FR3058523A1 - Dispositif et procede pour determiner un reflecteur equivalent a un defaut detecte par controle non-destructif par ultrasons - Google Patents

Dispositif et procede pour determiner un reflecteur equivalent a un defaut detecte par controle non-destructif par ultrasons Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé mis en œuvre par ordinateur pour déterminer en temps réel, sans utilisation d'abaques AVG, le diamètre d'un réflecteur équivalent à un défaut détecté dans un matériau inspecté lors d'un contrôle non destructif par ultrasons.

Description

Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : MARKS & CLERK FRANCE Société en nom collectif.
DISPOSITIF ET PROCEDE POUR DETERMINER UN REFLECTEUR EQUIVALENT A UN DEFAUT DETECTE PAR CONTROLE NON-DESTRUCTIF PAR ULTRASONS.
La présente invention concerne un procédé mis en oeuvre par ordinateur pour déterminer en temps réel, sans utilisation d'abaques AVG, le diamètre d'un réflecteur équivalent à un défaut détecté dans un matériau inspecté lors d'un contrôle non destructif par ultrasons.
FR 3 058 523 - A1
300
DISPOSITIF ET PROCEDE POUR DETERMINER UN REFLECTEUR EQUIVALENT A UN DEFAUT DETECTE PAR CONTROLE NONDESTRUCTIF PAR ULTRASONS
Domaine de l’invention
L’invention concerne le domaine du contrôle non-destructif par ultrasons, et concerne en particulier un dispositif et un procédé permettant de déterminer la dimension d’un réflecteur équivalent à un défaut détecté par un tel contrôle.
Etat de la Technique
Les techniques de contrôle non-destructif (CND) par ultrasons sont de plus en plus employées dans l’industrie. Elles visent à détecter et à caractériser, c’est-à-dire localiser et dimensionner, des défauts dans des pièces ou des installations industrielles, par l’analyse des échos issus de la propagation d’une onde ultrasonore dans une pièce à inspecter. Le dimensionnement des défauts qui sont détectés est essentiel pour déterminer leur criticité quant à l’intégrité de la pièce contrôlée.
Il existe différentes méthodes de dimensionnement de défaut à l’aide de contrôle non destructif par ultrasons dont entre autres la méthode à -6 dB, la méthode AVG (Abstand Vertarkung Grosse) aussi connue comme méthode DGS (Distance Gain Sizing).
La méthode AVG a été publiée par Krautkramer en 1958 pour le contrôle des soudures. Elle permet de donner une estimation rapide de la taille d'un défaut comparativement à un réflecteur de référence, de taille et forme connues. La méthode AVG utilise un diagramme général de réflectivité pour des distances et des dimensions de réflecteurs déterminées. Le brevet U.S. Pat. No 5,511,425 de Kleinert et al. intitulé Flaw detector incorporating DGS qui décrit une utilisation de cette méthode, illustre la nécessité pour utiliser un diagramme de réflectivité, de préparer une série de courbes AVG. Les abaques AVG décrivent pour une configuration de contrôle spécifique, l’évolution de l’amplitude provenant de trous à fond plat (TFP) de différents diamètres et situés à différentes profondeurs.
Un inconvénient de cette méthode est qu’elle est fondée sur l’exploitation d’abaques obtenus expérimentalement, qui nécessite pour obtenir les données de référence de réaliser des acquisitions sur des pièces comportant un ensemble de défauts étalons, de différentes dimensions et situés à différentes profondeurs. Cette opération est coûteuse et manque de généricité.
Un autre inconvénient provient du fait que les abaques doivent être renouvelés dès lors qu’un paramètre de la configuration du contrôle est modifié, qu’il s’agisse d’un paramètre relatif au traducteur, à la pièce inspectée (matériau, géométrie), au positionnement du traducteur (hauteur d’eau, orientation), au sabot, ou encore la prise en compte de lois de retards dans le cas d’un traducteur multiéléments. En effet, l'utilisation de traducteurs multiéléments a considérablement augmenté les possibilités d'inspection de composants industriels. Par rapport à un traducteur monoélément, un traducteur multiéléments 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 traducteur. Bien que la multiplication des lois de retard qui sont applicables confère à ce type de traducteur multiéléments une très grande souplesse d’utilisation, cela rend très difficile la réalisation des abaques. Par ailleurs, la précision de la procédure dépend de la précision des abaques, c’est-à-dire du nombre de courbes donc du nombre de défauts étalons utilisés.
