WO1998030896A1 - Sonde a courants de foucault - Google Patents
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- WO1998030896A1 WO1998030896A1 PCT/FR1998/000040 FR9800040W WO9830896A1 WO 1998030896 A1 WO1998030896 A1 WO 1998030896A1 FR 9800040 W FR9800040 W FR 9800040W WO 9830896 A1 WO9830896 A1 WO 9830896A1
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9013—Arrangements for scanning
- G01N27/902—Arrangements for scanning by moving the sensors
Definitions
- the invention relates to an eddy current examination probe, which can in particular find use for monitoring the state of health of tubes during the maintenance of steam generators in a nuclear power plant, which comprise a bun formed of very numerous bent tubes. and close together in which the heat exchange fluid circulates. It is necessary to act quickly to conclude the examination, which requires moving the probes in the tubes at a fairly high speed of approximately 500 mm / s.
- the detectors located at the end of the probe and which are sensitive to faults must therefore be designed and arranged so as to provide easy and safe detection.
- the eddy current detectors include emitting windings, traversed by an alternating current which induces an electromagnetic cna p surrounding, and windings receivers connected to a circuit whose impedance is measured. This impedance depends on the eddy currents produced by the electromagnetic field in the surrounding conductive material, i.e.
- This arrangement in which many detectors are used, is made possible by a switching device which makes it possible to activate only part of the detectors simultaneously, and by a multiplexing device which makes it possible to pass in turn the information from a series of detectors by each of the measurement wires.
- the probe of the American patent has the drawback of being insensitive to faults, in particular to longitudinal faults located midway between neighboring windings where the fields produced by the neighboring windings balance each other, but also, more surprisingly , to faults whose edges pass halfway between neighboring windings.
- the object of the invention is to manage to recognize all the defects of the surface at the same time. inspected and in particular cracks, whatever their direction. In its best forms, the invention offers good sensitivity to all kinds of defects. The part to be inspected is always traversed in a single pass.
- the invention is based on the use of a pattern of transmitter and receiver coils active simultaneously, of invariable shape and which is moved over the width of the part to be inspected, either by a displacement of the probe (transverse, and in particular of rotation for a circular probe), or by switching the windings.
- the pattern receiving windings are subjected to different magnetic fields and are therefore sensitive to faults also different from the part to be inspected.
- an examination probe for an electrically conductive part characterized in that it comprises:
- a body provided with at least one row of pairs, all identical, each formed by an adjacent transmitter and receiver winding;
- FIG. 1 shows a tube examination probe
- - Figure 2 shows a measurement module, or a probe body carrying the detectors;
- - Figure 3 shows the control means of the probe;
- FIG. 5 illustrates the extent of an electromagnetic field produced by a transmitter winding
- FIG. 6A, 6B, 6C, 6D and 6E illustrate the possible situations for a receiver winding
- the subject probe of the invention is shown in Figure 1, inserted into a tube 1. It consists of a train of successive elements connected together by connecting springs 2. We find from front to back a nose piece 3, a measurement module 4 carrying the detectors, a guide piece 5, a connector carriage 6, an electronic carriage 7 and a connection piece 8. A cable 9 s extends through these elements and allows them to be recovered in the event of a probe rupture. It is crimped into the nose piece 3.
- the nose piece 3 is in the shape of a warhead and tapers towards the front, while the carriages 6 and 7 and the connecting piece 8 are ovoid and have a central portion. diameter almost equal to the inner diameter of the tube 1, which guides them as well.
- centering brushes 10 and 11 are provided in front of and behind the measurement module 4, on the nose piece 3 and the guide piece 5 to rub on the tube 1 and thus ensure the centering of the measurement module precisely.
- the connector and electronic carts 6 and 7 have cavities for housing apparatus and passage of electrical wires 12 which connect the exterior to the measurement module 4.
- the springs 2 protect the wires 12 between the elements of the tram, and a sheath 13 likewise protects them behind the connecting piece 8. The main function of this sheath 13 is to push the elements of the probe into the tube 1.
- Figure 2 shows that the measurement module
- the ring 26 and the shell halves 29 and 30 are centered on a cylindrical surface 32 of the sleeve 25, and are held in translation against a shoulder 33 of the sleeve 25 formed in the middle of the cylindrical surface 32; elastic seals 34 and 35 retain the ring 26 and the halves of the shells 29 and 30 against this shoulder 33.
