FR2854954A1 - Imagerie de defaut absolue a haute capacite - Google Patents

Abstract

Des appareils et des procédés sont décrits pour le débit amélioré et la fiabilité accrue pour l'inspection de surfaces critiques sur les disques moteurs d'avion. Les matrices de capteurs à courants de Foucault permettent des images bidimensionnelles à générer pour la détection des fissures dans des régions avec des dommages d'usure de contact. Les variations de fond dues aux dommages d'usure de contact et les variations de contraintes sont également reçues. Ces matrices sont combinées avec l'instrumentation qui permet l'acquisition parallèle de données pour chaque élément de détection et des taux rapides d'inspection. Les structures de support gonflables derrière la matrice de capteurs améliorent la durabilité de capteur et réduisent les exigences d'installation pour l'inspection.

Description

IMAGEAGE ABSOLU DES DÉFAUTS À HAUT DÉBIT

Le domaine technique de la présente invention est celui de la caractérisation de matériaux non destructifs, en particulier la caractérisation quantitative, basée sur le modèle de la surface, près de la surface et la 5 condition intrinsèque du matériau pour des parties plates et incurvées ou composants utilisant des capteurs basés sur le champ magnétique ou à courants de Foucault. La caractérisation de la condition intrinsèque du matériau comprend (1) la mesure des changements de l'état du 10 matériau, c'est-à-dire la dégradation/le dommage causé par dommage dû à la fatigue, dommage de fluage, exposition thermique ou déformation plastique; (2) l'évaluation des contraintes résiduelles et des charges appliquées; et (3) l'évaluation des conditions relatives 15 au traitement, par exemple à partir du ponçage agressif, du grenaillage, du brunissage de roulis, du revêtement à pulvérisation thermique, du soudage ou du traitement thermique. Elle comprend également les mesures caractérisant le matériau, tel que le type d'alliage, et 20 les états du matériau, telle que la porosité et la température. La caractérisation de surface et des conditions près de la surface comprend les mesures de la rugosité de surface, le déplacement ou les changements de la position relative, l'épaisseur de revêtement, la 25 condition de température et de revêtement. Chacune des ces dernières comprend la détection des changements de propriété électromagnétique associés à soit des changements micro structurels et/soit à des changements compositionnels, soit à la structure électronique (par 30 exemple, la surface de Fermi) soit aux changements de structure magnétique (par exemple, l'orientation de domaine), soit avec des fissures simples ou multiples.

Une application spécifique de ces techniques est l'inspection des disques moteurs pour des fissures dans 5 les régions avec des dommages d'usure de contact. Ceci est devenu une cible récente de la recherche d'inspection militaire du disque moteur d'avion. Les inspections exécutées par des procédés d'inspection automatique à courants de Foucault, par exemple aux installations de 10 Retirement for Cause (RFC) de l'US Air Force, ont généralement traité des inspections programmées de surfaces qui ne font pas l'expérience de dommages d'usure de contact significatifs. Pour de telles surfaces relativement lisses, les études de probabilité de 15 détection (POD) ont été imaginées pour assurer une détection fiable de fissures pertinentes, comme décrit dans le document MIL-HDBK-1823 (1999). Ces études utilisent des spécimens du Programme d'Intégrité Structurelle du Moteur (ENSIP) avec un nombre 20 significatif au niveau statistique de fissures à démontrer et la fiabilité de test des procédés d'essai à courants de Foucault. Pour s'assurer que le balayage automatique (chemin de balayage) couvre les régions critiques requises d'un disque moteur pendant les 25 inspections, ces études utilisent également des spécimens de disque avec des fissures simulées près des limites des zones critiques.

Pour des calibrages d'inspection, des fissures simulées et des normes de câbles encastrés sont 30 utilisées. Les normes de câbles encastrés sont dans le commerce des câbles en pur cuivre encastrés dans des blocs de nitrure de silicium. Ils sont utilisés pendant les calibrages systèmes périodiques des capteurs conventionnels à courants de Foucault pour assurer une sensibilité d'ensemble cohérente d'inspection là o la détection fiable des fissures relativement petites, par 5 exemple, de 0, 125 mm à 0,4 mm (0,005 à 0,015 pouces) de profondeur, et de 0,25 mm à 0, 75 mm (0,01 à 0,03 pouces) de longueur avec des rapports longueur sur profondeur compris entre 1: 1 et 3: 1 a été le point central. Ces inspections programmées sont généralement exécutées dans 10 des régions sans dommages d'usure de contact. Cependant, certaines régions à l'intérieur d'une rainure de disque peuvent avoir des dommages d'usure de contact significatives qui dégradent les possibilités des procédés d'essai conventionnels à courants de Foucault, 15 par exemple, causant potentiellement un fort nombre inacceptable de fausses détections positives. Les régions avec des dommages d'usure de contact tendent à avoir des grappes de petites fissures qui sont liées (coalescent) pour former de longues fissures peu profondes (avec des 20 rapports d'aspect longueur sur profondeur compris entre 4: 1 à plus de 10: 1). Ces formations de fissures ne sont pas bien représentées par les spécimens plats d'ENSIP disponibles. Pour les régions d'usure de contact, des inspections non programmées ont été développées en 25 utilisant l'essai aux ultrasons (UT). Dans certains cas, l'UT peut fournir uniquement une détection fiable de fissures peu profondes dans les régions de dommages d'usure de contact là o elles ont au moins une longueur de 3,75 mm (0,15 pouces). L'essai conventionnel à 30 courants de Foucault pourrait produire des indications excessives fausses positives lors de l'inspection des surfaces relativement rugueuses telles que des surfaces avec des dommages d'usure de contact.

La détection conventionnelle à courants de Foucault implique l'excitation d'un enroulement conducteur, le 5 primaire, avec une source de courant électrique de la fréquence prescrite. Ceci produit un champ magnétique intermittent à la même fréquence, qui à son tour est détecté avec un enroulement de détection, le secondaire.

La distribution spatiale du champ magnétique et le champ 10 mesuré par le secondaire est influencée par la proximité et les propriétés physiques (conductivité électrique et perméabilité magnétique) des matériaux avoisinants.

Lorsque le capteur est placé de façon intentionnelle à proximité très étroite d'un matériau de test, les 15 propriétés physiques du matériau peuvent être déduites des mesures de l'impédance entre les enroulements primaire et secondaire. Traditionnellement, le balayage des capteurs à courants de Foucault à travers la surface du matériau est ensuite utilisé pour détecter les 20 défauts, telles que des fissures.

Pour l'inspection de rainure de disque moteur, les conceptions de bobine différentielle sont typiquement utilisées. Ces conceptions détectent les changements locaux dans le flux des courants de Foucault en comparant 25 les signaux dans les régions avoisinantes. Pour des grappes de fissures, cette " comparaison " pourrait se produire entre une région de détection sur une large fissure et une sur une petite fissure avoisinante ou grappe de petites fissures. Ceci pourrait altérer 30 (réduire) de façon significative le signal différentiel.

De plus, les conceptions de bobine différentielle sont affectées par des changements locaux dans la proximité entre les deux régions détectées, par exemple, si une région d'une bobine différentielle est à un décollage différent de l'autre.

Les aspects de l'invention décrits ici impliquent des capteurs et des matrices de capteurs pour la mesure des propriétés près de la surface de matériaux conducteurs et/ou magnétiques. Ces capteurs et matrices 10 utilisent des géométries adaptées pour l'enroulement primaire et les éléments de détection qui organisent la modélisation précise de la réponse et fournissent des possibilités améliorées pour la création d'image des propriétés d'un matériau test.

Dans un mode de réalisation de l'invention, les surfaces de matériau test peuvent être rapidement inspectées en utilisant au moins une rangée d'éléments de détection, de connexions individuelles à chaque élément de détection, un instrument pour mesurer la réponse de 20 chaque élément de détection de façon essentiellement simultanée, un encodeur pour fournir la position du capteur sur les matériaux test et des moyens pour convertir la réponse mesurée en une propriété de matériau ou une propriété géométrique. L'exécution de 25 l'acquisition de données en parallèle permet le rapide balayage du capteur sur la surface sans la perte de qualité de données. Un enroulement primaire pour créer le champ magnétique qui couple les éléments de détection à travers le matériau test peut être sur le même plan que 30 les éléments de détection, ou sur des plans différents.

Dans un mode de réalisation, les éléments de détection sont des bobines rectangulaires. Dans un autre mode de réalisation, la différence dans les réponses est mesurée entre l'élément de détection et une paire de conducteurs qui mettent étroitement en parallèle les broches de connexion avec les éléments de détection, ce qui permet 5 de soustraire la réponse de broche de connecteur à la réponse d'élément de détection. Une seconde rangée d'éléments de détection sur le côté opposé du conducteur de l'enroulement primaire peut être également utilisée, ce qui fournit des informations complémentaires sur des 10 variations de propriété quelconques ou fissures à l'intérieur du matériau de test.

Dans un autre mode de réalisation, un support pressurisable ou gonflable est placé derrière la matrice de capteurs. Le support peut avoir à la fois des 15 composants souples et rigides et permet au capteur souple de se conformer essentiellement à la surface du matériau test. En dégonflant le support avant d'insérer le capteur dans la surface du matériau test, telle qu'une rainure du disque moteur, et ensuite en regonflant avant le balayage 20 de mesure, les dommages sur le capteur peuvent être réduits pour que le système d'inspection soit plus durable.

Pour de nombreux matériaux, telles que des rainures de disque moteur, l'inspection peut nécessiter la 25 détection de fissures dans des régions de dommages d'usure de contact. Dans un mode de réalisation, les conducteurs primaires sont orientés perpendiculaires à l'orientation probable de la fissure, qui est la direction de la sensibilité maximale à la présence de 30 fissures. Dans un autre mode de réalisation, les conducteurs primaires sont orientés à un angle précis avec la direction probable de la fissure. Dans un autre mode de réalisation, le matériau est balayé de multiples fois avec les conducteurs primaires orientés à des angles différents, de préférence, entre -45 et 30 par rapport à la direction probable de la fissure, pour assurer la 5 détectabilité maximale d'une orientation de fissure quelconque. Dans un autre mode de réalisation, la matrice de capteurs a au moins deux rangées d'éléments de détection orientés à des angles différents par rapport à la direction de balayage pour qu'une inspection à angles 10 multiples puisse être exécutée en un seul passage.

Des propriétés efficaces obtenues avec ces mesures sont, dans un mode de réalisation, la conductivité électrique du matériau, et, dans un autre mode de réalisation, le décollage de chaque élément de détection. 15 Dans d'autres modes de réalisation, ces propriétés efficaces sont corrélées avec des caractéristiques du défaut ou de la fissure, telle que la longueur de la fissure ou l'emplacement de la fissure. Dans un autre mode de réalisation, la réponse à une fissure peut être 20 améliorée en traitant avec un filtre qui compare la réponse de propriété efficace avec une réponse de forme connue pour un défaut spécifique. De plus, des mesures à fréquences multiples peuvent être exécutées pour séparer la réponse au défaut des variations de fond, ou pour 25 mieux caractériser la forme ou la taille d'un défaut détecté.