Il existe des méthodes permettant d’établir par simulation des courbes AVG. Les articles suivants de V. N. Danilov proposent une méthode permettant de calculer de telles courbes pour différentes géométries de traducteur et différents types de défauts équivalents :
- DGS-Universal+ Computer Program for Plotting DGS Diagrams and
Scales, V. N. Danilov, Russian Journal of Nondestructive Testing, 2006, Vol. 42, No. 9, pp. 578-581.
- Calculation of DGS Diagrams of a Normal Transducer with a Rectangular Piezoelectric Plate, V. N. Danilov, Russian Journal of
Nondestructive Testing, 2009, Vol. 45, No. 11, pp. 760-774.
- Calculation of DGS Diagrams for Elliptic Flat-Bottom Holes, V. N. Danilov, Russian Journal of Nondestructive Testing, 2008, Vol. 44, No. 7, pp. 472-479.
Cependant, les configurations traitées par cette méthode restent 15 restreintes, la géométrie des traducteurs est limitée et le signal est monochromatique.
L’article « Ermolov Sizing Equations Revisited, E. Ginzel, R.
Ginzel and W. Kanters, NDT.net - January 2002, Vol. 7 No. 01 >> propose une méthode qui repose sur l’exploitation et l’amélioration de formulations analytiques développées par Ermolov, décrivant l’évolution de l’amplitude d’échos provenant de défauts étalons en fonction de leur dimension et de leur profondeur. Ces formulations sont utilisées pour estimer la dimension du défaut équivalent donnant une réflectivité comparable à celle du défaut détecté. Néanmoins, ces formulations sont très approchées et comportent un domaine de validité très restreint, conduisant à une fiabilité insuffisante pour envisager une utilisation dans un cadre industriel soumis à des normes de contrôle contraignantes.
Ainsi, les approches connues pour dimensionner un défaut détecté par contrôle non-destructif par ultrasons présentent un certain nombre d’inconvénients qui leur confère un caractère peu générique.
Il existe alors le besoin d’une solution qui pâlie aux inconvénients des approches connues. La présente invention répond à ce besoin.
Résumé de l’invention
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif autonome et générique permettant de déterminer en temps réel la dimension d’un réflecteur équivalent au défaut détecté lors d’un contrôle non-destructif par ultrasons.
Avantageusement, l’invention basée sur la méthode AVG ne nécessite ni la génération ni l’exploitation de courbes AVG pour dimensionner un défaut.
Le dispositif de l’invention est d’une manière générale constitué d’un module permettant d’opérer une procédure AVG complète tout en s’affranchissant de la construction d’abaques, qu’ils soient expérimentaux ou simulés.
Avantageusement, le dispositif de l’invention permet d’opérer une procédure AVG en temps réel sur un signal ultrasonore simulé ou expérimental.
Avantageusement, le dispositif de l’invention permet que la profondeur et le diamètre du défaut équivalent recherché soient quelconques, donnant ainsi une précision maîtrisée de l’analyse.
Le dispositif de l’invention prend en compte un modèle fiable et générique de simulation de génération d’un champ élastodynamique par un traducteur, et de propagation du champ dans un composant solide. Le modèle de simulation prend en compte toutes les caractéristiques du traducteur, de la pièce inspectée et de la procédure de contrôle (positionnement du traducteur, lois de retards appliquées pour un traducteur mutli-éléments,
Avantageusement, le dispositif de l’invention est utilisable pour des traducteurs multiéléments sans connaissance a priori des réglages appliqués (i.e. les lois de retards). Le pilotage électronique et non mécanique de l’orientation des traducteurs multiéléments et des caractéristiques du faisceau ultrasonore, permet de réaliser des inspections de pièces à géométrie complexe à grande vitesse.
Enfin, les temps de calcul permettent une utilisation interactive sur un système d’acquisition. L’invention pourra avantageusement être implémentée dans un système d’acquisition portable.
