FR2667154A1 - Dispositif de controle non destructif aux ultra-sons de produits de forme allongee. - Google Patents
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Abstract
a) Dispositif de contrôle non destructif aux ultra-sons de produits de forme allongée ". b) dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois têtes de contrôle à ultra-sons (2, 3, 4) placées suivant une rangée en une ligne (7), de façon juxtaposée ou en gradins par rapport à la ligne (7), en constituant des têtes de contrôle distinctes qui avec des surfaces de têtes de contrôle, parallèles, normales, qui sont perpendiculaires à la ligne (7) et en ce que les têtes de contrôle extérieures (2, 4) à ultra-sons en tant que les têtes de réception et la ou les têtes de contrôle à ultrasons (3) entourées par celles-ci constituent au moins des têtes de contrôle d'émission d'ultra-sons, la ligne (7) étant inclinée par rapport à l'axe longitudinal (6) du produit suivant un angle alphaD tel que 0degré D D c) L'invention concerne un dispositif de contrôle non destructif aux ultra-sons de produits de forme allongée.
Description
i Dispositif de contrôle non destructif aux ultra-sons
de produits de forme allongée ".
La présente invention concerne un dispositif de contrôle non destructif de matériau de produits allongés à l'aide d'ultra-sons, qui sont générés par au moins une tête d'émission d'ultra-sons et qui sont injectés dans le produit à contrôler par un fluide de couplage, un dispositif de réception étant prévu pour les ultra-sons réfléchis par les défauts du produit contrôlé et générant des signaux de sortie dans l'installation de réception, qui sont exploités par un dispositif d'exploitation pour déceler la présence de
défauts dans le produit.
Dans les dispositifs connus de contrôle non destructifs de matériau aux ultra-sons, on génère des impulsions d'excitation à l'aide de circuits de contrôle pour exciter un oscillateur d'ultra-sons par
exemple sous la forme de têtes de contrôle à ultra-
sons pour émettre des ultra-sons Les oscillateurs à ultra-sons sont couplés au produit à contrôler par exemple par un fluide tel que l'eau Pour la réception des ultra-sons réfléchis par le produit contrôlé, on a des têtes de contrôle d'ultra-sons qui transforment les ondes ultra-sonores en signaux électriques sélectionnés par les circuits de contrôle par exemple par des portes temporisées ou des fenêtres pour être amplifiés et exploités L'exploitation concerne l'amplitude des signaux ainsi que les temps de parcours entre les signaux Les informations de contrôle comme par exemple les amplitudes, les dépassements de valeurs limites, les temps de parcours etc, peuvent être détectés à l'aide d'un dispositif de traitement de données pour être exploités, être
enregistrés et être affichés sur un écran de contrôle.
On connaît un dispositif de contrôle non
destructif de pièces allongées utilisant des ultra-
sons et selon lequel plusieurs têtes de contrôle à ultra-sons sont juxtaposées suivant une rangée en ligne La rangée des têtes de contrôle à ultra-sons est parallèle à l'axe longitudinal de la pièce Grâce
à au moins deux rangées de têtes de contrôle à ultra-
sons qui sont des têtes de contrôle d'émission et de réception d'ultrasons, on arrive à une bonne détection des défauts pour des vitesses de défilement
élevées des pièces (DE-GM 84 03 662).
Selon un autre dispositif connu de contrôle
non destructif de pièces allongées à l'aide d'ultra-
sons, on a au moins deux rangées de têtes de contrôle d'émission et de réception d'ultra-sons réparties chaque fois suivant une ligne et occupant des positions angulaires différentes par rapport au produit à contrôler Les deux rangées de têtes de contrôle à ultra- sons sont décalées les unes par rapport aux autres d'une certaine dimension, dans la direction axiale du produit à contrôler, si bien que les têtes de contrôle aux ultra-sons des différentes
rangées détectent des pistes de contrôle différentes.
