FR2901611A1 - Dispositif de controle non destructif d'une piece par analyse de distribution du champ magnetique de fuite - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de contrôle non destructif (1) d'une pièce (4) par analyse de distribution du champ magnétique de fuite émis par la pièce lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique d'excitation, comprenant des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation au sein de la pièce à contrôler, et des moyens de détection et de mesure de la distribution du champ magnétique. L'ensemble des moyens est intégré dans un support souple (2) pour former un dispositif sous forme de revêtement souple destiné à venir se fixer sur une zone de la surface de la pièce à contrôler (4).La présente invention trouve des applications pour le contrôle non destructif (CND) des pièces d'aéronef, mais peut être utilisée dans tous les secteurs industriels où le contrôle de l'intégrité des pièces est important, tels que l'automobile, le ferroviaire, la construction navale ou le nucléaire.

Description

Pour une pièce non ferromagnétique et conductrice, on connaît les

techniques de contrôle basées sur les courants de Foucault. Le principe de ces techniques repose sur l'utilisation d'un champ magnétique d'excitation qui induit une circulation de courant de Foucault dans la pièce à contrôler. La circulation de ces courants induits dans la pièce est modifiée par la présence de défauts, de fissures ou de corrosions. Cette modification des distributions de Courants de Foucault agit sur la distribution du champ magnétique de surface de la pièce générée par les courants de Foucault. Cette distribution est mesurée généralement par effet d'induction. Des informations sur les défauts sont alors extraites à partir de la distribution du champ magnétique. On connaît également des techniques plus récentes basées sur une combinaison du champ magnétique d'excitation avec un dispositif d'imagerie magnéto-optique. Le dispositif d'imagerie magnéto-optique comportant un matériau magnétique permet de mesurer une rotation Faraday générée qui est proportionnelle à l'aimantation du matériau magnétique en présence de la distribution du champ magnétique émis par la pièce. Tous ces moyens de contrôle nécessitent que l'aéronef soit immobilisé au sol pour procéder à une inspection des zones sensibles de l'avion à l'aide d'un appareil de contrôle. Ceci implique un temps de contrôle relativement long et la présence d'un opérateur qualifié, entraînant par conséquent un coût de maintenance relativement élevé. A la connaissance du concepteur du présent dispositif, il n'existe pas à ce jour de moyens performants permettant de contrôler en temps réel l'état des structures, par exemple des structures aéronautiques tout au long de leur période d'utilisation, en particulier pouvant effectuer un diagnostic global de santé des structures aéronautiques pendant le vol de l'avion. La présente invention propose un dispositif adapté à un tel contrôle en temps réel qui permet de surveiller la santé structurale d'une pièce tout au long de sa période d'utilisation par des mesures locales de la configuration du champ magnétique de fuite émis par ladite pièce en réponse à un champ d'excitation.