Pour obtenir les résultats recherchés, un dispositif et un procédé sont proposés.
En particulier, il est proposé un procédé mis en œuvre par ordinateur pour déterminer un réflecteur équivalent à un défaut détecté dans un matériau inspecté lors d’un contrôle non destructif par ultrasons, le procédé comprenant :
une étape de calibration permettant par simulation de déterminer pour le matériau inspecté l’amplitude de l’écho d’un réflecteur de référence ; et une étape itérative utilisant l’amplitude de l’écho du réflecteur de référence obtenue pour déterminer le diamètre d’un réflecteur équivalent au défaut détecté.
Dans un mode de réalisation, l’étape de calibration comprend les étapes d’obtenir des mesures expérimentales sur un réflecteur de référence, de déterminer la profondeur dudit réflecteur de référence, et de reproduire par simulation la mesure faite sur ledit réflecteur de référence à ladite profondeur de référence pour obtenir l’amplitude simulée de l’écho du réflecteur de référence.
Avantageusement, l’écho du réflecteur de référence peut être obtenu sur un trou à fond plat.
Dans un mode de réalisation, l’étape de déterminer un réflecteur équivalent au défaut détecté, comprend les étapes de:
- mesurer expérimentalement l’amplitude et le temps de vol de l’écho du défaut détecté ;
- déterminer la profondeur du défaut détecté à partir du temps de vol ;
- simuler des réflecteurs équivalents de différentes tailles à la profondeur du défaut déterminée, produisant des amplitudes d’écho simulées ; et
- déterminer la taille du réflecteur équivalent produisant une amplitude d’écho simulée identique à l’amplitude mesurée expérimentalement de l’écho du défaut détecté.
Avantageusement, l’étape de simuler des réflecteurs équivalents est basée sur un calcul de champ ultrasonore.
Selon un mode opératoire, la simulation des réflecteurs équivalents consiste à estimer par itération, le diamètre de trous à fond plat équivalents. Avantageusement, l’itération est faite avec un pas constant.
L’itération peut consister à calculer à chaque itération l’amplitude du champ ultrasonore en émission et réception, pour des points de calcul déterminés. Le calcul itératif s’arrête quand l’amplitude de l’écho calculée est supérieure à l’amplitude de l’écho du défaut détecté.
L’invention couvre aussi un dispositif pour déterminer un réflecteur équivalent à un défaut détecté dans un matériau inspecté lors d’un contrôle non destructif par ultrasons, le dispositif comprenant des moyens pour mettre en œuvre les étapes du procédé revendiqué.
L’invention couvre aussi un système de contrôle non destructif par ultrasons comprenant le dispositif.
L’invention peut opérer sous la forme d’un produit programme d’ordinateur qui comprend des instructions de code permettant d’effectuer les étapes du procédé revendiqué lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur.
Description des figures
Différents aspects et avantages de l’invention vont apparaître en appui de la description d’un mode préféré d’implémentation de l’invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous :
La figure 1 illustre un exemple de courbes AVG connues obtenues expérimentalement;
La figure 2 illustre de manière schématique le principe du contrôle non destructif par ultrasons;
La figure 3 illustre les étapes générales de calibration et de détermination du réflecteur équivalent de la méthode de l’invention;
La figure 4a montre un enchaînement d’étapes de la phase de calibration de la figure 3 selon un mode de réalisation de l’invention ;
La figure 4b montre un enchaînement d’étapes de la phase de 25 détermination du réflecteur équivalent de la figure 3 selon un mode de réalisation de l’invention ;
La figure 5a montre un enchaînement d’étapes de la phase de calibration de la figure 3 selon un mode de réalisation de l’invention avec calcul de champ ;
La figure 5b montre un enchaînement d’étapes de la phase de détermination du réflecteur équivalent de la figure 3 selon un mode de réalisation de l’invention avec calcul de champ ;
La figure 6 illustre des points de calcul de champ d’une étape de la figure 5b.
