FR3029636A1 - Procede et dispositif d'imagerie par ultrasons avec filtrage des artefacts dus aux echos de geometrie - Google Patents

Abstract

Procédé d'imagerie par ultrasons pour imager une zone d'une pièce à l'aide d'un dispositif d'imagerie comprenant M émetteurs et N récepteurs, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - pour chaque point P de ladite zone à imager et pour chaque couple émetteur-récepteur ij, déterminer (73) un temps de vol Tij(P) correspondant à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sij(t) pour parcourir un trajet depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par le point P, - pour chaque couple émetteur-récepteur ij, déterminer (91) une pluralité de temps de vol géométriques, correspondant chacun à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sij(t) pour parcourir le trajet le plus court depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par un point de réflexion spéculaire sur au moins une surface de réflexion de la pièce, - pour chaque point P de ladite zone à imager, déterminer (92) la somme des amplitudes extraites d'un ensemble de M x N signaux ultrasonores Sij(t) émis par lesdits M émetteurs et reçus par lesdits N récepteurs, aux temps de vol Tij(P) dont la valeur est sensiblement différente de la valeur des temps de vol géométriques Tijgeom déterminés.

Description

1 Procédé et dispositif d'imagerie par ultrasons avec filtrage des artefacts dus aux échos de géométrie L'invention concerne le domaine de l'imagerie par ultrasons. Elle 5 s'applique en particulier au contrôle non destructif de pièces. Le contrôle non destructif vise notamment à détecter la présence d'éventuels défauts dans une pièce, à les localiser et à les dimensionner. L'invention concerne plus particulièrement un procédé d'imagerie par ultrasons utilisant un transducteur multiélément et basé sur la technique de reconstruction appelée "focalisation 10 en tous points". Dans le domaine du contrôle non destructif par ultrasons, l'utilisation de transducteurs multiéléments a considérablement augmenté les possibilités d'inspection de composants industriels. Par rapport à un 15 transducteur monoélément, un transducteur multiélément permet de focaliser un faisceau d'ondes ultrasonores en un point déterminé d'une pièce en affectant des retards d'émission appropriés aux différents éléments du transducteur. La multiplication des lois de retard permet d'imager des zones très étendues de la pièce. Une focalisation multipoints peut également être 20 effectuée de façon synthétique par post-traitement des signaux d'acquisition des différents éléments. L'une des méthodes de focalisation synthétique les plus développées est appelée "méthode de reconstruction par focalisation en tous points" (FTP). Cette méthode dérive de la méthode dite SAR pour "Synthetic Aperture Radar", et s'applique notamment sur une méthode 25 d'acquisition dite "matrice inter-élément" ou FMC selon l'expression anglosaxonne "Full Matrice Capture". La méthode d'acquisition FMC consiste à émettre successivement par M émetteurs à ultrasons une onde ultrasonore dans la pièce à imager, et à acquérir, via N récepteurs ultrasonores, les échos provenant de la propagation des ondes émises dans la pièce à 30 inspecter. La méthode aboutit ainsi à la formation de M x N signaux élémentaires. La méthode de reconstruction FTP consiste à sommer de 3029636 2 façon cohérente les signaux élémentaires de manière à obtenir des maxima d'amplitude, correspondant à des interférences constructives, pour les points de la pièce où sont effectivement localisés des défauts générant des échos des ondes ultrasonores émises. La cohérence des signaux est déterminée à partir des durées de parcours théoriques des ondes ultrasonores se propageant dans la pièce entre un émetteur et un récepteur donnés et passant par le point considéré. La méthode FTP a été développée initialement pour une focalisation synthétique en mode direct. Le mode direct fait référence à des trajets directs de l'onde ultrasonore entre un émetteur, un point de la zone à imager, et un récepteur. Autrement dit, le mode direct implique des trajets dépourvus de réflexion sur une surface de la pièce. La méthode FTP a ensuite été généralisée à d'autres modes de reconstruction. On parle alors de reconstruction multi-modale, en prenant en compte des trajets d'ondes ultrasonores faisant intervenir une ou plusieurs réflexions sur des surfaces de la pièce à imager. En particulier, il est possible de tenir compte de trajets comportant une réflexion de l'onde ultrasonore sur le fond de la pièce, c'est-à-dire la surface de la pièce opposée à celle insonifiée par le transducteur multiélément émetteur. On parle dans ce cas de mode "écho de coin". La réflexion peut se produire avant ou après une interaction avec le point à reconstruire. Certains trajets peuvent aussi comporter une réflexion avant l'interaction avec le point à reconstruire, et une réflexion après. On parle alors de mode "indirect". La focalisation FTP en mode écho de coin et celle en mode indirect permettent de compléter les informations fournies par la focalisation FTP en mode direct, car elles exploitent des contributions faisant intervenir d'autres phénomènes physiques et issues d'interactions avec des parties différentes de la pièce et du défaut. Elles permettent notamment d'imager d'autres parties du défaut. Par exemple, dans certains cas, la reconstruction en mode écho de coin présente l'avantage d'imager un défaut de la pièce sur toute sa longueur, et non uniquement ses extrémités.

