FR2594532A1 - Procede de traitement de signaux et detecteur de defauts a courants de foucault pour un test d'induction electromagnetique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement de signaux dans lequel un objet à tester 3 est soumis à une induction électromagnétique en utilisant N (N supérieur ou égal à 1) types de fréquences de test pour fournir M (M inférieur ou égal à 2N) types de sorties de détection de phase correspondant à des états respectifs de l'objet à tester, dans lequel, dans un ordinateur 9, un premier axe Z1 est déterminé dans une direction dans laquelle la variance de la distribution du groupe de points de mesure devient maximale dans un espace à M dimensions formé par les axes associés aux M types de sorties de détection de phase, un second axe Z2 est déterminé dans une direction dans laquelle la variance de la distribution du groupe de points de mesure devient maximale dans un espace orthogonal à l'axe Z1 de l'espace à plusieurs dimensions, et ensuite un troisième axe Z3, un quatrième axe Z4, ..., et un M-ième axe ZM sont déterminés de façon similaire. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

La présente invention concerne un procédé de traitement de signaux pour un

test électromagnétique (appelé ci-après TEM) pour mesurer un défaut, une quantité physique, et une quantité géométrique sur une surface d'un objet conducteur à tester ou à proximité de. sa surface par utilisation d'un courant induit (courant de Foucault) et un détecteur de défaut destiné à être

utilisé dans le test d'induction électromagnétique.

Le principe fondamental du TEM réside dans le fait qu'une bobine à travers laquelle passe un courant alternatif (dans une gamme de fréquences allant de 100 hertz à quelques mégahertz) est placée au voisinage d'un objet conducteur à tester de façon à laisser circuler un courant induit (courant de Foucault) à-travers cet objet et à détecter la perturbation du courant induit sous forme d'un changement d'impédance de la bobine ou d'un changement de la tension induite, permettant ainsi la détection d'un défaut, d'une quantité physique, et d'une quantité géométrique de l'objet à tester. Incidemment, en plus du défaut, de la quantité physique et de la quantité géométrique à détecter, la sortie de détection de phase du TEM dépend en même temps également de divers facteurs tels que l'écart (distance entre la bobine et la surface à tester), la rugosité de la surface à tester, et les températures de l'enroulement et de l'objet à tester qui affectent le courant induit. En conséquence, pour un TEM de haute précision, il est indispensable de séparer les divers facteurs de bruit des facteurs

-25 de l'objet à détecter.

Les figures 9a et 9b sont des schémas explicatifs illustrant l'un des exemples classiques du procédé de traitement de signal pour séparer et enlever les facteurs de bruit du TEM ("Eddy Current Defect Detecting Test B", NDI, 1984, page 114). Cet

exemple classique peut être appliqué au cas o seulement un fac-

teur de bruit unique est présent, le courant alternatif à ap-

pliquer à la bobine présente une fréquence de test unique, et une rotation d'axes est effectuée comme cela est représenté en figure figure 9a de sorte que, dans un plan dont deux axes orthogonaux

sont formés selon les sorties de détection de phase X et Y obte-

nues à partir du détecteur de défaut à courants de Foucault,

l'indication du facteur de bruit est parallèle à l'un de ces axes.

La figure 9b est un schéma sous forme de blocs illustrant un appareil pour effectuer le traitement de la rotation des axes de coordonnées dans lequel la référence numérique 1 désigne un module de rotation d'axes. En prévoyant un traitement de rotation d'axe, les signaux dans une direction orthogonale à l'axe parallèle à l'indication du facteur de bruit deviennent exempts de l'effet du bruit, ce qui permet de détecter avec une précision élevée un

signal correspondant au facteur de l'objet à détecter.

Toutefois, l'indication du facteur de bruit ne devient pas en fait une image précise telle qu'indiquée en figure 9a car en fait il existe une fluctuation des valeurs de direction. En conséquence, l'effet du facteur de bruit ne peut être suffisamment

enlevé dans les applications de l'art antérieur.

Pour pallier cette difficulté, il a été décrit un procédé (demande de brevet japonais publiée n 59-163559) dans lequel une gamme prédéterminée oest choisie pour l'angle de phase

du bruit comme cela est représenté en figure 10 et toute indica-

tion dans cette gamme est considérée comme une indication de bruit et est en conséquence masquée de façon à supprimer l'effet du bruit. Dans ce schéma, les références p et q désignent un signal

de bruit et un signal de défaut, respectivement.