Description détaillée de l’invention
Le principe général pour le dimensionnement d’un défaut selon la méthode AVG repose sur la détermination du diamètre d’un réflecteur plan circulaire qui, à l’endroit de la défectuosité, produit un écho d’amplitude égale à celui de la défectuosité véritable. Cette technique est aussi connue en anglais comme « Equivalent Fiat Bottom Hole >> (EFBH). La méthode AVG est donc basée sur la comparaison de deux amplitudes d’écho:
- ‘Adéf.’ pour l’amplitude d’un réflecteur inconnu correspondant à la défectuosité détectée et situé à une certaine profondeur, notée ‘Prof.déf’ ; et . ‘Aréf.’ pour l’amplitude d’un réflecteur de référence situé à une profondeur de référence ‘Prof.réf’En exploitant les courbes AVG spécifiques au traducteur qui est utilisé pour le contrôle, et à partir de l’écart « AV = Adéf. - Arét. « entre ces deux amplitudes, il est possible de définir le diamètre du trou à fond plat (TFP) situé à la même profondeur et conduisant à un écho d’amplitude égal à celui mesuré expérimentalement. Ces abaques AVG telles qu’illustrées sur la figure 1 sont généralement obtenus expérimentalement et décrivent pour un traducteur donné, l’évolution de l’amplitude de trous à fond plat de différents diamètres et situés à différentes profondeurs.
Plusieurs types de réflecteurs peuvent servir de référence : écho 5 de fond (cas d’un contrôle en LO), trou génératrice, quart de rond du bloc étalon K1 (DIN 54 120) ou segment d’un cercle du K2 (DIN 54 122). Ce sont des réflecteurs notés “¥’ dans les diagrammes AVG.
Ainsi, les courbes d’amplitude d’écho associées à différents TFP dans un diagramme AVG permettent de formuler comme différence d’amplification, la différence de hauteur entre les échos de deux réflecteurs quelconques à deux distances quelconques.
La figure 2 illustre de manière schématique le principe du contrôle non destructif par ultrasons. Selon la définition dans la norme européenne NF EN 1330-4, des termes utilisés pour les essais par ultrasons, un traducteur ultrasons 202, qui peut être équipé d’éléments piézoélectriques, émet des ultrasons à une fréquence qui est choisie en fonction de la nature de la pièce à contrôler. Le traducteur 202 est en contact direct avec la pièce inspectée 204 pour que les ondes propagées ne soient pas perturbées par l’impédance de l’air entre le traducteur et la pièce. Le traducteur 202 évolue suivant une trajectoire qui est calculée pour intercepter les ondes réémises par un éventuel défaut 206 dans la pièce. Les ondes réémises sont converties en signaux par une électronique associée au traducteur. Les signaux sont assemblés pour former une image 208 représentative de l’intérieur de la pièce inspectée.
L’analyse de l’image permet de discriminer les échos qui sont dus à un défaut des échos liés à la géométrie de la pièce.
L’application de la méthode AVG en contrôle non destructif consiste, en exploitant les abaques (telles celles de la figure 1) spécifiques à la configuration du contrôle (type de traducteur, son positionnement, son orientation, la pièce à inspecter, à déterminer le diamètre d’un réflecteur plan circulaire 210 qui, à l’endroit de la défectuosité produit un écho d’égale hauteur à celui de la défectuosité véritable, tel qu’illustré sur l’image de droite 218.
La figure 3 illustre les étapes générales du procédé de l’invention permettant de déterminer sans utiliser d’abaques AVG, la dimension d’un réflecteur équivalent à un défaut détecté par contrôle non-destructif par ultrasons. La méthode comprend une première phase 302 de calibration pour la configuration du contrôle considérée (traducteur, matériau inspecté) permettant de reproduire, par simulation, l’acquisition effectuée sur le réflecteur de référence tel que décrit précédemment (écho de fond, trou génératrice, quart de rond du bloc étalon K1 (DIN 54 120) ou segment d’un cercle du K2 (DIN 54 122)). La phase de calibration permet d’obtenir une référence commune connue à partir de laquelle seront exprimées les amplitudes expérimentales et les amplitudes simulées. La référence est ensuite utilisée pendant une seconde phase 304 de simulation qui permet de déterminer un réflecteur équivalent..