3029636 3 En revanche, dans certaines configurations, la focalisation FTP multimode présente l'inconvénient de générer des maxima d'amplitude n'ayant aucune origine physique dans la pièce. Ces maxima, appelés artefacts de reconstruction, sont dus au fait que, pour un point de la zone de 5 reconstruction, le temps de vol théorique du trajet calculé pour le mode courant peut être identique, ou sensiblement identique, au temps de vol d'une contribution réelle et correspondant à un mode de propagation différent dans la pièce. Par exemple, la durée de parcours théorique d'une onde en mode écho de coin peut être sensiblement égale à la durée de parcours 10 effective en mode direct et interagissant avec le fond de la pièce. Tel est notamment le cas pour les points à reconstruire situés sous le transducteur multiélément. Pour certaines configurations, la méthode FTP en mode écho de coin peut donc interpréter un écho de fond en mode direct comme étant un écho en mode écho de coin provenant d'un défaut situé sous le capteur.

15 La seule prise en compte des temps de vol ne permet donc pas de distinguer, pour tous les trajets possibles, un point correspondant à un écho sur le fond de la pièce d'un point correspondant à un éventuel défaut de la pièce.

20 On connait une première méthode de filtrage des artefacts dus aux interférences entre modes de reconstruction qui a fait l'objet d'une demande de brevet français au nom du demandeur et publiée sous le numéro FR 2999292. Cette méthode présente cependant l'inconvénient d'être limitée à un filtrage des artefacts uniquement pour une focalisation FTP en mode écho 25 de coin. On connait également une méthode d'identification et de filtrage d'artefacts décrite dans la demande de brevet français déposée au nom du demandeur sous le numéro FR1357036. Cette méthode s'applique sur les différentes indications présentes dans une 30 reconstruction pour un mode donné afin de prédire les artefacts qui leur seront associés sur un autre mode de reconstruction. Cette méthode est 3029636 4 également utilisée comme un filtre permettant d'éliminer les artefacts provenant de l'écho de géométrie ou des échos de défauts. Cette méthode présente cependant l'inconvénient de s'appliquer uniquement à des zones contenant des échos dont l'origine est identifiable.

5 L'invention permet de filtrer les artefacts dus aux interférences générés par des échos dits de géométrie qui correspondent à des échos de l'onde ultrasonore sur des points singuliers de la pièce à imager tels que des points du fond ou de la surface de la pièce ou encore d'une arête de la pièce.

10 L'invention est applicable quel que soit le mode de reconstruction choisi notamment mode trajet écho de coin ou trajet indirect. L'invention a ainsi pour objet un procédé d'imagerie par ultrasons pour imager une zone d'une pièce à l'aide d'un dispositif d'imagerie comprenant M 15 émetteurs pouvant émettre un signal ultrasonore dans la pièce à imager et N récepteurs pouvant recevoir l'un des signaux ultrasonores Sii(t) provenant de la pièce à imager, l'indice i désignant l'un des émetteurs, l'indice j désignant l'un des récepteurs, et t étant une variable représentant le temps, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 20 - pour chaque point P de ladite zone à imager et pour chaque couple émetteur-récepteur ij, déterminer un temps de vol Tii(P) correspondant à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sii(t) pour parcourir un trajet depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par le point P, 25 - pour chaque couple émetteur-récepteur ij, déterminer une pluralité de temps de vol Tiigemn, appelés temps de vol géométriques, correspondant chacun à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sii(t) pour parcourir le trajet le plus court depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par un point de 3029636 5 réflexion spéculaire sur au moins une surface de réflexion de la pièce, pour chaque point P de ladite zone à imager, déterminer la somme des amplitudes extraites d'un ensemble de M x N signaux 5 ultrasonores Sii(t) émis par lesdits M émetteurs et reçus par lesdits N récepteurs, aux temps de vol Tii(P) dont la valeur est sensiblement différente de la valeur des temps de vol géométriques nig "In déterminés. Selon un aspect particulier, le procédé d'imagerie par ultrasons selon 10 l'invention comprend en outre une étape d'acquisition d'un ensemble de M x N signaux ultrasonores Sii(t), où M est le nombre d'émetteurs pouvant émettre un signal ultrasonore dans la pièce à imager, N est le nombre de récepteurs pouvant recevoir l'un des signaux ultrasonores Sii(t) provenant de ladite pièce à imager.

15 Selon un aspect particulier du procédé selon l'invention, la surface de réflexion de la pièce comprenant les points de réflexion spéculaire pour la détermination des temps de vol géométriques est choisie parmi une surface du fond de la pièce ou une surface du dessus de la pièce. Selon un aspect particulier du procédé selon l'invention, les temps de 20 vol Tii(P) retenus pour déterminer la somme des amplitudes extraites des signaux Sii(t) auxdits temps de vol Tii(P) sont ceux pour lesquels la différence, en valeur absolue, entre leur valeur et la valeur de chaque temps de vol géométrique Tiigewn déterminé, est strictement supérieure à un seuil dépendant de la largeur d'impulsion du signal ultrasonore.