D'autre part, dans un cas comprenant une pluralité de facteurs de bruit, on a classiquement utilisé un procédé dans lequel une pluralité de fréquences de test sont utilisées de façon correspondante aux facteurs de bruit. La figure 11 représente un exemple d'un tel procédé; les références numériques 2a à 2f désignent des modules de rotation d'axes. Les angles de rotation

sont choisis au préalable de façon appropriée pour que l'indica-

tion de chaque facteur de bruit s'adapte à l'axe de coordonnées, et, dans un espace multidimensionnel comprenant finalement des axes orthogonaux des sorties de détection de phase associées à la fréquence de test respective, une direction perpendiculaire à l'indication de chaque facteur de bruit est choisie, détectant ainsi un signal correspondant au facteur de l'objet à détecter non affecté par le bruit ("Eddy Current Detecting Test B", NDI, 1985, page 118). En figure 11, la référence numérique d désigne un défaut et les références s et w désignent des facteurs de bruit. En outre, le procédé suivant a également été décrit à titre de version simplifiée du procédé décrit ci-dessus. Dans ce procédé, deux fréquences de test sont utilisées et, d'abord, le plan vectoriel est soumis à une rotation des axes de coordonnées de sorte que la composante du facteur de bruit associée à une première fréquence parmi ces fréquences est celle associée à une seconde fréquence correspondent aux axes orthogonaux d'un plan vectoriel de chaque référence. Ensuite, une composante orthogonale à la composante du facteur de bruit associée à la première fréquence et une composante orthogonale à la composante du facteur de défaut associée à la seconde fréquence sont extraites et, alors, ces composantes sont choisies pour être orthogonales l'une à l'autre dans un nouveau plan vectoriel, permettant ainsi la descrimination du facteur de défaut et du facteur de bruit sur la

base de la trace des signaux dans le plan (demande de brevet japo-

nais publiée n 60-146149).

Comme cela a été décrit ci-dessus, dans l'un quelconque des exemples classiques ci-dessus, un angle de phase ou une gamme d'angles de phases d'indication de bruit est examiné au préalable et alors le traitement du signal est réalisé par utilisation de l'angle de rotation d'axes choisi en fonction des données examinées. Toutefois, l'angle de phase est en fait soumis à une fluctuation en raison de variations de distance, de température

de bobine, de température de l'objet à tester, et de caractéris-

tiques électriques (telles que la conductivité électrique et la perméabilité magnétique). En conséquence, même si un angle de phase ou une gamme d'angles de phase est établi au préalable comme dans le cas de l'exemple classique, l'angle de rotation d'axe est en fait modifié. Même si l'angle de rotation d'axes n'est que légèrement modifié, la précision et la détection et la mesure du

TEM est considérablement détériorée.

En conséquence, un objet de la présente invention est de

prévoir un procédé de traitement de signaux dans un test d'induc-

tion électromagnétique dans lequel le traitement coûteux, con-

sistant à examiner au préalable l'angle de phase de chaque facteur et à régler à partir des données examinées le module de rotation

d'axes pertinent, est non nécessaire, et dans lequel tous les fac-

teurs affectant le TEM sont séparés de façon simple avec une haute précision quelles que soient les fluctuations des conditions de détection et de mesure, permettant ainsi de résoudre les problèmes

des TFI de l'art antérieur.

Pour atteindre cet objet, selon la présente invention, dans un test d'induction électromagnétique dans lequel un objet à

tester est soumis à une induction électromagnétique par utilisa-

tion de N types de fréquences de test (N supérieur ou égal à 1) pour obtenir M types (M inférieur ou égal à 2N) de sorties de détection de phase correspondant aux états respectifs de l'objet à tester, quand il existe n (n inférieur à M) types de facteurs de perturbations dont une partie, contribuant au test d'induction électromagnétique, a une variance à l'intérieur d'un intervalle de mesure fixe- supérieure à la variance d'une partie d'un facteur d'un objet de détection/mesure contribuant au test d'induction électromagnétique dans l'intervalle de mesure fixe, les sorties de détection de phase au niveau d'une pluralité de points de mesure sont échantillonnées pour chaque intervalle de mesure, un premier axe de coordonnées Z1 est déterminé dans une direction dans laquelle la variance de la distribution du groupe de points de mesure devient maximale dans un espace à M dimensions formé par

les axes de coordonnées associés aux M types de sorties de détec-

tion de phase, un second axe de coordonnées Z2 est déterminé dans une direction dans laquelle la variance de la distribution du

groupe de points de mesure devient maximale dans un espace ortho-

gonal à l'axe de coordonnées Z1 de l'espace à plusieurs dimen-

sions, et ensuite un troisième axe de coordonnées Z3, un quatrième axe de coordonnées Z4,..., et un M-ième axe de coordonnées ZM sont déterminés de façon similaire; après quoi, sur la base des coordonnées de chaque point de mesure observé à partir de l'axe de coordonnées Zn+l, une mesure est effectuée pour déterminer la présence ou l'absence d'un défaut, une quantité physique et une quantité géométrique sur une surface de l'objet à tester ou dans son voisinage. La présente invention sera exposée plus en détail dans

la description suivante faite en relation avec les figures jointes

parmi lesquelles: La figure 1 est un schéma sous forme de blocs d'un appareil destiné à être utilisé dans.un mode de réalisation de la présente invention; La figure 2 est un organigramme illustrant un traitement de signal de l'appareil;

La figure 3a et 3b sont des schémas illustrant les for-

mes d'ondes de sortie du traitement de signal. de ce mode de réalisation; La figure 4 est un schéma sous forme de blocs d'un appareil destiné à être utilisé dans un autre mode de réalisation de la présente invention;

La figure 5 est un schéma sous forme de blocs représen-

tant une configuration de circuit d'un détecteur de défaut à cou-

rants de Foucault en tant que mode de réalisation de la présente invention;

La figure 6 est un schéma explicatif illustrant un pro-

cessus de réglage de sortie de l'appareil; La figure 7 est un schema représentant des formes d'ondes de sortie de l'appareil de ce mode de réalisation, La figure 8 est un schéma sous forme de blocs illustrant une variante de détecteur de défaut à courants de Foucault selon la présente invention; et Les figures 9 à 11 sont des schémas explicatifs d'un

exemple classique de l'art antérieur.