Dans un autre mode de réalisation, le calibrage est exécuté en mesurant la réponse du capteur sur un matériau non conducteur, tel que l'air. De plus, le calibrage peut 30 également comprendre des mesures de la réponse d'un capteur shunt qui a les broches vers les éléments de détection courtcircuités ensemble. Ceci permet une meilleure compensation des effets des broches de connexion elles-mêmes. De préférence, cette mesure shunt est exécutée sur le matériau test pour imiter les conditions d'inspection autant que possible. Dans un mode 5 de réalisation, à la fois le capteur et la mesure shunt sont exécutés sur un solide isolant pour qu'une flexion quelconque des broches vers les éléments de détection soit la même pour les mesures de calibrage.

Dans un autre mode de réalisation, la matrice de 10 capteurs est balayée le long d'un côté d'une ouverture concave pour imager les propriétés du matériau. Une couverture complète de l'ouverture peut être assurée en retournant le composant, pour que l'autre côté de l'ouverture puisse être également balayé, ou en situant 15 les éléments de détection complètement autour des côtés de l'ouverture.

Dans un mode de réalisation, les statistiques sur la variation de fond ou bruit sont utilisées avec les estimations de paramètre ou d'autres modèles de bruit de 20 fond avec la réponse de signature pour les défauts afin de fixer les niveaux de seuil pour l'inspection. Les défauts sont typiquement des fissures et les réponses de signature peuvent être des fissures réelles, d'exécution de service ou des fissures simulées. De cette manière, 25 les niveaux de seuil sont basés sur l'expérience antérieure. Les variations de fond du matériau test peuvent être basées sur les mesures de calibrage ou une mesure de standardisation exécutée avant l'inspection.

Dans un mode de réalisation, une conception pour une 30 matrice de capteurs à courants de Foucault est décrite qui permet de surveiller les interactions de matériaux avec deux orientations du champ magnétique en un seul passage du capteur sur la surface du matériau. Les éléments de détection peuvent être sur le même plan que l'enroulement d'attaque ou sur des plans différents. La matrice de capteurs peut être montée sur un substrat 5 souple pour faciliter la conformabilité du capteur avec la surface du matériau test.

A cet effet, l'invention concerne dans son acceptation la plus générale un appareil pour 10 l'inspection de matériaux, ledit appareil comprenant: un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des connexions individuelles à chaque élément de détection, et au moins 15 un segment conducteur primaire linéaire positionné de façon parallèle aux rangées d'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; un instrument de mesure d'impédance avec une 20 circuiterie électrique dédiée pour chaque élément de détection; des moyens pour enregistrer la position du capteur sur le matériau; et des moyens pour convertir la réponse d'élément de 25 détection à un propriété efficace.

De préférence, les éléments de détection sont des bobines de détection absolues rectangulaires.

Selon une variante, les connexions d'élément de 30 détection comprennent une paire avoisinante de conducteurs pour compenser l'effet des connexions sur la réponse mesurée de chaque élément de détection.

Avantageusement, un conducteur primaire et les éléments de détection sont sur le même plan.

Dans une variante, un conducteur primaire et les éléments de détection sont sur des plans différents.

De préférence, ledit appareil comprend en outre une seconde rangée d'éléments de détection alignés sur le côté opposé d'un conducteur primaire depuis la première 10 rangée d'éléments de détection.

Selon un mode de mise en oeuvre, l'instrumentation exécute l'acquisition de données en parallèle pour que tous les canaux soient surveillés en même temps.

Avantageusement, ledit appareil comprend en outre un 15 support pressurisable positionné derrière la matrice de capteur.

De préférence, le matériau est inspecté pour des fissures.

Selon un mode de mise en oeuvre particulier, le matériau est balayé avec les conducteurs primaires perpendiculaires à la direction probable de la fissure.

Selon une variante, le matériau est balayé avec les conducteurs primaires à un angle par rapport à la 25 direction probable de la fissure.

Avantageusement, ledit appareil comprend en outre la corrélation d'une propriété efficace à la longueur de la fissure.

Dans une variante, ledit appareil comprend en outre l'utilisation de la mesure de propriété efficace pour déterminer l'emplacement de la fissure.

Dans une autre variante, ledit appareil comprend en outre le traitement de la propriété efficace avec un filtre qui correspond à une réponse de fissure.

De préférence, la propriété efficace est la conductivité électrique.

Selon une variante, la propriété efficace est le décollage.

Avantageusement, les mesures sont exécutées à de multiples fréquences d'excitation.

L'invention concerne également un procédé pour l'inspection de matériaux courbés, ledit procédé 15 comprenant: la disposition d'un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des connexions individuelles à chaque élément de détection, 20 et au moins un segment conducteur primaire linéaire positionné de façon parallèle aux rangées de l'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; la connexion de chaque élément de détection à une 25 circuiterie électrique dédiée dans un instrument de mesure d'impédance; l'enregistrement de la position de balayage sur le matériau; et et la conversion de chaque réponse d'élément de 30 détection en une propriété efficace.

De préférence, les éléments de détection sont des bobines de détection absolues rectangulaires.

Selon une variante, les connexions d'élément de détection comprennent une paire avoisinante de 5 conducteurs pour compenser l'effet des connexions sur la réponse mesurée de chaque élément de détection.

Avantageusement, un conducteur primaire et les éléments de détection sont sur le même plan.

Selon une variante, un conducteur primaire et les éléments de détection sont sur des plans différents.

Selon un mode de mise en oeuvre, ledit procédé comprend en outre une seconde rangée d'éléments de 15 détection alignés sur le côté opposé d'un conducteur primaire depuis la première rangée des éléments de détection.

De préférence, l'instrumentation exécute l'acquisition de données en parallèle pour que tous les canaux soient surveillés en même temps.

Avantageusement, ledit procédé comprend en outre un support pressurisable positionné derrière la matrice de 25 capteur.

De préférence, le matériau est inspecté pour des fissures.

Selon une variante, le matériau est balayé avec les 30 conducteurs primaires perpendiculaires à la direction probable de la fissure.

Selon une deuxième variante, le matériau est balayé avec les conducteurs primaires à un angle par rapport à la direction probable de la fissure.

Avantageusement, ledit procédé comprend en outre le 5 balayage du matériau avec un capteur à un angle différent par rapport à la direction probable de la fissure.

De préférence, les angles de balayage sont compris entre -45 et 30 .

Selon une troisième variante, ledit procédé comprend en outre la corrélation d'une propriété efficace à la longueur de la fissure.

Selon une autre variante, ledit procédé comprend en outre l'utilisation de la mesure de propriété efficace 15 pour déterminer l'emplacement de la fissure.

Selon une dernière variante, ledit procédé comprend en outre le traitement de la propriété efficace avec un filtre qui correspond à une réponse de fissure.

De préférence, la propriété efficace est la conductivité électrique.

Selon une variante, la propriété efficace est le décollage.

Avantageusement, les mesures sont exécutées à de 25 multiples fréquences d'excitation.

Dans un mode de réalisation particulier, ledit procédé comprend en outre le calibrage du capteur en mesurant la réponse du capteur sur un matériau non 30 conducteur.

Dans une variante, ledit procédé comprend en outre le calibrage du capteur en mesurant la réponse d'un capteur shunt sur un matériau non conducteur.

Dans une autre variante, ledit procédé comprend en 5 outre la mesure de la réponse d'un capteur shunt sur le matériau test en tant que part du calibrage.

De préférence, le matériau est une rainure de disque du moteur.

L'invention concerne également un procédé pour l'inspection d'un matériau rainuré, ledit procédé comprenant: la disposition d'un capteur souple ayant au moins 15 une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des connexions individuelles à chaque élément de détection, et au moins un segment de conducteur primaire linéaire positionné en parallèle par rapport aux rangées d'élément 20 de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; la connexion de chaque élément de détection à la circuiterie électrique dédiée dans un instrument de mesure d'impédance; le balayage du capteur le long d'un côté du matériau; l'enregistrement de la position de balayage; et la conversion de chaque réponse d'élément de détection en une propriété efficace.

De préférence, ledit procédé comprend en outre un support pressurisable positionné derrière la matrice de capteur.

Avantageusement, ledit procédé comprend en outre le retournement du matériau test pour inspecter le côté oppose.

Dans un mode de mise en oeuvre, ledit procédé 10 comprend en outre une matrice de capteurs qui permet le balayage simultané des deux côtés de la rainure.

L'invention concerne également un procédé pour l'inspection de matériaux, ledit procédé comprenant: la disposition d'un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des connexions individuelles à chaque élément de détection, et au moins un segment de conducteur primaire linéaire 20 positionné en parallèle par rapport aux rangées d'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; la connexion de chaque élément de détection à la circuiterie électrique dédiée dans un instrument de 25 mesure d'impédance; l'enregistrement de la position de balayage; la conversion de chaque réponse d'élément de détection en une propriété efficace; et la comparaison de la réponse du balayage aux 30 réponses de fond ayant des signatures de défaut pour déterminer une détection.

Dans un mode de réalisation préféré, le défaut est une fissure.

De préférence, la réponse de fond est basée sur un modèle.

Avantageusement, la signature vient d'un défaut simulé.

De préférence, la signature vient d'un défaut réel.

L'invention concerne également un procédé pour inspecter les rainures du disque du moteur, ledit procédé comprenant: la disposition d'un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des connexions individuelles à chaque élément de détection, et au moins un segment de conducteur primaire linéaire 20 positionné en parallèle par rapport aux rangées d'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; la connexion de chaque élément de détection à la circuiterie électrique dédiée dans un instrument de 25 mesure d'impédance; l'enregistrement de la position de balayage sur le matériau; la conversion de chaque réponse d'élément de détection en une propriété efficace; et la corrélation de la propriété efficace avec un état du matériau.

Avantageusement, la propriété efficace est la perméabilité magnétique.

De préférence, l'état du matériau est la contrainte.

Dans une variante, la propriété efficace est le décollage.

Dans une autre variante, l'état du matériau est la rugosité de la surface.

L'invention concerne également un circuit test 10 comprenant: au moins deux rangées d'éléments de détection pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, les éléments de détection dans chaque rangée étant alignés les uns avec les autres; au moins un segment de conducteur d'attaque linéaire positionné en parallèle à proximité de chaque rangée d'élément de détection pour imposer un champ magnétique; et des moyens pour mesurer la réponse de chaque élément 20 de détection.

De préférence, ledit circuit comprend en outre le conducteur d'attaque et les éléments de détection sont sur le même plan.