25 Selon un aspect particulier du procédé selon l'invention, chaque trajet entre un émetteur i et un récepteur j est formé de plusieurs portions, chaque portion étant définie entre deux points d'interaction successifs, les points d'interaction étant les émetteurs i, les récepteurs j, les points P, et des surfaces de réflexion de la pièce à imager, chaque suite de points 30 d'interaction définissant un mode.

3029636 6 Selon un aspect particulier du procédé selon l'invention, les temps de vol Tii(P) sont déterminés en fonction d'une polarisation du signal ultrasonore dans chaque portion du trajet entre l'émetteur i et le récepteur j 5 considérés. L'invention a également pour objet un dispositif d'imagerie par ultrasons permettant d'imager une zone d'une pièce, le dispositif comprenant M émetteurs aptes à émettre un signal ultrasonore dans ladite 10 pièce à imager, N récepteurs aptes à recevoir l'un des M x N signaux ultrasonores Sii(t) provenant de ladite pièce à imager, où l'indice i désigne l'un des émetteurs, l'indice j désigne l'un des récepteurs, et t est une variable représentant le temps et des moyens de traitement configurés pour exécuter le procédé d'imagerie par ultrasons selon l'invention.

15 L'invention a aussi pour objet un dispositif d'imagerie par ultrasons permettant d'imager une zone d'une pièce, le dispositif comprenant : - M émetteurs aptes à émettre un signal ultrasonore dans ladite pièce à imager, - N récepteurs aptes à recevoir l'un des M x N signaux ultrasonores 20 Sij(t) provenant de ladite pièce à imager, où l'indice i désigne l'un des émetteurs, l'indice j désigne l'un des récepteurs, et t est une variable représentant le temps, - Des moyens de stockage, pour chaque point P de ladite zone à imager et pour chaque couple émetteur-récepteur ij, d'un temps de 25 vol Tii(P) correspondant à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sii(t) pour parcourir un trajet depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par le point P, - Des moyens de stockage, pour chaque couple émetteur-récepteur ij, d'une pluralité de temps de vol Tiigewm, appelés temps de vol 30 géométriques, correspondant chacun à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sii(t) pour parcourir le trajet le 3029636 7 plus court depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par un point de réflexion spéculaire sur au moins une surface de réflexion de la pièce, - Des moyens de traitement configurés pour déterminer, pour 5 chaque point P de ladite zone à imager, la somme des amplitudes extraites des signaux Sii(t) aux temps de vol Tii(P) dont la valeur est sensiblement différente de la valeur des temps de vol géométriques Tiigemn déterminés. Selon un aspect particulier du dispositif selon l'invention, celui ci 10 comprend en outre des moyens d'affichage de l'image constituée des valeurs de ladite somme d'amplitudes pour chaque point P. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux 15 dessins annexés qui représentent : - la figure 1 représente schématiquement un exemple de pièce à imager sur laquelle est disposé un transducteur multiélément ; - la figure 2 illustre un premier mode de reconstruction, appelé mode direct ; 20 - les figures 3A et 3B illustrent un deuxième mode de reconstruction, appelé mode écho de coin ; - la figure 4 illustre un troisième mode de reconstruction, appelé mode indirect ; - la figure 5A représente un exemple de trajet en mode direct 25 avec une polarisation transversale de l'onde ultrasonore et la figure 5B représente une image obtenue par ce mode de reconstruction ; - la figure 6A représente un exemple de trajet en mode écho de coin avec une polarisation transversale de l'onde ultrasonore et la figure 6B représente une image obtenue par ce mode de reconstruction ; 3029636 8 - la figure 7 représente, par un organigramme, un exemple de procédé d'imagerie basé sur une méthode de reconstruction par focalisation en tous points sans filtrage des artefacts ; - les figures 8A et 8B représentent deux exemples d'images 5 obtenues par application de la méthode reconstruction FTP en prenant deux hypothèses de polarisation différente ; - la figure 9 représente, sur un organigramme, les étapes de mise en oeuvre du procédé d'imagerie perfectionné selon l'invention, - la figure 10 représente les résultats obtenus grâce à l'invention 10 pour deux modes de reconstruction différents, - la figure 11 représente les résultats obtenus grâce à l'invention dans le cas d'un contrôle par immersion. La figure 1 représente schématiquement un exemple de pièce à 15 imager comportant un défaut et sur laquelle est disposé un transducteur multiélément. La pièce 1 comprend une entaille 2 s'étendant depuis l'une de ses surfaces 3. Un transducteur multiélément 4 est disposé sur une surface 5 de la pièce 1 opposée à la surface 3, afin de détecter la présence d'un éventuel défaut dans une zone de reconstruction 6. À titre d'exemple, on 20 considère ici un transducteur linéaire comportant 48 éléments. Le transducteur 4 peut être disposé sur la surface 5 mais peut également être disposé à distance de la surface 5 notamment dans le cas d'un contrôle de la pièce par immersion qui consiste à plonger la pièce dans un milieu liquide, par exemple de l'eau.