Les rangées de tête de contrôle peuvent être montées sur des supports pivotant autour d'axes décalés par rapport au milieu d'une tête de contrôle Les rangées de têtes de contrôle à ultra-sons sont réglées pour correspondre à une ligne inclinée par rapport à l'axe longitudinal du produit contrôlé On arrive ainsi au
décalage axial souhaité des têtes de contrôle à ultra-
sons (PCT-WO 90/03572). Il est également connu de disposer plusieurs paires d'émetteurs d'ultra-sons et de récepteurs d'ultra-sons à la surface extérieure de produits cylindriques à contrôler Les paires sont prévues dans des positions différentes dans la direction longitudinale des produits à contrôler (US-A 4 641 531). Enfin, on connaît un dispositif de contrôle aux ultra-sons comportant un émetteur d'ultra-sons et un récepteur d'ultra-sons qui sont distants l'un de l'autre dans la direction périphérique et dans la direction axiale du produit contrôlé L'émetteur d'ultra-sons et le récepteur d'ultra-sons sont alignés suivant le même angle d'inclinaison par rapport à la surface du produit à contrôler pour que les angles de réflexion des ondes d'ultra-sons soient les mêmes au point d'entrée et au point de sortie Cela permet de déceler les défauts dans les cordons de soudure (DE-OS
29 39 480).
Par exemple le laminage à cylindres obliques de produits laminés peut engendrer des défauts qui sont inclinés suivant un angle d'inclinaison par rapport à l'axe longitudinal Des défauts peuvent également déjà exister dans la matière avant le laminage oblique De tels défauts qui sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal du produit respectif sous un angle par exemple de 45 , ne change que de position angulaire et l'orientation du défaut reste la même au laminage Généralement de tels défauts se situent après laminage dans une plage comprise entre
et 50 .
De tels défauts inclinés par rapport à l'axe longitudinal doivent également être décelés dans un contrôle non destructif Un dispositif possible pour déceler les défauts décrits ci-dessus se compose de têtes de contrôle à ultra-sons réparties de façon annulaire et qui fonctionnent comme émetteur et/ou comme récepteur pour les ultra-sons Cela permet en principe de mesurer seulement des défauts compris dans un angle entre 450 et 1350 par rapport à l'axe longitudinal de la pièce Les têtes de contrôle à ultra-sons sont à ajuster séparément par rapport à l'angle d'incidence du son pour permettre de déceler également les défauts inclinés par rapport à l'axe longitudinal Un tel dispositif est coûteux Le réglage des têtes de contrôle à ultra-sons demande beaucoup de temps En outre, cela ne permet qu'une
vitesse de contrôle relativement faible.
La présente invention a pour but de développer un dispositif du type défini ci-dessus de manière à permettre de détecter de la façon la plus simple possible des défauts qui ont une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal de produits allongés,
inférieure à 900.
Ce problème est résolu selon l'invention à l'aide d'un dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois têtes de contrôle à ultra-sons placées suivant une rangée en une ligne, de façon juxtaposée ou en gradins par rapport à la ligne, en constituant des têtes de contrôle distinctes qui avec des surfaces de têtes de contrôle, parallèles, normales, qui sont perpendiculaires à la ligne et en ce que les têtes de contrôle extérieures à ultra-sons en tant que têtes de réception ultra-sons et la ou les têtes de contrôle ultra-sons entourées par celles-ci constituent au moins des têtes de contrôle d'émission d'ultra-sons, la ligne étant inclinée par rapport à l'axe longitudinal du produit suivant un angle a D
tel que O < a D < 45 ou 1350 < a D < 1800.
Entre l'objet à contrôler et la rangée de têtes de contrôle à ultra-sons ou transducteurs d'ultra-sons, il y a un mouvement relatif pendant le contrôle Les segments de surface du produit passent
successivement devant les têtes de contrôle à ultra-
sons suivant un tracé hélicoïdal Les têtes de contrôle peuvent être fixes et le produit à contrôler peut se déplacer dans la direction longitudinale tout en tournant L'inverse est également possible Les ultra-sons pénètrent en biais dans le produit à contrôler Il s'est avéré que les propriétés de réception des transducteurs extérieurs à ultra-sons qui fonctionnent comme récepteurs se chevauchent De
ce fait, on augmente la largeur de balayage des ultra-
sons qui, par exemple pour trois transducteurs à ultra-sons, correspond à environ 65 % de la longueur
totale de la configuration des transducteurs à ultra-
sons Alors que de façon usuelle, on peut détecter des défauts longitudinaux et transversaux, le dispositif décrit ci-dessus offre la possibilité de trouver également des défauts obliques avec des moyens simples Cela permet ainsi de contrôler des produits par exemple allongés, présentant une certaine symétrie
de rotation.