Dans une variante, ledit circuit comprend en outre le conducteur d'attaque et les éléments de détection sont sur des plans différents.

Avantageusement, l'enroulement primaire et les 30 éléments de détection sont fabriqués sur un substrat souple Ce qui précède et d'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention seront clarifiés à partir de la description plus détaillée suivante des modes de 5 réalisation préférés de l'invention, comme illustré sur les dessins annexés sur lesquels les caractères de référence similaires se réfèrent aux mêmes parties à travers les différentes vues. Les dessins ne sont pas nécessairement à mettre à l'échelle, l'accent portant sur 10 l'illustration des principes de l'invention.

La figure 1 est un dessin d'un capteur à courants de Foucault de champ spatialement périodique.

La figure 2 est une vue étendue des éléments d'attaque et de détection pour une matrice à courants de 15 Foucault ayant des rangées décalées d'éléments de détection.

La figure 3 est une vue étendue des éléments d'attaque et de détection pour une matrice à courants de Foucault ayant une seule rangée d'éléments de détection. 20 La figure 4 est une vue d'une matrice à courants de Foucault là o les emplacements des éléments de détection le long de la matrice sont décalés.

La figure 5 est une vue étendue d'une matrice à courants de Foucault avec un enroulement d'attaque à 25 boucle rectangulaire unique et une rangée linéaire d'éléments de détection sur l'extérieur de la partie étendue de la boucle.

La figure 6 est une vue en coupe transversale illustrée de certains des éléments d'attaque et de 30 détection pour une matrice de capteurs.

La figure 7 est un tracé de la profondeur de pénétration pour un alliage typique en titane ou en nickel avec une conductivité supposée de 1 MS/m (1,72%IACS), en tant que fonction de fréquence temporelle et longueur d'onde spatiale MWM.

La figure 8 représente une grille de mesure 5 représentative relative à l'ampleur et la phase de l'impédance du terminal de capteur pour le décollage et la conductivité électrique.

La figure 9 représente une grille de mesure représentative relative à l'ampleur et à la phase de 10 l'impédance de la borne du capteur pour le décollage et la conductivité électrique.

La figure 10 est un dessin d'une sonde pour l'inspection de rainures de disque moteur.

La figure 11 représente des images de conductivité 15 de matrice MWM bidimensionnelles pour les rainures 2 à 5.

Il faut noter que la fissure longue de 0,38 mm (0,015 pouces) dans la rainure 4 n'apparaît pas avec l'échelle de couleur de l'image.

La figure 12 représente des images de conductivité 20 de matrice MWM bidimensionnelles pour des rainures 6 à 9. Il faut noter que la large fissure dans la rainure 9 est listée avec la

longueur apparente (4 mm) et totale là o cette dernière comprend une extension étroite de 1 mm à peine détectable sur l'empreinte dans le microscope, même 25 à 0lX. Les détails de l'autre fissure plus petite située à la position 0,82 dans la rainure 9 n'ont pas été enregistrés initialement.

La figure 13 représente une vue étendue du bord de la rainure depuis les images de conductivité de matrice 30 MWM et indique la largeur efficace de la signature de bord. La taille des éléments de détection de la matrice MWM est également indiquée.

La figure 14 représente un tracé de conductivité à simple canal (élément de détection) pour l'élément croisant la fissure pour la rainure 2.

La figure 15 représente un tracé de conductivité à 5 simple canal (élément de détection) pour l'élément croisant la fissure pour la rainure 5.

La figure 16 représente un tracé de conductivité à simple canal (élément de détection) pour l'élément croisant la fissure pour la rainure 9.

La figure 17 représente une vue étendue du tracé de conductivité à simple canal (élément de détection) pour l'élément croisant la fissure pour la rainure 9 afin de représenter la présence de la fissure plus petite.

La figure 18 représente certains résultats 15 d'estimation de longueur de la fissure. Les résultats sont tracés en pouces (1 pouce = 25,4 mm). Il faut noter que la fissure longue de 5 mm (0,2 pouces) comprenait un segment long de 4 mm (0,16 pouces) et une extension très étroite de 1 mm (0,04 pouces) qui est à peine visible sur 20 l'empreinte lorsqu'elle est visualisée dans un microscope, et n'a pas été saisie sur les photographies).

La longueur de 4 mm (0,16 pouces) pour cette fissure fournit un meilleur accord avec l'estimation de longueur de la matrice MWM.

La figure 19 représente les estimations d'emplacement de fissure, en termes de distance à partir du bord de la rainure jusqu'à la pointe de la fissure, pour la fissure la plus proche du bord dans chacune des rainures 2, 5, 6, 8 et 9. Les distances sont tracées en 30 pouces (1 pouce = 25,4 mm).

La figure 20 représente des courbes de POD générées à partir des données de réponse de la fissure sur les spécimens plats de type ENSIP.

La figure 21 est une vue étendue d'une matrice à 5 courants de Foucault avec un enroulement d'attaque à simple boucle rectangulaire et une rangée linéaire d'éléments de détection sur l'extérieur de la partie étendue de la boucle.

La figure 22 est une vue étendue d'une autre matrice 10 à courants de Foucault avec un enroulement d'attaque à simple boucle rectangulaire et une rangée linéaire d'éléments de détection.

La figure 23 est un tracé de la variation de perméabilité relative avec la fréquence pour un matériau 15 ayant une région contrainte près de la surface qui affecte la perméabilité magnétique du matériau.

La figure 24 est un tracé de la variation de perméabilité relative avec la profondeur pour un matériau ayant une région contrainte près de la surface qui 20 affecte la perméabilité magnétique du matériau.

La figure 25 est un tracé de la variation de perméabilité relative avec contrainte.

La figure 26 est un dessin d'une conception de matrice de capteurs alternative contenant des éléments de 25 détection à deux angles différents.

Une description des modes de réalisation préférés de l'invention suit.

L'utilisation de capteurs à courants de Foucault 30 concordants et de matrices de capteurs est décrite pour la caractérisation non destructive de matériaux, en particulier lorsqu'elle s'applique à la détection de I 4 _, ^ ^__, , _, ., à _. A:..................

fissures dans des régions ayant des dommages d'usure de contact. Ces capteurs souples à courants de Foucault peuvent fournir des mesures de propriété absolues et des images à forte résolution bidimensionnelles (balayage C) 5 des fissures dans les rainures de disques moteurs lorsqu'elles sont configurées dans les matrices. Ces inspections peuvent être réalisées avec un balayage automatique et manuel pour la détection des fissures, sans l'utilisation de normes de fissure pour le 10 calibrage. Le calibrage est exécuté dans l'air ou sur un matériau non conducteur et les seuils de détection sont fixés en se basant sur l'expérience antérieure et le bruit de fond comprenant les variations de propriété du matériau. La robustesse est réalisée en utilisant les 15 procédés basés sur les modèles. Des spécimens avec des sites de fissure connus peuvent être utilisés pour une vérification de performance occasionnelle, mais ne sont pas requis pour le calibrage. Les capteurs décrits ici utilisent des éléments de détection absolus pour 20 surmonter les limites de conceptions de bobine différentielle, à la fois pour éviter la comparaison des régions avoisinantes qui pourraient contenir des fissures et pour fournir une correction robuste pour les variations de décollage, par exemple, causées par des 25 dommages d'usure de contact.

Un capteur à courants de Foucault concordant adapté pour ces inspections, le Meandering Winding Magnetometer (MWM , Magnétomètre à Enroulement Sinueux), est décrit dans les brevets US N 5 015 951, 5 453 689 et 5 793 206. 30 Le MWM est un capteur " planaire " à courants de Foucault concordant qui a été conçu pour supporter des procédés quantitatifs et autonomes d'interprétation de données.

Ces procédés, appelés procédés de mesure de grille, permettent la détection de fissures sur des surfaces courbes sans l'utilisation de normes de fissures, et fournissent des images quantitatives de propriétés 5 électriques absolues (conductivité et perméabilité) et l'épaisseur de revêtement sans nécessiter des normes de référence de champ (c'est-à-dire, le calibrage est exécuté dans " l'air ", à distance des surfaces conductrices). Les capteurs MWM et les matrices MWM 10 peuvent être utilisés pour un nombre d'applications, comprenant la surveillance de fatigue et l'inspection de composants pour la détection des défauts, la dégradation et les variations micro structurelles ainsi que pour la caractérisation de revêtements, de couches de surface 15 induites par le processus, et des contraintes. Les caractéristiques de ces capteurs et matrices de capteurs comprennent les mesures directionnelle de conductivité électrique à multifréquences ou de perméabilité magnétique sur une large gamme de fréquences, par exemple 20 de 100Hz à 40 MHz avec le même capteur MWM ou la même matrice MWM, l'imageage à forte résolution de conductivité ou perméabilité mesurée, les mesures de conductivité rapide ou de perméabilité avec ou sans contact avec la surface, et une possibilité de mesure sur 25 des surfaces complexes avec une sonde portative ou avec un scanner automatique. Ceci permet l'évaluation de la présence de fissure et de la taille sur des surfaces lisses et usées au contact ayant une géométrie simple ou complexe.

La figure 1 illustre la géométrie de base d'un capteur MWM 16, dont une description détaillée est donnée dans les brevets US N 5 453 689, 5 793 206 et 6 188 218 et les demandes de brevet N 09/666 879 et 09/666 524, toutes les deux déposées le 20 septembre 2000, dont tous les enseignements sont incorporés ici en référence. Le capteur comprend un enroulement primaire 10 ayant des 5 parties étendues pour créer le champ magnétique et les enroulements secondaires 12 à l'intérieur de l'enroulement primaire pour détecter la réponse.

L'enroulement primaire est fabriqué dans un motif spatialement périodique avec la dimension de périodicité 10 spatiale désignée en tant que longueur d'onde spatiale k.

Un courant est appliqué à l'enroulement primaire pour créer un champ magnétique et la réponse du MUT au champ magnétique est déterminée par la tension mesurée aux bornes des enroulements secondaires. Cette géométrie crée 15 une distribution de champ magnétique similaire à celle d'un simple enroulement sinueux. Un seul capteur d'élément a tous les éléments de détection connectés ensemble. Le potentiel de vecteur magnétique produit par le courant dans le primaire peut être modélisé de façon 20 précise en tant que somme en série de Fourier de sinusoïdes spatiales, avec le mode dominant ayant la longueur d'onde spatiale B. Pour une matrice MWM, les réponses provenant d'enroulements secondaires individuels ou de combinaisons de ces derniers peuvent être utilisées 25 pour fournir une pluralité de signaux de détection pour une seule construction d'enroulement primaire comme décrit dans le brevet US N 5 793 206 et Re.36 986.