25 Chaque élément comprend un émetteur apte à générer une onde ultrasonore à la surface 3 de la pièce 1, et un récepteur apte à délivrer un signal correspondant à un écho d'une onde ultrasonore générée par l'un des émetteurs. Les ondes ultrasonores ont par exemple une fréquence égale à 2 mégahertz. De manière générale, on considère un transducteur multiélément 30 comprenant M émetteurs et N récepteurs, et on note Sii(t) les signaux délivrés par les récepteurs, où l'indice i désigne l'un des émetteurs, l'indice j 3029636 9 désigne l'un des récepteurs, et la variable t représente le temps. Les émetteurs émettent successivement une onde ultrasonore, de sorte que M x N signaux Sii(t) peuvent être générés pour une acquisition donnée. Une telle méthode d'acquisition est appelée méthode de type "matrice inter- 5 élément", ou "Full Matrice Capture" (FMC) en anglais. L'invention consiste en un perfectionnement d'une méthode de focalisation synthétique appelée "méthode de reconstruction par focalisation en tous points" (FTP). Cette méthode consiste à sommer de manière 10 cohérente les signaux Sii(t) de manière à obtenir des maxima d'amplitude aux endroits de la pièce où sont effectivement localisés des défauts. La cohérence des signaux pour un point P donné est déterminée à partir des durées de parcours théoriques des ondes ultrasonores le long de différents trajets entre les émetteurs i et les récepteurs j passant par le point P. Les 15 trajets considérés peuvent être plus ou moins complexes, selon le nombre d'interactions que les ondes ultrasonores subissent sur des surfaces de la pièce. La méthode FTP peut prendre en compte différents types de trajets ; elle est alors qualifiée de multimode. Pour la suite de la description, on appelle points d'interaction les différents points où une onde ultrasonore est 20 susceptible de subir une déviation. Il s'agit des points sur les surfaces de la pièce, ainsi que des points P de la zone de reconstruction où un défaut est supposé se trouver. Par extension, on considère également les émetteurs et les récepteurs du transducteur comme des points d'interaction. Un trajet d'onde ultrasonore peut ainsi être défini de manière univoque par une suite 25 de points d'interaction. La figure 2 illustre un premier mode de reconstruction, appelé mode direct. Dans ce mode, on considère que chaque onde ultrasonore suit un trajet direct, c'est-à-dire qu'elle est émise depuis l'un des émetteurs vers un 30 point P de la zone de reconstruction, et qu'elle est réémise depuis le point P 3029636 10 vers l'un des récepteurs. Le trajet ne subit donc pas de réflexion sur l'une des surfaces de la pièce. Les figures 3A et 3B illustrent un deuxième mode de reconstruction, 5 appelé mode écho de coin. Dans ce mode, on considère les ondes ultrasonores subissant une seule réflexion sur l'une des surfaces de la pièce 1. La figure 3A représente un écho de coin se produisant avant une interaction avec un point P de la zone de reconstruction. Le trajet de l'onde ultrasonore comprend ainsi une première portion 31 entre l'un des émetteurs 10 du transducteur 4 et une surface de la pièce 1, en l'occurrence la surface 3, une deuxième portion 32 entre la surface 3 de la pièce 1 et le point P de la zone de reconstruction, et une troisième portion 33 entre le point P et l'un des récepteurs du transducteur 4. La figure 3B représente un écho de coin se produisant après une interaction de l'onde ultrasonore avec un point P de 15 la zone de reconstruction. Le trajet de l'onde ultrasonore comprend ainsi une première portion 35 entre l'un des émetteurs et le point P, une deuxième portion 36 entre le point P et la surface 3, et une troisième portion 37 entre la surface 3 et l'un des récepteurs.

20 La figure 4 illustre un troisième mode de reconstruction, appelé mode indirect. Dans ce mode, on considère les ondes ultrasonores subissant deux réflexions sur une surface de la pièce. En l'occurrence, sur la figure 4 est représenté un trajet comprenant une première portion 41 entre l'un des émetteurs du transducteur 4 et la surface 3, une deuxième portion 42 entre la 25 surface 3 et un point P de la zone de reconstruction, une troisième portion 43 entre le point P et la surface 3, et une quatrième portion 44 entre la surface 3 et l'un des récepteurs. Plus généralement, le mode indirect peut aussi prendre en compte des trajets comprenant une première réflexion sur l'une des surfaces de la pièce, et une deuxième réflexion sur une autre surface de 30 la pièce.