- the front and rear of the cylindrical surface 32 carry helical grooves in which the springs 2 penetrate; a similar arrangement is adopted for the other elements of the tra to retain the springs 2.
- Keys 36 retain at least the ring 26 in rotation around the sleeve 25 to maintain its angular position during the examination of the tube 1.
- the protrusion circular 31 is supposed to brush against the internal surface of the tube 1, it can rub on it when small displacements are produced or that the tube 1 is deformed, and this is why it is expected that the ring 26 is flexible so that the circular protuberance 31 can sink between the shell halves 29 and 30. It can concretely be split to separate there legs 41, each carrying a transmitter coil 27 and a receiver coil 28 and which extend between these windings and a conical connection portion 42, adjacent to the sleeve 29.
- transmitter coils 27 There are sixteen transmitter coils 27 and as many receiver coils 28, two diametrically opposite of each species are shown.
- a receiver winding 28 is superimposed on each transmitter winding 27 and coaxial with it (it would however be possible for the transmitter and receiver windings of each pair to be adjacent, and in particular arranged in two parallel rows).
- the detector control system is shown diagrammatically in FIG.
- control and measurement device 43 outside, which emits an excitation signal and receives the signals from the active receiver coils 28; for this it is connected to a transmitter multiplexing device 44 and to a receiver multiplexing device 45, respectively connected to all the transmitter windings 27 and receivers 28 and located in the connection trolley 4 and which selects the active windings; to carry out the switching of the windings, the control and measurement device 43 is also connected to a multiplexing control system 46 and sends it a periodic switching signal, which the multiplexing control system 46 transmits to the multiplexing devices 44 and 45 to change the active coils.
- the multiplexing control system is located in the electronic carriage 7.
- the multiplexing method adopted here which uses only a few of the coils at a time, makes it possible to reduce the number of wires connecting the probe to the outside.
- very rapid switching of the active windings is carried out in order to cover numerous inspection turns of the internal surface of the tube 1, at a speed much higher, for example 120 times, than the speed of advance of the probe.
- the transmitter and receiver windings 27 and 28 which are simultaneously active form a pattern, generally of irregular shape, moved around the circumference of the tube 1 to detect faults of all kinds that it carries.
- the general principle is that the receiver windings 28 of the pattern must be subjected to different electromagnetic fields to be more sensitive to different faults. This is obtained if the transmitter windings 27 which impress them are in different locations each time.
- Several suitable patterns can be designed on this principle and according to the range of the electromagnetic fields and the arrangement of the windings.
- the crown of the sixteen pairs of transmitter 27 and receiver 28 windings has been shown flat, and the simultaneously active windings belong to five consecutive pairs, denoted successively a, b, c, d and e: the transmitter coils 27 of these pairs are all active except the fourth, and the receiver coils 28 of the second, fourth and fifth pairs are also active.
- the coils 27a, 27b, 28b, 27c, 28d, 27e and 28e are simultaneously active, and this group of active coils moves in one direction or the other along the ring of detectors 27 and 28 thanks to switching.
- FIG. 5 shows that the transmitter coils 27 are chosen so that the electromagnetic field extends to the two receiver coils 28 of the neighboring pairs, that is to say that these two neighboring receiver coils 28 will be sensitive to the currents of Eddy created by the transmitter winding 27; a fortiori, this transmitter winding 27 also influences the receiver winding 28 with which it forms a pair.
- this transmitter winding 27 also influences the receiver winding 28 with which it forms a pair.
- FIGS. 6A, 6B and 6C show that there are three basic possibilities for a receiver winding 28 to be sensitized, by an electromagnetic field 40 of a transmitter winding 27 of the same pair, of a neighboring pair, or of both at the same time.
- FIGS. 6D and 6E correspond to symmetrized situations of FIGS. 6B and 6C and show that the same receiver winding 28 can be sensitized by the transmitter windings 27 of the two neighboring pairs, and possibly also by the transmitter winding 27 of the same pair. If we return to FIG.
- FIGS. 7A and 7B represent regions of sensitivity of defects: the horizontal axis of the abscissae corresponds to the axis of the tube I, that is to say the direction of movement of the probe, while the vertical axis of the ordinates corresponds to the direction of the winding crown 27 and 28, or to the direction of circumference of the tube 1. It is assumed that three pairs of windings advance according to the arrows defining the detection lines.