Dans la pratique, les enroulements d'attaque pour les capteurs sont excités par un courant à une fréquence 30 prescrite, pour une inspection magnétoquasistatique (MQS) de métaux. Lors de l'interrogation d'un matériau conducteur, par exemple, dans une rainure de disque moteur d'avion ou un trou de boulon, le courant dans le mécanisme d'entraînement produit un champ magnétique intermittent qui induit des courants de Foucault dans le matériau sous test. Ces courants de Foucault induits à 5 l'intérieur du métal suivent le même chemin que les segments d'attaque linéaires. En d'autres termes, le modèle à courants de Foucault, induit dans le matériau sous test, ressemble à une image réfléchie de la géométrie d'enroulement d'attaque. Lorsqu'une fissure, 10 des dommages de corrosion, une inclusion, la rugosité de surface, un changement de contrainte résiduelle locale ou appliquée, ou une caractéristique géométrique interne altère le débit de ces courants de Foucault, alors les bobines de détection inductives détectent un champ 15 magnétique absolu qui est altéré localement par la présence de la fissure, d'autres dommages ou d'une variation de propriété de matériau. L'utilisation de bobines de détection inductives absolues, à la place de bobines de détection différentielles, permet l'utilisation de modèles basée sur des principes physiques pour analyser les données. Par exemple, l'objectif pourrait être de mesurer la proximité du capteur à la surface, appelée décollage, à chaque élément de détection et la conductivité électrique du matériau le 25 long du chemin des courants de Foucault induits. Une inversion basée sur le modèle permet ensuite, par exemple, une conductivité indépendante et les mesures de décollage. Les capteurs conventionnels à courants de Foucault avec des éléments absolus ou différentiels 30 corrigent de façon empirique le décollage à la place d'utiliser un modèle physique.

Les matrices de capteurs à courants de Foucault composées d'au moins un enroulement d'attaque sinueux et de multiples éléments de détection peuvent également être utilisés pour inspecter le matériau test. Les matrices de 5 capteurs exemplaires sont illustrées sur la figure 2 à la figure 5, la figure 21, et la figure 22 et sont décrites de façon détaillée dans la demande de brevet US N 10/102 620, déposée le 19 mars 2002, dont tous les enseignements sont incorporés ici en référence. Cette 10 matrice comprend un enroulement primaire 70 ayant des parties étendues pour créer le champ magnétique et une pluralité d'éléments secondaires 76 à l'intérieur de l'enroulement primaire pour détecter la réponse au MUT.

Les éléments secondaires sont tirés vers l'arrière depuis 15 les parties de connexion de l'enroulement primaire pour minimiser le couplage à effet final du champ magnétique.

Des éléments postiches 74 peuvent être placés entre les méandres du primaire pour maintenir la symétrie du champ magnétique, comme décrit dans le brevet US N 6 188 218. 20 Lorsque le capteur est balayé à travers une partie ou lorsqu'une fissure se propage à travers le capteur, perpendiculaire aux parties étendues de l'enroulement primaire, les éléments secondaires 72 dans une boucle d'enroulement primaire adjacente à la première matrice 25 des éléments de détection 76 fournissent une mesure complémentaire des propriétés partielles. Ces matrices d'éléments secondaires 72 peuvent être alignées avec la première matrice d'éléments 76 pour que les images des propriétés de matériau soient dupliquées par la seconde 30 matrice. En variante, pour fournir une complète couverture lorsque le capteur est balayé à travers une partie, les éléments de détection peuvent être décalés le long de la longueur de la boucle primaire ou lorsqu'une fissure se propage à travers le capteur, perpendiculaire aux parties étendues de l'enroulement primaire, comme illustré sur la figure 2.

Les dimensions de la géométrie de la matrice de capteurs et le placement des éléments de détection peuvent être ajustés pour améliorer la sensibilité d'une inspection spécifique. Par exemple, la longueur d'onde spatiale efficace ou la distance entre les conducteurs 10 centraux 71 et le conducteur de retour de courant 91 peuvent être altérés pour ajuster la sensibilité d'une mesure d'une inspection particulière. Pour la matrice de capteurs sur la figure 2, la distance 80 entre les éléments de détection 72 et les conducteurs centraux 71 15 est plus petite que la distance 81 entre les éléments de détection 72 et le conducteur de retour 91. Une réponse optimale peut être déterminée par des modèles, empiriquement, ou par une certaine combinaison des deux.

Un exemple d'une conception de capteur modifiée est 20 illustré sur la figure 3. Dans cette matrice de capteurs, tous les éléments de détection 76 sont d'un côté des enroulements d'attaque centraux 71. La taille des éléments de détection et la distance d'écartement 80 aux enroulements d'attaque centraux 71 sont les mêmes que 25 dans la matrice de capteurs sur la figure 2. Cependant, la distance 81 vers le retour de l'enroulement d'attaque a été augmentée, comme la largeur de l'enroulement d'attaque pour recevoir les éléments supplémentaires dans la simple rangée d'éléments. Un autre exemple d'une 30 conception modifiée est illustré sur la figure 4. Ici, la plupart des éléments de détection 76 sont situés dans une seule rangée pour fournir l'image de base des propriétés de matériau. Un petit nombre d'éléments de détection 72 sont décalés de cette rangée pour créer une résolution d'image supérieure dans un emplacement spécifique.

D'autres éléments de détection sont distants du 5 groupement principal d'éléments de détection au centre des enroulements d'attaque pour mesurer des propriétés de matériau relativement distantes, telles que les propriétés de matériau de base pour des plaques à un joint par recouvrement ou une soudure.

L'utilisation d'éléments de détection relativement petits, par exemple, jusqu'à 1 mm sur 1 mm (0,04 pouces sur 0,04 pouces) ou de carrés plus petits dans une matrice, permet l'imageage à haute résolution de propriétés absolues. L'imageage à haute résolution est 15 critique pour la détection de petites fissures, alors que l'imageage absolu est critique pour corriger de façon robuste les variations de décollage et pour fournir des réponses de fissure fiables pour des fissures qui se formes en grappes, comme c'est typique pour les fissures 20 dans les régions d'usure de contact des rainures de disque moteur.

Dans un mode de réalisation, le nombre de conducteurs utilisés dans l'enroulement primaire peut être réduit en outre pour qu'un mécanisme d'entraînement 25 rectangulaire simple soit utilisé. Comme le montrent la figure 5, la figure 21 et la figure 22, une seule boucle ayant des parties étendues est utilisée pour l'enroulement primaire. Une rangée d'éléments de détection 75 est placée sur l'extérieur de l'une des 30 parties étendues. Ceci est similaire aux conceptions décrites dans le brevet US N 5 453 689 là o la longueur d'onde efficace du mode de champ spatial dominant est reliée à l'espacement entre l'enroulement d'attaque et les éléments de détection. Cet espacement peut être varié pour changer la profondeur de sensibilité aux propriétés et aux défauts. Les avantages de conception sur la figure 5 5 comprennent une structure de détection et d'attaque étroite qui permet des mesures proches des bords de matériau et des chemins d'accès conducteurs de noncroisement pour qu'une conception à simple couche puisse être utilisée avec tous les conducteurs dans la région de 10 détection sur le même plan. La largeur du conducteur 91 la plus distante des éléments de détection peut être faite plus large afin de réduire un chauffage ohmique provenant de larges courants étant entraînés à travers l'enroulement d'attaque. De plus, les éléments de détection postiches 89 avec essentiellement des parties des broches de connexion peuvent être également utilisés pour aider à maintenir la distribution spatiale des conducteurs autour des éléments de détection et pour réduire des effets de bord pour les éléments extérieurs 20 de la matrice.

Une complication de conception et de fabrication des matrices est le besoin d'apporter de nombreuses broches depuis les éléments de détection. Ceci peut être accompli en utilisant des broches de connexion comme illustré sur 25 la figure 6, là o les broches à chaque élément de détection 83 sont étroitement placées en parallèle par un autre jeu de broches 85 se terminant en une boucle fermée 87. Cette conception de broche d'annulation de flux, comme décrit dans la demande de brevet US N 09/666 879 et 30 09/666 524, a la réponse différentielle entre l'élément de détection réel 83 et les broches parallèles 85 mesurées. Cette conception de broche permet une annulation directe de contributions depuis les broches d'éléments de détection à la tension mesurée, aux bornes de ces éléments. La possibilité qui en résulte d'utiliser de longues broches permet des procédés de micro 5 fabrication simples et à faible coût et des conceptions de connecteur à utiliser. Ceci, à son tour, améliore la durabilité de connecteur de capteur, tout en réduisant sensiblement les coûts de remplacement de capteur. Dans cette conception, les enroulements primaires 70 sont 10 séparés des matrices d'éléments secondaires 72 et 76 par une couche d'isolation 95. Cette couche d'isolation est typiquement un Kapton- épais de 0,5 à 1 mil (12,7 à 25,4 micromètres). L'enroulement d'attaque central 71 peut être également placé sur le même côté de la couche 15 isolante 95 comme les éléments de détection 72 et 76.

D'autres conceptions de broche similaires pourraient être utilisées sur deux couches pour annuler de façon similaire le flux. Par exemple, au lieu d'amener les broches d'annulation de flux 85 de retour sur la même 20 couche le long du côté des broches de capteur 83, elles pourraient circuler dans la seconde couche sur le dessus des broches de capteur en annulant encore la contribution de flux depuis les broches.

La capteur MWM et la structure de matrice de 25 capteurs peuvent être produits en utilisant des techniques de micro fabrication typiquement employées dans la fabrication de circuit intégré et de circuit souple. Ceci résulte dans des capteurs hautement fiables et hautement répétables (c'est-à-dire, essentiellement 30 identiques), qui a des avantages inhérents sur les bobines utilisées dans les capteurs conventionnels à courants de Foucault. Comme indiqué par Auld et Moulder, pour des capteurs conventionnels à courants de Foucault " des sondes nominalement identiques ont été trouvées pour donner des signaux qui diffèrent jusqu'à 35%, même si les inductances de sonde étaient identiques à plus de 5 2% " [Auld, 1999]. Ce manque de reproductibilité avec des bobines conventionnelles introduit des exigences graves de calibrage des capteurs (par exemple, des ensembles de bloc de capteur/calibrage adaptés). Par contraste, les pointes des capteurs MWM dupliqués ont des distributions 10 de champ magnétique presque identiques autour des enroulements lorsque les techniques de micro fabrication (gravure) standards ont à la fois une haute reproductibilité et une haute résolution spatiales. La réponse de capteur peut être modélisée de façon précise 15 qui réduit de façon dramatique les exigences de calibrage. Par exemple, le calibrage dans l'air peut être utilisé pour mesurer une conductivité électrique absolue sans les normes de calibrage. Les enroulements sont typiquement montés sur un substrat fin et souple, 20 produisant un capteur concordant. Les couches d'isolation peuvent être un matériau souple tel que Kapton, un polyimide disponible chez E.I. DuPont de Nemours Company.