De préférence, la ligne suivant laquelle sont disposées les têtes de contrôle à ultra-sons ou l'axe longitudinal du produit respectif Cette disposition donne des résultats de mesure particulièrement bons En particulier, on a en ligne trois têtes de contrôle à ultra-sons, ce qui donne une construction particulièrement simple En outre, ce mode de réalisation peut encore être simplifié du fait que la tête de contrôle à ultra-sons, médiane ne
fonctionne que comme émetteur.
L'angle compris entre l'axe longitudinal du produit respectif à contrôler et la direction d'action d'un outil comme par exemple un cylindre oblique se règle pour l'usinage du produit et est usuellement prédéterminé A l'aide de cet angle, on peut prévoir à peu près la variation de la position angulaire des défauts obliques par exemple pendant un laminage oblique Il s'est avéré que les dispositifs décrits ci-dessus permettent de détecter des défauts de façon particulièrement bonne si l'inclinaison de la ligne des têtes de contrôle à ultra-sons correspond environ à un tiers de l'inclinaison d'un défaut par rapport à l'axe longitudinal du produit respectif ou se situe entre un quart et un tiers de l'inclinaison du défaut par rapport à l'axe longitudinal du produit Pour pouvoir déceler un défaut ayant un angle d'inclinaison égal par exemple à 150, par rapport à l'axe longitudinal du produit, il faut prévoir un angle de la ligne de 50 par rapport à l'axe longitudinal du produit respectif Avec des angles d'inclinaison des lignes de 100, 150 et 180 par rapport à l'axe longitudinal, on peut en principe déceler des défauts ayant une inclinaison jusqu'à 300, 450 ou 600 par
rapport à l'axe longitudinal.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les têtes de contrôle à ultrasons fonctionnant comme des récepteurs sont suivies d'un amplificateur dans le
circuit d'exploitation et le coefficient d'ampli-
fication des têtes de contrôle de réception d'ultra-
sons placées de part et d'autre d'une tête de contrôle fonctionnant en émetteur d'ultra-sons est plus élevé que le coefficient d'amplification de la tête de contrôle d'émission/réception En particulier, on utilise un coefficient d'amplification supérieur jusqu'à dix fois par rapport au coefficient d'amplification de l'amplificateur en aval de la tête de contrôle fonctionnant en émetteur/récepteur. Il s'est avéré que la tête de contrôle fonctionnant en émetteur et récepteur d'ultra-sons de cette installation décrite ci-dessus génère des signaux de défauts d'amplitude plus élevée que des têtes de contrôle voisines pour des défauts obliques ayant environ une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal correspondant au triple de l'inclinaison de la ligne des têtes de contrôle à ultra- sons, dans la mesure o les défauts ne diffèrent pas de l'inclinaison "idéale" de plus de 5 Si toutefois les défauts sont inclinés par rapport à l'inclinaison idéale d'un angle supérieur à 50, l'inclinaison de la ligne des têtes de contrôle à ultra-sons correspondant à un tiers de l'inclinaison du défaut supposé, les têtes de contrôle de réception placées de part et d'autre de la tête de contrôle d'émission d'ultra-sons génèrent des amplitudes plus élevées De telles amplitudes suffisent parfaitement pour déceler un défaut, de sorte que l'on peut renoncer à utiliser la tête de contrôle d'émission d'ultra-sons comme récepteur, ce qui réduit les moyens métrologiques mis
en oeuvre.
La règle formée par les têtes de contrôle peut également être constituée par des têtes de contrôle distinctes, placées en rangée suivant une disposition échelonnée pour que d'une tête de contrôle à l'autre, on ait la même distance par rapport au produit à contrôler La disposition des transducteurs à ultra-sons présente dans ce cas un profil en dents de scie On a ainsi les mêmes caractéristiques d'incidence de son, ce qui garantit une détection régulière des signaux Il est clair que les normales partant de la surface des têtes de contrôle (surface d'émission de son) sont parallèles entre elles et sont perpendiculaires à la ligne évoquée ci-dessus. Grâce à la disposition échelonnée, on a en outre de faibles encombrements Cela est avantageux quant au volume du bassin de contrôle et à la
conception de la mécanique.
De façon préférentielle, on peut utiliser plus de trois têtes de contrôle pour arriver à une vitesse de contrôle plus élevée le long d'une ligne et de préférence trois têtes de contrôle, successives formant une unité de mesure avec une tête d'émission et de réception, cette tête pouvant le cas échéant fonctionner comme tête de réception Un produit à contrôler, de forme tubulaire est alors détecté
suivant des traces hélicoïdales, parallèles.