- ZA, ZD and ZE are the regions of sensitivity of a central receiver winding 28 sensitized by one, two or three transmitter windings 27 arranged respectively according to FIGS.
- the defect considered is a longitudinal crack FA in FIG. 7A and a transverse crack FB in FIG. 7B.
- the receiver winding 28 will be sensitive to the existence of the fault.
- we draw the horizontal L from the position of the windings we examine the intersections of this horizontal line L with the regions Z.
- the horizontal lines correspond to the axes of the windings; they can be located in any way with respect to the crack.
- there are two segments SI and S2 in two portions of the region ZE which shows that the defect will be identified with the arrangement of FIG. 6E over the path lengths SI and S2 of the probe.
- a similar reasoning can be undertaken in FIG.
- FIG. 7A shows that the detection regions of longitudinal cracks are wide to both in the transverse direction and in the axial direction, which greatly reduces the risk that the probe will pass too quickly in front of crack F to detect it; and
- FIG. 7B shows that the total detection region is indeed continuous in the transverse direction, so that the transverse cracks should not escape detection either.
- the regions ZA, ZD and ZE will be found in the places shown for the three pairs of coils shown.
- FIG. 4 An example is given in FIG. 4 where two groups of windings identical to the preceding description and spaced along the row, the transmitter windings 27a, 27b, 27c, 27e and receiver 28b, 28d and 28e on the one hand, and the transmitter windings 27a ', 27b', 27c ', 27e', and receivers 28b ', 28d' and 28e 'on the other hand, can operate simultaneously. There could be more than two groups, identical or different, operating simultaneously to increase the amount of information.
- FIG. 8 comprises two parallel rows of transmitter windings and receivers 27 and 28, and the active winding pattern results from a duplication of that of Figure 4 (of the first five pairs 27a to 27e and 28a to 28e only) on the second row: the pattern is then composed, in each rows, first, second, third and fifth transmitter coils 27a, 27b, 27c and 27e, or respectively 28a ", 27b" 27c "and 27e", and second, fourth and fifth receiver coils 28b, 28d and 28e, or 28b “, 28d” and 28e "respectively.
- the active windings are offset by a pair of windings between the two rows, that is to say that the first, second, third and fourth pairs of the first row are respectively in front of the second, third, fourth and fifth pairs of the second row, and that the windings of the last two pairs of the pattern (27a ", 27e and 28e) are in front of active coils.
- the homologous receiver coils (28b and 28b ", 28d and 28d”, and 28e and 28e ") are coupled by the control and measurement device 43, which performs subtractions of their measurements. This differential measurement method allows even better detection of faults, in particular transverse, of the tube 1.
- FIG. 9 Another interesting pattern is described in FIG. 9, where the pairs of superposed transmitter and receiver coils 27 and 28 are arranged in three parallel rows.
- the pattern here comprises a single receiving winding 28 on the middle row, but eight transmitting windings 27, two of which on the middle row and adjacent to the receiving winding 28, and three on each of the two extreme rows, in front of the windings 27 and 28 of the pattern on the middle row, so that the transmitter windings 27 d ⁇ pattern are at the corners and in the middle of the sides of a rectangle (here, a square) whose receiving winding 28 occupies the center.
- This pattern has a greater depth of penetration than the previous ones, that is, it better detects deeper defects.
- FIG. 10 finally shows that it is possible to combine the patterns of FIGS. 4 and 9 into a single one: a pair 49 of transmitter and receiver coils 27 and 28 superimposed and isolated from the main pattern is added to the pattern of FIG. 9 'a pair of coils for example, so as not to be influenced by its field, which allows them to function as the pattern in Figure 6A; one or two receiver coils 28 "'are added in the middle of as many sides of the rectangle in order to reproduce the pattern of FIG. 6E.
- the invention is also not limited to circular probes for the examination of tubes, but it can on the contrary be applied, for example, to the examination of flat sheets: the windings would then be mounted on a rectilinear bar.
- each transmitter winding 27 is supplied at a single frequency or at multiple frequencies, simultaneously or alternatively, to modify the depth of analysis according to the principle of French patent 2 324 003 with the possibility of carrying out combinations of the signals for to avoid parasitic signals such as for example the signals due to the intermediate plates of the steam generators.
