On va maintenant considérer à nouveau la figure 15. L'équipement représenté sur cette figure est destiné à être connecté à un circuit électronique associé (non représenté sur la figure 15), qui peut être similaire à celui qui est représenté sur la figure 6 et est utilisé dans le premier mode de réalisation, etc, ou qui peut être similaire à celui qui est représenté sur la figure 14 et qui est utilisé pour les quatrième et cinquième modes de

réalisation. La vitesse du déplacement latéral du fais-

ceau de rayonnement peut être maintenue constante pen-

dant la mesure effective, comme dans les premier, second et troisième modes de réalisation, ou elle peut varier pendant la mesure effective, comme dans les quatrième à

sixième modes de réalisation. On décrira ici le fonction-

nement dans le cas o cette vitesse est variable.

L'intensité du faisceau de rayonnement 2 attei-

gnant le détecteur 4 (qui peut être analogique ou numé-

rique) est captée pendant le balayage et elle est traitée de façon électronique, d'une manière similaire à celle des modes de réalisation précédents, de façon à fournir

les données relatives à la valeur quantifiée I de l'in-

tensité du faisceau de rayonnement détecté, comme il est représenté par exemple sur la figure l9a. Ces données se présentent sous une forme dispersée sur un intervalle de temps prédéterminé qui est la période d'échantillonnage

des données ou la période de quantification des données.

La période peut être par exemple de 0,1 s (le temps est por-

té en abscisse sur la figure 19a). Pendant que l'intensité du faisceau de rayonnement est détectée, la distance yil depuis la position de l'origine provisoire SS2 jusqu'au faisceau de rayonnement mobile 2 est mesurc p^''échelle

13, qui peut être une échelle numérique ou une échelle li-

néaire similaire à celle utilisée dans le premier mode de réalisation et les suivants. Ce type d'échelle effectue des mesures très rapides, avec un temps de réponse de l'ordre de quelques millisecondes, comme on l'a indiqué, si bien qu'elle produit les signaux de sortie numériques indiquant la position avec un intervalle de temps beaucoup plus fin que la période de quantification (période d'échantillonnage)

de l'intensité du faisceau de rayonnement détecté. La fi-

gure 19b montre un exemple de la relation entre le temps et les valeurs mesurées de la distance y,,, avec le temps porté en abscisse. La distance L20 entre la position de l'origine SS2 et la position de la tangente intérieure de

l'élément de tube 1 est ensuite obtenue d'une manière si-

milaire à celle mentionnée pour les quatrième à sixième

modes de réalisation.

Pendant que se déroulent les mesures indiquées

ci-dessus portant sur l'intensité du faisceau de rayonne-

ment et sur sa position, la distance Li. entre la position de l'origine SS1 et la position de la tangente extérieure de l'élément de tube 1 est mesurée au moyen du détecteur photoélectrique 31. La distance L10 fluctue légèrement au

cours du temps, du fait que le tube se déplace longitudi-

nalement et que la surface du tube n'est pas toujours par-

faitement rectiligne dans la direction longitudinale. La figure 19c montre un exemple du résultat de la mesure de

la distance L10, avec le temps porté en abscisse. Ce résul-

tat relatif aux données mesurées pour la distance L10 est

enregistré dans une autre zone de la mémoire de l'ordina-

teur. Le détecteur photoélectrique effectue également des mesures très rapides, avec un temps de réponse de l'ordre

de quelques millisecondes, si bien qu'il produit ces si-

gnaux de sortie numériques avec un intervalle de temps

beaucoup plus fin que la période de quantification.

L'instant auquel le faisceau de rayonnement 2 atteint le point de tangence intérieur du tube 1 est obtenu à partir des données relatives à la valeur quantifiée I de l'intensité de rayonnement détectée (correspondant à la figure 19a). L'ordinateur peut ainsi déterminer aisément la valeur de la distance L10 à cet instant. Ensuite, en

utilisant cette valeur de L10 et la valeur obtenue précé-

demment de L20 et A L, on peut déterminer l'épaisseur H de la paroi du tube par la relation:

H = L10 (L20- AL)

comme indiqué précédemment.

Le septième mode de réalisation de l'invention présente l'avantage qu'il convient mieux, comme indiqué précédemment, pour l'accomplissement de mesures plus ra- pides qu'avec les modes de réalisation précédents, et en particulier pour mesurer un tube qui tourne et/ou qui se

déplace longitudinalement à une vitesse élevée. On utili-

se ce type de mouvement de rotation et de déplacement longitudinal d'un tube dans certaines sortes de laminoirs ou d'équipements analogues. On va maintenant présenter une

description qui apportera des explications sur cette carac-

téristique de l'invention.