Selon la présente invention, dans un test d'induction électromagnétique dans lequel un objet à tester est soumis à une induction électromagnétique par utilisation de N (N supérieur ou égal à 1) types de fréquences de test pour obtenir M types (M

inférieur ou égal à 2N) de sorties de détection de phase corres-

pondant aux états respectifs de l'objet à tester, quand il existe n (n inférieur à M) types de facteurs de perturbations dont une partie, contribuant au test d'induction électromagnétique, a une variance à l'intérieur d'un intervalle de mesure fixe supérieure à

la variance d'une partie d'un facteur d'un objet de détection/me-

sure contribuant au test d'induction électromagnétique dans l'intervalle de mesure fixe, les sorties de détection de phase au niveau d'une pluralité de points de mesure sont échantillonnées pour chaque intervalle de mesure, un premier axe de coordonnées Z1 est déterminé dans une direction dans laquelle la variance de la distribution du groupe de points de mesure devient maximale dans un espace à M dimensions formé par les axes de coordonnées associés aux M types de sorties de détection de phase, un second axe de coordonnées Z2 est déterminé dans une direction dans laquelle la variance de la distribution du groupe de points de mesure devient maximale dans un espace orthogonal à l'axe de coordonnées Z1 de l'espace à plusieurs dimensions, et ensuite un troisième axe de coordonnées Z3, un quatrième axe de coordonnées Z4,..., et un M-ième axe de coordonnées ZM sont déterminés de

façon similaire; après quoi, sur la base des coordonnées de cha-

que point de mesure observé à partir de l'axe de coordonnées Zn+l, une mesure est effectuée pour déterminer la présence ou l'absence d'un défaut, une quantité physique et une quantité géométrique sur

une surface de l'objet à tester ou dans son voisinage.

En outre, selon la présente invention, il est prévu un appareil de test d'induction électromagnétique, à savoir un détecteur de défaut à courants de Foucault, pour fournir comme sorties des valeurs d'impédance- de deux bobines d'une sonde différentielle et pour détecter un défaut sur une surface d'un

objet à tester à partir d'une différence entre les sorties compre-

nant des moyens de réglage de phase pour régler les phases des sorties en provenance des deux bobines, des moyens de réglage d'amplitude pour adapter des valeurs d'amplitude des sorties des deux bobines, et des moyens de réglage de direction de changement

des sorties pour adapter les directions des changements des sor-

ties à partir des deux bobines de façon correspondante aux change-

ments des valeurs d'écart des deux bobines, respectivement.

Les paragraphes suivants vont décrire des exemples de

modes de réalisation selon la présente invention.

Mode de réalisation 1 La figure 1 représente un schéma sous forme de blocs d'un appareil destiné à être utilisé dans un mode de mise en oeuvre d'un procédé de traitement de signaux selon la présente invention, la figure 2 est un organigramme du traitement de signal de l'appareil, et les figures 3a et 3b représentent respectivement

des formes d'onde de signal de sortie de l'appareil.

Ce mode de réalisation représente le cas d'une détection de défaut chaud o le TEM! est utilisé pour détecter des défauts sur une plaque d'une coulée en continu pour une pièce brute de

coulée tandis que la plaque est à chauffée au rouge.

Comme cela est représenté en figure 1, la plaque de coulée en continu 3 supportée par des moyens appropriés est munie d'un repère d'oscillation 5 en plus d'un défaut de surface 4 en tant que facteur de l'objet de détection. Une sonde 6 est située au voisinage de la surface de la plaque de coulée en continu 3 de sorte qu'un courant alternatif ayant deux types de fréquences

(c'est-à-dire une fréquence élevée et une fréquence basse) cir-

culant dans la bobine (non représentée) amène des courants de

Foucault à circuler dans la plaque 3.

Dans ce cas, les facteurs de bruits comprennent les variations de l'écart A et du repère d'oscillation 5. Le défaut de surface 4, la variation de l'écart A et le repère d'oscillation 5 sont des évènements indépendants les uns des autres. Puisque l'objet à tester est une tranche de coulée en continu 3 pour une

pièce brute de coulée, il existe de nombreuses ondulations de sur-

face, tandis que peu de défauts de surface 4 se produisent en raison des perfectionnements récents des techniques opératoires;

en conséquence, la détection de défaut est effectuée sous des con-

ditions dans lesquelles le changement de signal est essentielle-

ment provoqué par les variations de l'écart A et du repère d'oscillation 5 en comparaison des défauts de surface 4 de l'objet

à détecter.