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Abstract
La sonde conforme à l'invention pour détecter des défauts de pièces électriquement conductrices (1) comprend une rangée de bobinages émetteurs (27) et récepteurs (28) formant un motif de bobinages actifs. Les bobinages récepteurs (28) sont influencés par des champs électromagnétiques différents pouvant provenir de plusieurs bobinages émetteurs (27) voisins à la fois, ce qui fait qu'ils sont sensibles à des genres différents de défauts. Le motif de bobinages actifs est déplacé le long de la rangée. Ces sondes sont généralement employées pour l'examen des tubes de générateurs de vapeur de centrales nucléaires.
Description
SONDE A COURANTS DE FOUCAULT
DESCRIPTION
L' invention concerne une sonde d' examen à courants de Foucault, qui peut notamment trouver emploi pour contrôler l'état de santé de tubes pendant l'entretien des générateurs de vapeur de centrale nucléaire, qui comprennent un chignon formé de tubes coudés très nombreux et rapprochés dans lesquels circule le fluide d'échange de chaleur. II faut agir vite pour conclure l'examen, ce qui impose de déplacer les sondes dans les tubes à une vitesse assez élevée de 500 mm/s environ. Les détecteurs situés au bout de la sonde et qui sont sensibles aux défauts doivent donc être constitués et agences de façon à fournir une détection facile et sûre. Plusieurs dispositifs ont dé à été proposés αans l'art antérieur : on peut citer le brevet français 2 668 605 qui décrit en détail les principaux éléments d'une sonde et mentionne l'emploi possible de détecteurs à ultrasons ou à courants de Foucault pour assurer le contrôle, sans cependant donner beaucoup d'informations sur la meilleure façon d'agencer ces détecteurs, et le brevet américain 5 256 966 qui repose uniquement sur l'emploi de détecteurs à courants de Foucault. Les détecteurs à courants de Foucault comprennent des bobinages émetteurs, parcourus par un courant alternatif qui induit un cna p électromagnétique environnant, et des bobinages
récepteurs reliés à un circuit dont on mesure l'impédance. Cette impédance dépend des courants de Foucault produits par le champ électromagnétique dans la matière conductrice avoismante, c'est-à-dire dans l'épaisseur du tube, et elle varie quand des défauts du tube accroissent localement la résistance et modifient la forme d'écoulement des courants de Foucault. Ainsi, les défauts du tube sont repérés par des variations d' impédance aux bornes des bobinages récepteurs . Les bobinages du brevet 5 256 966 sont a la fois émetteurs et récepteurs et ils sont placés sur une couronne unique ou éventuellement alternativement sur deux couronnes voisines pour des raisons d'encombrement : le but recherché est d'émettre un champ électromagnétique sur toute la circonférence du tube afin de détecter certains défauts qui passeraient inaperçus si des interstices existaient entre les champs électromagnétiques engendrés par les bobinages individuels. Cette disposition, dans laquelle de nombreux détecteurs sont employés, est rendue possible grâce a un dispositif de commutation qui permet de ne rendre active simultanément qu'une partie des détecteurs, et d'un dispositif de multiplexage qui permet de faire passer tour à tour les informations d'une série de détecteurs par chacun des fils de mesure .
Une autre conception est décrite dans un article de Sullivan et autres, intitulé <<• Détection coverage of transmit-receive eddy currents array probes » et distribué à l'occasion d'une conférence (14 π EPRI Steam Generator NDE orkshop) tenue à Seattle du ~> au 9 Août 1995. On utilise quatre bobinages émetteurs de champs électromagnétiques autour de la
circonférence de la sonde, ainsi que deux rangées de quatre récepteurs chacune de part et d'autre de la rangée d' émetteurs et en quinconce avec les bobinages émetteurs. Dans cette conception, les émetteurs et les récepteurs sont donc des bobinages séparés et chaque émetteur est entouré par quatre récepteurs qui sont sensibles aux courants de Foucault qu'il induit. Les mesures sont différentielles, ce qui signifie que le résultat produit sur les récepteurs d'une des rangées est soustrait du résultat des récepteurs respectifs de l'autre rangée.
Les sondes connues jusqu'ici présentent toutes des inconvénients en ce qui concerne la détection des défauts. Celle de l'article de Sullivan permet de relever facilement les fissures transversales et surtout leurs extrémités mais elle est insensible aux défauts longitudinaux. La sonde du brevet américain présente quant à elle l'inconvénient d'être insensible aux défauts, notamment aux défauts longitudinaux situés à mi-distance de bobinages voisins où les champs produits par les bobinages voisins s'équilibrent, mais aussi, de façon plus surprenante, aux défauts dont les bords passent à mi-distance de bobinages voisins. Le brevet américain 5 506 503 mentionne que, dans une sonde à une rangée de bobinages émetteurs et récepteurs alternés, certains bobinages émetteurs peuvent être rendus mactifs à tour de rôle pour détecter des défauts supplémentaires. Une telle indication suggère de parcourir la pièce à inspecter plusieurs fois, avec des bobinages émetteurs différents a chacune des passes, ce qui est fastidieux.