Les problèmes à résoudre pour un tel dispositif sont : - de disposer d'un moyen de contrôle non destructif adapté pour être facilement fixé sur la surface des structures à contrôler qu'elles soient accessibles ou non tout en restant de masse et d'encombrement négligeable et en ne nécessitant qu'une faible puissance électrique pour son fonctionnement, - de disposer d'un moyen de contrôle adapté pour être installé en permanence sur les structures à contrôler durant leur utilisation pour effectuer une maintenance prédictive en détectant l'apparition de défauts le plutôt possible, permettant ainsi de réaliser des réparations moins coûteuses et de garantir une sûreté maximale des structures, - de disposer d'un moyen de contrôle qui permet une gestion automatique des contrôles et de délivrer un diagnostic complet de la santé des structures afin de réduire au maximum le travail de l'opérateur pour réduire le coût de maintenance. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de contrôle non destructif d'une pièce en temps réel. Selon l'invention, ledit dispositif comprend des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation au sein de la pièce, lesdits moyens de génération étant intégrés dans un support, ledit support étant destiné à venir couvrir une surface de ladite pièce à contrôler, et des moyens de mesure d'une distribution du champ magnétique émis par ladite pièce en réponse au champ d'excitation, lesdits moyens de mesure étant superposés auxdits moyens de génération de champ d'excitation. Avantageusement le support est un support souple destiné à venir couvrir la surface de la pièce en épousant la forme de la pièce. Avantageusement les moyens de mesure ont une sensibilité adaptée pour déterminer des anomalies dans la distribution du champ magnétique susceptible de révéler la présence des défauts dans la pièce. Selon l'invention, les moyens de génération dudit champ magnétique 30 d'excitation comprennent un réseau de microbobines, chacune desdites microbobines étant parcourue par un courant alternatif pour générer ledit champ magnétique d'excitation. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les moyens de génération dudit champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de micro-aimants. Dans un mode de réalisation desdits moyens de mesure, ils comprennent une membrane de cristaux liquides sensibles au champ magnétique et un réseau de microcapteurs optoélectroniques superposé à ladite membrane de cristaux liquides. Chaque microcapteur optoélectronique comporte une cellule photosensible pour transformer le rayonnement lumineux reçu en charges électriques, ladite cellule étant couplée à un dispositif de transfert de charges pour recueillir les charges électriques. Dans un autre mode de réalisation desdits moyens de mesure, ils comprennent un réseau de microcapteurs magnétorésistifs pour mesurer directement ladite distribution du champ magnétique émis par ladite pièce. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, lesdits réseaux sont organisés en matrice lignes colonnes. Le dispositif comprend en outre une électronique d'interface reliant lesdits moyens de mesure à une mémoire d'enregistrement. L'électronique d'interface et la mémoire sont intégrées dans le support souple de manière à réaliser avantageusement un dispositif de contrôle monolithique. Avantageusement le dispositif de contrôle comprend un système calculateur tel qu'un microprocesseur pour déterminer de manière automatique des informations relatives aux défauts telles que la dimension, la localisation et la nature des défauts à partir de la distribution du champ magnétique émis par la pièce à contrôler. Selon une forme de réalisation du dispositif de l'invention, ledit système calculateur n'étant pas intégré dans le support souple, ledit dispositif de contrôle comporte des moyens d'émission pour envoyer des signaux électriques enregistrés dans la mémoire d'enregistrement vers ledit système calculateur en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge.

Selon une autre forme de réalisation du dispositif de l'invention, ledit système calculateur est intégré dans ledit support souple et est connecté entre ladite électroniques d'interface et ladite mémoire d'enregistrement. Selon l'invention, le système calculateur comprend une mémoire contenant au moins une cartographie d'une distribution du champ magnétique de référence de la pièce ou des pièces, des moyens de calcul convertissant le signal électrique reçu par ledit système calculateur en signal représentatif de la distribution du champ magnétique de fuite mesuré par les microcapteurs, et des moyens d'analyse de ladite distribution du champ magnétique par rapport à la distribution du champ magnétique de référence. Les moyens d'analyse comprennent des moyens d'analyse comparative entre la distribution du champ magnétique de fuite mesuré et la distribution de champ magnétique de référence. Avantageusement lesdits moyens d'analyse comparative comportent des moyens pour générer un signal d'état S et des informations relatives à des défauts présents dans la pièce. Avantageusement ledit signal d'état S et lesdites informations sont soit transmis par ledit système calculateur vers des moyens d'alarme soit enregistrés dans ladite mémoire d'enregistrement relié audit système calculateur, puis transmis vers des moyens d'alarme en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge. Les moyens d'alarme comportent de préférence par exemple des moyens d'affichage et des indicateurs lumineux ou sonores. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins qui représentent : en figure 1 : une représentation schématique d'une vue de profil en coupe d'un dispositif de contrôle selon un mode de réalisation de l'invention comprenant un réseau de microbobines pour générer un champ magnétique d'excitation, une membrane de cristaux liquides et un réseau de microcapteurs optoélectroniques, le dispositif couvrant la surface d'une pièce à contrôler et étant recouvert par une couche de peinture; en figure 2 : une représentation schématique d'une vue de dessus d'une microbobine selon un mode de réalisation ; en figure 3 : une représentation schématique d'une vue de profil en coupe d'un dispositif de contrôle selon un autre mode de réalisation de l'invention comprenant un réseau de microbobines, un réseau de microcapteurs magnétiques à base de magnétorésistance, ledit dispositif couvrant la surface d'une pièce à contrôler et étant recouvert par une couche de peinture; en figure 4.A et 4.B : deux représentations schématiques illustrant respectivement le principe de fonctionnement d'une cellule à GMR (magnétorésistance géante) en champ nul et sous champ magnétique ; en figure 5 : une représentation schématique d'une vue de dessus du dispositif de contrôle illustrant un mode de réalisation du dispositif ; en figure 6 : une représentation schématique du dispositif de contrôle de la figure 5 en position opérationnelle de transmission du signal électrique vers un système calculateur disposé à distance ; en figure 7 : une vue schématique d'un réseau de dispositifs de contrôle disposés sur la surface des pièces d'un avion au sol en position de transmission de signaux enregistrés au cours du vol de l'avion.