Les conceptions à simple couche du mécanisme d'entraînement et des éléments de détection supportent 25 des faibles coûts de fabrication sans introduire des exigences excessives pour aligner des couches multiples.

Ceci réduit de façon significative les coûts de fabrication et augmente le nombre de fournisseurs qui peuvent fabriquer les capteurs. Cependant, pour obtenir 30 des niveaux raisonnables de signal sur bruit pour de telles bobines à simple spire (simples rectangles) à de basses fréquences, il est nécessaire d'appliquer plus de courant qu'il est typique pour des capteurs conventionnels à courants de Foucault, par exemple, au dessus de 1 A. Heureusement, à de hautes fréquences utilisées pour des fissures de rupture de surface dans 5 les composants du moteur (par exemple, 5 MHz à 32 MHz), il existe beaucoup de signaux, même pour une bobine à simple spire sans nécessiter de tels courants d'attaque élevés. Une limite pratique sur la taille d'élément de détection est représentée par les coûts de fabrication 10 (par exemple, des largeurs de ligne de 75 pm et plus larges sont de faibles coûts avec de nombreux fournisseurs, alors que des largeurs de ligne plus petites sont plus coûteuses et limites les fournisseurs disponibles). Une autre limite est la contribution relative au signal du flux couplé par la zone de détection active au flux couplé par les broches relativement longues. Ainsi, ces broches sont conservées proches et la nouvelle conception " d'annulation de flux " est utilisée pour annuler littéralement la 20 contribution de ces longues broches (ainsi à la place de deux conducteurs pénétrant dans chaque élément de détection, il y a en réalité quatre conducteurs - deux pour détecter le flux relié par les éléments de détection et les broches elles-mêmes, et les deux autres pour 25 annuler la contribution depuis les broches, laissant juste la réponse aux éléments de détection).

Pour des capteurs à courants de Foucault fonctionnant à des fréquences élevées, les courants de Foucault induits sont confinés à une fine couche (en 30 raison de l'effet de peau) près de la surface, alors qu'à de basses fréquences cette couche pénètre plus profondément dans le matériau sous test là o elle est limitée par la géométrie de capteurs. Pour des capteurs MWM et des matrices MWM, la profondeur de pénétration du champ magnétique dans le matériau sous test à des fréquences plus basses est également limitée à une 5 fraction de longueur d'onde spatiale x de l'enroulement d'attaque. La profondeur de pénétration des champs magnétiques dans des alliages en titane ou en nickel à des fréquences plus élevées est approximativement égale à la profondeur conventionnelle de peau 6=(2/ò>a)1/2, o 10 o=2zf est la fréquence angulaire pour la fréquence f, t est la perméabilité magnétique, et a est la conductivité électrique. Pour des fréquences plus basses, la profondeur de champ MWM de pénétration pour chaque mode spatial de Fourier n est 1/Re(rn), o 15 =4k2 +jwp-= F(2ml/)2 +j2/ô2 kn=2nn/X est le nombre de mode spatial, et X est la longueur d'onde spatiale de l'enroulement d'attaque 20 (Goldfine, 1993). Le mode spatial fondamental (n=l) a la profondeur la plus grande de pénétration, avec une longueur d'onde spatiale égale à k. Cette longueur d'onde spatiale est prise comme deux fois l'espacement entre les segments linéaires d'attaque et est similaire à celle 25 d'une bobine avec un diamètre approximativement égal à la moitié de longueur d'onde. Pour la même fréquence de courant d'attaque, les champs magnétiques d'un capteur de longueur d'onde plus longue (par exemple, 16,7 mm) vont pénétrer plus profondément dans le matériau sous test que 30 les champs depuis un capteur de longueur d'onde plus courte (par exemple, 3,6 mm). Comme le montre la figure 7, ceci est vrai à des fréquences relativement basses, par exemple, sous 1 MHz pour des alliages en titane ou en nickel. Au delà de 10 MHz, la longueur d'onde n'affecte pas de façon significative la profondeur de pénétration des champs.

Pour le MWM et les matrices MWM, la réponse de capteur à chaque élément de détection est typiquement obtenue en termes d'ampleur et de phase (ou de partie réelle et imaginaire) de la transinductance. La 10 transinductance est égale à la transimpédance divisée par la fréquence angulaire, w=2zf, o f est la fréquence du courant appliqué d'enroulement d'attaque. La transimpédance est la tension mesurée aux deux bornes des éléments de détection vs, divisée par le courant appliqué 15 id.

tension d'élément de détection transimpédance courant d'enroulement d'attaque d courant d'enroulement d'attaque -id Pour le capteur MWM d'origine de la figure la, la tension 20 d'élément de détection est la somme des tensions induites sur chaque ensemble de secondaires sinueux. La transinductance est ensuite I transimpédance v | transinductanceansimpdance j2df j2#fid o j=(-1)1/2 La transinductance a les unités d'inductance et reflète le couplage inductif entre l'enroulement d'attaque et les éléments de détection.

Une approche quelconque de test non destructif basée sur le modèle requiert que le comportement de capteur corresponde aux prédictions de modèle pour le matériau sous test. De plus, pour être pratique, chaque capteur 5 individuel serait essentiellement identique. Le MWM a été conçu pour fournir des réponses qui ont correspondu au comportement de modèles analytiques dérivés à partir de principes physiques de base. Par contraste, les capteurs à courants de Foucault sont typiquement conçus pour être 10 très sensibles et ensuite la réponse est modélisée sans essayer de re concevoir le capteur pour réduire l'erreur entre la réponse réelle et la réponse prédite (Dodd, 1982). Un avantage de conception du capteur pour correspondre à un modèle est une procédure de calibrage 15 simplifiée. Pour calibrer, une mesure est simplement exécutée dans l'air, à distance d'un média conducteur ou magnétique quelconque. Ce " calibrage d'air ", décrit dans le brevet US N 6 188 218 corrige les variations de capacitance de câble, le couplage inductif non modélisé 20 et le décalage d'instrumentation. Le plus important, ce calibrage d'air permet la mesure des propriétés électriques absolues qui sont robustes et peut refléter, par exemple, la microstructure du matériau sous test. Ces mesures sont souvent directement comparables à des 25 valeurs de documentation pour des propriétés de matériau.

En tant que partie du calibrage, les mesures sont quelquefois également exécutées avec un capteur " shunt " qui a les broches de connexion au niveau des éléments de détection court-circuités ensemble. Ceci fournit une 30 mesure directe de l'effet parasite des broches sur la réponse de mesure. De préférence, la mesure shunt est exécutée avec le capteur shunt sur le composant, ou une partie avec des propriétés similaires au composant, à inspecter pour que les conditions de calibrage imitent les conditions d'inspection autant que possible. De plus, il est quelquefois utile d'exécuter des mesures shunt à la fois dans l'air et sur la partie.

Les matrices de balayage fournissent l'imageage des défauts dans lescomposants métalliques. Par exemple, les images de matrices MWM ont révélé des micro fissures distribuées, des petites fissures et des macro fissures 10 visibles dans un spécimen de fatigue de pliage à quatre points en aluminium comme décrit dans la demande de brevet US N 10/345 883. Les images peuvent être obtenues avec le capteur dans différentes orientations. La matrice MWM est plus sensible aux fissures qu'elles sont 15 orientées de façon perpendiculaire aux segments linéaires d'attaque (il faut noter que les courants de Foucault induits sont de façon dominante dans la direction des segments linéaires d'attaque plus longs). Le MWM reste sensible aux fissures orientées d'autant que 75 degrés 20 depuis cette orientation perpendiculaire et même supérieure dans le cas de macro fissures et d'encoches structurelles. Les encoches EDM peuvent être facilement détectées même si elles sont parallèles aux enroulements d'attaque, ce qui est l'inconvénient des encoches EDM 25 pour démontrer la sensibilité. Parce qu'elles ne sont pas aussi étroites que les fissures réelles, elles peuvent être détectées à toutes les orientations. Puisque la matrice est sensible aux fissures qui sont jusqu'à 75 degrés de l'orientation perpendiculaire, deux balayages 30 peuvent être exécutés, avec des orientations d'enroulement d'attaque qui diffèrent d'au moins 15 degrés, pour détecter les fissures dans toutes les orientations.

Les matrices de capteurs peuvent être également conçues pour fournir des mesures à deux ou plusieurs 5 orientations différentes pour qu'un seul passage de la matrice de capteurs soit requis, ce qui améliore également le débit. Un exemple est la conception de capteur de la figure 26, qui représente un enroulement d'attaque 105 configuré pour fournir deux angles 10 d'orientation différents lors du balayage sur une surface de matériau. Une matrice linéaire des éléments de détection 107 est à un angle différent d'une seconde matrice linéaire d'éléments de détection 109, ce qui assure que toutes les orientations de fissure sont 15 couvertes.

Les capteurs de pénétration profonde, qui ont une longueur d'onde spatiale plus longue, fournissent la possibilité d'imager des caractéristiques géométriques cachées dans des composants du moteur, mesurent 20 l'épaisseur de paroi des aubes de turbine, et la capacité de balayer manuellement de larges zones et de former des images à haute résolution sans des scanners onéreux.

Cette capacité de détecter les dommages de sous surface, démontrés pour des dommages de corrosion cachés, décrits 25 dans la demande de brevet US N 10/345 883, est également utile pour la détection d'anomalies de sous surface dans les disques moteurs, telles que des inclusions cachées.

Un procédé efficace pour convertir la réponse du capteur MWM en propriétés de matériau ou géométriques est 30 d'utiliser les procédés de mesure de grille. Ces procédés mappent l'ampleur et la phase (ou les parties réelles et imaginaires) de l'impédance du capteur dans les propriétés à déterminer et prévoient une possibilité de mesure en temps réel. Les grilles de mesure sont des bases de données bidimensionnelles qui peuvent être visualisées en tant que " grilles " qui relient deux 5 paramètres mesurés à deux inconnus, tels que la conductivité électrique (ou perméabilité magnétique) et le décollage (o le décollage est défini en tant que proximité du MUT au plan des enroulements MWM). Pour la caractérisation des revêtements ou des propriétés de 10 couche de surface, des versions à trois ou à plusieurs dimensions des grilles de mesure appelées réseaux et hypercubes, respectivement peuvent être utilisées. En variante, les paramètres de couche de surface peuvent être déterminés à partir d'algorithmes numériques qui 15 minimisent l'erreur entre les mesures et les réponses prédites depuis le capteur.

Un avantage du procédé de grille de mesure est qu'il permet des mesures en temps réel des propriétés électriques absolues du matériau et des paramètres 20 géométriques d'intérêt. La base de données des réponses de capteur peut être générée avant l'acquisition de données sur la partie elle-même, pour qu'uniquement l'opération de consultation de table, qui relativement rapide, doive être exécutée. De plus, les grilles peuvent 25 être générées pour les éléments individuels dans une matrice pour que chaque élément individuel puisse être compensé au décollage pour fournir des mesures de propriété absolues, telle que la conductivité électrique.