3029636 11 Les N récepteurs du transducteur 4 reçoivent tous les échos provenant de réflexion directes ou indirectes sur des points de réflexion de la pièce. L'application d'une méthode de reconstruction FTP à une pièce à imager se fait alors en prenant une hypothèse donnée sur le mode de 5 reconstruction. Le choix du mode de reconstruction (direct, en coin ou indirect) influe sur les calculs de temps de vol théoriques comme cela sera explicité plus loin. En plus des différents modes de reconstruction, la méthode de 10 reconstruction FTP peut prendre en considération la polarisation des ondes ultrasonores, longitudinale ou transversale. Plus précisément, elle peut tenir compte de la polarisation dans les différentes portions du trajet, sachant qu'une onde peut passer d'une polarisation longitudinale à transversale (ou inversement) à chaque point d'interaction par le processus dit de conversion 15 de mode. La polarisation d'une onde influe sur sa vitesse de propagation, et donc sur la durée de parcours entre un émetteur et un récepteur. Les figures 5A et 5B illustrent un mode de reconstruction direct dans lequel l'onde ultrasonore a une polarisation transversale tout le long du trajet, 20 à savoir sur une portion 51 entre un émetteur et un point P, et sur une portion 52 entre le point P et un récepteur. En notant L et T des portions de trajet pour lesquelles l'onde ultrasonore présente une polarisation longitudinale ou transversale, respectivement, et d l'interaction au point P, le mode de reconstruction de la figure 5A peut être appelé "mode direct TT". La figure 5B 25 représente l'amplitude de la somme des signaux Sii(t) pour les différents points P de la zone de reconstruction considérée dans ce mode. Les figures 6A et 6B illustrent un mode de reconstruction écho de coin dans lequel l'onde ultrasonore a une polarisation transversale tout le long du 30 trajet, à savoir sur une portion 61 entre un émetteur et la surface 3, sur une portion 62 entre la surface 3 et un point P, et sur une portion 63 entre le point 3029636 12 P et un récepteur. Ce mode de reconstruction est appelé "mode écho de coin TTT". La figure 6B représente l'amplitude de la somme des signaux Sii(t) pour les différents points P de la zone de reconstruction considérée dans ce mode. Les figures 5B et 6B mettent par ailleurs en évidence le fait que le 5 mode direct permet de visualiser uniquement les extrémités d'une entaille dans la pièce, alors que le mode écho de coin permet de visualiser l'entaille sur toute sa longueur. Lors de l'acquisition des échos de réflexion par les N récepteurs du 10 transducteur, la polarisation de l'onde ultrasonore dans les différentes portions de trajet n'est pas connue, aussi l'application de la méthode de reconstruction FTP se fait en prenant une hypothèse de polarisation pour chaque portion du trajet de l'onde. En résumé, la méthode de reconstruction FTP peut être appliquée 15 pour plusieurs hypothèses de modes de reconstruction et pour plusieurs hypothèses de polarisation de l'onde sur chacun de ses trajets. La figure 7 représente, par un organigramme, un exemple de procédé d'imagerie basé sur la méthode de reconstruction FTP selon l'art antérieur.

20 On considère à titre d'exemple la configuration représentée sur la figure 1, dans laquelle la pièce 1 comprend une entaille s'étendant depuis la surface 3, le transducteur multiélément 4 étant disposé sur la surface 5. Dans une étape 71, chacun des M émetteurs, indicés i, du transducteur génère successivement et individuellement une onde ultrasonore dans la pièce 1 25 depuis l'une de ses surfaces, en l'occurrence depuis la surface 5. Dans une étape 72, chacun des N récepteurs, indicés j, du transducteur reçoit un signal ultrasonore issu de la propagation de l'onde ultrasonore émise lors de l'étape 71 par un émetteur i. Un signal ultrasonore est reçu pour chaque émetteur i, donnant ainsi un signal Sii(t) représentatif de l'écho d'onde reçu 30 pour une émission par l'émetteur i et une réception par le récepteur j. Les étapes 71 et 72 sont représentées comme étant réalisées successivement.

3029636 13 En réalité, ces étapes sont imbriquées : une nouvelle émission d'une onde ultrasonore par un émetteur i + 1 n'est réalisée qu'une fois que les signaux Sii(t) ont été générés par les N récepteurs en réponse à l'onde émise par l'émetteur i. Les étapes 71 et 72 permettent ainsi de générer un ensemble de 5 M x N signaux Sii(t). Ces étapes forment globalement une étape d'acquisition 712. Dans une étape 73, on détermine pour chaque point P de la zone de reconstruction et pour chaque couple émetteur-récepteur ij, une durée théorique nécessaire à l'onde ultrasonore émise par l'émetteur i pour 10 rejoindre le récepteur j en passant par le point P. Cette étape peut être réalisée pour chaque mode de reconstruction (direct, écho de coin ou indirect), et pour chaque type de polarisation des ondes ultrasonores. Elle peut également être réalisée pour un ou plusieurs modes particuliers ou une ou plusieurs configurations de polarisation de l'onde ultrasonore. Les durées 15 théoriques sont nommées temps de vol Tii(P). Elles sont calculées à partir d'une connaissance de la géométrie de la pièce et du milieu dans lequel se propage l'onde. Par exemple, dans le cas d'un contrôle par immersion, l'onde émise par un émetteur se propage d'abord dans un liquide puis dans la pièce. Il est donc nécessaire de prendre en compte la vitesse de propagation 20 spécifique à chaque milieu de propagation pour calculer les temps de vol. En outre, le mode de reconstruction et la configuration de polarisation sont pris en compte également pour déterminer les temps de vol théorique. Dans une étape 74, on détermine pour chaque point P, une somme 25 1(P) des amplitudes extraites des signaux Sii(t) aux temps de vol t = T1(P). Autrement dit, on somme les amplitudes des M x N signaux aux instants correspondant aux durées respectives nécessaires pour rejoindre l'un des récepteurs depuis l'un des émetteurs en passant par le point P considéré. La somme 1(P) peut être formulée par l'expression suivante : 3029636 14 N M 1(P) (Tii(P)) i=1 1=1 L'étape 74 est réalisée individuellement pour chaque mode de reconstruction et pour chaque type de polarisation considéré. Un exemple d'image obtenue par ce procédé est représenté sur la figure 5B pour le mode direct TT, et sur la figure 6B pour le mode écho de coin TTT.