Lorsqu'une pièce est soumise à des sollicitations mécaniques importantes, parfois de manière cyclique, après un certain temps, des fissures de fatigue apparaissent dans la pièce. Lorsque la pièce est soumise à un champ magnétique d'excitation, la présence de ses fissures constituent des barrières magnétiques et agissent sur la distribution du champ magnétique émis par la pièce en réponse au champ magnétique d'excitation. En établissant une cartographie de cette distribution du champ magnétique émis par la pièce et en mettant en oeuvre des moyens d'analyse adaptés, des informations relatives aux défauts présents dans la pièce peuvent être extraites à partir de la cartographie de la distribution du champ magnétique. Dans le cas d'une pièce non ferromagnétique et électriquement conductrice, le champ magnétique d'excitation induit la circulation des courants de Foucault dans la pièce. Les courants de Foucault qui apparaissent au sein de la pièce génèrent à leur tour un champ magnétique de fuite rayonnant autour de la pièce. Les caractéristiques de ces courants sont liées étroitement aux caractéristiques de la pièce telles que sa forme, sa conductivité. Ces courants peuvent être modifiés par l'existence de défauts structuraux, de fissures ou de la corrosion. La modification de ces distributions de courant de Foucault agit alors sur la distribution du champ magnétique émis par la pièce à contrôler. En établissant de manière précise une cartographie de la distribution du champ magnétique émis par la pièce, on peut localiser les défauts et les fissures.

Dans le cas d'une pièce ferromagnétique qui présente une structure en domaines magnétiques de direction d'aimantation différente, le champ magnétique d'excitation réoriente directement l'aimantation de chaque domaine et modifie par conséquent la configuration en domaines magnétiques de la pièce. La nouvelle configuration en domaines magnétiques est alors perturbée par la présence éventuelle des défauts, de fissures ou de la corrosion. En établissant une cartographie magnétique de la pièce ferromagnétique, on peut localiser les défauts et les fissures. En figures 1 et 3 sont représentés deux modes de réalisations du dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de la distribution du champ magnétique. Il comprend des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation au sein de la pièce et des moyens de mesure aptes à déterminer une distribution du champ magnétique de fuite émis par la pièce, les moyens de mesure étant superposés aux moyens de génération. Les moyens de génération sont intégrés dans un support 2 qui vient se fixer sur une zone de la surface de la pièce à contrôler.

Avantageusement ce support 2 est un support souple qui est par exemple réalisé dans un matériau plastique, permettant de fixer le dispositif de contrôle 1 sur la surface de la pièce à contrôler en épousant la forme de la pièce. Cette fixation est effectuée au moyen d'un matériau adhésif. De préférence le matériau adhésif choisi permet de faire retirer le dispositif de la pièce à contrôler, de manière à pouvoir changer facilement le dispositif lorsqu'il est endommagé. De préférence ce dispositif est réalisé dans une dimension limitée adaptée pour être fixé sur une zone critique de la pièce où les fissures sont susceptibles d'apparaître. Sur un avion, le dispositif peut être disposé sur des zones considérées critiques qui se situent par exemple au niveau des éléments d'attaches, au niveau des éléments d'assemblage des panneaux et des zones à forte concentration de contraintes. Avantageusement le dispositif de contrôle est adapté pour recevoir une couche superficielle 8 qui peut être par exemple une couche de peinture qui vient se superposer au dispositif de contrôle. Un exemple, non limitatif, de mode de réalisation des moyens de génération du champ magnétique est décrit en relation avec la figure 1 et la figure 2. Dans cet exemple, les moyens de génération du champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de microbobines 6 adapté pour générer un champ magnétique d'excitation pouvant pénétrer au sein d'une pièce 4 à contrôler. Dans un autre exemple de réalisation des moyens de génération du champ magnétique d'excitation, ils comprennent un réseau de micro-aimants dont l'aimantation est entretenue par une électronique située par exemple à la périphérie 10 du support.. Avantageusement les moyens de génération du champ magnétique sont découplés des moyens de mesure, dans ce cas, les moyens de génération du champ magnétique comporte une seule macrobobine adaptée pour générer un champ magnétique pouvant pénétrer au sein de la pièce 4.

Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, le réseau de microbobines est organisé en matrice lignes colonnes. Chaque microbobine est parcourue par un courant alternatif. Les microbobines sont réalisées par exemple par un procédé de microlithographie comportant une étape de photolithographie pour obtenir un moule en résine des microbobines et une deuxième étape de dépôt électrolytique d'un métal, qui est par exemple du cuivre. La résine est ensuite enlevée par un solvant. Dans le cadre de l'invention, le substrat sur lequel sont réalisées les microbobines est un substrat souple réalisé dans un matériau plastique de manière à épouser la forme de la surface de la pièce sur laquelle est disposée le dispositif de contrôle 1, afin de réponse au besoin des pièces de formes différentes. La figure 2 décrit un exemple de forme particulière de microbobine 6 constituée d'un enroulement de trois spires rectangulaires planaires. Les dimensions de chaque spire sont de l'ordre de dizaines de micron et la taille de la microbobine est de l'ordre de centaines de micron. Les dimensions de chaque spire sont adaptées afin de concentrer le courant dans la spire, tout en ayant une surface de section du cuivre qui permet un accrochage efficace au substrat et une dissipation thermique. Le champ magnétique local obtenu par ces microbobines est apte à pénétrer au sein de la pièce à contrôler.

En figure 1 est représenté un mode de réalisation des moyens de mesure d'une distribution de champ magnétique généré soit par les courants de Foucault créés au sein de la pièce à contrôler soit directement par les domaines magnétiques de la pièce ferromagnétique à contrôler comprenant une membrane de cristaux liquides 7 superposée au réseau de microbobines 6. Les cristaux liquides sont sensibles au champ magnétique et aptes à s'orienter en fonction de l'intensité et du sens du champ. La membrane de cristaux liquides est par exemple piégée entre deux supports plastiques. La structure de ces cristaux liquides est modifiée en fonction du sens et de l'intensité du champ magnétique de fuite généré par les courants de Foucault au sein de la pièce, ceci se traduit par une variation de la composition spectrale des ondes réfléchies par les différents plans des cristaux liquides, conduisant par conséquent à un changement de coloration en surface de la membrane des cristaux liquides 7. La distribution du champ magnétique émise de la pièce est ainsi restituée par la membrane de cristaux liquides sous la forme d'un spectre de lumière renvoyé sélectivement par lesdits plans de cristaux liquides. Pour détecter ce changement de coloration en fonction du champ magnétique, on superpose à cette membrane de cristaux liquides 7 un réseau de microcapteurs optoélectroniques 3. Chaque microcapteur optoélectronique est apte à transformer le rayonnement lumineux émis par la membrane de cristaux liquides en charges électriques au moyen d'une cellule photosensible qui convertit l'énergie lumineuse en charges électriques. Chaque cellule est couplée à un dispositif de transfert de charge qui a pour fonction d'évacuer les charges électriques. Un signal électrique représentatif de l'énergie lumineuse est généré par la cellule photosensible.

De préférence, les ondes lumineuses incidentes sur la surface de la membrane proviennent d'une source lumineuse intégrée dans chaque microcapteur optoélectronique 3. Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, les moyens de mesure de la distribution du champ magnétique comportent seulement un réseau de microcapteurs jouant à la fois le rôle de capteur assurant ainsi le rôle de la membrane de cristaux liquides, d'émetteur et de récepteur. Les microcapteurs sont capables de stocker une information représentative de la distribution du champ magnétique et de l'envoyer sur commande suite à une demande cyclique ou de l'envoyer automatiquement lorsque l'information indiquant des valeurs supérieures à un seuil. En figure 3 est représenté un autre mode de réalisation des moyens de mesure comprenant un réseau de microcapteurs magnétorésistances 9 pour mesurer directement la distribution du champ magnétique généré soit par les courants de Foucault soit par les domaines magnétiques de la pièce à contrôler. Le principe de fonctionnement des microcapteurs magnétorésistifs est basé sur la variation de résistance électrique d'un matériau magnétique en fonction de la direction du champ magnétique appliquée. Les microcapteurs magnétorésistifs sont de préférence des microcapteurs à effet GMR (magnétorésistance géante) présentant une variation importante de résistance électrique par rapport à la résistance électrique en champ nul.