L'objet de l'invention est de parvenir a reconnaître a la fois tous les défauts de la surface
inspectée et notamment les fissures, quelle que soit leur direction. Dans ses meilleures formes, l'invention offre une bonne sensibilité à tous les genres de défauts. La pièce à inspecter est toujours parcourue en une seule passe.
L'invention repose sur l'emploi d'un motif de bobinages émetteurs et récepteurs actifs simultanément, de forme invariable et qui est déplacé sur la largeur de la pièce à inspecter, soit par un déplacement de la sonde (transversal, et notamment de rotation pour une sonde circulaire) , soit par des commutations des bobinages . Les bobinages récepteurs du motif sont soumis a des champs magnétiques différents et sont donc sensibles à des défauts également différents de la pièce à inspecter.
Elle concerne une sonde d'examen d'une pièce électriquement conductrice, caractérisée en ce qu' elle comprend :
- un corps muni d'au moins une rangée de paires, toutes identiques, formées chacune d'un bobinage émetteur et d'un bobinage récepteur adjacents ;
- des moyens aptes à rendre actifs les bobinages émetteurs en les alimentant par un courant alternatif d'amplitude suffisante pour créer un champ électromagnétique s' étendant jusqu'aux bobinages récepteurs de paires voisines, dans la rangée, des paires auxquelles appartiennent les bodmages émetteurs alimentés ;
- des moyens aptes a rendre actifs les bobinages récepteurs en mesurant des signaux qui y sont induits par le champ électromagnétique ;
- et des moyens aptes à déplacer un motif de bobinages, formé par les bobinages émetteurs et récepteurs rendus actifs, en direction de la rangée, le motif comprenant au moins deux bobinages émetteurs et un bobinage récepteur, les bobinages du motif conservant des positions relatives invariables.
L' invention va à présent être décrite à l'aide des figures suivantes, annexées à titre illustratif et non limitatif et qui feront apparaître certaines de ses réalisations favorites et leurs avantages particuliers :
- la figure 1 représente une sonde d' examen de tubes ;
- la figure 2 représente un module de mesure, ou un corps de sonde porteur des détecteurs ; - la figure 3 représente les moyens de commande de la sonde ;
- la figure 4 représente la rangée de détecteurs ;
- la figure 5 illustre l'étendue d'un champ électromagnétique produit par un bobinage émetteur ; - les figures 6A, 6B, 6C, 6D et 6E illustrent les situations possibles pour un bobinage récepteur ;
- les figures 7A et 7B illustrent l'étendue de détection pour un bobinage récepteur avec deux genres différents de défauts ; - et les figures 8, 9 et 10 illustrent trois motifs intéressants de bobinages émetteurs et récepteurs actifs .