Ceci réduit encore le besoin de normes de calibrage 30 extensif. Par contraste, les procédés conventionnels à courants de Foucault qui utilisent des tables de corrélation empiriques qui relient l'amplitude et la phase d'un signal compensé de décollage aux paramètres ou propriétés d'intérêt, telle que la taille ou la dureté de fissure, nécessitent des calibrages extensifs et une préparation d'instrument. Une grille de mesure 5 représentative pour un métal non magnétique à faible conductivité (par exemple des alliages en titane, certains superalliages et aciers inoxydables austénitiques) est illustrée sur la figure 8.

La figure 9 représente un exemple de grille de 10 mesure pour estimer la conductivité et le décollage pour un métal non magnétique à forte conductivité (par exemple, un alliage d'aluminium). Dans ce cas, le modèle a supposé que le matériau sous test (MUT) a été une moitié d'espace infinie (c'est-à-dire, une simple couche 15 d'épaisseur infinie). Ceci est une supposition raisonnable lorsque la profondeur de peau est petite en comparaison de l'épaisseur réelle du matériau sous test (concernant une rainure de disque moteur). On suppose également qu'un entrefer (ou couche isolante) existe 20 entre le capteur et la première surface conductrice. Cet " entrefer " est appelé le décollage. Les données illustrées sur la figure 9 sont pour un seul canal (élément de détection) d'une matrice MWM lors du balayage à travers une surface. Pour des problèmes plus 25 compliqués, telle qu'une fissure sous un revêtement sur une aube de turbine, les deux inconnus pourraient être le décollage et la conductivité du substrat, en utilisant un modèle à trois couches (c'est-à- dire, l'écart de décollage est une couche, le revêtement est une deuxième 30 couche, et le substrat est une troisième couche infiniment épaisse). En variante, deux ou plusieurs fréquences peuvent être utilisées avec des bases de données multidimensionnelles (par exemple, des réseaux ou hypercubes) pour estimer plus de deux propriétés inconnues.

Une fréquence typique utilisée dans des mesures à 5 une seule fréquence des rainures de disques moteurs est 6,3 MHz. Cette fréquence est suffisante pour la détection de fissures longues de 1,5 mm (0,06 pouces). Cependant, pour des fissures plus petites dans d'autres emplacements critiques, l'opération à des fréquences supérieures de 10 façon significative peut être requise. Pour la détection de fissures et la détermination de la longueur, de l'emplacement et de la profondeur, des procédés à fréquences multiples peuvent être utilisés.

Pour mesurer la réponse des éléments de détection 15 individuels dans une matrice, le multiplexage entre les éléments peut être exécuté. Cependant, ceci peut réduire de façon significative le taux d'acquisition de données pour qu'une approche doive plus préférablement utiliser une architecture de mesure d'impédance qui permet de 20 façon efficace l'acquisition de données depuis tous les éléments de détection en parallèle. Pour exécuter les mesures absolues de propriétés de matériau, pour corriger de façon robuste les images pour des variations de décollage causées en faisant varier la rugosité et la 25 courbure de surface, et pour développer les signaux de réponse de fissure fiables à fréquences multiples, il est essentiel de générer des données d'impédance robustes à travers des fréquences multiples et à travers de larges gammes d'ampleur et de phase d'impédance. Ce type 30 d'instrument est décrit de façon détaillée dans la demande de brevet US N 10/155 887, déposée le 23 mai 2002, dont tous les enseignements sont incorporés ici en référence. Cette instrumentation peut acquérir des données provenant de 39 canaux parallèles d'impédance (ampleur et phase) de façon simultanée en moins de 10 millisecondes (par exemple, 100 mesures par seconde sur 5 39 canaux de façon simultanée). Cette vitesse est critique pour augmenter les taux de débit pour l'inspection de larges zones telle que la surface interne entière d'une rainure de disque moteur, ou un alésage, une région de bobine, ou un orifice de boulon à fort 10 rapport d'aspect dans un disque moteur. Pour exécuter les mesures avec les procédés de grille et le calibrage d'air, chaque canal doit fournir une mesure robuste et précise d'impédance absolue. L'utilisation d'éléments de détection multiples avec une attaque sinueuse et une 15 instrumentation de mesure d'architecture parallèle permet ensuite une résolution d'image élevée en temps réel.

La figure 10 fournit une illustration d'une sonde de matrice MWM configurée pour une inspection de rainure. La matrice MWM souple 30 est placée dans la rainure 44 du 20 disque 42 avec un support 32. Le support peut être rigide ou peut comprendre des composants concordants tel qu'un ballon gonflable comme décrit dans la demande de brevet US N 10/172 834, déposée le 13 juin 2002, dont tous les enseignements sont incorporés ici en référence. Le ballon 25 gonflable peut être rempli d'eau pour fournir de la pression derrière le capteur et peut améliorer la durabilité du capteur (c'est-à-dire, en dégonflant le ballon avant son entrée dans la rainure). Le support 32 peut être fixé à une électronique de sonde 34, qui 30 fournit l'amplification des signaux d'élément de détection, un arbre 36, qui guide la direction de balayage pour le capteur, et un mécanisme de gonflage du ballon 38. Un encodeur de position 40 fournit un enregistrement longitudinal des données de matrice MWM le long de l'axe de la rainure inspectée. Les positions d'éléments de détection (avec un espacement de 0,04 5 pouces) fournissent la position dans le sens transversal, résultant dans une image bidimensionnelle complètement enregistrée, avec un balayage manuel utilisant un encodeur de position axial unique. Les signaux électriques sont surveillés avec l'instrumentation 10 d'impédance d'acquisition de données à architecture parallèle 46 à travers des connexions électriques depuis l'électronique de sonde 45 et l'encodeur de position 43.

Une connexion 47 entre l'instrument d'impédance et un processeur 48, tel qu'un ordinateur, est utilisée pour 15 commander l'acquisition de données et traiter et afficher les données.

Cette sonde a la possibilité d'inspecter à la fois le quadrant inférieur et supérieur de la rainure sur un côté dans un processus à deux étapes. Le processus 20 implique une pression manuelle d'un bouton qui décale de façon appropriée et rapidement la configuration de l'encodeur pour supporter le balayage, le quadrant inférieur du côté de la rainure commençant au centre et ensuite retournant vers le centre, pressant le bouton et 25 balayant le quadrant supérieur du côté de la rainure.

Cette conception requiert à l'opérateur de retourner le disque pour ensuite inspecter les quadrants supérieur et inférieur du côté opposé des rainures. En variante, la matrice MWM peut être conçue pour permettre le balayage 30 des deux côtés de façon simultanée, sans retourner le disque moteur, permettant un balayage rapide des deux côtés dans soit une opération manuelle, soit une opération automatique. L'utilisation de ballons qui sont dégonflés lors de l'entrée dans la rainure étend souvent la vie des capteurs en limitant les dommages lors de l'entrée dans la rainure. Également, les combinaisons de 5 ballons et de mousse avec du plastique peuvent souvent améliorer la conformabilité aux géométries de rainure complexes.

La figure 11 et la figure 12 fournissent des images de conductivité typiques obtenues à partir de rainures de 10 moteur avec des dommages d'usure de contact. Les rainures 2 à 9 de ce disque moteur F-110l ont été sélectionnées parce qu'elles contiennent plusieurs fissures comprises entre 0,38 mm (0,015 pouces) à 5, 1 mm (0,20 pouces), avec six fissures documentées sous 2,5 mm (0,1 pouces) en se 15 basant sur des empreintes d'acétate. Dans ce cas, l'objectif était de détecter de façon fiable les fissures de 1,5 mm (0,06 pouces) et plus longues avec des taux de fausse alerte raisonnables. Comme le montrent les figures 11 et 12, des fissures 1,25 mm (0,05 pouces) et plus 20 longues fournissent des indications larges visualisées facilement dans les images bidimensionnelles (balayages C) avec aucune indication de fond même en approchant leur niveau de signal. Les deux fissures plus petites de 0,9 mm (0,035 pouces) de longueur dans la rainure 5 et 1,0 mm 25 (0,04 pouces) de longueur dans la rainure 9 produisent des signaux significatifs, cependant ces dernières sont bien en dessous du seuil de détection requis, aussi aucune tentative n'a été faite pour améliorer leur détection. Les mesures de simple fréquence représentées 30 ici peuvent produire des fausses indications positives si les images de fissure plus petites sont améliorées.

Deux étapes de traitement ont été exécutées sur les données de transinductance de matrice MWM. La première devait convertir les parties de transinductance réelles et imaginaires en images de conductivité électrique 5 absolue et de décollage en utilisant les procédés de mesure de grille. Les images de conductivité qui en résultent sont ensuite corrigées pour des variations de décollage à distance des fissures. Cependant, puisque les fissures elles-mêmes n'étaient pas modélisées dans ce 10 cas, la correction de décollage à l'emplacement de la fissure n'est pas une correction exacte. La seconde étape de traitement devait normaliser la réponse en ajustant chaque élément de détection. L'ajustement peut impliquer la division de chaque réponse d'élément de détection par 15 la réponse moyenne pour chaque élément là o la moyen est prise sur une zone spécifiée à l'intérieur de la rainure qui ne contient pas une fissure. La réponse peut ensuite être remise à l'échelle (par exemple, multipliée) par la réponse moyenne pour tous les éléments de détection ou 20 une valeur spécifiée. L'ajustement peut également impliquer la soustraction de la réponse moyenne ou un certain autre niveau pré sélectionné. Les images sont ensuite présentées avec une échelle de couleur sélectionnée par intention pour mettre l'accent sur des 25 fissures plus longues que 1,25 mm (0,05 pouces) et pour supprimer des fissures plus petites et des variations de fond.

En tant qu'autre alternative, d'autres outils d'amélioration de signature de fissure peuvent être 30 également appliqués. Par exemple, comme décrit dans la demande de brevet US N 10/345 883, déposée le 15 janvier 2003, dont tous les enseignements sont incorporés ici en référence, une combinaison de fréquences multiples et de filtres spatiaux adaptés peuvent améliorer les réponses de fissure et supprimer la grappe (des signaux de non fissure comme de fond). Ceci améliorerait les seuils de 5 détection mais pourrait limiter la robustesse à certains types de fissures. Une attention particulière doit être apportée lors de " l'optimisation " de filtres de détection sur un ensemble de formation spécifique ou même un ensemble de test de fissures qui pourraient ne pas 10 représenter complètement la population de fissures possibles dans le matériel d'exécution de service.

Pour les images des figures 11 et 12, un calibrage a été exécuté dans l'air avec aucune norme de calibrage.