La figure 4a détaille la phase de calibration 302 de la figure 3 selon un mode de réalisation de l’invention. La phase de calibration consiste par une simulation algorithmique d’un contrôle non destructif par ultrasons à obtenir l’amplitude de l’écho d’un réflecteur de référence (ou écho de référence). Cet écho de référence peut être obtenu sur un défaut étalon de type connu, par exemple un trou génératrice ou un trou à fond plat. Il peut aussi provenir d’un écho de géométrie.
La première étape 400 consiste à obtenir des mesures expérimentales sur un réflecteur de référence. En particulier la valeur de l’amplitude expérimentale de l’écho d’un réflecteur de référence, notée Aexpf est mesurée. A titre optionnel, le temps de vol, noté texepf associé à l’écho de référence est mesuré.
Dans une étape suivante 402 de la phase de calibration, le procédé permet à partir des mesures expérimentales et des paramètres représentant la configuration de contrôle, de déterminer la profondeur du réflecteur de référence (ou profondeur de référence), notée Pref Alternativement, la valeur de la profondeur de référence peut être prédéfinie et connue comme étant une donnée initiale ou être calculée à partir du paramètre de temps de vol et de la position du défaut de référence. L’homme du métier appréciera que des algorithmes connus permettent d’estimer une telle valeur de profondeur à partir des paramètres de positon et de temps de vol.
Dans une étape suivante 404 de la phase de calibration, le procédé permet de reproduire par simulation la mesure précédente faite sur le réflecteur de référence à la profondeur de référence pour obtenir une amplitude simulée de l’écho du réflecteur de référence, notée Asr™.
Une fois la référence établie, les amplitudes des échos qui seront mesurés expérimentalement seront exprimées relativement à l’amplitude de l’écho de référence. Les amplitudes sont exprimées généralement en décibels.
La figure 4b détaille la phase de détermination du réflecteur équivalent 304 de la figure 3 selon un mode de réalisation de l’invention. Après la phase de calibration 302, lorsque information qu’un défaut est détecté est reçue, le procédé permet dans une première étape 410 d’extraire de ces informations le temps de vol ted?f associé à l’écho du défaut détecté et l’amplitude expérimentale Aed^aut de l’écho du défaut détecté, et de les exprimer relativement aux valeurs temps de vol et amplitude de la référence expérimentale et A^.
Dans une étape suivante 412, le procédé permet de déterminer la profondeur du défaut détecté Pdef, par exemple à partir de la mesure obtenue à l’étape précédente du temps de vol tedepf. L’homme du métier appréciera que différents algorithmes utilisant la simulation CND par ultrasons puissent être utilisés pour effectuer ce calcul.
Le procédé permet dans une étape suivante 414 de simuler des amplitudes d’écho pour la profondeur ?def obtenue précédemment. L’étape 414 consiste à reproduire par simulation la mesure expérimentale en considérant un réflecteur équivalent situé à la profondeur du défaut détecté. La simulation fournit un premier écho ayant une amplitude équivalente de simulation. Elle est réitérée (étape 416) en faisant varier les dimensions du réflecteur jusqu’à obtenir une amplitude de simulation 4^aMtvérifiant l’équation (1) :
Aexp λ sim _ défaut .sim ™defaut Aexp ™ref (1) telle que l’amplitude de l’écho Asdl™aut obtenue par simulation et exprimée relativement à la référence, soit identique à l’amplitude mesurée expérimentalement.
Dans une étape suivante 418, le procédé permet de déterminer le réflecteur équivalent associé à l’amplitude de l’écho vérifiant l’équation (1). Le réflecteur équivalent permet de dimensionner le défaut détecté.
La figure 5a montre un enchaînement d’étapes de la phase de calibration 302 selon un mode de réalisation de l’invention avec calcul de champ ultrasonore. L’intérêt de ce mode de calcul est la rapidité d’exécution du procédé de l’invention qui permet l’obtention du réflecteur équivalent en temps réel.