Une autre solution particulièrement avanta-
geuse prévoit des angles d'incidence différents d'une tête de contrôle à l'autre et permettant un réglage séparé Cela permet de déceler des défauts dans une
plage angulaire encore plus importante.
Il convient en outre de remarquer de façon générale que selon l'enseignement de l'invention, on peut détecter non seulement des défauts obliques causés ou accentués par l'usinage de la pièce, mais également des défauts qui existent indépendamment de cela dans le produit à contrôler Il s'agit par
exemple d'inclusions dans la matière première.
La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention pour le contrôle non destructif de matériau de produits allongés à l'aide d'un dispositif de mesure
formé de trois têtes de contrôle.
la figure 2 est un schéma de principe d'un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention pour le contrôle non destructif de matériau de produits allongés avec un dispositif de mesure à trois
têtes de contrôle.
la figure 3 est un schéma de principe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de contrôle non destructif selon l'invention de matériau de produits de forme allongée avec un dispositif de mesure
comportant plus de trois têtes de contrôle.
la figure 4 est un schéma de principe d'un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention pour le contrôle non destructif du matériau de produits allongés avec un dispositif de mesure
comportant plus de trois têtes de contrôle.
la figure 5 montre des détails des dispositifs
représentés aux figures 1-4.
la figure 6 est un schéma d'un dispositif de
contrôle non destructif de matériau.
la figure 7 est un diagramme des amplitudes des grandeurs de mesure correspondant à un tube, fonction de l'inclinaison des défauts obliques, grandeurs de
mesure fournies par trois têtes de contrôle à ultra-
sons. la figure 8 montre un autre diagramme des amplitudes des grandeurs de mesure fournies par trois têtes de contrôle à ultra-sons lors du contrôle d'un tube, grandeurs de mesure qui sont une fonction de
l'inclinaison des défauts obliques.
Un dispositif de contrôle non destructif de matériau pour des produits allongés ou des échantillons à surface géométrique régulière notamment de tubes 1 ou de barres comprend trois têtes de contrôle aux ultra-sons 2, 3, 4 ou convertisseurs d'ultra-sons qui sont disposées sur une ligne l'une à
côté de l'autre.
Les têtes de contrôle aux ultra-sons 2, 3, 4 peuvent être constituées par un oscillateur qui se comporte comme trois oscillateurs distincts lorsqu'on
divise l'électrode.
La tête de contrôle médiane 3 fonctionne comme tête de contrôle d'émission d'ultra-sons ou
comme tête de contrôle d'émission/réception d'ultra-
sons Les deux têtes de contrôle extérieures 2, 4 sont
des têtes de contrôle de réception d'ultra-sons.
Du fait que les têtes de contrôle d'ultra-
sons 2, 3, 4 possèdent un oscillateur dit de base, la distance par rapport à la pièce 1 change d'une tête de
contrôle à l'autre.
Les tubes 1 dont un seul est représenté à la figure 1 sont transportés dans un bain d'eau 5 dans la direction de leur axe longitudinal 6 pour passer devant les têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4 tout en tournant de façon que des parties de leur surface passent suivant un tracé hélicoïdal, successivement
devant les têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4.
On peut également juxtaposer plus de trois têtes de contrôle à ultrasons, dans une rangée (figure 3 ou figure 4) Dans le cas d'un nombre supérieur à trois têtes de contrôle, on branche en principe trois têtes de contrôle successives El, E 2, et E 3 ou E 2, E 3, et E 4 pour former un ensemble de mesure et à chaque fois les deux têtes de contrôle extérieures constituent des têtes de réception, alors que la tête de contrôle intermédiaire constitue au moins une tête d'émission et le cas échéant également
une tête de réception.
il Il est possible de déplacer les têtes de contrôle 2 à 4 ou El En, suivant un tracé
hélicoïdal le long du tube 1.