Dans des installations de remise en état, les seuils de 15 détection seraient fixés en se basant sur des résultats obtenus à partir d'un ensemble de formation de spécimens réels de disque avec des fissures réelles idéalement formées en service. Le calibrage prend approximativement 15 secondes, ne comprenant pas le temps de mise en route 20 du système initial et le temps de préparation d'environ quinze minutes. Les balayages prennent moins d'une minute par rainure. L'élimination des scanners onéreux et l'augmentation du débit en comparaison aux procédés d'inspection à simple bobine (qui prennent typiquement 10 25 à 20 minutes par rainure) offrent un potentiel d'économie de coût.

Une autre caractéristique évidente dans les images de balayage de, par exemple, la figure 11 est le rebord au bord de la rainure. La figure 13 fournit une vue 30 étendue de la signature de bord. La largeur efficace de ce bord est inférieure à 0,5 mm (0,02 pouces) dans les images de conductivité corrigée de décollage. Ainsi, pour des disques moteurs F-110, la possibilité de réduire la signature de bord inférieure à 0,5 mm (0,02 pouces) combinée à la possibilité de détecter des fissures supérieures à 1,0 mm (0,04 pouces) remplit l'exigence 5 d'inspection pour détecter des fissures plus longues que 1,5 mm (0,06 pouces) à l'intérieur de la rainure. Cette possibilité de minimiser la signature de bord résulte à la fois de la petite taille d'élément de détection et de l'utilisation du ballon pour fournir une pression égale 10 et constante sur les éléments de détection de la matrice MWM lorsque le capteur va hors du bord.

Les figures 14 à 17 fournissent les réponses de canal individuel correspondants (élément de détection) (balayage B) pour les rainures 2, 5 et 9 dans l'un des 15 disques. Uniquement la réponse provenant du canal qui passe sur la fissure est tracée. Les mesures répétées à l'intérieur de ces rainures produisent de façon continue des résultats similaires. Même les variations de fond apparaissent répétables. Dans la rainure 9, il existe 20 deux indications de fissure significatives comme illustré sur la figure 17.

La figure 9a représente un tracé de la longueur de fissure estimée en comparaison à la longueur de fissure réelle déterminé à partir des empreintes d'acétate prises 25 dans les rainures, comme décrit précédemment. La figure 9b fournit un tracé similaire de la distance estimée depuis le bord de rainure jusqu'au bout le plus proche de la première fissure détectée à l'intérieur de la rainure.

Les mesures de propriété efficaces faites avec la 30 matrice MWM peuvent être également utilisées pour déterminer la longueur et l'emplacement de fissure à l'intérieur de la rainure. En tant que démonstration de cette possibilité, la fissure longue de 1,25 mm (0,05 pouces) dans la rainure 2 a été utilisée en tant qu'ensemble de formation. Comme le montre la figure 14, la largeur de la réponse de fissure à un pourcentage 5 spécifique de la réponse de conductivité normalisée a été utilisée pour estimer la longueur de fissure. La pourcentage de hauteur de réponse à laquelle la largeur de réponse de fissure adaptée à la longueur de fissure documentée pour la fissure d'ensemble de formation a été 10 utilisée. Dans ce cas, la largeur de réponse adaptée à la longueur de la fissure longue de 1,25 mm (0,05 pouces) à soixante pour cent (60%) de la hauteur de réponse. Il faut noter que ceci est un simple exemple et plusieurs fissures pourraient être utilisées dans l'ensemble de 15 formation, mais en fixant ce pourcentage, ceci ne devrait pas être exécuté à chaque inspection; ce serait exécutée une seule fois pour un capteur donné et une application d'inspection donnée. Ainsi, la largeur de réponse à 60% de la hauteur de réponse a été utilisée pour estimer la 20 longueur des autres fissures dans les huit rainures inspectées. La figure 18 représente les résultats d'estimation de longueur de fissure pour ces fissures.

Une réponse relativement linéaire existe pour les six fissures documentées dans ces huit rainures. La fissure 25 la plus longue à 5,0 mm (0,2 pouces) était en réalité composée d'une fissure principale d'environ 4,1 mm (0,16 pouces) de long, ce qui s'accorde bien avec la réponse MWM, et une extension très étroite de cette fissure qui est seulement visible sous un microscope. En conséquence, 30 cette fissure est indiquée ici par deux symboles. La fissure de 1,0 mm (0,04 pouces) dans la rainure 9 est légèrement hors de la ligne. Cette fissure était entre la fissure plus large et une autre fissure apparente légèrement plus loin dans la rainure qui n'a pas été complètement documentée avec des empreintes d'acétate. La fissure peut avoir été en réalité plus longue que 5 déterminée à partir de l'empreinte, si, par exemple, il existe une extension étroite comme avec la fissure longue de 5,0 mm (0,2 pouces) dans la même rainure.

La figure 19 fournit l'emplacement de fissure en terme de distance depuis le bord de la rainure jusqu'au 10 bout le plus proche de la première fissure détectée à l'intérieur de la rainure. L'accord ici est plus cohérent parce que l'effet des " fissures étroitement étendues " sur ces plus longues distances est moins apparent que sur des distances plus courtes pour la tracé de longueur de 15 fissure de la figure 18. Les images bidimensionnelles indiquent clairement le bord et illustrent la possibilité d'imageage de forte résolution du MWM.

Comme autre alternative, en plus des bobines inductives, d'autres types d'éléments de détection, tels 20 que des capteurs à effet Hall, des capteurs magnétorésistifs, des détecteurs d'énergie quantique à supraconducteurs (SQUIDS), et des capteurs géants à magnétorésistance (GMR), peuvent être utilisés à la place de, ou en combinaison avec, des bobines inductives. 25 L'utilisation de capteurs GMR pour la caractérisation de matériaux est décrite de façon plus détaillée dans la demande de brevet US N 10/045 650, dont tous les enseignements sont par la présente incorporés en référence.

En tant que validation de performance de capteur, une matrice MWM a été utilisée pour exécuter une étude POD limitée sur des spécimens plats ENSIP d'alliage en titane. Les spécimens plats ont été sélectionnés par un équipementier (OEM) pour représenter les spécimens plats ENSIP utilisés dans d'autres études POD. Pour cette étude, un procédé à deux fréquences (8 et 12 MHz) a été 5 utilisé. La réduction de l'empreinte d'élément de détection et l'utilisation de plus de fréquences (par exemple, trois) supérieures (jusqu'à 32 MHz) peuvent améliorer la sensibilité de fissures plus petites.

Les résultats de l'étude POD avec des comparaisons 10 des résultats de matrice MWM (1) pour un capteur standard à courants de Foucault et (2) une matrice à courants de Foucault conforme d'OEM (à la fois avec des conceptions de bobine différentielle) sont fournis sur la figure 20.

Les spécimens plats ENSIP utilisés dans cette étude, ont 15 été sélectionnés pour démontrer la possibilité de détection relative. Un ensemble de quatorze spécimens ENSIP Ti 6-4 contenant six fissures chacun ont été utilisés pour un test initial. La longueur de fissure dans cet ensemble a varié de 0,1 mm à 1,5 mm (0,004 20 pouces à 0,058 pouces). Quatre spécimens contenant 23 fissures ont été sélectionnés par l'OEM pour des tests aveugles à l'installation de l'OEM.

Les résultats de matrice MWM représentés ici sont pour trois fixations de seuil de détection différentes. 25 Le taux de fausse alerte pour le MWM, dans chaque cas, est inférieur à 5%. En comparant la probabilité de performance de détection, il faut prendre soin de fixer des taux de fausse alerte à des niveaux identiques. Une comparaison robuste de différentes technologies nécessite 30 une connaissance détaillée des algorithmes de chaque procédé de détection et toutes les fausses alertes enregistrées. Par exemple, si un capteur d'empreinte plus large est comparé à un capteur d'empreinte plus petit, il existe une mise en moyenne inhérente avec le capteur plus large qui peut réduire le nombre d'opportunités de fausse alerte. Ceci nécessiterait les taux de fausse alerte à 5 mettre à l'échelle en conséquence pour fournir une comparaison POD juste. Puisque ceci n'est pas une pratique commune, uniquement des conclusions générales peuvent être tirées de telles études POD limitées. Les informations de fausse alerte n'étaient pas disponibles 10 dans ceci pour tous les capteurs testés. Néanmoins, les résultats de l'étude POD limitée présentée sur la figure 20 démontrent une fiabilité d'inspection représentative pour la matrice MWM.

Le manque de spécimens de test fabriqués disponibles 15 avec des fissures simulées ou réelles dans des régions avec des dommages d'usure de contact rend difficile la qualification des procédés NDE utilisant des procédés d'étude POD acceptée. Une approche, cependant, doit utiliser un ensemble substantiel de spécimens disponibles 20 avec de réelles fissures depuis le matériel d'exécution de service qui a été retiré du service après la détection de fissures. Heureusement, pour les disques moteurs spécifiques traités ici, il y a une alimentation substantielle de tels disques d'exécution de service. 25 Aussi, les disques qui ont de larges fissures tendent à avoir certaines fissures plus petites également. Le résultat est une population substantielle de rainures avec des fissures et des rainures avec aucune fissure avec de degrés changeants de dommages d'usure de contact. 30 Alors qu'il est important d'utiliser les dommages réels induits par champ pour l'inspection des démonstrations de fiabilité, dès que possible, pour représenter de façon précise la morphologie de fissure, une géométrie locale et des conditions de surface telle que l'usure de contact, il est important de reconnaître qu'il y a un potentiel pour des fissures d'exister dans ce matériel 5 qui ne sont pas détectées par des techniques non destructives quelconques.

La rugosité de surface peut être mesurée ainsi que l'utilisation de la relation entre le décollage et RA.

Ceci est décrit dans le rapport final NASA Phase II 10 intitulé " Nondestructive Characterization of Thermal Spray Coating Porosity and Thickness ", daté au 17 septembre 1997 et dans la demande de brevet US N 60/065 545 déposée le 14 novembre 1997, dont tous les enseignements sont incorporés ici en référence. Ces 15 données et cette image de décollage peuvent être seuillées ou analysées pour accepter ou rejeter les disques en se basant sur les dommages d'usure de contact.

De plus, le niveau de décollage peut être utilisé pour ajuster les niveaux de confiance pour la détection des 20 fissures puisque la sensibilité aux fissures est réduite au fur et à mesure que le décollage augmente.

Pour des matériaux de moteur en alliage de nickel, tel que l'alliage 738 ou l'alliage 718, le grenaillage et/ou le traitement thermique peuvent produire une 25 perméabilité relative près de la surface supérieure à 1,0. La figure 23 représente un tracé schématique relatif à la perméabilité magnétique relative aux contraintes de compression et de tension dans le matériau. La variation nominale de la perméabilité magnétique avec la profondeur 30 est illustrée sur la figure 24 et indique la région de perméabilité supérieure près de la surface causée par le grenaillage et/ou le processus de traitement thermique.