En tant qu'étage suivant la sonde 6, il est prévu un détecteur de défaut 7 à courants de Foucault à deux fréquences qui effectue une détection de phase/amplification du signal de défaut

en provenance de la sonde 6 pour fournir un signal de phase analo-

gique a (Hx, Hy du côté des hautes fréquences; Lx, Ly du côté des

basses fréquences). La référence numérique 8 désigne un convertis-

seur analogique/numérique (A/N) pour convertir le signal de détec-

tion de phase analogique en un signal numérique et fournit une

sortie de détection de phase numérique b qui est à son tour trai-

tée par un ordinateur 9 à l'étage suivant, fournissant ainsi un signal de défaut c correspondant au facteur de l'objet à détecter,

à savoir le défaut de surface. Le traitement de signal de l'ordi-

nateur 9 est effectué selon l'organigramme de la figure 2.

On va maintenant décrire une mise en oeuvre du procédé de traitement de signal réalisée par utilisation de l'appareil

décrit ci-dessus.

1 ) Quand la plaque 3 dans la coulée en continu est transportée, pour chaque intervalle fixe le long de la direction de coulée (direction longitudinale) une pluralité de sorties de

détection de phase numérique b sont échantillonnées à un inter-

valle fixe par la sonde 6, le détecteur de défauts à courants de Foucault à deux fréquences 7, et le convertisseur A/N 8 et sont séquentiellement envoyées a l'ordinateur 9 (non représenté) à

l'étage suivant pour y être mémorisé.

2 ) Les données obtenues pour une pluralité de points de mesure, à savoir les sorties de détection de phase numériques b mémorisées dans la mémoire sont fournies lors d'une première étape

du traitement logique programmé dans l'ordinateur 9 pour four-

nir la matrice de variance/covariance par rapport au groupe de

points de mesure.

Ainsi, quand le numéro i est attribué dans la gamme de Io à io + N - 1 aux N éléments des sorties de détection de phase numériques b échantillonnés pendant l'intervalle fixe de la plaque de coulée en continu 3, la variance Sll de Lx est fournie par: io+N- L 2 io+N- l 2 - Lxi E L -2 - i=io EL.i N i=io x1)

S =.......... (1)

N - 1

La variance S22 de Ly et la variance S33 de lix sont

également obtenues de façon similaire.

La covariance S12 de Lx et Ly est obtenue par:

io+N-1 io+LN-

ioZ1E Li ioN- L L ( iio xi 9 i=iO i i=î. xi yi N s = =l (2)

12N- 1

Z Les covariances S13, S14, S23 et S34 de Lx et lx, Lx et fly, Ly et lix, et Hx et Hy, respectivement, sont également fournies de façon similaire. A partir de ces rêsultats, la matrice de variance/covariance est donnée par

S11 12 S13 S14

S12 S22 S23 S24

Sk3 S23 S33 S34.......................(3)

S14 S24 S34 S44

3 ) Dans une seconde étape 11 du traitement logique dans l'ordinateur 9, un vecteur de direction de la troisième valeur

caractéristique est obtenu sur la base de la matrice de varian-

ce/covariance. Le vecteur de direction ayant la troisième valeur caractéristique est déterminé de la façon suivante. Dans un espace

à quatre dimensions (Lx, Ly, Hlix, Hy) formé par les axes de coor-

données associés aux sorties de détection de phase numérique respectives b, une direction dans laquelle la covariance de la distribution du groupe de points de mesure (à savoir les N sorLties

de détection de phase numérique échantillonnées b) devient maxi-

male, est définie pour être une direction de la première valeur caractéristique et un axe de coordonnées Z1 est p]acé dans cette direction. Ensuite, une direction dans laquelle la variance de la distribution du groupe de points de mesure devient maximale dans un espace à trois dimensions orthogonal à l'axe de coordonnées Z1 dans l'espace à quatre dimensions est définie comme étant la

direction de la seconde valeur caractéristique et un axe de coor-

données Z2 est placé dans cette direction. Et, alors, une direc-

tion dans laquelle la variance de la distribution du groupe de points de mesure devient maximale dans un plan à deux dimensions

orthogonal à l'axe de coordonnées Z2 dans l'espace à trois dimen-

sions est définie comme la direction de la troisième valeur caractéristique et un vecteur unitaire dans cette direction est

diifni comme le vecteur directeur de la troisième valeur caracté-

ristique, et alors un axe de coordonnées Z2 est placé selon cette direction. Une direction orthogonale à l'axe de coordonnées Z3 est

alors déterminée de façon unique dans le plan à deux dimensions.

Dans cette direction, un axe de coordonnées Z3 est placé comme

direction de la quatrième valeur caractéristique.

La séquence des variances correspond à l'amplitude de l'influence de chaque facteur ayant un effet sur le TEM qui est

établie de la façon suivante dans ce mode de réalisation.

Variation d'écart > repère d'oscillation 5 > défaut de surface 4.