On va considérer les figures 20a à 20c qui mon-

trent les positions relatives d'un faisceau de rayonnement par rapport à un tube 1 en rotation et en translation, qui est représenté en coupe radiale sur les figures 20a et

c et en coupe longitudinale avec des inégalités de sur-

face exagérées sur la figure 20b.

Si on utilise un seul faisceau de rayonnement pour balayer la paroi du tube, afin de trouver à la fois ses points de tangence extérieur et intérieur, comme

dans les modes de réalisation allant du premier au sixiè-

me, le faisceau de rayonnement se déplace latéralement,

comme sur la figure 20a, depuis une position initiale re-

présentée par une ligne continue (a-O) jusqu'à une posi-

tion terminale qui est représentée par une ligne en poin-

tillés (a-4). La figure 20b (sur laquelle la direction de l'axe du faisceau de rayonnement est perpendiculaire à la

surface de la feuille) représente schématiquement les posi-

tions relatives du faisceau de rayonnement par rapport à

l'élément de tube 1, en considérant exclusivement son mou-

vement de déplacement longitudinal. La position initiale

du faisceau correspond à un point (b-O) et sa position ter-

minale correspond à un autre point (b-4). A sa position qui est représentée par le point (b-1), le faisceau vient en contact avec l'extérieur du tube et a une autre position qui est représentée par le point (b-3), il vient en contact avec l'extérieur du tube. Dans ces conditions, la valeur

obtenue H en tant qu'épaisseur de paroi du tube est un ré-

sultat qui utilise les rayons extérieur et intérieur mesu-

rés à des positions distantes l'une de l'autre dans la direction longitudinale. Si la paroi du tube présente une ondulation non négligeable dans la direction longitudinale, et si la vitesse du déplacement longitudinal du tube est élevée par rapport à la vitesse du déplacement latéral du faisceau de rayonnement, la mesure comporte une erreur

non négligeable. En outre, la figure 20c représente sché-

matiquement les positions relatives du faisceau de rayon-

nement par rapport à l'élément de tube 1, en considérant exclusivement son mouvement de rotation, et elle montre que le faisceau vient en contact avec l'extérieur du tube à une position qui est représentée par une ligne continue (c-l) et avec l'intérieur du tube à une autre position

qui est représentée par une ligne en pointillés (c-3).

Les points de contact A et B sont mutuellement distants

dans la direction périphérique. Une ondulation de la pa-

roi du tube dans la direction périphérique et une vites-

se de rotation élevée du tube peuvent produire une autre

erreur non négligeable dans la mesure.

Au contraire, dans le septième mode de réalisa-

tion, les valeurs indiquant la position radiale de la sur-

face extérieure du tube sont obtenues à intervalles beau-

coup plus fins que la période unitaire T de l'échantillon-

nage des données de rayonnement quantifiées (grâce au

fonctionnement beaucoup plus rapide du détecteur de posi-

tion photoélectrique) lorsque le faisceau de rayonnement balaie la position radiale de la surface intérieure du tube, en passant de sa position représentée par une ligne en trait mixte (a-2) sur la figure 20a ou (c-2) sur la figure 20c,

ou un point (b-2) sur la figure 20b, à sa position termi-

nale (a-4, c-4 ou b-4, sur ces figures). Par conséquent, la position radiale de la surface extérieure du tube qui correspond exactement au point de contact tangentiel du faisceau de rayonnement sur l'intérieur du tube peut être déterminée de façon sûre, comme mentionné précédemment. On

peut donc obtenir la meilleure amélioration de la préci-

sion de mesure, même dans le cas d'un tube en rotation et

en translation rapides.

La figure 21 représente un huitième mode de réa-

lisation de l'invention qui est une modification du sep-

tième mode de réalisation. Il comporte un ensemble supplé-

mentaire consistant en un détecteur de position photoélec-

trique 31a et un équipement de balayage par faisceau de

rayonnement (4a, 8a, 9a, etc), qui sont tout à fait iden-

tiques au détecteur 31 et à l'équipement (4, 8, 9, etc)

mentionnésci-dessus, mais qui ont pour fonction de mesu-

rer une épaisseur de paroi du tube 1 à une autre position.

Si les positions de la paroi qui doivent faire l'objet

d'une mesure sont exactement face à face, on peut suppri-

mer l'équipement supplémentaire de balayage de faisceau de rayonnement (4a, 8a, 9a, etc) en utilisant un seul

exemplaire de l'équipement (4, 8, 9, etc) qu'on fait dé-

placer sur la totalité d'un intervalle correspondant au

diamètre intérieur du tube 1.