La figure 25 représente la variation correspondante dans la mesure de perméabilité relative en tant que fonction de fréquence. A des fréquences suffisamment élevées, le champ magnétique est confiné près de la surface du MUT et 5 reflète uniquement la perméabilité (et contrainte) de la région de surface. À des fréquences plus basses, le champ magnétique peutpénétrer à travers cette région et la perméabilité moyenne ou efficace est réduite. À des fréquences suffisamment basses, le champ magnétique 10 pénètre assez loin dans le matériau de base que la perméabilité approche 1,0. Des images de haute résolution de perméabilité peuvent ensuite être utilisées pour mapper les variations de contrainte résiduelle afin de qualifier le granaillage ou d'autres processus de 15 fabrication ou afin d'évaluer le vieillissement du matériau/la dégradation du matériau, comme décrit de façon plus détaillée dans la demande de brevet US N 10/351 978 déposée le 24 janvier 2003, dont tous les enseignements sont incorporés ici en référence. Ensuite, 20 les régions avec des contraintes résiduelles inacceptables pourraient être ré usinées (par exemple, mélange et re-grenaillage) pour prolonger la durée de vie.

Alors que les inventions ont été particulièrement 25 illustrées et décrites en faisant référence aux modes de réalisation préférés de ces dernières, l'homme du métier comprendra que divers changements de forme et de détail pourraient être faits dans ces dernières sans s'écarter de l'esprit et la portée de l'invention comme défini dans 30 les revendications annexées.

Claims (58)

REVENDICATIONS

1. Appareil pour l'inspection de matériaux, ledit appareil comprenant: un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un 5 matériau sous la surface de test, des connexions individuelles à chaque élément de détection, et au moins un segment conducteur primaire linéaire positionné de façon parallèle aux rangées d'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un 10 courant électrique intermittent; un instrument de mesure d'impédance avec une circuiterie électrique dédiée pour chaque élément de détection; des moyens pour enregistrer la position du capteur 15 sur le matériau; et des moyens pour convertir la réponse d'élément de détection à un propriété efficace.

2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel les 20 éléments de détection sont des bobines de détection absolues rectangulaires.

3. Appareil selon la revendication 1, dans lequel les connexions d'élément de détection comprennent une paire 25 avoisinante de conducteurs pour compenser l'effet des connexions sur la réponse mesurée de chaque élément de détection.

4. Appareil selon la revendication 1, dans lequel un conducteur primaire et les éléments de détection sont sur le même plan.

5. Appareil selon la revendication 1, dans lequel un conducteur primaire et les éléments de détection sont sur des plans différents.

6. Appareil selon la revendication 1 comprenant en outre 10 une seconde rangée d'éléments de détection alignés sur le côté opposé d'un conducteur primaire depuis la première rangée d'éléments de détection.

7. Appareil selon la revendication 1, dans lequel 15 l'instrumentation exécute l'acquisition de données en parallèle pour que tous les canaux soient surveillés en même temps.

8. Appareil selon la revendication 1, comprenant en outre 20 un support pressurisable positionné derrière la matrice de capteur.

9. Appareil selon la revendication 1, dans lequel le matériau est inspecté pour des fissures. 25

10. Appareil selon la revendication 9, dans lequel le matériau est balayé avec les conducteurs primaires perpendiculaires à la direction probable de la fissure.

11. Appareil selon la revendication 9, dans lequel le matériau est balayé avec les conducteurs primaires à un angle par rapport à la direction probable de la fissure.

12. Appareil selon la revendication 9 comprenant en outre la corrélation d'une propriété efficace à la longueur de la fissure.

13. Appareil selon la revendication 9 comprenant en outre l'utilisation de la mesure de propriété efficace pour déterminer l'emplacement de la fissure.

14. Appareil selon la revendication 9 comprenant en outre le traitement de la propriété efficace avec un filtre qui correspond à une réponse de fissure.

15. Appareil selon la revendication 1 dans lequel la 15 propriété efficace est la conductivité électrique.

16. Appareil selon la revendication 1 dans lequel la propriété efficace est le décollage.

17. Appareil selon la revendication 1, dans lequel les mesures sont exécutées à de multiples fréquences d'excitation.

18. Procédé pour l'inspection de matériaux courbés, ledit 25 procédé comprenant: la disposition d'un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des connexions individuelles à chaque élément de détection, 30 et au moins un segment conducteur primaire linéaire positionné de façon parallèle aux rangées de l'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; la connexion de chaque élément de détection à une circuiterie électrique dédiée dans un instrument de mesure d'impédance; l'enregistrement de la position de balayage sur le matériau; et et la conversion de chaque réponse d'élément de détection en une propriété efficace. 10

19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel les éléments de détection sont des bobines de détection absolues rectangulaires.

20. Procédé selon la revendication 18, dans lequel les connexions d'élément de détection comprennent une paire avoisinante de conducteurs pour compenser l'effet des connexions sur la réponse mesurée de chaque élément de détection.

21. Procédé selon la revendication 18, dans lequel un conducteur primaire et les éléments de détection sont sur le même plan.

22. Procédé selon la revendication 18, dans lequel un conducteur primaire et les éléments de détection sont sur des plans différents.

23. Procédé selon la revendication 18 comprenant en outre 30 une seconde rangée d'éléments de détection alignés sur le côté opposé d'un conducteur primaire depuis la première rangée des éléments de détection.

24. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'instrumentation exécute l'acquisition de données en parallèle pour que tous les canaux soient surveillés en même temps.

25. Procédé selon la revendication 18 comprenant en outre un support pressurisable positionné derrière la matrice de capteur.

26. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le matériau est inspecté pour des fissures.

27. Procédé selon la revendication 26, dans lequel le 15 matériau est balayé avec les conducteurs primaires perpendiculaires à la direction probable de la fissure.

28. Procédé selon la revendication 26, dans lequel le matériau est balayé avec les conducteurs primaires à un 20 angle par rapport à la direction probable de la fissure.

29. Procédé selon la revendication 28 comprenant en outre le balayage du matériau avec un capteur à un angle différent par rapport à la direction probable de la 25 fissure.

30. Procédé selon la revendication 29, o les angles de balayage sont compris entre -45 et 30 .

31. Procédé selon la revendication 26 comprenant en outre la corrélation d'une propriété efficace à la longueur de la fissure.

32. Procédé selon la revendication 26 comprenant en outre l'utilisation de la mesure de propriété efficace pour déterminer l'emplacement de la fissure.

33. Procédé selon la revendication 26 comprenant en outre le traitement de la propriété efficace avec un filtre qui correspond à une réponse de fissure.

34. Procédé selon la revendication 18 dans lequel la propriété efficace est la conductivité électrique.

35. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la propriété efficace est le décollage. 15

36. Procédé selon la revendication 18, dans lequel les mesures sont exécutées à de multiples fréquences d'excitation.

37. Procédé selon la revendication 18 comprenant en outre le calibrage du capteur en mesurant la réponse du capteur sur un matériau non conducteur.

38. Procédé selon la revendication 37 comprenant en outre 25 le calibrage du capteur en mesurant la réponse d'un capteur shunt sur un matériau non conducteur.

39. Procédé selon la revendication 37 comprenant en outre la mesure de la réponse d'un capteur shunt sur le 30 matériau test en tant que part du calibrage.

40. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le matériau est une rainure de disque du moteur.

41. Procédé pour l'inspection d'un matériau rainuré, ledit procédé comprenant: la disposition d'un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des connexions individuelles à chaque élément de détection, 10 et au moins un segment de conducteur primaire linéaire positionné en parallèle par rapport aux rangées d'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; la connexion de chaque élément de détection à la 15 circuiterie électrique dédiée dans un instrument de mesure d'impédance; le balayage du capteur le long d'un côté du matériau; l'enregistrement de la position de balayage; et la conversion de chaque réponse d'élément de détection en une propriété efficace.

42. Procédé selon la revendication 41 comprenant en outre un support pressurisable positionné derrière la matrice 25 de capteur.

43. Procédé selon la revendication 41 comprenant en outre le retournement du matériau test pour inspecter le côté opposé.

44. Procédé selon la revendication 41 comprenant en outre une matrice de capteurs qui permet le balayage simultané des deux côtés de la rainure.

45. Procédé pour l'inspection de matériaux, ledit procédé comprenant: la disposition d'un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des 10 connexions individuelles à chaque élément de détection, et au moins un segment de conducteur primaire linéaire positionné en parallèle par rapport aux rangées d'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; la connexion de chaque élément de détection à la circuiterie électrique dédiée dans un instrument de mesure d'impédance; l'enregistrement de la position de balayage; la conversion de chaque réponse d'élément de 20 détection en une propriété efficace; et la comparaison de la réponse du balayage aux réponses de fond ayant des signatures de défaut pour déterminer une détection.

46. Procédé selon la revendication 45 o le défaut est une fissure.

47. Procédé selon la revendication 45 o la réponse de fond est basée sur un modèle. 30

48. Procédé selon la revendication 45 o la signature vient d'un défaut simulé.

49. Procédé selon la revendication 45 o la signature vient d'un défaut réel.

50. Procédé pour inspecter les rainures du disque du moteur, ledit procédé comprenant: la disposition d'un capteur souple ayant au moins une rangée d'éléments de détection alignés pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, des 10 connexions individuelles à chaque élément de détection, et au moins un segment de conducteur primaire linéaire positionné en parallèle par rapport aux rangées d'élément de détection pour imposer un champ magnétique lorsqu'il est entraîné par un courant électrique intermittent; la connexion de chaque élément de détection à la circuiterie électrique dédiée dans un instrument de mesure d'impédance; l'enregistrement de la position de balayage sur le matériau; la conversion de chaque réponse d'élément de détection en une propriété efficace; et la corrélation de la propriété efficace avec un état du matériau.

51. Procédé selon la revendication 50 o la propriété efficace est la perméabilité magnétique.

52. Procédé selon la revendication 51 o l'état du matériau est contraint.

53. Procédé selon la revendication 50 o la propriété efficace est le décollage.

54. Procédé selon la revendication 51 o l'état du matériau est la rugosité de la surface.

55. Circuit test comprenant: au moins deux rangées d'éléments de détection pour balayer à travers un matériau sous la surface de test, les éléments de détection dans chaque rangée étant alignés les uns avec les autres; au moins un segment de conducteur d'attaque linéaire positionné en parallèle à proximité de chaque rangée d'élément de détection pour imposer un champ magnétique; et des moyens pour mesurer la réponse de chaque élément 15 de détection.

56. Circuit test selon la revendication 55 comprenant en outre le conducteur d'attaque et les éléments de détection sont sur le même plan. 20

57. Circuit test selon la revendication 55 comprenant en outre le conducteur d'attaque et les éléments de détection sont sur des plans différents.

58. Circuit test selon la revendication 55, dans lequel l'enroulement primaire et les éléments de détection sont fabriqués sur un substrat souple.