Selon une implémentation préférentielle, une telle réalisation utilise les outils de simulation de CND par ultrasons de la plateforme logicielle CIVA, développée par le déposant, et en particulier le module de calcul de champ ultrasonore propagé dans une pièce inspectée. Le module de calcul de champ repose sur l’approximation selon laquelle l’écho obtenu sur le défaut étalon recherché est purement dû à des phénomènes de réflexion spéculaire, c’est-à-dire considérant une réflexion totale du champ émis sur toute la surface du défaut. L’amplitude de l’écho qui est mesurée est ainsi proportionnelle au produit de l’amplitude du champ en émission et du champ en réception, intégrés sur la surface du défaut. Cette amplitude est exprimée selon l’équation (2) suivante :
Adéfaut = K*CERS (2) où :
- Adéfaut amplitude de l'écho de défaut,
- CER·. amplitude du champ ultrasonore incident sur le défaut provenant du traducteur en émission convolué par le champ ultrasonore incident sur le défaut provenant du traducteur en réception,
- S : surface du réflecteur,
- K : facteur de proportionnalité.
Le facteur K est intrinsèque aux outils de simulation de CIVA et dépend notamment du modèle de diffraction utilisé pour la simulation du contrôle, ainsi que de la configuration étudiée. La procédure établie pour obtenir ce facteur consiste à simuler, dans la phase de calibration, outre la réponse du défaut étalon, la réponse d’un trou à fond plat, de diamètre égal à la longueur d’onde du mode étudié, et situé à la même profondeur que celle du défaut étalon. La simulation est réalisée en émission/réception confondues en mode direct sans conversion de mode. Ainsi, les champs en émission et en réception sur le défaut sont identiques. Pour une telle dimension de défaut, le champ convolué est supposé constant sur toute la surface du défaut et égal à CERiÀ.
Le procédé débute par l’étape 500 de mesures expérimentales sur un réflecteur de référence, et l’étape 502 de détermination de la profondeur du défaut de référence, étapes similaires à celles décrites pour la figure 4a.
A l’étape suivante 504, l’amplitude Αρ™λ de l’écho d’un réflecteur plan circulaire, d’orientation perpendiculaire à l’axe principal du faisceau ultrasonore, situé à la profondeur du réflecteur de référence Pref et de surface Sphl)L correspondant à un diamètre connu, est obtenue par simulation. L’amplitude Αρ™λ est reliée à la surface SphiÀ d’un réflecteur par la relation (2).
L’hypothèse de champ ultrasonore constant sur la surface donne alors la relation (3) suivante:
Α^1λ = K . CEpRhl)i . Sphl, (3)
La valeur du paramètre de proportionnalité ‘K’ peut être déduite (étape 506) selon l’équation (4) suivante:
A partir de cette valeur, la simulation de la réponse d’un défaut quelconque est obtenue par résolution de l’équation (2).
La figure 5b montre un enchaînement d’étapes de la phase 304 de détermination du réflecteur équivalent selon un mode de réalisation de l’invention avec calcul de champ ultrasonore.
Le procédé débute par l’étape 510 de mesures expérimentales sur un défaut détecté, similaire à celle décrite pour la figure 4b.
L’étape suivante 512 consiste à déterminer la profondeur du défaut équivalent au défaut détecté. Dans un mode de réalisation, les outils de reconstruction de la plateforme logicielle CIVA sont utilisés pour estimer la profondeur d’un défaut en fonction du temps de vol de l’écho correspondant. Ces outils de reconstruction sont fondés sur la propagation de rayons dans la pièce représentant le trajet de l’énergie ultrasonore lors de sa propagation. Ces trajets sont obtenus en appliquant la relation bien connue de Snell-Descartes aux différentes interfaces rencontrées connaissant les vitesses de propagation dans les milieux situés de part et d’autre. Connaissant ces trajets et les vitesses de propagation dans les différents milieux, il est alors possible de localiser un écho le long du trajet à partir de son temps de vol.
Le procédé entre ensuite dans une boucle de calcul itérative (514,
516) qui permet de simuler des amplitudes d’écho pour la profondeur Pdef sur la base du calcul de champ ultrasonore CRR et estimer le diamètre du trou à fond plat équivalent. Le principe est alors le suivant : connaissant la profondeur du défaut équivalent, il faut estimer son diamètre φ de sorte à vérifier l’équation (1 ). Il faut donc estimer le diamètre φ tel que :
.exp = Α% » = K . j0 2 ;//2 C™(r. β) rdrde ref (5)
Puisqu’il n’existe pas de solution analytique à ce problème, le procédé de l’invention procède de manière itérative en intégrant numériquement sur un défaut dont le diamètre augmente de manière discrète avec un pas constant ou adaptatif, jusqu’à ce que l’amplitude de l’écho simulé devienne supérieure à celle souhaitée As^aut. Le diamètre du défaut recherché est ensuite obtenu par interpolation linéaire entre les diamètres des deux dernières itérations pour lesquelles l’amplitude des deux échos correspondants encadre celle recherchée.