La figure 22 représente un neuvième mode de réa-

lisation qui constitue une autre modification du septième

mode de réalisation de l'invention. Il comporte un détec-

teur de position photoélectrique à rayons X, 31x, à la

place de l'équipement de balayage par faisceau de rayon-

nement. Ce détecteur 31x fonctionne sur le même principe que le détecteur de position 31, envisagé en relation avec la figure 17, mais il utilise des rayons X au lieu de la lumière visible, et les transducteurs à semiconducteur 43 du réseau linéaire sont ici des photodiodes sensibles aux rayons X. Les positions des détecteurs 31 et 31x sont

fixées au préalable d'une manière similaire à celle indi-

quée pour le septième mode de réalisation. Les intensités

des rayons X émis et projetés sur le réseau linéaire don-

nent des données similaires aux données de l'intensité quantifiée du faisceau de rayonnement I, portéessur un

axe de coordonnées correspondant au temps dans le septiè-

me mode de réaliration, dans lequel le rayonnement consis-

te en rayons gamma. Par conséquent, la position du point de tangence à l'intérieur de la paroi du tube peut être obtenue par le même principe que pour le balayage par un faisceau de rayonnement gamma. Le détecteur 31 détecte la surface extérieure d'une manière tout à fait similaire à celle indiquée précédemment. On peut ensuite déterminer

l'épaisseur de la paroi du tube>. Le dispositif de détec-

tion sensible aux rayons X a un temps de réponse plus court que celui qui correspond au balayage par un faisceau de rayons gamma. Par conséquent, ce mode de réalisation

offre une nouvelle amélioration en ce qui concerne la pos-

sibilité d'adapter la mesure d'épaisseur de paroi à des

tubes en rotation et en translation rapides.

Bien que les descriptions qui précèdent portent

sur des modes de réalisation dans lesquels la direction

du déplacement du faisceau de rayonnement pour le bala-

yage est perpendiculaire à la direction axiale du faisceau de rayonnement, l'invention peut faire l'objet d'une autre modification selon laquelle ces directions ne sont pas

perpendicl,".,---' -f -- entre ellcs un Angle a&bïtrai-

re. Ceci est représenté sur la figure 23. Sur cette figure, le faisceau de rayonnement 2 fait un angle o< (qui n'est pas un angle droit) avec la direction du déplacement de

* l'équipement à faisceau de rayonnement pour le balayage.

On obtient ainsi une épaisseur de paroi du tube qui est représentée par une dimension H a (sur la figure 23), et on peut obtenir une valeur réelle d'épaisseur de paroi, H, par la relation: H=Ha sinoK. Dans le cas du septième

mode de réalisation, la situation se présente de la ma-

nière indiquée sur la figure 23a, sur laquelle la direc-

tion d'un rayon visuel dirigé vers le détecteur 32 est parallèle à la direction axiale du faisceau de rayonnement,

et l'épaisseur de paroi du tube est donnée par H=H a sin 0.

L'invention est applicable non seulement à

l'utilisation de rayons gamma ou de rayons X, mais égale-

ment à l'utilisation de rayons bêta, de rayons ultravio-

lets ou de rayons infrarouges, dans le cas de la mesure d'objets en une matière telle qu'un métal, une matière

plastique ou du verre.

L'invention peut également utiliser un faisceau de rayonnement dont l'épaisseur (ou l'aire de section droite) augmente lorsqu'il s'approche du détecteur, au lieu du faisceau de rayonnement d'épaisseur constante qui

est mentionné dans les modes de réalisation précédents.

L'invention porte également sur un perfectionne-

ment d'un dispositif destiné à l'alignement de collima-

teurs, la réalisation de cet alignement nécessitant un travail complexe, un appareillage coûteux et un temps long lorsqu'on emploie les techniques classiques. Dans les

techniques classiques, on utilise deux collimateurs, cha-

cun d'eux comportant une surface usinée perpendiculaire

à la direction axiale du passage du faisceau de rayonne-

ment, et on place les éléments de collimateur avec les surfaces usinées respectives mutuellement parallèle,

après quoi on les déplace parallèlement de façon que l'in-

tensité du faisceau de rayonnement qui atteint le détec-

teur associé devienne maximale (dans cette technique, la

difficulté au'on rencontre pour trouver le point corres-

pondant au maximum précis de l'intensité détectée entraîne également une précision insuffisante); ou bien on utilise

un collimateur ayant un passage de faisceau de rayonne-

ment constitué par une fente allongée en direction axia-

le, en tant que collimateur à placer près de la source de

rayonnement, pour produire un faisceau de rayonnement nota-

blement rétréci, et on détermine l'emplacement éclairé par le faisceau par des essais au cours desquels un film pour rayons X ou tout autre film sensible au rayonnement est placé à une position proche du détecteur de rayonnement, afin de fixer à cet emplacement un autre collimateur avec le détecteur (dans cette technique, la difficulté qu'on

rencontre pour former une fente correspondant à un passa-

ge allongé en direction axiale dans le corps allongé en

direction axiale de ce collimateur conduit à un coût éle-

vé du matériel, et la longue distance qui existe entre la source de rayonnement et le détecteur nécessite une source de grande capacité, ce qui augmente le poids du matériel

ainsi que son coût).