5 Les figures 8A et 8B illustrent les limitations de la méthode de focalisation en tout points concernant l'apparition d'artefacts dus aux échos de géométrie. Dans les deux exemples des figures 8A et 8B, une acquisition FMC 10 est réalisée au contact sur une pièce de géométrie complexe 813 à l'aide d'un transducteur multiéléments 4. Le matériau constituant la pièce est homogène et en acier inoxydable. Le transducteur 4 utilisé est un capteur flexible de fréquence égale à 4 MHz, d'ouverture égale à 21.3 mm et composé de 24 éléments de largeur 0.5 mm.

15 L'image 810 correspond à l'image obtenue en considérant un mode direct LL. On remarque sur l'image deux échos de fond 811,812 qui correspondent à des réflexions de l'onde sur le fond de la pièce. Ces échos sont positionnés correctement sur l'image 810. L'image 820 correspond à une image de la même zone de 20 reconstruction mais obtenue cette fois en considérant un mode de reconstruction direct LT. Le changement de polarisation de l'onde sur son trajet retour engendre une différence de calcul des temps de vol théoriques. On remarque sur l'image 820 des artefacts 821,822 de reconstruction qui correspondent en fait aux échos de l'onde sur le fond de la pièce mais qui se 25 retrouvent mal positionnés dans l'image finale. Ces artefacts proviennent du fait que, le temps de vol correspondant à un écho sur le fond de la pièce en un point P en mode direct LL est identique au temps de vol correspondant à une réflexion sur un point P* dans la pièce en mode direct LT. Ainsi, un artefact apparait en mode direct LT, ce qui peut 3029636 15 conduire à une conclusion relative à l'apparition d'un défaut au point P* alors qu'aucun défaut n'est présent à cet endroit. De façon plus générale, on remarque que des artefacts de 5 reconstruction peuvent apparaitre pour certains modes de reconstruction et sont dus aux échos dits de géométrie qui sont des échos de l'onde ultrasonore issus de réflexions de cette onde sur des points de réflexion de la pièce tels que des points du fond de la pièce. Les échos de géométrie peuvent également provenir de réflexions sur 10 la surface de la pièce dans le cas d'un contrôle par immersion et d'un transducteur positionné à distance de la pièce, un liquide étant installé entre le transducteur et la pièce. La figure 9 représente l'organigramme du procédé d'imagerie par 15 ultrasons perfectionné selon l'invention. Le principe du procédé selon l'invention est d'éliminer, parmi les temps de vol théoriques calculés à l'étape 73 de la méthode FTP, ceux dont la valeur est identique ou proche de la valeur d'un temps de vol correspondant à un écho de géométrie. Par écho de géométrie, on désigne 20 ici tout écho correspondant à la réflexion d'une onde ultrasonore sur un point de réflexion de la pièce à imager. Un point de réflexion peut être situé sur le fond de la pièce ou sur la surface de la pièce ou plus généralement sur une arête de la pièce. Les trois premières étapes 71,72,73 du procédé selon l'invention sont 25 identiques à celles de la méthode FTP. Selon une quatrième étape 91, on calcule les temps de vol Tiig"m associés à plusieurs échos de géométrie. Ces temps de vol sont calculés pour chaque couple émetteur-récepteur ij et correspondent au temps nécessaire au signal ultrasonore pour parcourir un trajet depuis l'émetteur i 30 jusqu'au récepteur j en passant par un point de réflexion spéculaire sur une surface de réflexion de la pièce.

3029636 16 Dans une cinquième étape 92, on calcule ensuite pour chaque point P de la zone de reconstruction, une somme 1 (P) des amplitudes extraites des signaux Sii(t) aux temps de vol t = Tii(P) en éliminant les temps de vol dont la valeur est identique ou proche des temps de vol associés aux échos de 5 géométrie calculés lors de la quatrième étape 91. La somme 1 (P) peut être formulée par l'expression suivante : M N 1(P) yV;(13), Tii(13) -T ge°111 > 1=1 j=1 est un paramètre qui dépend de la largeur d'impulsion du signal et qui peut être réglé en fonction de la tolérance souhaitée pour la comparaison 10 entre les valeurs des temps de vol théorique et les valeurs des temps de vol des échos de géométrie. Les étapes du procédé selon l'invention ne sont pas obligatoirement exécutées dans l'ordre indiqué à titre illustratif sur l'organigramme de la 15 figure 9. En effet, les temps de vol associés aux échos de géométrie peuvent être pré-calculés par avance et sauvegardés dans une base de données ou une mémoire pour être utilisés lors du calcul de la somme 1 (P) . De la même façon, les temps de vol théoriques calculés pour une zone de reconstruction donnée peuvent aussi être pré-calculés avant l'émission des signaux 20 ultrasons. La figure 10 illustre les résultats obtenus par application de l'invention pour le même exemple que celui introduit aux figures 8A et 8B. L'image 1001 est obtenue par application de la méthode FTP de l'art 25 antérieur pour une reconstruction en mode direct LT. On retrouve les artefacts déjà identifiés sur l'image 820 de la figure 8B. L'image 1010 est obtenue par application de la méthode selon l'invention pour le même mode direct LT. On peut remarquer que les artefacts liés aux échos de géométrie ont disparu.