La sonde sujet de l'invention est représentée à la figure 1, enfoncée dans un tube 1. Elle se compose d'un train d'éléments successifs reliés entre eux par des ressorts de liaison 2. On trouve
d'avant en arrière une pièce de nez 3, un module de mesure 4 porteur des détecteurs, une pièce de guidage 5, un chariot de connectique 6, un chariot d'électronique 7 et une pièce de liaison 8. Un câble 9 s'étend à travers ces éléments et permet de récupérer ces derniers en cas de rupture de la sonde. Il est serti dans la pièce de nez 3. La pièce de nez 3 est en forme d'ogive et s' amincit vers l'avant, alors que les chariots 6 et 7 et la pièce de liaison 8 sont ovoïdes et ont une portion centrale de diamètre presque égal au diamètre intérieur du tube 1, qui les guide ainsi. De plus, des brosses de centrage 10 et 11 sont prévues devant et derrière le module de mesure 4, sur la pièce de nez 3 et la pièce de guidage 5 pour frotter sur le tube 1 et ainsi assurer avec précision le centrage du module de mesure 4. Les chariots de connectique et d'électronique 6 et 7 présentent des cavités de logement d'appareils et de passage de fils électriques 12 qui relient l'extérieur au module de mesure 4. Les ressorts 2 protègent les fils 12 entre les éléments du tram, et une gaine 13 les protège de même derrière la pièce de liaison 8. La fonction principale de cette gaine 13 est de pousser dans le tube 1 les éléments de la sonde. La figure 2 montre que le module de mesure
4 comprend une douille de support 25 enfilée autour du câble 9, une bague 26 placée autour de la douille 25 et porteuse de bobinages émetteurs 27 et de bobinages récepteurs 28, et une coque formée de deux moitiés 29 et 30 qui entourent et retiennent la bague 26 tout en présentant un interstice par lequel dépasse une excroissance circulaire 31, porteuse des bobinages 27 et 28, de la bague 26. Plus précisément, la bague 26 et
les moitiés de coques 29 et 30 sont centrées sur une surface cylindrique 32 de la douille 25, et sont maintenues en translation contre un epaulement 33 de la douille 25 ménagé au milieu de la surface cylindrique 32 ; des joints élastiques 34 et 35 retiennent la bague 26 et les moitiés des coques 29 et 30 contre cet epaulement 33. L'avant et l'arrière de la surface cylindrique 32 portent des cannelures hélicoïdales dans lesquelles pénètrent les ressorts 2 ; une disposition analogue est adoptée pour les autres éléments du tra pour retenir les ressorts 2. Des clavettes 36 retiennent au moins la bague 26 en rotation autour de la douille 25 pour maintenir sa position angulaire pendant l'examen du tube 1. Comme l'excroissance circulaire 31 est supposée frôler la surface intérieure du tube 1, elle peut frotter sur elle quand de petits déplacements sont produits ou que le tube 1 est déformé, et c'est pourquoi il est prévu que la bague 26 est flexible de façon que l'excroissance circulaire 31 puisse s'enfoncer entre les moitiés de coques 29 et 30. Elle peut concrètement être fendue pour y séparer des pattes 41, porteuses chacune d'un bobinage émetteur 27 et d'un bobinage récepteur 28 et qui s'étendent entre ces bobinages et une portion de raccordement 42 conique, adjacente à la douille 29.
On compte seize bobinages émetteurs 27 et autant de bobinages récepteurs 28, dont deux diamétralement opposés de chaque espèce sont représentés. Un bobinage récepteur 28 est superposé à chaque bobinage émetteur 27 et coaxial à lui (il serait cependant possible que les bobinages émetteurs et récepteur de chaque paire soient adjacents, et notamment disposés en deux rangées parallèles) . Le
système de commande des détecteurs est schématisé à la figure 3 : il comprend un appareil de commande et de mesure 43 à l'extérieur, qui émet un signal d'excitation et reçoit les signaux des bobinages récepteurs 28 actifs ; il est relié pour cela à un dispositif de multiplexage d'émetteurs 44 et à un dispositif de multiplexage de récepteurs 45, respectivement reliés à tous les bobinages émetteurs 27 et récepteurs 28 et situés dans le chariot de connectique 4 et qui sélectionnent à chaque instant les bobinages actifs ; pour réaliser la commutation des bobinages, l'appareil de commande et de mesure 43 est encore relié à un système de commande de multiplexage 46 et lui envoie un signal périodique de commutation, que le système de commande de multiplexage 46 transmet aux dispositifs de multiplexage 44 et 45 pour qu'ils changent les bobinages actifs. Le système de commande de multiplexage est situé dans le chariot d' électronique 7. Le procédé de multiplexage adopté ici, qui n'utilise que quelques-uns des bobinages a la fois, permet de réduire le nombre de fils reliant la sonde à l'extérieur. On procède en pratique à des commutations très rapides des bobinages actifs afin de parcourir de nombreux tours d' inspection de la surface intérieure du tube 1, à une vitesse très supérieure, par exemple 120 fois, à la vitesse d'avance de la sonde .