Pour éliminer les inconvénients ci-dessus, le dispositif d'alignement de collimateurs de l'invention est caractérisé par l'utilisation d'une règle d'alignement et par une configuration particulière du corps de collimateur ou de la règle. La règle comporte des surfaces de portée à ses deux extrémités et ces surfaces sont usinées avec précision. La règle est destinée à être placée en position le long d'une ligne prédéterminée parallèle à l'axe prévu du faisceau de rayonnement et à une distance connue de cet axe. On positionne chaque collimateur ou chaque élément de collimateur de façon que sa fente ou une surface de sa fente soit étroitement en contact avec cette

surface de portée. On enlève ensuite la règle. Pour faci-

liter ceci, le corps du collimateur ou la règle peut com-

porter deux parties, ou davantage, qui soient séparables.

(Lorsqu'on utilise un collimateur comprenant deux parties, on positionne tout d'abord sa première partie en contact

avec la règle puis on accouple la secondé partie à la pre-

mière aprè.s avoir enlevé la règle.) La figure 24a est une vue en perspective d'un

mode de réalisation d'un collimateur 103. Celui-ci-com-

prend deux blocs 103A et 103B. La figure 24b est une vue en perspective montrant le même collimateur avec les blocs séparés l'un de l'autre. Les deux blocs 103A et 103B ont exactement la même forme et sont seulement placés dans

des directions mutuellement opposées lorsqu'ils sont assem-

blés. La surface de chaque bloc qui fait face à l'autre bloc comporte une partie en retrait plane en forme de T et deux saillies planes restantes. Lorsque les blocs sont assemblés, les saillies de l'un d'eux pénètrent dans deux branches transversales de la partie en retrait en forme de

T de l'autre bloc, et les deux branches longitudinales res-

tantes des parties en retrait en forme de T des blocs for-

ment une fente rectiligne (104 sur la figure 24a) pour le passage du faisceau de rayonnement. Les parties jointes des blocs, autres que la fente 104, ne donnent lieu à aucune fuite du faisceau de rayonnement, du fait que le chemin du

faisceau est fermé par un bôrd S formant un décrochement.

Dans un système de génération et de détection de faisceau de rayonnement, on utilise deux collimateurs, tous deux formés avec la configuration qui est représentée sur les figures 24a et 24b, et montés sur un châssis de matériel du système, soit directement soit par l'intermédiaire de

pièces de support.

La figure 25a est une vue en perspective qui mon-

tre un mode de réalisation de la règle d'alignement, tandis que la figure 25b est une vue en plan de cette règle dans la direction de la flèche AA. La règle d'alignement 110 comprend une barre à section en U et deux socles 111 et ilia qui sont montés sur la barre 116, et cette barre est

formée de façon à avoir une rigidité appropriée. Des gou-

pilles de position 112 et 112a sont respectivement mon-

tées dans les bases inférieures des socles 111 et 1ila. Les surfaces de base inférieures des socles 111 et ilia sont

formées de façon à être contenues dans un même plan paral-

lèle à l'axe de la barre 116. Les deux parties d'extrémité d'un côté de la barre 116 sont usinées avec précision pour former des surfaces de portée 115 et 115a qui doivent être contenues dans un même plan, exactement parallèle au plan de référence 114 qui contient les axes des goupilles de

position 112 et 112a et qui est perpendiculaire aux sur-

faces de base des socles 111 et llla.

Le montage de l'équipement s'effectue de la maniè-

re qui est représentée sur la figure 26. Sur cette figure,

la référence 120 désigne le châssis de l'équipement de me-

sure par rayonnement. Le châssis 120 comporte une surface plane destinée au montage du matériel ci-dessus et deux trous 121 et 121a dans lesquels s'ajustent les goupilles de position 112 et 112a. Les trous 121 et 121a sont placés

sur une ligne qui est parallèle à la direction axiale pré-

vue du faisceau de rayonnement et qui se trouve à une dis-

tance D du plan contenant l'axe prévu du faisceau de rayon-

nement et perpendiculaire à la surface du châssis 120. La distance D doit de préférence être identique à la distance

entre le plan 114 qui contient les axes des goupilles de posi- tion 112 et 112a et le plan des surfaces de portée 115 et a (voir la

figure 25b). On place tout d'abord la règle sur la surface plane du châssis 120 de façon que les goupilles de position 112 et 112a pénètrent dans les trous 121 et 121a, après quoi on fixe la règle 110 sur le châs-