Généralement cette variation électrique est de l'ordre de 16%. Dans un mode de réalisation particulier de microcapteurs à effet GMR, chaque microcapteur à effet GMR est constitué d'un pont de Wheatstone de quatre magnétorésistances GMR. Lorsque le pont est en équilibre, la tension de sortie du pont est nulle. Sous l'action d'un champ magnétique non uniforme, le pont se déséquilibre, entraînant l'apparition d'une tension de sortie proportionnelle à la variation du champ magnétique. Les figures 4.A et 4.B décrivent respectivement une magnétorésistance comportant un empilement de couches ferromagnétiques 16 et non magnétique 17 de quelques nanomètres d'épaisseurs respectivement en champ nul, et en présence d'un champ magnétique appliqué. En champ nul, les aimantations représentées par des flèches des couches ferromagnétiques 16 de part et d'autre de la couche non ferromagnétique 17 sont orientées dans des directions opposées. Le passage de l'électron perpendiculairement à travers les couches est difficile, induisant une résistance élevée Ro. Sous l'action du champ magnétique appliqué, les aimantations sont orientées en position parallèle au champ appliqué, cette configuration laisse passer plus facilement les électrons, induisant alors une réduction de la résistance R,. Les magnétorésistances sont réalisés par exemple par un procédé de microlithographie dans un empilement de couches ferromagnétique et non magnétiques comportant une étape de photolithographie et une étape de gravure pour obtenir un réseau de piliers de magnétorésistifs. La figure 5 représente schématiquement une vue du dessus du dispositif de contrôle selon les modes de réalisation présentés précédemment. Selon une forme de réalisation particulier de l'invention, le dispositif a une forme sensiblement rectangulaire comportant ici par exemple à titre illustratif un réseau de 56 microcapteurs optoélectroniques 3 ou magnétorésistifs 9 organisés en matrice lignes colonnes. Le dispositif de contrôle comprend en plus une électronique d'interface 10 reliant le réseau de microcapteurs 3, 9 à une mémoire d'enregistrement 11. L'électronique 10 et la mémoire 11 sont également intégrées dans le support souple 2 de manière à réaliser avantageusement un dispositif de contrôle monolithique. Des données sous forme de signal électrique caractéristiques du champ magnétique local mesurée par les microcapteurs 3, 9 sont transmises vers l'électronique d'interface 10 qui consiste par exemple en un amplificateur pour augmenter la puissance du signal afin d'améliorer le rapport signal sur bruit et également un convertisseur numérique/analogique pour convertir le signal électrique analogique reçu en signal numérique. Le signal électrique à la sortie de l'électronique d'interface peut être une intensité, ou une tension. Le signal électrique amplifié est ensuite acheminé vers la mémoire d'enregistrement 11. L'électronique d'interface 10 est disposée à l'extrémité des lignes de microcapteurs sur la figure 5. Dans une autre forme de réalisation, l'électronique d'interface 10 peut être disposée à l'extrémité des colonnes de microcapteurs. L'organisation des microcapteurs en matrice lignes colonnes permet d'obtenir une cartographie de la distribution du champ magnétique de sorte qu'un défaut de la pièce peut être localisé à la surface de la pièce. Afin de localiser précisément les défauts, le pas entre microcapteurs est fixé de préférence à une valeur inférieure aux dimensions des défauts minimum à détecter de sorte que la discrimination de la position des défauts soit possible et de sorte qu'en cas d'endommagement localisé du réseau de microcapteurs, les microcapteurs situés autour de la zone endommagée du réseau puissent toujours permettre de réaliser une surveillance des zones au plus près du défaut susceptible d'apparaître dans la zone surveillée. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le mode de transfert du signal électrique issu des microcapteurs 3, 9 vers l'électronique d'interface 10 est un mode de transfert à interlignes. Au dessus de chaque ligne de microcapteurs est disposée une ligne de stockage 18. Le signal est temporairement stocké dans cette ligne de stockage 18. Le contenu des lignes de stockage est ensuite transféré vers l'électronique d'interface 10 selon un mode en parallèle. Ensuite les signaux électriques sont évacués en série vers une mémoire d'enregistrement 11.