En conséquence, la troisième valeur caractéristique vient à correspondre avec le défaut de surface 4 de l'objet à détecter. En

supposant que les valeurs propres de la matrice variance/cova-

riance sont j1, 2, >3, et >4 dans l'ordre des valeurs décrois-

décroissantes, ces valeurs propres correspondent aux première,

deuxième, troisième et quatrième valeurs caractéristiques, respec-

tivement. En conséquence, une valeur propre 3 est choisie à par-

tir de ces valeurs en tant que variance de la troisième valeur caractéristique correspondant au défaut de surface de l'objet à détecter, et ainsi un vecteur propre (131, 132, 133, 134) est déterminé pour la valeur à 3, à savoir, un vecteur directeur de la

troisième valeur caractéristique est obtenu.

4 ) Sur la base du vecteur directeur extrait de l'analyse de la composante principale, une troisième étape 12 du

traitement de logique lit séquentiellement les données d'échantil-

lonnage associées à l'intervalle de valeurs fixes et mémorisées dans la mémoire, après quoi la troisième valeur -caractéristique Z3 est obtenue de la façon suivante: Z3 = 131Lx + 132Ly + 133Hx + 134Hy (4) ) La troisième valeur caractéristique Z3 ainsi obtenue

est comparée à une valeur de seuil prédéterminée dans une troi.-

sième étape 13 du traitement logique. Si la troisième valeur

caractéristique Z3 est supérieure à la valeur de seuil prédéter-

minée, cette troisième valeur caractéristique Z3 est supposée être

un signal de défaut c et est extraite de l'ordinateur 9.

Tandis que le traitement logique est effectué, les données mesurées obtenues en échantillonnant des données dans l'intervalle fixe suivant de la plaque en coulée continue 3 sont séquentiellement introduites par la sonde 6, le détecteur de

défaut 7 à courants de Foucault à deux fréquences, et le conver-

tisseur A/N 8 vers la mémoire de l'ordinateur. Les données sont

soumises au traitement logique pendant l'intervalle d'échantil-

lonnage suivant de façon similaire à ce qui a été décrit ci-

dessus. De cette façon, un traitement sensiblement en temps réel de la détection de défaut est effectué en continu sur la plaque de

coulée continue 3 transportée.

Les figures 3a et 3b représentent des formes de sorties respectives du traitement de signal dans ce mode de réalisation; la figure 3a représente la sortie de détection de phase et la figure 3b la sortie de valeur caractéristique. A partir de ces schémas, on peut confirmer que le signal de défaut est clairement

indiqué dans la troisième valeur caractéristique Z3. En com-

paraison avec la valeur du rapport signal/bruit (S/N), S/N = approximativement 1,2 obtenue quand le défaut est évalué par l'utilisation de Hy, la valeur de S/N = 3,5 (approximativement)

est obtenue par ce procédé. Ainsi, la valeur S/N est considéra-

blement améliorée et il a été confirmé que la précision de mesure

est considérablement améliorée.

Bien que ce mode de réalisation ait été décrit dans un

cas o la détection est réalisée seulement pour le défaut de sur-

face 4 d'une plaque en coulée continu 3 en tant qu'objet à tester, le même procédé s'applique si nécessaire à la détection d'autres facteurs, par exemple l'écart A et le repère d'oscillation 5 en obtenant la première valeur caractéristique Z1 et la seconde

valeur caractéristique Z2.

Bien que le traitement de signal de ce mode de réalisation soit réalisé par analyse de la composante primaire dans l'espace à quatre dimensions en utilisant deux fréquences, pour autant que les deux exigences suivantes sont satisfaites: (1) chaque facteur affectant le TEM est un événement indépendant, et

(2) il existe une différence entre les variances respec-

tives, alors, en effectuant l'analyse de la composante primaire dans l'espace multidimensionnel par utilisation d'au moins deux types de fréquences, ce procédé peut s'appliquer de façon naturelle non

seulement à la détection de défaut d'un objet à tester mais égale-

ment à la mesure de quantités physiques et géométriques, telles que la conductivité électrique, la perméabilité magnétique, la

dureté, l'épaisseur, la forme, et la distance de l'objet à tester.

Mode de réalisation 2 La figure 4 représente un schéma sous forme de blocs d'un appareil destiné à être utilisé dans un autre mode de mise en oeuvre du procédé de traitement de signaux selon la présente invention. Le procédé de traitement de signaux de ce mode de réalisation va être décrit en relation avec l'appareil. Les mêmes références numériques sont attribuées aux mêmes éléments que ceux

du mode de réalisation précédent et leur description sera omise.

1 ) Une pluralité de données mesurées (sorties de détec-

tion de phase numérique b') échantillonnées pour chaque intervalle fixe de la tranche de coulée continue 3 dans la direction de la coulée (longitudinale) et mémorisées dans une mémoire 15 d'un

ordinateur 14 sont introduites dans un compteur de variance 16.

