FR3073288B1 - Procede de controle de l'etancheite d'un objet a tester par detection d'un gaz traceur par une sonde de reniflage. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de contrôle de l'étanchéité d'un objet à tester, dans lequel on remplit l'objet à tester avec un gaz traceur pressurisé, tandis qu'on recherche à l'aide d'un détecteur de fuites relié à une sonde de reniflage la présence éventuelle du gaz traceur autour dudit objet, et dans lequel on acquiert en continu un signal de mesure (S) issu dudit détecteur, représentatif de la concentration en gaz traceur. Selon l'invention, on réalise en temps réel un filtrage numérique ou analogique du signal de mesure à l'aide d'un premier filtre ayant une constante de temps relativement longue (τpos) de façon à générer un signal filtré passe-haut (Sfiltré) et d'un second filtre ayant une constante de temps relativement plus courte (τneg) de façon à ramener ledit signal filtré (Sfiltré) à zéro avec ladite constante de temps relativement plus courte après détection d'une fuite.
Description
Procédé de contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester par détection d’un gaz traceur par une sonde de reniflage.
La présente invention se rapporte à un procédé de contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester par détection d’un gaz traceur par une sonde de reniflage. Une application de l’invention concerne notamment et non exclusivement la détection et la localisation des fuites dans des boîtiers étanches de petites dimensions, tels que ceux utilisés dans le domaine de l’horlogerie ou de la téléphonie mobile.
Parmi les méthodes connues pour contrôler l’étanchéité d’un objet, on connaît une méthode dite « par accumulation » ou « par reniflage » de gaz traceur, tel que de l’hélium ou l’hydrogène. Cette méthode est basée sur la détection du passage d’un gaz traceur à travers les éventuelles fuites de l’objet à tester. La méthode par reniflage consiste plus particulièrement à détecter la présence éventuelle du gaz traceur autour de l’objet à tester, rempli préalablement avec le gaz traceur, généralement pressurisé. On utilise une sonde de reniflage que l’on vient déplacer autour de l’objet à tester, notamment au niveau des zones susceptibles de présenter des problèmes d’étanchéité. La méthode consiste à aspirer des gaz au niveau d’une entrée d’aspiration de la sonde de reniflage et à détecter la présence de gaz traceur au moyen d’un détecteur sensible audit gaz traceur relié à la sonde. L’importance du défaut d’étanchéité dépend de la concentration de gaz traceur détecté.
Avec cette méthode, de faibles taux de fuites peuvent être détectés de façon sûre. Cependant, la mesure peut être faussée par des atomes de gaz traceur, qui ne proviennent pas d’une fuite de l’objet à tester mais d’une présence naturelle de ce gaz dans l’atmosphère (approximativement 5 ppm pour l’hélium), produisant un « bruit de fond ». Ce bruit de fond, qui peut être constant ou présenter des fluctuations lentes dans le temps, est un facteur gênant notamment pour la détection des fuites de faible importance et doit être corrigé pour la fiabilité de la mesure. En outre, le bruit de fond de gaz traceur ne décroît que lentement. Aussi, en cas de détection de fuite importante, il en résulte des durées relativement longues avant que la sonde ne soit à nouveau en mesure de détecter une autre fuite, avec le risque de rater la détection d’une telle autre fuite. Jusqu’à présent, les corrections de bruit de fond se faisaient manuellement par une procédure appropriée. Cette étape de tarage manuel de la sonde n’est pas compatible avec des cadences de fabrication industrielle.
Dans ce contexte, l’invention a pour but de proposer un procédé de contrôle tel que mentionné ci-dessus, exempt de l’une au moins des limitations précédemment évoquées. A cette fin, la présente invention propose un procédé de contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester, dans lequel on remplit l’objet à tester avec un gaz traceur pressurisé, tandis qu’on recherche à l’aide d’un détecteur de fuites relié à une sonde de reniflage la présence éventuelle du gaz traceur autour de l’objet à tester, et dans lequel on acquiert en continu un signal de mesure issu dudit détecteur, ledit signal de mesure étant représentatif de la concentration en gaz traceur, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’on réalise en temps réel un filtrage numérique ou analogique du signal de mesure à l’aide d’un premier filtre ayant une constante de temps relativement longue de façon à générer un signal filtré passe-haut et d’un second filtre ayant une constante de temps relativement plus courte de façon à ramener ledit signal filtré à zéro avec ladite constante de temps relativement plus courte après détection d’une fuite.