30 3029636 17 L'image 1002 est obtenue par application de la méthode FTP mais cette fois pour un mode de reconstruction en écho de coin LLL. On remarque que les artefacts présentent de fortes amplitudes et sont encore plus présents que pour le mode de reconstruction direct.

5 L'image 1020 illustre le résultat obtenu par application de la méthode selon l'invention pour un mode de reconstruction en écho de coin LLL. On remarque la aussi que les artefacts sont éliminés. La figure 11 illustre une autre application de l'invention à un cas 10 d'imagerie pour lequel le transducteur 4 est placé à distance de la pièce 5 à imager et de l'eau (non représentée) est disposée entre le transducteur et la pièce. Dans un tel cas de figure, les échos de géométrie identifiés à l'étape 91 du procédé de l'invention peuvent comprendre également les échos liés aux réflexions du signal sur la surface de la pièce.

15 L'image 1003 représente le résultat d'imagerie obtenue par application de la méthode FTP selon l'art antérieur pour un mode de reconstruction direct LL. On remarque sur cette image 1003 un artefact de forte amplitude lié à l'écho de surface. L'image 1030 représente le résultat obtenu par application de la 20 méthode de filtrage selon l'invention. On constate que l'artefact lié aux échos de surface a disparu. La méthode selon l'invention est exécutée au moyen d'un transducteur multi-éléments. Un tel dispositif est bien connu de l'Homme du 25 métier et il n'est pas nécessaire de le décrire en détail ici. La figure 12 schématise un exemple fonctionnel de dispositif d'imagerie 1200 selon l'invention. Comme explicité en amont de la description, un tel dispositif est composé d'un transducteur 1201 composé de M émetteurs ultrasons et N récepteurs ultrasons et de moyens de calculs 1203 permettant de calculer 30 les temps de vol théoriques et les temps de vol associés aux échos de géométrie ainsi que de calculer la somme des amplitudes 1(P) en chaque 3029636 18 point de la zone à imager. Le capteur peut être flexible et s'adapter à la forme de la pièce à imager de sorte à pouvoir être en contact avec une zone de la pièce non plane. Un transducteur multi-éléments selon l'invention peut prendre différentes formes. Il peut s'agit d'un capteur annulaire, linéaire, 5 matriciel, basé sur un modèle à deux dimensions sectoriel ou elliptique. Le transducteur multi-éléments peut également être mis en oeuvre par un ensemble de barrettes encerclantes ou encerclées pour l'inspection d'un tube ou encore par un capteur de forme personnalisée. Le dispositif 1200 peut comprendre en outre un convertisseur analogique 10 numérique 1202 pour échantillonner le signal ultrason reçu aux instants souhaités. Sans sortir du cadre de l'invention, les étapes de la méthode destinées à calculer les temps de vol théoriques et les temps de vol associés aux échos de géométrie peuvent être effectuées par un dispositif de calcul 15 distinct, par exemple par un ordinateur ou tout autre calculateur équivalent. Dans ce cas, les valeurs des temps de vol pré-calculées peuvent être stockées dans une base de données ou une mémoire que comporte le dispositif d'imagerie selon l'invention pour pouvoir être utilisées au moment de l'exécution de l'étape 92 de calcul des sommes 1(P).

20 Le dispositif d'imagerie 1200 selon l'invention peut également comprendre des moyens d'affichage 1204 de l'image obtenue par assemblage des sommes 1(P). Un tel moyen d'affichage peut par exemple être constitué par un écran. La méthode selon l'invention peut également être exécutée sous la 25 forme d'un post traitement sur des signaux ultrasonores mesurés préalablement. 30