D'autre part, à partir d'un appareil de réglage de direction 17, un vecteur de direction d (11, 12, 13, 14) d'un espace à quatre dimensions (Lx, Ly, Hx, Hy) formé par les axes de

coordonnées des sorties de détection de phase respectives par rap-

port à toutes les directions est séquentiellement fourni au comp-

teur de variance 16. Dans le compteur de variance l1, la variance de la distribution constituée par le groupe de points de mesure soumis à l'échantillonnage à l'intérieur de l'intervalle fixe est calculée pour chaque vecteur de direction d qui lui est fourni ainsi, et la sortie obtenue e est comparée à une valeur de seuil dans un comparateulr 18. Si la sortie e dépasse la valeur de seuil, une porte]19 s'ouvre et la sortie e est séquentiellement transmise à un registre de variance maximale 20. Dans le registre de variance maximale 20, chaque fois qu'une valeur dépassant une valeur mémorisée au préalable est introduite, le contenu mémorisé est mis à jour pour être la plus grande valeur, et le contenu mémorisé dans le registre de variance maximale 20 est introduit dans le comparateur 18 en tant que valeur de seuil pour la sortie suivante en provenance du compteur de variance 16. De cette façon,

un vecteur de direction correspondant à la valeur maximale finale-

ment mémorisée dans le registre de variance maximale 20 est recherché en tant que vecteur de direction f (Il 12 13, 14)

ayant la variance maximale.

En supposant ici qu'un nouvel axe de coordonnées Zn est choisi dans une direction de l'espace à quatre dimensions (Lx, Ly, Hx, Hy) la valeur sur l'axe de coordonnées Zn peut s'exprimer en utilisant le vecteur de direction d (11, 12, 13, 14) de la façon suivante; Zn = 11Lx + 12Ly + 13Hx + 1411y (o 11 + 122 + 132 + 142 = 1)................ (5) Si le nombre iallant de io à io + N - 1 est attribué aux données échantillonnées aux N points de mesure, la variance S des données dans l'intervalle de mesures prédéterminé dans la direction de l'axe de coordonnées Zn peut être représentée de la façon suivante comme cela a déjà été décrit en relation avec le mode de réalisation précédent: io+N- l1 S = ( Zni - n) / ( N-1) i=io io+N-l oU, Z1 IN(6) o n = E Zni / N......

... ( i=io Ici, le vecteur directeur ayant la valeur maximale de la..DTD: variance S est (Il, I2, I3, I4).

2 ) Le vecteur directeur f (I, I2, I3, I4) de la variance maximale, obtenu de la façon décrite ci-dessus, est alors transmis à un module de transformation linéaire 21 qui lit séquen- tiellement les données de mesure mémorisées dans la mémoire 15 pour fournir la première valeur caractéristique Z1 de la façon suivante: Z1l2 IlLx + I2Ly + I3Hx + I4Hy (7) 3 ) Après que la première valeur caractéristique Z1 a été atteinte, l'appareil de détermination de direction 17 fournit séquentiellement le vecteur directeur par rapport à toutes les directions dans l'espace tridimensionnel orthogonal au vecteur directeur (I1, 22, 13, 14) de la première valeur caractéristique Z1 de l'espace à quatre dimensions (Lx, Ly, Hx, Hy) déterminant ainsi la seconde valeur caractéristique Z2 de façon similaire au

cas précédent. De même, les troisième et quatrième valeurs carac-

téristiques Z3 et Z4 sont calculées en répétant le processus

décrit ci-dessus.-

4 ) Comme cela a été décrit en relation avec le mode de réalisation précédent, le défaut de surface 4 de l'objet à détecter correspond à la troisième valeur caractéristique Z3, et ainsi le comparateur 22 compare la valeur de seuil g à la troisième valeur caractéristique Z3 et, si la valeur de seuil est dépassée, la troisième valeur caractéristique Z3 est fournie en

tant que signal de défaut c à partir de l'ordinateur 14.

Dans les conditions de mesure correspondant à ce cas, la

première valeur caractéristique Z1 et la seconde valeur caracté-

ristique Z2 correspondent à la variation de l'écart A et du repère d'oscillation 5, respectivement, comme cela a déjà été décrit en

relation avec le mode de réalisation précédent.

Mode de réalisation 3

La figure 5 est un schéma sous forme de blocs reprisen-

tant une configuration de circuit allant de la sonde différen-

tielle à l'élément fournissant la sortie différentielle dans le détecteur de défaut à courants de Foucault en tant que mode de

réalisation de la présente invention.

Dans ce schéma, deux bobines détectrices 32a et 32b sont respectivement connectées à des résistances variables 33a et 33b en parallèle. Quand les valeurs de résistance de ces résistances variables 33a et 33b sont convenablement réglées, les directions de changement de sortie des bobines détectrices 32a et 32b sont tournées de façon à s'adapter l'une à l'autre. En tant qu'étage suivant les bobines détectrices 32a et 32b, sont connectés des dispositifs de réglage de phase 35a et 35b par l'intermédiaire de

préamplificateurs 34a et 34b, respectivement. Les phases des sor-

ties en provenance des bobines détectrices 32a et 32b amplifiées par les préamplificateurs 34a et 34b peuvent être adaptées l'une à

l'autre en réglant ces dispositifs de réglage de phase 35a et 35b.