Dans une variante du mode de transfert du signal électrique, chaque microcapteur est adressé directement pour envoyer le signal électrique à l'électronique d'interface 10. Afin de traiter de manière automatique le signal électrique mesuré par les microcapteurs, le dispositif de contrôle comprend de plus un système calculateur 13 pour convertir le signal électrique en signal représentatif du champ magnétique de fuite émis par la pièce et déterminer une distribution du champ magnétique. Le système calculateur est par exemple un système à microprocesseur. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention représenté sur la figure 6, le système calculateur n'étant pas intégré dans le support souple 2, le dispositif comporte des moyens d'émission 12 pour envoyer le signal électrique enregistré dans la mémoire d'enregistrement 11 vers le système calculateur 13 en utilisant une liaison sans fil, radio ou infrarouge. Ces moyens d'émission comportent par exemple un transpondeur intégré dans le support souple qui fonctionne de préférence à une fréquence fixée, ladite fréquence étant choisie de sorte que l'émission du signal électrique représentatif de la distribution du champ magnétique de fuite de la pièce n'interfère pas avec l'émission des autres données par des dispositifs autre que le dispositif de contrôle 1.

Les moyens d'émission 12 pour envoyer le signal électrique enregistrés dans la mémoire 11 vers le système calculateur 13 peuvent être également une liaison filaire. Le signal électrique reçu par le système calculateur 13 est converti en signal représentatif du champ magnétique de fuite de la pièce grâce à des moyens de calcul dans lequel est intégré un modèle théorique adapté reliant le champ magnétique au signal électrique. Ces moyens de calcul génèrent des cartographies qui peuvent être une cartographie de l'amplitude, et une cartographie en représentation spectrale du champ magnétique. Ces données représentatives de la distribution du champ magnétiques émis par la pièce sont ensuite envoyées vers des moyens d'analyse.

Les moyens d'analyse comportent des moyens d'analyse comparative pour effectuer une étude comparative en amplitude entre la distribution du champ magnétique mesuré par le réseau de microcapteurs et la distribution de référence. Avantageusement ces moyens d'analyse comparative permettent d'établir une cartographie d'une distribution de variation du champ magnétique de fuite de la pièce. Pour cela le système calculateur comporte une mémoire dans laquelle est enregistrée une base de donnée de cartographies de la distribution du champ magnétique de référence de la pièce. Ces cartographies de référence constituent un modèle de comparaison prédéfini par rapport au comportement de la zone couverte par le dispositif de contrôle. Ces cartographies de référence peuvent être prédéterminées sur une pièce de référence. On entend par pièce de référence, une pièce jugée ne comportant pas de défaut, par exemple une pièce à la sortie de sa ligne de fabrication et ayant réussi toutes les étapes de qualification. Elles peuvent être également prédéterminée par une modélisation. Dans ce mode de réalisation, le système calculateur est de préférence un système portatif. Lorsque les moyens d'analyse effectuent une comparaison en amplitude entre la distribution du champ magnétique de référence et la distribution du champ magnétique mesuré par les microcapteurs, si la valeur différentielle déterminée entre le champ de référence et le champ mesuré dépasse une valeur seuil, un signal d'état S est généré par les moyens d'analyse. Avantageusement les moyens d'analyse comportent des moyens d'analyse spectrale qui déterminent une représentation spectrale du champ magnétique de fuite mesuré par les microcapteurs pour déterminer des informations relatives aux défauts présents dans la pièce. Notamment l'analyse spectrale permet de déterminer la nature du défaut et sa dimension.