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'imagerie par ultrasons pour imager une zone (6) d'une pièce (1) à l'aide d'un dispositif d'imagerie comprenant M émetteurs pouvant émettre un signal ultrasonore dans la pièce à imager (1) et N récepteurs pouvant recevoir l'un des signaux ultrasonores Sii(t) provenant de la pièce à imager (1), l'indice i désignant l'un des émetteurs, l'indice j désignant l'un des récepteurs, et t étant une variable représentant le temps, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - pour chaque point P de ladite zone à imager et pour chaque couple émetteur-récepteur ij, déterminer (73) un temps de vol T1(P) correspondant à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sii(t) pour parcourir un trajet depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par le point P, - pour chaque couple émetteur-récepteur ij, déterminer (91) une pluralité de temps de vol Tigemn, appelés temps de vol géométriques, correspondant chacun à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sii(t) pour parcourir le trajet le plus court depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par un point de réflexion spéculaire sur au moins une surface de réflexion (3,5) de la pièce, - pour chaque point P de ladite zone à imager, déterminer (92) la somme des amplitudes extraites d'un ensemble de M x N signaux ultrasonores Sii(t) émis par lesdits M émetteurs et reçus par lesdits N récepteurs, aux temps de vol T1(P) dont la valeur est sensiblement différente de la valeur des temps de vol géométriques nig "In déterminés. 3029636 20
2. 2. Procédé d'imagerie par ultrasons selon la revendication 1 comprenant en outre une étape d'acquisition (712) d'un ensemble de M x N signaux ultrasonores Sii(t), où M est le nombre d'émetteurs pouvant émettre un signal ultrasonore dans la pièce (1) à imager, N est le nombre de 5 récepteurs pouvant recevoir l'un des signaux ultrasonores Sii(t) provenant de ladite pièce (1) à imager.
3. 3. Procédé d'imagerie par ultrasons selon l'une des revendications précédentes dans lequel la surface de réflexion de la pièce (1) 10 comprenant les points de réflexion spéculaire pour la détermination des temps de vol géométriques est choisie parmi une surface du fond (3) de la pièce ou une surface du dessus (5) de la pièce.
4. 4. Procédé d'imagerie par ultrasons selon l'une des revendications 15 précédentes dans lequel les temps de vol Tii(P) retenus pour déterminer (92) la somme des amplitudes extraites des signaux Sii(t) auxdits temps de vol Tii(P) sont ceux pour lesquels la différence, en valeur absolue, entre leur valeur et la valeur de chaque temps de vol géométrique Tiigemn déterminé, est strictement supérieure à un seuil b dépendant de la 20 largeur d'impulsion du signal ultrasonore.
5. 5. Procédé d'imagerie par ultrasons selon l'une des revendications précédentes dans lequel chaque trajet entre un émetteur i et un récepteur j est formé de plusieurs portions, chaque portion étant définie 25 entre deux points d'interaction successifs, les points d'interaction étant les émetteurs i, les récepteurs j, les points P, et des surfaces de réflexion de la pièce à imager, chaque suite de points d'interaction définissant un mode.
6. 6. Procédé d'imagerie par ultrasons selon la revendication 5 dans lequel les temps de vol Tii(P) sont déterminés en fonction d'une polarisation du 3029636 21 signal ultrasonore dans chaque portion du trajet entre l'émetteur i et le récepteur j considérés.
7. 7. Dispositif d'imagerie par ultrasons (4,1200) permettant d'imager une zone 5 (6) d'une pièce (1), le dispositif comprenant M émetteurs aptes à émettre un signal ultrasonore dans ladite pièce à imager, N récepteurs aptes à recevoir l'un des M x N signaux ultrasonores Sii(t) provenant de ladite pièce à imager, où l'indice i désigne l'un des émetteurs, l'indice j désigne l'un des récepteurs, et t est une variable représentant le temps et des 10 moyens de traitement (1203) configurés pour exécuter le procédé d'imagerie par ultrasons selon l'une des revendications 1 à 6.
8. 8. Dispositif d'imagerie par ultrasons permettant d'imager une zone d'une pièce, le dispositif comprenant : 15 - M émetteurs aptes à émettre un signal ultrasonore dans ladite pièce à imager, - N récepteurs aptes à recevoir l'un des M x N signaux ultrasonores Sii(t) provenant de ladite pièce à imager, où l'indice i désigne l'un des émetteurs, l'indice j désigne l'un des récepteurs, et t est une 20 variable représentant le temps, - Des moyens de stockage, pour chaque point P de ladite zone à imager et pour chaque couple émetteur-récepteur ij, d'un temps de vol T1(P) correspondant à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sii(t) pour parcourir un trajet depuis l'émetteur i 25 jusqu'au récepteur j en passant par le point P, - Des moyens de stockage, pour chaque couple émetteur-récepteur ij, d'une pluralité de temps de vol Tiigewn, appelés temps de vol géométriques, correspondant chacun à une durée théorique nécessaire au signal ultrasonore Sii(t) pour parcourir le trajet le 30 plus court depuis l'émetteur i jusqu'au récepteur j en passant par 3029636 22 un point de réflexion spéculaire sur au moins une surface de réflexion de la pièce, Des moyens de traitement (1203) configurés pour déterminer, pour chaque point P de ladite zone à imager, la somme des amplitudes 5 extraites des signaux Sii(t) aux temps de vol Tii(P) dont la valeur est sensiblement différente de la valeur des temps de vol géométriques Tiigemn déterminés. 10
9. 9. Dispositif d'imagerie par ultrasons selon l'une des revendications 7 ou 8 comprenant en outre des moyens d'affichage (1204) de l'image constituée des valeurs de ladite somme d'amplitudes pour chaque point P.