En outre, en tant qu'étage suivant les dispositifs de réglage de phase respectifs 35a et 35b, sont connectés des dispositifs de

réglage d'amplitude 36a et 36b, de sorte que les valeurs d'ampli-

tude des sorties en provenance des bobines détectrices 32a et 32b sont adaptées l'une à l'autre en réglant ces dispositifs de réglage d'amplitude 36a et 36b. Les sorties en provenance des dispositifs respectifs de réglage d'amplitude 36a et 36b, obtenues quand les directions, les phases et les amplitudes de changement des sorties sont respectivement adaptées les unes aux autres pour

un changement de l'cart, sont fournies aux entrées de l'amplifi-

cateur différentiel 37, fournissant ainsi la différence entre ces deux signaux d'entrée. La sortie différentielle en provenance de

l'amplificateur différentiel 37 est fournie à un module de traite-

ment de signal du module principal du détecteur de défauts à

courants de Foucault (non représenté).

La figure 6 représente un processus de réglage des sor-

ties des bobines détectrices 32a et 32b du détecteur de défauts., En figure 6, pour les sorties A et B en provenance des enroulements détecteurs 32a et 32b, respectivement, avant le réglage, les directions de changement des sorties par rapport aux variations d'écart sont obtenues avec une légère différence comme cela est représenté par les repères a et b. Par exemple, quand la résistance variable 33b du côté de la bobine détectrice 32b est réglée pour établir la direction de changement de sortie B pour le changement d'écart comme cela est indiqué par le repère b' et pour adapter la direction résultante à la direction de changement a de

la sortie A, avec ce réglage, la sortie B est simultanément modi-

fiée pour être B'. Ensuite, en utilisant les dispositifs de régla-

ge de phase 35a et 35b, les phases des sorties A et B' sont réglées pour s'adapter l'une à l'autre; ce qui amène les sorties A et B' à changer comme cela est indiqué par les repères e et f en

figure 6. En outre, en utilisant les dispositifs de réglage d'am-

plitude 36a et 36b, les valeurs d'amplitude des sorties A et B' sont réglées pour s'adapter l'une à l'autre, ce qui fournit les sorties A et B' telles qu'indiquées par les repères g et h en

figure 6.

En effectuant de façon répétée les opérations de réglage plusieurs fois, les sorties des deux bobines détectrices 32a et 32b sont réglées pour s'adapter l'une à l'autre en relation avec la phase et l'amplitude ainsi que la direction de changement de sortie pour le changement d'écart. Dans l'exemple ci-dessus, bien que la résistance variable 33b soit réglée, l'autre résistance

variable 33a ou les deux résistances peuvent être réglées.

La figure 7 représente les données expérimentales (indiquant la composante'de sortie dans la direction verticale de l'écran d'affichage) obtenues par la détection du défaut chaud sur une plaque de coulée continue en utilisant un système dans lequel la forme d'onde est comparée à la forme d'onde de sortie de

l'appareil classique.

On peut voir à partir de ce schéma que, en comparaison de la forme d'onde de sortie de l'appareil classique représentée en (a) de cette figure dans laquelle le bruit dû aux variations d'écart est inclus, et o donc la valeur du rapport signal/bruit (S/N) est détériorée, la forme d'onde de sortie de l'appareil selon la présente invention représentée en (b) ne comprend pas le

bruit dû aux variations d'écart et ainsi la valeur S/N est amélio-

rée. En particulier, dans une expérience comparative, la valeur S/N de la sortie de détection d'un défaut ayant une profondeur de

2 mm et une longueur de 20 mm est de 0,6 pour un appareil classi-

que; la valeur S/N est améliorée pour être égale à 3,5 avec

l'appareil selon la présente invention.

En ce qui concerne les résistances de réglage de la direction de changement de sortie pour le changement d'écart, comme cela est représenté en figure 8, le système peut avoir une configuration telle qu'une résistance fixe 33c est connectée à la bobine de détection 32a et qu'une seule résistance variable 33b, réglable à une valeur proche de celle de la résistance fixe 33c, est connectée à la bobine détectrice 32b. Bien que ce mode de réalisation comprenne une connexion en parallèle de la résistance, la présente invention n'est pas limitée à une telle connexion en parallèle; en particulier, tout moyen qui peut permettre un

réglage de façon appropriée de la direction du changement de sor-

tie correspondant au changement d'écart de la bobine peut s'appliquer. Dans ce cas également, le même effet que pour le mode

de réalisation ci-dessus peut être mis en oeuvre.

* Comme cela a été décrit ci-dessus, avec le traitement de signal selon la présente invention, le processus préparatoire ennuyeux nécessaire avant un test d'induction électromagnétique dans l'exemple classique consistant à examiner au préalable un angle de phase de chaque facteur et à ajuster les données obtenues pour le module de rotation d'axes, devient non nécessaire, ce qui permet d'effectuer le test d'une façon considérablement plus simple.

En outre, puisque l'angle de phase correspondant à cha-

que facteur peut être déterminé de façon nécessaire par la con-

dition restreinte selon laquelle la variance de la distribution

formée par les points de mesure à échantillonner dans un inter-

valle de mesure fixe doit être maximale, l'angle de phase corres-

pondant à chaque facteur peut être obtenu pour autant qu'il existe une différence entre les variances des facteurs respectifs, ce qui augmente beaucoup la précision de la détection de défauts et la mesure des quantités physiques et géométriques. En particulier, l'angle de phase peut être obtenu en utilisant les données mesurées de l'objet à tester soumis à la détection de défauts ou à la mesure et n'est en conséquence pas susceptible d'être influencé par le changement de la condition de détection ou de mesure, ce qui améliore encore la précision de la mesure. En outre, tous les facteurs affectant le test d'induction électromagnétique peuvent être séparés, ce qui conduit, par exemple, à l'effet selon lequel

une pluralité de types de quantités sont simultanément mesurés.