Le procédé de l’invention permet ainsi de s’affranchir automatiquement du bruit de fond en gaz traceur, tout en améliorant la disponibilité de la sonde pour d’autres mesures grâce au retour rapide du signal à zéro consécutivement à la détection d’une fuite importante ou en cas de dérive lente des conditions de mesure ou du détecteur.
Avantageusement, le procédé comprend les étapes suivantes dans lesquelles : on acquiert des valeurs numériques ou analogiques instantanées du signal de mesure, on effectue une différence à partir des valeurs numériques ou analogiques instantanées du signal de mesure, on calcule une valeur de filtre pour laquelle on applique le premier filtre audit signal de mesure si ladite différence est positive et on applique le second filtre si ladite différence est négative, on effectue une soustraction entre ledit signal de mesure et ladite valeur de filtre, on génère ledit signal filtré comme étant le maximum entre ladite soustraction et zéro.
Avantageusement, ladite constante de temps relativement plus courte est ajustable. Ainsi, on peut paramétrer le retour à zéro du signal filtré après la détection d’une fuite.
Avantageusement encore, ladite constante de temps relativement longue est ajustable. Ainsi, on peut optimiser le filtre passe haut pour l’élimination des fluctuations lentes de l’ensemble des contributions au bruit de fond. L’invention concerne également un dispositif de contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester destiné à être rempli avec un gaz traceur pressurisé, comprenant une sonde de reniflage adaptée à être déplacée autour de l’objet à tester et un détecteur de fuites relié à la sonde de reniflage adapté à fournir en continu un signal de mesure représentatif de la concentration en gaz traceur, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend un module de filtrage en temps réel du signal de mesure comprenant un premier filtre ayant une constante de temps relativement longue de façon à générer un signal filtré passe-haut et un second filtre ayant une constante de temps relativement plus courte de façon à ramener ledit signal filtré à zéro avec ladite constante de temps relativement plus courte après détection d’une fuite.
Avantageusement, ledit module de filtrage met en œuvre un module de filtrage numérique ou analogique du signal de mesure. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de rinvention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est un graphique montrant un exemple de signal simulé en fonction du temps fourni par un détecteur associé à la sonde au cours d’un test en reniflage lors de la détection de deux fuites consécutives d’importance décroissante en fonction du temps ; - la Figure 2 montre les courbes de montée et de descente en fonction du temps du signal de mesure ainsi que le signal filtré correspondant traité selon les principes de l’invention.
La description qui va suivre est faite en relation avec un test de reniflage appliqué à une pièce à tester creuse et étanche, mise en surpression de gaz traceur, tel que de l’hélium ou de l’hydrogène. Classiquement, un opérateur déplace une sonde de reniflage le long de la pièce à tester à la recherche de fuites éventuelles par détection de la présence du gaz traceur. L’importance de la fuite dépend directement de la concentration de gaz traceur détectée. Lorsque la sonde passe devant une fuite, on obtient en sortie du détecteur un signal de mesure qui augmente lentement jusqu’à une saturation puis, lorsque la sonde est retirée de la fuite, le signal décroît.
Le signal présente une certaine valeur en l’absence de fuite, due à la présence naturelle de gaz traceur dans l’atmosphère, appelée bruit de fond. La présence de ce bruit de fond, intrinsèque au mode de détection en reniflage, dégrade la sensibilité de ce mode de détection. Comme il va être expliqué ci-après, la présente invention prévoit d’effectuer un filtrage numérique du signal en temps réel, permettant en premier lieu de compenser automatiquement le bruit de fond dû à la présence de gaz traceur dans l’atmosphère, mais également de ramener rapidement le signal filtré à zéro après détection d’une fuite.
Afin d’illustrer le propos, le signal de mesure considéré à la figure 1 est un signal échantillonné en fonction du temps (représenté par i eIN) simulé par la
Comme illustré par le signal représenté à la figure 1, cette fonction permet de simuler la montée rapide de la concentration en gaz traceur, lorsque la sonde s’approche d’une première fuite. Le signal reste à la concentration de gaz traceur simulé par une constante fixée à 1 entre le temps tO, qui correspond au début du passage de la sonde au-dessus de la première fuite détectée et le temps t1, qui correspond à la fin du passage de la sonde au-
dessus de la première fuite détectée. Lorsque l’opérateur retire la sonde de la fuite au temps t1, le signal décroît rapidement. La fonction S permet également de simuler la montée de la concentration en gaz traceur, lors de la détection d’une deuxième fuite consécutive, de moindre importance. Le signal reste alors à une valeur simulée par une constante fixée à 0,09 entre le temps t2, qui correspond au début du passage de la sonde au-dessus de la deuxième fuite détectée et le temps t3, qui correspond à la fin du passage de la sonde au-dessus de la deuxième fuite détectée, puis décroît rapidement après le temps t3.