sis 120 au moyen d'une vis 113. On fixe une première moi-

tié 103b d'un premier-collimateur sur une équerre 122, à une position qui est représentée sur la figure 26, cette équerre étant fixée au châssis 120 (une enceinte de source

de rayonnement, non représentée sur la figure 26, est des-

tinée à être montée du côté de l'équerre 122 qui est oppo-

sée au premier collimateur. L'équerre 122 comporte une ou-

verture de grandeur appropriée pour constituer un passage pour le faisceau de rayonnement. La moitié de collimateur 1033 peut être fixée sur l'équerre soit avant soit après, la mise en place de cette dernière sur le châssis 120.) On procède ensuite à un règlage fin de la position de la moitié de collimateur 103B, de façon que la surface de la branche longitudinale de la partie en retrait (destinée à former la fente) de la moitié de collimateur 103B vienne juste en contact avec la surface de portée 115 de la règle 110. On peut réaliser ceci de la manière suivante. Avant de fixer l'équerre 122 sur le châssis 120, on place l'équerre avec la moitié de collimateur dans une position telle qu'un bord vertical 124 de la branche longitudinale de la partie en retrait de la moitié de collimateur 103B vienne en contact avec la surface de portée 115, comme on

le voit sur la figure 26a; on règle de façon fine la posi-

tion de montage de la moitié de collimateur sur l'équerre afin ql'cinepuisse trouver aucun jeu entre le bord 124 et la surface de portée 115, en observant ces éléments dans la direction axiale de la règle, face à la lumière; dans cette position, on fixe la moitié de collimateur 103B sur l'équerre 122 (par exemple au moyen d'une vis traversant un trou 125); ensuite, on règle la position de l'équerre 122 portant la moitié de collimateur 103B, de façon à parvenir

à un contact intime entre la surface en retrait de la moi-

tié de collimateur 103B et la surface de portée 115; et ensuite on fixe finalement l'équerre 122 sur le châssis 120, par des vis non représentées. On effectue ensuite un réglage

fin d'une première moitié 103B' d'un second collimateur.

On fixe cette moitié de collimateur 103B' sur une autre pièce de support, telle qu'un socle 126 situé du c8té du détecteur, au moyen d'une vis longue 129 ou d'un élément analogue. Le réglage de la position de cette moitié de collimateur s'effectue d'une manière très similaire à celle indiquée ci-dessus pour le bloc 103B: on place cette moitié de collimateur 103B' de façon qu'un bord vertical de la branche longitudinale de sa partie en retrait vienne en contact avec l'autre surface de portée a; on règle de façon fine la position du socle 126 par rapport au bloc 103B', en changeant les nombres ou les positions de cales très fines 127 et 128 situées sous le socle 126, afin qu'on ne puisse trouver aucun jeu entre ce bord et la surface de portée 115a, comme précédemment; on fixe ensuite le socle 126 au châssis 120; ensuite, on fait tourner légèrement la moitié de collimateur 103B' de façon que la surface de la branche longitudinale de sa

partie en retrait vienne en contact intime avec la sur-

face de portée 115a; et on fixe la moitié de collimateur 103B' au socle 126 au moyen de la vis 129. On enlève ensuite la règle 110 et on accouple les secondes moitiés

103A et 103A' (non représentées sur la figure 26)des pre-

mier et second collimateurs aux premières moitiés respec-

tives 103B et 103B'.

En ce qui concerne la façon de définir la posi-

tion relative du faisceau-de rayonnement résultant par rapport au châssis 120 ou à la règle 110 sur la figure 6, on peut procéder de la manière suivante pour déterminer cette position avec précision. Sur la figure 27 (qui est

une vue de côté de la moitié de collimateur 103B position-

née de façon à être en contact avec la barre de la règle 110), l'espace qui est défini entre le côté droit prévu

(sur la figure 27) de la seconde moitié 103A du collima-

teur et la partie en retrait de la première moitié 103B représente le faisceau de rayonnement. Le plan central 130 de la fente est parallèle au plan de référence 114, à une distance DR de celui-ci (comme on l'a indiqué, le plan de

référence 114 est le plan qui contient les axes des gou-

pilles de position 112 et 112a et qui est perpendiculaire aux surfaces de base des socles 1-11 et 1ila ou à la surfa-

ce du châssis 120). La distance DR est donnée par la rela-

tion:

DR = D

dans laquelle D est la distance entre le plan de référence 114 et la surface de portée 115 ou 115a, et A y est la profondeur à laquelle se trouve la partie en retrait du bloc 103B, cette profondeur étant exactement égale à l'épaisseur du faisceau de rayonnement. On peut déterminer avec précision la distance D, du fait de l'usinage précis des surfaces de portée 115 et 115a, qui a été exécuté dans ce but. La surface en retrait est également usinée

avec précision de façon que la profondeur A y soit défi-

nie avec précision. On peut donc obtenir une valeur pré-

cise de cette distance DR, pour indiquer la position du

faisceau de rayonnement prévu.