Les têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4 (figure 1) et le cas échéant un nombre plus grand de têtes de contrôle à ultra-sons El En (figure 3) sont disposées en une rangée suivant une ligne 7 qui est inclinée par rapport à l'axe longitudinal 6 Aux figures 2 et 4, les ensembles de mesure sont des têtes de contrôle distinctes El' En', juxtaposées et les surfaces d'oscillation d'émission de son sont parallèles entre elles et parallèles à la ligne 7 La ligne 7 coupe notamment l'axe longitudinal 6 du produit à contrôler par exemple du tube et l'expression "couper" peut également représenter de
faibles décalages entre la ligne 7 et l'axe longi-
tudinal 6.
Du fait de la structure de cette règle de têtes de contrôle formée de têtes de contrôle distinctes, on a l'avantage d'avoir un intervalle pratiquement constant entre les différentes têtes de contrôle El' En' et la pièce 1 et ainsi une
caractéristique constante de couplage du son.
A la figure 4 comme à la figure 3, on branche trois têtes de contrôle successives El' E 3 ', En 2 ' En' pour former un ensemble de mesure et chaque fois les têtes de contrôle extérieures fonctionnent comme têtes de contrôle de réception et la tête intermédiaire fonctionne comme tête d'émission
d'ultra-sons.
Les têtes de contrôle à ultra-sons peuvent ne pas être focalisées ou ne pas être focalisées de
manière ponctuelle ou linéaire.
Des défauts peuvent exister dans les tubes 1 Par exemple à la figure 1, on a représenté un défaut 8 qui s'étend pratiquement le long de la ligne 9 incliné de l'angle a F par rapport à l'axe longitudinal 6; cet angle est supérieur à O" et inférieur à 90 (Il est évident que le défaut peut également compris entre 900 et 1800, ce qui n'est toutefois pas mentionné pour des raisons de simplification) De tels défauts qui sont également appelés "défauts obliques" sont orientés suivant des directions autres que la direction parallèle à l'axe longitudinal ou la direction perpendiculaire à cet axe longitudinal. Souvent les tubes ou tuyaux 1 sont fabriqués à l'aide de laminoirs à cylindres obliques Or, les cylindres obliques modifient la position angulaire des défauts, c'est-à-dire que l'angle a F compris entre la ligne 9 longitudinale ou transversale des défauts par rapport l'axe longitudinal 6 diminue du fait du laminage oblique, si bien qu'il est rare d'avoir un angle a F compris entre 70 et 900 C à la fin du laminage oblique Si au début du laminage oblique, il y a des défauts qui sont en général orientés suivant un angle inférieur à 450 par rapport à l'axe longitudinal 6, la position de ces défauts change et à la fin du laminage, l'angle d'inclinaison peut être compris entre 50 et 450 La direction du défaut c'est-à-dire
son orientation n'est toutefois pas modifiée.
Pour détecter de tels défauts encore appelés défauts obliques, on utilise les têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4 disposées en rangées par exemple sur un support; ces têtes sont couplés aux tubes 1 par l'intermédiaire de l'eau Les trois ou plus de têtes de contrôle à ultrasons forment la règle de
tête de contrôle et se positionnent en commun.
Pour pouvoir détecter de manière fiable un défaut ayant un angle d'inclinaison a F différent de O et de 900 (ou 900 et 1800), les têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4 sont disposées avec leur ligne 7 suivant un angle a D qui est différent de O et de 90 (ou de 900 et de 1800) par rapport à l'axe longitudinal 6 Il s'est avéré que l'angle d'inclinaison de la ligne 7, c'est-à- dire l'angle d'inclinaison a D de la règle à têtes de contrôle par rapport à l'axe longitudinal 6 doit être compris entre un tiers et un quart de l'angle d'inclinaison a F d'un défaut par rapport à l'axe longitudinal 6 pour que ce défaut puisse être détecté avec un signal d'écho intense L'angle d'injection du son est alors perpendiculaire à la ligne 7 de la règle des têtes de contrôle Avec des angles d'inclinaison de 50, 100, 150 ou 180 pour la ligne 7 ou la règle des têtes de contrôle par rapport à l'axe longitudinal 6, on détecte de manière suffisante des défauts ayant des angles d'inclinaison de l'ordre de 150, 300, 450 ou 600.