Par ailleurs, la fonction décrite ci-dessus simule un bruit de fond constant fixé à une valeur de 0,05, qui correspond à la valeur du signal illustré à la figure 1 en l’absence de détection de fuite, soit à la valeur du signal avant le temps tO, entre les temps t1 et t2 et après le temps t3.
Le signal S selon l’exemple ci-dessus est numérisé avec une fréquence d’échantillonnage N, le temps est donc discrétisé. Comme indiqué plus haut, on note i ce temps de mesure avec : i - (i-1) = 1/N [s]
On va maintenant définir, dans le cas numérique et analogique, le filtre, noté Z, comme suit :
On commence tout d’abord par comparer la valeur du signal S à la valeur précédente du filtre Z : 5,. > Z;1 si le filtre est numérique S(t) > Z(t) + ε si le filtre est analogique où 0 < ε « Sf
Si cette condition est vérifiée, alors la valeur de filtre Z, à l’instant i (t dans le cas analogique), est définie par :
dans le cas du filtre numérique.
dans le cas du filtre analogique. où T est l’intervalle de temps entre deux mesures.
Par contre, si ladite condition ci-dessus n’est pas vérifiée, alors la valeur de filtre Z, à l’instant i, est définie par :
dans le cas du filtre numérique
dans le cas du filtre analogique
Le filtrage selon l’invention utilise donc deux constantes de temps différentes, respectivement une première constante de temps τρ05, dite constante de temps relativement longue, utilisée pour la correction du bruit de fond et une deuxième constante de temps rneg, dite constante de temps relativement plus courte, utilisée pour le rattrapage des oscillations dues à la mise en œuvre du filtrage, comme il sera expliqué plus loin.
Le signal filtré Sfiltr£ est alors égal au maximum entre la soustraction St -Z,, et zéro. Soit :
Sfutré =max(S-Z,0)
Autrement dit, on réalise un filtrage numérique ou analogique du signal de mesure à l’aide d’un filtre dont la constante de temps peut être sélectionnée entre une première valeur de constante de temps relativement longue et une deuxième valeur de constante de temps relativement plus courte, selon que la différence entre la valeur numérique ou analogique du signal de mesure à un instant i est supérieure ou inférieure à la valeur précédente du filtre Z. On parle alors de premier filtre lorsque la constante de temps relativement longue r^est utilisée et de deuxième filtre lorsque la constante de temps relativement plus courte est utilisée.
Le premier filtre opère ainsi comme un filtre passe-haut pour supprimer la composante de bruit de fond. Il permet donc grâce à la constante de temps longue Tposàe s’affranchir des fluctuations lentes du bruit de fond.
Le deuxième filtre opère quant à lui de façon à réduire le temps entre deux fuites susceptibles d’être détectées, en permettant un retour à zéro rapide conditionné par la constante de temps courte rneg. En effet, lors de la fin du passage de la sonde au-dessus d’une fuite, le signal décroît, ce qui peut provoquer un artefact de mesure à cet instant par l’effet de la soustraction de la valeur de filtre Z appliquée au signal S. Il en résulte que la grandeur (S-z) peut devenir négative le temps que la valeur de filtre rattrape le signal, ce qui occasionne un temps mort au cours duquel une fuite ne peut pas être détectée. L’application du filtre Z avec la constante de temps courte rneg permet alors de ramener le signal filtré SfiltrÉ rapidement à zéro, ce qui améliore la disponibilité du détecteur pour continuer d’effectuer des mesures de détection de fuite, y compris après la détection d’une fuite importante. C’est pour cela que l’on choisit, dans le cas où la grandeur (s-z) devient négative, de conférer au filtre la constante de temps relativement plus courte. Ce filtre à constante de temps courte rmg, à action relativement rapide, s’applique donc pour filtrer les éventuelles oscillations autour de zéro à la fin du passage de la sonde au-dessus d’une fuite, qui sont dues à l’utilisation du filtre avec la constante de temps longue Tpos . Autrement dit, l’application de la constante de temps courte rneg permet un retour à zéro rapide lors des transitions de l’état de détection de fuite à l’état de non détection de fuite, et permet ainsi d’éviter le risque de manquer la détection d’une autre fuite du fait de l’utilisation du filtre avec la constante de temps longue.