L'invention offre également une variante pour le dispositif d'alignement de collimateurs. Elle utilise

une règle d'alignement comportant une barre qui est for-

mée de parties séparables, à la place de la barre formée d'une seule pièce qui est considérée ci-dessus. Chaque collimateur peut être formé ici d'une seule pièce, au lieu

de comporter des parties séparables, comme ci-dessus.

La figure 28 est une représentation en perspec-

tive et partiellement éclatée de cette variante. Sur cette

figure, les références 203 et 203a désignent les collima-

teurs qui comportent des trous respectifs 204 et 204a qui

sont formés en tant que passages du faisceau de rayonnement.

La référence 210 désigne la règle d'alignement qui comprend trois éléments de barre 210A, 210B et 210C qui peuvent être séparés les uns des autres. La référence 217 désigne une barre d'assemblage (représentée sous forme éclatée sur la figure 28) qui maitient ces éléments sous la forme d'un ensemble unitaire constituant la règle 210 lorsqu'ils sont montés sur la barre d'assemblage. La barre d'assemblage comporte des goupilles de position 218A, 218A', 218B, 218B', 218C et 218C', tandis que les éléments de barre 210A, 210B et 210C comportent des trous (non représentés) qui sont respectivement destinés à recevoir les goupilles. La barre d'assemblage 217 comporte des trous traversants 219A, 219B, et 219C dans lesquels passent des vis respectives 231A, 231B et 231C pour atteindre les éléments de barre et pénétrer dans des trous taraudés (qui n'apparaissent pas clairement sur la figure 28) des éléments de barre

respectifs 210A, 210B et 210C, de façon que les trois élé-

ments de barre et la barre d'assemblage forment un ensem-

ble unitaire qui constitue la règle. Les éléments de barre 210A et 210C comportent des saillies respectives 232 et 232a qui sont réalisées par un usinage de précision afin de s'ajuster exactement dans les trous 204 et 204a

des collimateurs respectifs 203 et 203a.

Pour monter les collimateurs sur un châssis 220, représenté sur la figure 28, on assemble les éléments de barre 210A, 210B et 210C et la barre d'assemblage 217 pour former une règle. On place le collimateur 203 en position sur le châssis. On monte la règle assemblée (210A, 210B, 210C et 217) sur le collimateur 203 en plaçant sa saillie 232 dans le trou 204, dans une position dans laquelle la barre d'assemblage 217 ne se trouve pas face au châssis 220.[Les opérations ci-dessus peuvent se dérouler d'une autre manière selon laquelle on place tout d'abord la règle (210A, 210B, 210C et 217) en position sur le châssis (en

utilisant si nécessaire une pièce de support, non repré-

sentée), après quoi on monte le collimateur 203 sur la

règle.] On monte ensuite l'autre collimateur 203a en ajus-

tant le trou 204a sur l'autre saillie 232a. L'alignement des deux collimateurs est alors réalisé. On enlève ensuite les vis 231A, 231B et 231C, on sépare la barre d'assemblage 217 des éléments de barre et on sépare l'élément central

210B des autres éléments 210A et 210C, après quoi on sépa-

re ces autres éléments des collimateurs 203 et 203a.

Le dispositif de la figure 28 peut être considé-

rablement simplifié dans le cas d'un équipement de mesure qui n'utilise qu'un seul collimateur long ayant une fente longue dans la direction axiale du faisceau de rayonnement pour produire un faisceau de rayonnement étroit, sans autre collimateur. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que la barre qui constitue la règle soit séparable en plusieurs éléments. Ainsi, comme le montrent les figures 29a et 29b, la barre 310 d'une règle d'alignement est formée d'une seule pièce comportant une seule saillie 332. On place la barre en position sur le châssis de l'équipement et on

place le collimateur 303 sur ce châssis de façon à intro-

duire la saillie 332 dans le trou 304, comme le montre la

figure 29b. On retire la barre après avoir fixé le colli-

mateur 303 au châssis. Il est préférable que la saillie

332 ne soit pas trop longue, pour assurer sa rigidité.