La règle des têtes de contrôle peut elle-
même être décalée par rapport au plan horizontal passant par l'axe 6 du tube 1 de façon à obtenir un angle d'injection de son de préférence égal à 19 (angle d'incidence égal à l'angle compris entre l'ultra-son incident et la projection au point d'incidence). Les têtes de contrôle réceptrices 2, 4 à ultra-sons sont respectivement suivies d'un amplificateur 10, 11 faisant partie d'un circuit
d'exploitation 12 La tête de contrôle d'émis-
sion/réception d'ultra-sons 3 est reliée par sa partie réception à un amplificateur 13 et par sa partie émission à un amplificateur 14 L'amplificateur 14 reçoit les signaux de commande de synchronisation de l'émission et de la réception 15 Les coefficients d'amplification des trois-amplificateurs 10, 11, 13 se règlent à des niveaux différents La sortie des amplificateurs 10, 11, 13 est reliée à une installation 16 de contrôle de l'amplitude des échos; il s'agit d'une installation de traitement de données, par exemple un calculateur qui comporte également un moniteur ou écran de contrôle 17 La commande de synchronisation de l'émission et de la réception, l'installation 16 et le moniteur 17 font partie du circuit d'exploitation 2 générant un signal optique/acoustique en cas de défaut et/ou enregistrant le défaut sur un support d'enregistrement non représenté en détail Les fenêtres de mesure des têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4 sont par exemple de même longueur Du fait des écarts différents entre les têtes de contrôle à ultra-sons et la pièce contrôlée, on a des parcours de passage d'eau différents qui
entraînent un début échelonné des fenêtres de mesure.
Les fenêtres de mesure se suivent pour les têtes de contrôle à ultra- sons 4, 3, 2 les unes les autres à des intervalles de temps Cela s'applique au dispositif représenté aux figures 1 et 2 Si l'on utilise une disposition en gradins selon la figure 4, le chemin de passage de l'eau est sensiblement le même pour toutes les têtes de contrôle à ultra-sons, si bien que la différence au départ des fenêtres de
mesure est considérablement plus faible.
Les amplificateurs 10, 11 des têtes de contrôle de réception d'ultra- sons de part et d'autre de la tête de contrôle d'émission d'ultra- sons ont un coefficient d'amplification supérieur de dix fois celui de l'amplificateur 13 Cela est fondamentalement vrai pour toutes les têtes de contrôle de réception d'ultra-sons placées de part et d'autre d'une tête de contrôle d'émission d'ultra-sons On a constaté que pour des défauts dont l'angle est compris dans une plage angulaire de 5 jusqu'à 150 pour a F, l'écho d'ultra-sons est reçu de préférence par les têtes de réception d'ultra-sons 2, 4 c'est-à-dire les têtes de contrôle de part et d'autre de la tête de contrôle d'émission Pour réduire les moyens à mettre en oeuvre à la réception, on peut renoncer à la fonction de
récepteur pour la tête de contrôle à ultra-sons 3.
Cela permet également de faire l'économie de l'ensemble du canal de réception correspondant La partie récepteur de la tête de contrôle à ultra-sons 3 ne fournit que pour des défauts inclinés avec une inclinaison a F de l'ordre de 3 a D, une amplitude plus haute pour des signaux d'ultra-sons reçus, que les
têtes de contrôle de réception d'ultra-sons.
La discrimination des défauts dans les fenêtres ou les portes réglées dans le circuit d'exploitation 12 se fait par dépassement de seuil On peut également couper des fenêtres lorsqu'on souhaite discriminer les signaux d'écho d'ultra-sons reçus La largeur des fenêtres est réglable Le début d'une fenêtre peut également être dérivé de la cadence de déclenchement de la commande d'émission et de
réception 15.
Les défauts sont constatés par l'exploi-
tation de l'amplitude de l'écho des ultra-sons qui est reçue à l'intérieur de chaque cadence de contrôle dans la fenêtre fixée par le circuit de commande d'émission et de réception 15 Pour chaque fenêtre ainsi que pour chaque canal de réception, on peut prédéterminer un
seuil indépendant.
Un dispositif pour le contrôle non destructif de matériau à l'aide d'ultra-sons y compris les éléments d'entraînement pour les produits à contrôler est représenté à la figure 6 Un tube 1 est placé entre des éléments de serrage 19, 20 tronconique qui sont montés à rotation et dont l'ensemble se trouve dans un réservoir 21 rempli d'eau Les éléments de serrage 19, 20 sont reliés par un arbre 21 à un moteur 22 muni d'un capteur de position angulaire 23. Les trois têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4 sont portées par un support 24 qui peut coulisser parallèlement à l'axe longitudinal 6 du tube 1 sur une vis-mère 25 L'élément d'entraînement de la vis-mère 25 est un moteur pas à pas 26 Les têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4 sont montées pivotantes sur le
support 24 comme cela est indiqué par les flèches 27.