Le retour à zéro rapide peut en outre être aisément paramétrable selon l’invention, en fonction de l’utilisation prévue de la sonde, en ajustant la valeur de la constante de temps courte rneg aux besoins de cette utilisation.
Par contre, lors du passage à un état de détection de fuite, on prévoit selon l’invention d’augmenter la constante de temps du filtre, en appliquant la constante de temps longue τρ05, de façon à améliorer la stabilité et l’élimination du bruit de fond.
La figure 2 illustre l’application du filtrage selon l’invention, en représentant, en fonction du temps, les courbes représentatives du signal S, du filtre Z, du signal (S-Z) et du signal filtré Sfiltré, selon un exemple de réalisation où la constante de temps longue r^est fixée à 60s et où la constante de temps courte rneg est fixée à 6s. On a également représenté en traits pointillés une constante de temps courte fixée à 60s, de façon à illustrer l’intérêt du choix d’une constante de temps rneg plus courte, relativement à la constante de temps dite longue tpos .
Ainsi, on relève que lorsque le signal S décroît, le signal de soustraction (s-z) devient négatif et met d’autant plus de temps à revenir à zéro que la constante de temps courte rneg est grande. En outre, comme on le voit sur la courbe représentant le signal filtré S/I/ireen fonction du temps, lorsque la constante de temps courte rneg est fixée à 60s, il apparaît que le deuxième fuite de faible importance n’est pas détectée, alors qu’elle l’est lorsque cette constante de temps court rneg est fixée à 6s.
Claims (5)
- REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester, dans lequel on remplit l’objet à tester avec un gaz traceur pressurisé, tandis qu’on recherche à l’aide d’un détecteur de fuites relié à une sonde de reniflage la présence éventuelle du gaz traceur autour de l’objet à tester, et dans lequel on acquiert en continu un signal de mesure (S) issu dudit détecteur, ledit signal de mesure étant représentatif de la concentration en gaz traceur, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’on réalise en temps réel un filtrage numérique ou analogique du signal de mesure (S) à l’aide d’un premier filtre ayant une constante de temps relativement longue (rpos) de façon à générer un signal filtré passe-haut et d’un second filtre ayant une constante de temps relativement plus courte de façon à ramener ledit signal filtré (Sfi!tré) à zéro avec ladite constante de temps relativement plus courte après détection d’une fuite, et dans lequel : on acquiert des valeurs numériques ou analogiques instantanées du signal de mesure (S), on effectue une différence à partir des valeurs numériques ou analogiques instantanées du signal de mesure, on calcule une valeur de filtre (Z) pour laquelle on applique le premier filtre audit signal de mesure si ladite différence est positive et on applique le second filtre si ladite différence est négative, on effectue une soustraction (S-Z) entre ledit signal de mesure et ladite valeur de filtre, on génère ledit signal filtré (SfiItré) comme étant le maximum entre ladite soustraction et zéro.
- 2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite constante de temps relativement plus courte (T„e„ ) est ajustable.
- 3. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite constante de temps relativement longue ( τρθ5 ) est ajustable.
- 4. Dispositif de contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester destiné à être rempli avec un gaz traceur pressurisé, comprenant une sonde de reniflage adaptée à être déplacée autour de l’objet à tester et un détecteur de fuites relié à la sonde de reniflage adapté à fournir en continu un signal de mesure (S) représentatif de la concentration en gaz traceur, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend un module de filtrage en temps réel du signal de mesure (S) comprenant un premier filtre ayant une constante de temps relativement longue (τ ) de façon à générer un signal filtré passe-haut (Sfîltré) et un second filtre ayant une constante de temps relativement plus courte ( τηί„ ) de façon à ramener ledit signal filtré (Smré ) à zéro avec ladite constante de temps relativement plus courte après détection d’une fuite, ledit module de filtrage étant adapté à acquérir des valeurs numériques ou analogiques instantanées du signal de mesure (S), à effectuer une différence à partir des valeurs numériques ou analogiques instantanées du signal de mesure, à calculer une valeur de filtre (Z) pour laquelle le premier filtre est appliqué audit signal de mesure si ladite différence est positive et le second filtre est appliqué audit signal si ladite différence est négative, à effectuer une soustraction (S-Z) entre ledit signal de mesure et ladite valeur de filtre, et à générer ledit signal filtré (SllIlré ) comme étant le maximum entre ladite soustraction et zéro.
- 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit module de filtrage met en œuvre un filtrage numérique ou analogique du signal de mesure.
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