On peut encore simplifier davantage le disposi-

tif de la figure 28 dans le cas o l'un des deux colli-

mateurs peut avoir un trou relativement grand, de façon qu'une barre de section identique à celle du trou ait une rigidité suffisante. Dans ce cas, on peut faire passer la barre 410 dans le trou de ce collimateur 403a, comme

sur la figure 30.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées au procédé et au dispositif décrits et

représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de mesure de l'épaisseur de paroi d'un objet tubulaire, par balayage de cet objet avec un faisceau (2) de rayonnement traversant le tube (1) pour atteindre un détecteur (4), en déplaçant le faisceau dans une direction latérale, c'est-à-dire dans une direction transversale par rapport à

l'axe du tube et par rapport à l'axe du faisceau, et en dé-

terminant l'emplacement o apparaissent des variations importantes

de l'intensité du faisceau qui atteint le détecteur, caracté-

risé en ce que: le mouvement de déplacement latéral du faisceau (2) de rayonnement est continu, sans arrêt à des positions intermédiaires, sur tout l'intervalle d'une passe de balayage;

on enregistre les données d'intensité (N) du faisceau de rayonne-

ment atteignant le détecteur (4) dans une mémoire dont le con-

tenu correspond à des données relatives à deux dimensions, de telle manière que les données enregistrées puissent produire une relation graphique montrant la relation entre l'intensité détectée du faisceau et une mesure de référence de la position du faisceau de rayonnement en mouvement; des moyens de calcul connectés au détecteur (4) et auxquels la mémoire est incorporée déterminent les empl.cements auxquels des parties d'inflexion,

c'est-à-dire les parties dans lesquelles une variation d'incré-

ment (par rapport à la position) de l'intensité détectée du

faisceau de rayonnement dépasse une valeur prédéterminée, appa-

raissent sur une courbe qui correspond à ladite ilation graphique; les moyens de calcul déterminent également des fonctions qui constituent une approximation d'au moins trois régions de la

courbe (K) qui sont séparées sur la base des parties d'in-

flexion; et les moyens de calcul déterminent ensuite les

coordonnées (R1, R2, R1, 2, R1, R2, R(4)1, R(4)2) trans-

versales de points d'inflexion idéaux en résolvant des équations déduites de ces fonctions, de façon qu'une distance, exprimée en coordonnées transversales entre les points d'inflexion,

donne l'épaisseur (H) de paroi du tube.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les moyens de calcul consistent en un ordinateur, caractérisé en ce que les données relatives à l'intensité (N) du faisceau de rayonnement qui atteint le détecteur sont quantifiées en un ensemble de valeurs (I) discrètes avec une période prédéterminée, avant d'être enregistrées dans la mémoire, même si les signaux

de sortie du détecteur sont numériques.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les régions de la courbe comprennent une première région qui est une partie (a) de courbe relativement restreinte suivant un point (E1) qui a été déterminé comme étant le tout début de la première des parties d'inflexion, une seconde

région qui est une partie (b) de courbe relativement étendue pré-

cédant un autre point (E2) qui a été déterminé comme étant le tout début de la seconde partie d'inflexion; et une troisième région qui est une partie (c) de courbe relativement restreinte suivant le point (E2) qui a été déterminé comme étant le tout début de la seconde partie d'inflexion; la coordornée(R1) transversale d'un premier des points d'inflexion idéaux est obtenue en différentiant la fonction qui constitue une approximation de la première région de la courbe et en résolvant une équation

obtenue en égalant la dérivée à zéro; et la coordonnée trans-

versale d'un second des points d'inflexion idéaux est donnée par la coordonnée (R2) de l'intersection de deux lignes qui sont représentées par les fonctions qui représentent des approximations

des seconde et troisième régions.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les régions de la courbe comprennent une première région qui est une partie de courbe relativement restreinte précédant un

premier point (El) frontière qui est déterminé comme étant l'ex-

trémité de la première des parties d'inflexion; une seconde région qui consiste en une partie de courbe relativement étendue qui suit le premier point (El) frontière, une troisième région qui consiste en une partie de courbe relativement restreinte qui précède un second point (E2) frontière qui est déterminé comme étant l'extrémité de la seconde des parties d'inflexion, et

une quatrième région qui consiste en une partie de courbe relati-

vement étendue qui suit le second point (E2) frontière; et les coordonnées (R.;, R2) transversales de deux des points d'inflexion

idéaux sont données par les coordonnées des intersections res-

pectives de deux lignes qui sont représentées par les fonctions qui constituent des approximations des première et seconde régions de la courbe et de deux lignes qui sont représentées par les autres

fonctions constituant des approximations des troisième et qua-

trième régions.

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les régions de la courbe comprennent une première région (i) qui est une ligne droite horizontale précédant la première des parties d'inflexion, une seconde région (ii) qui est une partie de courbe apparaissant entre les première et seconde parties d'inflexion, et une troisième région (iii) qui est une autre

partie de courbe apparaissant après la seconde partie d'in-

flexion; et la coordonnée transversale d'un premier des points

d'inflexion idéaux est donnée par la coordonnée (R1)de l'inter-

section d'un prolongement de la ligne droite horizontale de la première région [(i)] et d'une ligne qui est représentée par la fonction qui constitue une approximation de la seconde région (ii)i de la courbe, tandis que la coordonnée transversale d'un

second des points d'inflexion idéaux est donnée par la coor-

donnée (R2) de l'intersection de la ligne représentée par cette fonction et par une autre ligne qui est représentée par la fonction consistant en une approximation de la troisième

région l(iii)].