Dans le cadre d'un contrôle en temps réel des structures, le dispositif de contrôle est par exemple programmé pour être activé lorsque l'avion n'est plus au sol et il effectue ensuite des mesures à intervalles de tempsréguliers, par exemple tous les 5 minutes pendant une période déterminée de manière à réaliser des mesures en fonction du temps. Ainsi le dispositif de contrôle permet d'obtenir une cartographie de la zone surveillée en fonction du temps pour établir l'évolution de la distribution du champ magnétique. Le signal d'état ainsi que toutes les informations relatives aux défauts telles que la nature des défauts, la dimension des défauts et la localisation des défauts sont transmis par le système calculateur vers des moyens d'alarme 14 qui comportent par exemple un écran d'affichage 22 pour afficher les informations et des indicateurs lumineux et/ou sonores 20 pour avertir l'opérateur de maintenance. La transmission des signaux électriques enregistrés dans la mémoire 12 vers le système calculateur peut être programmée de manière à ce qu'elle soit effectuée automatiquement à la fin d'un vol de l'avion par exemple. Cette transmission peut aussi être activée manuellement par l'opérateur de maintenance en interrogeant le dispositif de contrôle lors de l'inspection de l'avion.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le système calculateur 13 est intégré directement dans le support souple 2 et connecté entre l'électronique d'interface 10 et la mémoire d'enregistrement 11. Dans ce mode de réalisation, le système calculateur 13 reçoit directement le signal électrique de l'électronique d'interface 10 et envoie vers la mémoire d'enregistrement 12 seulement le signal d'état et les informations relatives aux défauts. Lors d'une inspection, en interrogeant le dispositif, l'opérateur décharge le signal d'état et les informations enregistrés dans la mémoire du dispositif de contrôle vers des moyens d'alarme 14 en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge.

La figure 7 présente une vue schématique d'un réseau de dispositifs de contrôle 1 disposés sur la surface des structures d'un avion 15. L'avion est au sol et le réseau de dispositifs de contrôle 1 est en position de transmission de signaux enregistrés au cours du vol de l'avion vers un système calculateur 13 qui est relié à des moyens d'alarme 14 qui comportent ici par exemple un ordinateur avec un écran d'affichage 22 et des indicateurs sonores 20.

Tous les composants électroniques intégrés dans le support souple sont réalisés à partir d'une technologie de microfabrication sur un substrat dur transposée ici sur un substrat souple tel qu'un substrat plastique. Cependant la température utilisée au cours du processus de microfabrication est susceptible de détruire le substrat plastique. Une des solutions proposée actuellement consiste d'abord à réaliser les composants sur un substrat dur déposé lui-même sur du verre. Le substrat dur est par exemple du silicium, de l'alumine AI2O3. Une autre couche de verre servant de protection vient se fixer sur les composants au moyen d'un adhésif soluble, le substrat dur est ensuite retiré de l'empilement par ablation au moyen d'un laser. Les composants sont appliqués sur un substrat plastique et fixés à ce dernier au moyen d'un adhésif permanent et le verre de protection est retiré. Dans un exemple de réalisation de l'invention, le dispositif de contrôle se présente sous la forme d'un film mince ayant une épaisseur de l'ordre de 50 pm, et une surface de 10x10 cm de côté qui intègre des microcapteur de dimension de l'ordre de centaine de micron, avec un pas d'environ dizaine de micron par exemple. L'invention a été présentée dans le cadre du contrôle des pièces d'aéronefs, mais peut être utilisée dans tous les secteurs industriels où le contrôle de l'intégrité des pièces travaillées est important tels que l'automobile, le ferroviaire, la construction navale ou le nucléaire.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de contrôle non destructif (1) d'une pièce électriquement conductrice (4) comportant des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération sont intégrés dans un support (2) apte à couvrir une zone de la surface de ladite pièce à contrôler, et des moyens de mesure d'une distribution du champ magnétique de fuite émis par ladite pièce à contrôler soumis audit champ magnétique d'excitation lorsque ledit support est sur la surface de la zone de la pièce, et en ce que lesdits moyens de mesure d'une distribution du champ magnétique sont superposés auxdits moyens de génération.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support (2) est un support souple destiné à venir couvrir ladite zone de la surface de la pièce (4) en épousant la forme de la pièce.

3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comportent un ensemble de microcapteurs aptes à générer une cartographie de la distribution du champ magnétique de fuite à la surface de ladite pièce.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dimensions et l'agencement des microcapteurs sont déterminés pour être aptes à détecter des variations de la distribution du champ magnétique de fuite induites par la présence du défaut ayant les plus petites dimensions dont la détection est recherchée.

5. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération dudit champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de microbobines (6), chacune desdites microbobines étant parcourue par un courant alternatif pour générer ledit champ magnétique d'excitation.

6. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération dudit champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de micro-aimants.

7. Dispositif selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comprennent une membrane de cristaux liquides (7) sensibles au champ magnétique et un réseau de microcapteurs optoélectroniques (3) superposé à ladite membrane de cristaux liquides (7).

8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque microcapteur optoélectronique (3) comporte une cellule photosensible pour transformer le rayonnement lumineux reçu en charges électriques, ladite cellule étant couplée à un dispositif de transfert de charges pour recueillir les charges électriques.

9. Dispositif selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comprennent un réseau de microcapteurs magnétorésistifs (9) pour mesurer directement ladite distribution du champ magnétique de fuite émis par ladite pièce.

10 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits réseaux sont organisés en matrices lignes colonnes.

11 -Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en outre ledit dispositif comprend une électronique d'interface (10) reliant lesdits moyens de mesure à une mémoire d'enregistrement (11).

12-Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite électronique d'interface (10) et ladite mémoire (11) sont intégrés dans ledit support souple (2) de manière à réaliser un dispositif de contrôle monolithique (1).

13 - Dispositif selon les revendications 7 à 12, caractérisé en ce que ladite électronique d'interface (10) est disposée à l'extrémité des lignes de microcapteurs optoélectroniques ou de microcapteurs magnétorésistifs.14 - Dispositif selon les revendications 7 à 12, caractérisé en ce que ladite électronique d'interface (10) est disposée à l'extrémité des colonnes de microcapteurs optoélectroniques ou de microcapteurs magnétiques. 15 - Dispositif selon les revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ledit dispositif de contrôle (1) comprend un système calculateur (13) tel qu'un système à microprocesseur. 16 -Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit système calculateur (13) n'étant pas intégré dans le support souple (2), ledit dispositif de contrôle comporte des moyens d'émission pour envoyer des signaux électriques enregistrés dans la mémoire d'enregistrement (11) vers ledit système calculateur (13) en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge. 17 - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit système calculateur (13) est intégré dans ledit support souple (2) et est connecté entre ladite électroniques d'interface (10) et ladite mémoire d'enregistrement (11). 18 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système calculateur (13) comprend une mémoire contenant au moins une cartographie d'une distribution du champ magnétique de référence de la pièce ou des pièces, des moyens de calcul convertissant les signaux électriques reçus par ledit système calculateur en distribution du champ magnétique de fuite, et des moyens d'analyse de ladites distribution du champ magnétique mesuré par les microcapteurs par rapport à la distribution du champ magnétique de référence. 19 - Dispositif de contrôle selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite au moins une cartographie de la distribution du champ magnétique de référence est prédéterminée sur une pièce référence. 20 - Dispositif de contrôle selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite au moins une cartographie de la distribution du champ magnétique de référence est prédéterminée par une modélisation.21 - Dispositif de contrôle selon les revendications 18 à 20, caractérisé en ce que lesdits moyens d'analyse comprennent des moyens d'analyse comparative entre la distribution du champ magnétique mesuré et la distribution de champ magnétique de référence. 22 - Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que lesdits moyens d'analyse comparative comportent des moyens pour générer un signal d'état S et des informations relatives à des défauts présents dans la pièce. 23 - Dispositif selon les revendications 16, 18 à 22, caractérisé en ce que ledit signal d'état S et lesdites informations sont transmis par ledit système calculateur vers des moyens d'alarme (14). 24 - Dispositif de contrôle selon les revendications 17 à 22, caractérisé en ce que ledit signal d'état S et lesdits informations sont enregistrés dans ladite mémoire d'enregistrement (11) relié audit système calculateur (13), puis transmis vers des moyens d'alarme (14) en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge. 25- Dispositif de contrôle selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alarme (14) comportent des moyens d'affichage (22) et des indicateurs lumineux ou sonores (20). 26 - Dispositif de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits microcapteurs magnétorésistifs (9) ou les microcapteurs optoélectroniques (3) sont de dimension de l'ordre de centaine de micron. 27 û Dispositif de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur dudit dispositif de contrôle (1) est inférieure ou égale à 50 pm. 28 Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support souple (2) du dispositif de contrôle (1) est fixé sur la surface de la pièce (4) à contrôler au moyen d'un matériau adhésif.