Le moteur pas à pas 26 est relié à une commande de moteur pas à pas 28 à laquelle est également relié le capteur d'angle 23 La commande de moteur pas à pas 28 est reliée par une ligne en parallèle 29 à un calculateur 30 et à un système multifonction 31 Un terminal 32 avec un clavier 18, une mémoire de masse 33, une imprimante et une table traçante sont reliés au calculateur 30 Le système multifonction commandé par calculateur 31 peut donner une représentation bi ou tridimensionnelle des grandeurs de mesure sur un écran de contrôle 34 Pour cela, on injecte un programme graphique Les têtes de contrôle à ultra-sons 2, 3, 4 sont déplacées dans la direction longitudinale du tube pendant que celui-ci tourne Les grandeurs de mesure obtenues pendant ce fonctionnement sont mises en mémoire avec des positions angulaires correspondantes du tube 1 et peuvent être traitées alors selon différents procédés
d'exploitation choisis par l'utilisateur.
On peut régler pour une commande par menu
une série de paramètres de contrôle par l'intermé-
diaire du clavier 18 Il s'agit par exemple de la fréquence de répétitiondes impulsions, de la durée des impulsions, de l'amortissement, de l'amplification des échos, de la durée des fenêtres de mesure, du
début des fenêtres de mesure et de la plage de mesure.
A l'aide des dispositifs décrits ci-dessus, on peut saisir des défauts inclinés dans la plage d'orientation la plus grande possible La vitesse de contrôle peut être relativement élevée Le dispositif de contrôle à ultra-sons présente une construction simple. La figure 7 montre un diagramme des amplitudes des grandeurs de mesure obtenues pour une inclinaison différente lors du contrôle d'un tube présentant des défauts inclinés, l'angle d'inclinaison a D de la ligne 7 étant réglé de manière fixe L'angle d'inclinaison de la ligne 7 est réglé pour obtenir les amplitudes les plus élevées dans la tête de contrôle à ultra-sons 3 pour un défaut incliné correspondant à l'angle ap = 35 ' La courbe des valeurs mesurées par le convertisseur à ultra-sons 3 porte la référence 35 à la figure 7 Les courbes des valeurs de mesure fournies par les transducteurs à ultra-sons 2 et 4 portent les références 36 et 37 à la figure 7 En ordonnées, on a représenté les amplitudes en pourcentage et en décibels En abscisses, on a représenté l'angle d'inclinaison a F des défauts inclinés en degré d'angle; dans une plage de 200 à 500, on a mesuré des inclinaisons différentes pour des
mêmes défauts obliques.
La figure 8 montre pour un autre angle d'inclinaison réglé de manière fixe de la ligne 7, un diagramme des amplitudes des grandeurs de mesure obtenues lors du contrôle d'un tube présentant des défauts obliques, de même importance mais d'inclinaisons différentes L'angle d'inclinaison de la ligne 7 est réglé pour obtenir pour un angle d'inclinaison du défaut incliné a F = 250, les valeurs
de mesure maximales dans la tête de contrôle à ultra-
sons 3 L'échelle des ordonnées est égale à celle de la figure 7 En abscisses, on a représenté une plage comprise entre 100 et 40 Les courbes des grandeurs de mesure fournies par les convertisseurs à ultra-sons
2, 3, 4 portent les références 38, 39, 40.
Les courbes représentées aux figures 7 et 8 montrent que le transducteur médian 3 à ultra-sons
présente un maximum parfaitement net pour les ultra-
sons reçus Les grandeurs reçues par les transducteurs d'ultra-sons 2 et 4 et qui ont été obtenues avec une amplification supérieure de 12 d B par rapport à celle du transducteur 3, sont des valeurs plus plates et s'étendent dans le cadre d'une certaine limite sensiblement sur la double plage angulaire de celle
des valeurs fournies par le transducteur 3.
Au cas o par rapport à l'amplitude maximale d'erreur correspondant au transducteur médian 3, on admet une réduction de 4 d B, on peut ainsi déceler des défauts obliques avec une déviation de 100 par rapport à l'angle d'inclinaison a F Dans cette plage, il n'est plus nécessaire alors de faire fonctionner le transducteur médian comme récepteur Il suffit du reste pour la plage de a F 100 de régler l'amplification des transducteurs extérieurs en l'augmentant de 10 d B par rapport à l'amplification du
transducteur médian.