Afin de prendre en compte d’éventuelles dissymétries du champ, notamment pour des configurations avec des angles d’incidence non nulle ou pour des traducteurs eux-mêmes non symétriques, chaque anneau ou disque simulé est lui-même redécoupé en un ensemble de secteurs unitaires. La méthode consiste à calculer, à l’aide de l’outil de simulation de calcul de champ, l’amplitude du champ en émission/réception, sur chaque nœud décrit par le maillage du défaut. La contribution d’un secteur d’anneau, d’ouverture net délimité par les rayons Ri etf?i+1 est alors calculée au moyen de l’intégrale suivante :
^secteur = K l-a/2 e)rdrd» (6) où CER(r,&) représente la variation d’amplitude du champ en fonction du rayon et de la position angulaire sur le trou à fond plat.
Un exemple de répartition des points de calcul sur un disque peut être pour une ouverture Ω égale à π/4, tel qu’illustré sur la figure 6. Pour chaque secteur, la variation en fonction de la position angulaire est considérée suffisamment faible pour la négliger, et pour ne considérer que deux points, situés sur la bissectrice du secteur et situés sur les deux rayons extrêmes.
Soient CER et Q™ les amplitudes calculées sur les rayons Ri et
D i+1 respectivement. Une première réalisation consiste à ne pas prendre en compte les variations d’amplitude sur la surface de chaque secteur angulaire. L’amplitude est alors supposée constante sur tout le secteur et égale à la moyenne des valeursC™ et Q™. Afin d’améliorer la précision de la méthode d’intégration et ainsi augmenter la vitesse de convergence en fonction du pas de découpage des anneaux, il est fait l’hypothèse d’une variation linéaire de l’amplitude entre les deux rayons. L’amplitude en fonction de la position radiale sur l’anneau peut alors s’écrire :
C£R(r) = CER + a(r _ avec a = c™~ciR Ri+i_Ri
L’intégrale à calculer pour estimer la réponse du défaut s’écrit alors :
j^i+i secteur rii/2 rRi+i = K CfR + a(r — Ri)rdrdg
J-il/2 JRi
Après calcul, l’équation (8) est obtenue:
Scieur = fili [î (Ri+1 - «i )(C?B - «Ri) + ? (R?+l - R?)] (8)
Ainsi, à chaque itération i+1, un anneau est ajouté, de rayon externe Ri+1, lui-même découpé en un ensemble de secteurs d’ouverture identique Ω. La contribution de chaque secteur est calculée au moyen de l’équation (8) et ajoutée à celle obtenue pour les secteurs des anneaux précédents Ajj™ représenté par l’équation (9) suivante:
fRi+1 Asim _ Asim , γΛΓ Λ>
^Ri+r ^Ri A/=0 Λsecteur] (9)
Les itérations s’arrêtent lorsque la contribution totale ainsi obtenue , devient supérieure à celle recherchée As^aut. Représenté par l’équation (10) suivante :
< Asim — f* défaut eXp
A sim . défaut Href * Ae*P ref sim
Ri+1 (10)
A l’étape suivante 518, le procédé permet de déterminer le réflecteur équivalent. Le diamètre RTFP du défaut équivalent recherché est alors compris entre les diamètres utilisés au cours des deux dernières itérations, Ri et Ri+1 . Il est obtenu par interpolation linéaire en fonction des écarts en amplitude obtenues aux deux dernières étapes :
f Asim dé faut nRi ) nC
ER RiRi+l (11) où Cf^.+1 représente l’amplitude moyenne du champ sur l’anneau délimité par les rayons Rt et Ri+i·
Ainsi la présente description illustre une implémentation préférentielle de l’invention, mais n’est pas limitative. Un exemple a été choisi pour permettre une bonne compréhension des principes de l’invention, et une application concrète, mais il n’est en rien exhaustif et doit permettre à l’homme du métier d’apporter des modifications et variantes d’implémentation en conservant les mêmes principes.