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisé en ce que la mesure de référence est la position du faisceau (2) de rayonnement en mouvement lui-même,

et la vitesse (v) du déplacement latéral du faisceau de rayonne-

ment est maintenue constante pendant une seule passe de dé-

placement destinée à générer un résultat effectif de balayage.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisé en ce que la vitesse (v) du déplacement latéral du faisceau de rayonnement est variable pendant une seule passe de déplacement générant un résultant effectif de balayage; la relation entre la position (Y1) du faisceau, se

déplaçant latéralement, et le temps (t) écoulé pendant l'inter-

valle correspondant à une seule passe du déplacement du faisceau

est enregistrée au préalable dans iuie mémoire suxiliaire; la-

dite mesure de référence estle temps écoulé au cours de l'inter-

valle correspondant à une seule passe du déplacement du faisceau

(c'est-à-dire que les données d'intensité du faisceau de rayonne-

ment atteignant le détecteur sont tout d'abord enregistrées dans une mémoire en fonction de ce temps écoulé); et la conversion de la mesure de référence d'une mesure de temps en une mesure de position s'effectue ensuite en utilisant les données de la

relation qui est enregistrée dans la mémoire auxiliaire.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications

2 à 7, caractérisé en ce qu'un détecteur (31) de position de bord sans contact, autre qu'un dispositif destiné à effectuer

un balayage avec un faisceau de rayonnement, accomplit la dé-

tection de la position de la surface extérieure d'un tube (1) examiné pendant que le dispositif (3,4,5) fonctionnant par balayage avec un faisceau de rayonnement détecte la position d'un point de contact tangentiel sur la surface intérieure du tube (1) et, avant l'accomplissement du balayage, les positions du dispositif de balayage et du détecteur de position de bord sont fixées de façon à convenir aux dimensions approximatives prévues pour le tube; l'intervalle de temps avec lequel le détecteur (31) de position de bord produit ses signaux de sortie pour indiquer des valeurs représentant la position variable de

la surface extérieure du tube est beaucoup plus fin que la pé-

riode prédéterminée avec laquelle s'effectue la quantification des données d'intensité du faisceau de rayonnement; et les moyens de calcul déterminent, parmi les valeurs de la position de la surface extérieure du tube, celle (L10) que le détecteur (31) de position de bord détecte à l'instant le plus proche d'un instant Auquel le faisceau de rayonnement en cours de balayage attcint le point dc ta-Zencc sur la surface intérieure du tube, afin que la différence de coordonnées transversales entre les positions (L10 et L20 AL) des surfaces intérieure et extérieure du tube détectées pratiquement au même instant donne l'épaisseur

(H) de paroi du tube.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le détecteur (31) de position de bord est un dispositif photoélectrique.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 9, en vue de l'alignement de deux collimateurs (5,5a) qui font partie d'un équipement destiné à effectuer un balayage par un faisceau de rayonnement, employé pour mesurer l'épaisseur de paroi d'un tube, caractérisé en ce qu'on utilise une règle (110, 210, 310, 410) d'alignement comprenant une barre (116) rectiligne dont les deux parties d'extrémité sont usinées avec précision pour que chacune d'elles forme une surface (115, 115a) de portée

destinée à s'adapter à une surface d'une fente (104) de colli-

mateur qui constitue un passage pour le rayonnement; et on effectue les opérations suivantes: on place la règle en position le long d'une ligne prédéterminée parallèle à l'axe prévu pour le faisceau de rayonnement; on place successivement les collimateurs (5, 5a; 203, 203a; 403, 403a) ou les parties (103B, 103B') de collimateur de façon que les surfaces de leur fente soient juste en contact avec les surfaces de portée respectives de la règle;

et on retire la règle.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise deux collimateurs, chacun d'eux comprenant deux parties (103B, 103A) séparables, et on positionne tout d'abord en contact avec la règle les premières parties (103B) respectives de ces collimateurs, puis on accouple leurs secondes parties (103A) respectives aux premières parties, après avoir

enlevé la règle.

12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise une règle (210) qui comporte une barre

rectiligne comprenant trois éléments (210A, 210B, 210C) sé-

parables, et ces éléments sont assemblés en une seule pièce par des moyens (217) de fixation lorsqu'ils doivent être utilisés pour l'alignement, et ils sont séparés les uns des autres lorsqu'on doit les retirer une fois que les collimateurs (204,

204a) ont été placés en alignement.