En outre, avec le détecteur de défauts à courants de Foucault selon la présente invention, non seulement les phases et

les amplitudes des sorties en provenance de deux bobines détec-

trices de la sonde différentielle mais également les changements de direction des sorties par rapport aux variations d'écart peuvent être adaptées les unes aux autres et, ainsi, le bruit provoqué par les variations d'écart peut être complètement supprimé de la sortie de détection, conduisant ainsi à l'effet que la valeur S/N est améliorée et qu'également un très petit défaut

est facilement détecté.

Alors que la présente invention a été décrite ci-dessus en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle n'est pas limitée à ces modes de réalisation et l'homme de l'art notera que diverses variantes et modifications peuvent être apportées à

ces modes de réalisation sans sortir du domaine de l'invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement de signaux pour un test d'induction électromagnétique dans lequel un objet à tester est soumis à une induction électromagnétique en utilisant N (N supérieur ou égal à 1) types de fréquences de test pour fournir M (M inférieur ou égal à 2N) types de sorties de détection de phase correspondant à des états respectifs de l'objet à tester, caractérisé en ce que: quand il existe n (n inférieur à M) types de facteurs de perturbations dont une partie, contribuant au test d'induction électromagnétique, a une variance à l'intérieur d'un intervalle de mesure fixe supérieure à la variance d'une partie d'un facteur d'un objet de détection/mesure contribuant au test d'induction électromagnétique dans l'intervalle de mesure fixe, les sorties de détection de phase au niveau d'une pluralité de points de mesure sont échantillonnées pour chaque intervalle de mesure, un premier axe de coordonnées (Z1) est déterminé dans une direction dans laquelle la variance de la distribution du groupe de points de mesure devient maximale dans un espace à M dimensions formé par

les axes de coordonnées associés aux M types de sorties de détec-

tion de phase, un second axe de coordonnées (Z2) est déterminé dans une direction dans laquelle la variance de la distribution du

groupe de points de mesure devient maximale dans un espace ortho-

gonal au premier axe de coordonnées (Z1) de l'espace à plusieurs dimensions, et ensuite un troisième axe de coordonnées Z3, un

quatrième axe de coordonnées Z4,..., et un 11-ième axe de coordon-

nées Z4 sont déterminés de façon similaire; et sur la base des coordonnées de chaque point de mesure observé à partir de l'axe de

coordonnées Zn+l, une mesure est effectuée pour déterminer la -

présence ou l'absence d'un défaut, une quantité physique et une quantité géométrique sur une surface de l'objet à tester ou dans

son voisinage.

2. Procédé de traitement de signaux selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que les axes de coordonnées (Z1, Z2,

Z3, Z4, etc.) sont choisis de sorte qu'une matrice de variance/-

covariance est obtenue, cette matrice ayant une configuration telle que les sorties de détection de phase correspondent aux

points de mesure échantillonnés, et en ce que les axes de coordon-

nées (Z1, Z2, Z3, Z4, etc.) sont choisis de façon à correspondre aux vecteurs propres associés aux valeurs propres ( >1, X2, Ä3,

A 4) de la matrice de variance/covariance.

3. Procédé de traitement de signaux selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que les axes de coordonnées (Zl, Z2, Z3, Z4, etc.) sont choisis de sorte que la variance de distribution des points de mesure est obtenue séquentiellement dans toutes les

direction de l'espace à plusieurs dimensions et un axe de coordon-

nées est établi dans une direction dans laquelle la variance

devient maximale.

4. Procédé de traitement de signaux selon l'une des re-

vendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un défaut est détecté sur une surface ou au voisinage d'une surface d'une pièce en acier produite en coulée continue en utilisant deux types de fréquences

comprenant une fréquence basse et une fréquence haute.

5. Procédé de traitement de signaux selon l'une des re-

vendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un défaut est détecté sur une surface ou au voisinage d'une surface d'une pièce en acier

produite par coulée continue en utilisant un type de fréquence.

6. Détecteur de défauts à courants de Foucault pour obtenir comme sortie des valeurs d'impédance de deux bobines d'une sonde différentielle et pour détecter un défaut sur une surface ou au voisinage d'une surface d'un objet à tester à partir de la différence entre les sorties comprenant: des moyens de réglage de phase (35a, 35b) pour régler les phases des sorties des deux bobines (32a, 32b); des moyens de réglage d'amplitude (36a, 36b) pour adapter les valeurs d'amplitude des sorties des deux bobines 3 et des moyens de réglage de direction de changement pour adapter les directions des changements des sorties en provenance des deux bobines de façon correspondante aux changements des

valeurs d'écart des deux bobines.