Il ressort de la description que l’invention par rapport aux méthodes AVG existantes, présente avantageusement :
- un caractère générique par rapport au type de traducteur 10 ultrasonore utilisé, qu’il soit monoélément ou multiéléments ; et
- une meilleure précision par rapport aux méthodes utilisant des courbes AVG pré calculées ou expérimentales.
L’invention peut s’implémenter à partir d’éléments matériel et/ou logiciel. Elle peut être disponible en tant que produit programme d’ordinateur sur un support lisible par ordinateur. Le support peut être électronique, magnétique, optique, électromagnétique ou être de type infrarouge. De tels supports sont par exemple, des mémoires à semiconducteur (Random Access Memory RAM, Read-Only Memory ROM), des bandes, des disquettes ou disques magnétiques ou optiques (Compact Disk - Read Only Memory (CD-ROM), Compact Disk Read/Write (CD-R/W) and DVD).

Claims (12)

  1. Revendications
    1. Un procédé mis en œuvre par ordinateur pour déterminer un réflecteur équivalent à un défaut détecté dans un matériau inspecté lors d’un contrôle non destructif par ultrasons, le procédé comprenant :
    - une étape de calibration permettant par simulation de déterminer pour le matériau inspecté l’amplitude de l’écho d’un réflecteur de référence ; et
    - une étape itérative utilisant l’amplitude de l’écho du réflecteur de référence obtenue pour déterminer le diamètre d’un réflecteur équivalent au défaut détecté.
  2. 2. Le procédé selon la revendication 1 dans lequel l’étape de calibration comprend les étapes d’obtenir des mesures expérimentales sur un réflecteur de référence, de déterminer la profondeur dudit réflecteur de référence, et de reproduire par simulation la mesure faite sur ledit réflecteur de référence à ladite profondeur de référence pour obtenir l’amplitude simulée de l’écho du réflecteur de référence.
  3. 3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’écho du réflecteur de référence peut être obtenu sur un trou à fond plat.
  4. 4. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l’étape de déterminer un réflecteur équivalent au défaut détecté, comprend les étapes de:
    - mesurer expérimentalement l’amplitude et le temps de vol de l’écho du défaut détecté ;
    - déterminer la profondeur du défaut détecté à partir du temps de vol ;
    - simuler des réflecteurs équivalents de différentes tailles à la profondeur du défaut déterminée, produisant des amplitudes d’écho simulées ; et
    - déterminer la taille du réflecteur équivalent produisant une amplitude d’écho simulée identique à l’amplitude mesurée expérimentalement de l’écho du défaut détecté.
  5. 5. Le procédé selon la revendication 4 dans lequel l’étape de simuler des réflecteurs équivalents est basée sur un calcul de champ ultrasonore.
  6. 6. Le procédé selon la revendication 5 dans lequel l’étape de simuler des réflecteurs équivalents consiste à estimer par itération, le diamètre de trous à fond plat équivalents.
  7. 7. Le procédé selon la revendication 6 dans lequel l’itération est faite avec un pas constant.
  8. 8. Le procédé selon la revendication 7 dans lequel l’itération consiste à calculer à chaque itération l’amplitude du champ ultrasonore en émission et réception, pour des points de calcul déterminés.
  9. 9. Le procédé selon la revendication 8 dans lequel le calcul itératif s’arrête quand l’amplitude de l’écho calculée est supérieure à l’amplitude de l’écho du défaut détecté.
  10. 10. Un dispositif pour déterminer un réflecteur équivalent à un défaut détecté dans un matériau inspecté lors d’un contrôle non destructif par ultrasons, le dispositif comprenant des moyens pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une
    5 quelconque des revendications 1 à 9.
  11. 11. Un système de contrôle non destructif par ultrasons comprenant un dispositif selon la revendication 10.
    10
  12. 12. Un produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant de déterminer un réflecteur équivalent à un défaut détecté dans un matériau inspecté lors d’un contrôle non destructif par ultrasons selon les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
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