La disposition des transducteurs d'ultra-
sons représentés à la figure 3 permet d'augmenter la vitesse de contrôle En outre, l'encombrement est plus faible Les transducteurs d'ultra-sons Si, Sn-2 et E 2 ' jusqu'à En'-1 fonctionnent soit comme émetteurs, soit comme récepteurs Cela dépend de l'instant correspondant dans le cycle de contrôle Par un fonctionnement à multiplexage dans le temps, on active
ainsi une unité sur trois transducteurs d'ultra-sons.
On utilise ainsi chaque fois les têtes de contrôle El', Si E 2 ', 52 E 3 ', puis les têtes de contrôle Si E 2 ', 52 E 3 ', 53 E 4 ' etc successivement pour la mesure. Cela signifie que la surface de chaque produit contrôlé est détecté suivant des lignes hélicoïdales dont le nombre est égal à En'-2 La vitesse de contrôle peut être exactement aussi grande que pour des contrôles de défauts longitudinaux et transversaux Tous les émetteurs peuvent être excités
à partir de la même source de signaux.
Les dispositifs décrits ci-dessus permettent par l'inclinaison de la ligne 7 de bien déceler des
défauts obliques même pour a OF compris entre 50 et 10 .
La détection des défauts obliques avec une telle inclinaison par des têtes de contrôle réglées parallèlement à l'axe longitudinal de chaque produit contrôlé donne au contraire des résultats plus mauvais, car l'amplitude des échos des défauts chute
fortement avec l'inclinaison.
Claims (2)
- 4) coupe l'axe longitudinal ( 6) du produit.) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la ligne ( 7) est inclinée d'un angle (a D) par rapport à l'axe longitudinal ( 6), cet angle représentant entre un tiers et un quart de l'angle (a F) de l'inclinaison du défaut susceptible d'être décelé comme défaut oblique dans le produit ( 1). ) Dispositif selon l'une quelconque desrevendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle(a D) de la ligne ( 7) est compris entre 50 et 200 ouentre 1600 et 1750.) Dispositif selon l'une quelconque desrevendications 1 à 4, caractérisé en ce que poura F < 3 a D 5 ou a F > 3 a D + 5 la tête de contrôle ( 3) entourée par les têtes de contrôle de réception d'ultra- sons ( 2, 4) constitue seule une tête de contrôle fonctionnant en émetteur d'ultra-sons. 60) Dispositif selon l'une quelconque desrevendications 1 à 5, caractérisé en ce que les têtesde contrôle à ultra-sons ( 2, 3, 4) sont reliées à des amplificateurs ( 10, 13, 11) dans le circuit d'exploitation ( 12) et chacun des coefficients d'amplification peut être réglé à une valeur différente. ) Dispositif selon l'une quelconque desrevendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesamplificateurs ( 10, 11) des têtes de contrôle à ultra-sons placées à l'extérieur dans la rangée ont un coefficient d'amplification augmenté jusqu'à dix fois par rapport à celui de l'amplificateur ( 13) des têtes de contrôle constituant les têtes de contrôled'émission d'ultra-sons.
- 80) Dispositif selon au moins l'unequelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ceque pour chaque tête de contrôle de réception d'ultra-sons, le dispositif d'exploitation ( 12) contrôle les signaux d'écho d'ultra-sons reçus selon un critère dedéfaut.) Dispositif selon l'une quelconque desrevendications 1 à 8, caractérisé en ce que plus detrois têtes de contrôle à ultra-sons forment une règle de tête de contrôle et trois têtes de contrôle successives constituent chaque fois une unité demesure, et ces unités sont commandées successivement.) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une tête de contrôle d'émission d'ultra-sons d'une unité de mesure constitue en même temps une tête de contrôle de réception d'ultra-sonsd'une unité de mesure en amont ou en aval.) Dispositif selon l'une quelconque desrevendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladistance moyenne des têtes de contrôle distinctes est pour l'essentiel identique vis-à-vis du produit ( 1) à contrôler. ) Dispositif selon l'une quelconque desrevendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'angled'incidence du son des différentes têtes de contrôlevarie.
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