Il est conforme à l'invention que les bobinages émetteurs et récepteurs 27 et 28 qui sont simultanément actifs forment un motif, en générai de forme irrégulière, déplacé sur la circonférence du tube 1 pour détecter les défauts en tout genre qu'il porte. Le principe général est que les bobinages récepteurs 28
du motif doivent être soumis à des champs électromagnétiques différents pour être plus sensibles à des défauts différents. Cela est obtenu si les bobinages émetteurs 27 qui les impressionnent sont à des emplacements à chaque fois différents. Plusieurs motifs convenables peuvent être conçus de ce principe et selon la portée des champs électromagnétiques et la disposition des bobinages. Ici, on conseille concrètement le dispositif de mesure illustré à la figure 4 : la couronne des seize paires de bobinages émetteurs 27 et récepteurs 28 a été représentée à plat, et les bobinages simultanément actifs appartiennent à cinq paires consécutives, notées successivement a, b, c, d et e : les bobinages émetteurs 27 de ces paires sont tous actifs à l'exception du quatrième, et les bobinages récepteurs 28 des deuxième, quatrième et cinquième paires sont aussi actifs. En d'autres termes, les bobinages 27a, 27b, 28b, 27c, 28d, 27e et 28e sont simultanément actifs, et ce groupe de bobinages actifs se déplace dans un sens ou dans l'autre le long de la couronne de détecteurs 27 et 28 grâce à la commutation.
La raison de ce choix est expliquée à l'aide des figures suivantes. La figure 5 montre que les bobinages émetteurs 27 sont choisis pour que J eur champ électromagnétique s'étende jusqu'aux deux bobinages récepteurs 28 des paires voisines, c'est-à- dire que ces deux bobinages récepteurs 28 voisins seront sensibles aux courants de Foucault créés par le bobinage émetteur 27 ; à plus forte raison, ce bobinage émetteur 27 influence aussi le bobinage récepteur 28 avec lequel il forme une paire. Quand un défaut du tube 1 existe dans le champ électromagnétique 40, les courants de Foucault induits par ce champ sont
modifiés, ce que les trois bobinages récepteurs 28 influencés doivent mesurer. On constate cependant que la forme, la position et l'orientation du défaut ont une importance considérable sur la modification des courants, de sorte que certains défauts peuvent rester inaperçus ou presque.
Les inventeurs ont constaté que différentes positions mutuelles d'un bobinage émetteur 27 et d'un bobinage récepteur 28 étaient propices à la détection de défauts différents. Pour la suite de ce raisonnement, il est plus facile de raisonner à partir du bobinage récepteur 28 : les figures 6A, 6B et 6C montrent qu' il existe trois possibilités élémentaires pour un bobinage récepteur 28 d'être sensibilisé, par un champ électromagnétique 40 d'un bobinage émetteur 27 de la même paire, d'une paire voisine, ou des deux à la fois. Les figures 6D et 6E correspondent à des situations symétrisées des figures 6B et 6C et montrent qu'un même bobinage récepteur 28 peut être sensibilisé par les bobinages émetteurs 27 des deux paires voisines, et éventuellement aussi par le bobinage émetteur 27 de la même paire. Si on revient à la figure 4, on s'aperçoit alors que le bobinage 28b est dans la situation de la figure 6E, le bobinage 28d dans la situation de la figure 6D et le bobinage 28e dans la situation de la figure 6A. On garantit donc la meilleure sensibilité possible à tous les genres de défauts pour cette configuration de détecteurs.
Une illustration des résultats obtenus avec les trois groupements de bobinages des figures 6A, 6D et 6E est donnée aux figures 7A et 7B, qui représentent des régions de sensibilité de défauts : l'axe horizontal des abscisses correspond à l'axe du tube I,
c'est-à-dire à la direction du mouvement de la sonde, alors que l'axe vertical des ordonnées correspond a la direction de la couronne de bobinages 27 et 28, ou à la direction de circonférence du tube 1. On suppose que trois paires de bobinages avancent selon les flèches définissant des lignes de détection. On appelle ZA, ZD et ZE les régions de sensibilité d'un bobinage récepteur 28 central sensibilisé par un, deux ou trois bobinages émetteurs 27 agencés respectivement selon les figures 6A, 6D et 6E . Le défaut considéré est une fissure longitudinale FA dans la figure 7A et une fissure transversale FB dans la figure 7B. Concrètement, lorsque ces lignes de détection traversent les régions de sensibilité, le bobinage récepteur 28 sera sensible à l'existence du défaut. Si par exemple on considère la fissure longitudinale FA, on trace l'horizontale L à partir de la position des bobinages on examine les intersections de cette ligne horizontale L avec les régions Z. Les lignes hor zontales correspondent aux axes des bobinages ; elles peuvent se situer de façon quelconque par rapport à la fissure. Dans l'exemple illustré, on trouve deux segments SI et S2 dans deux portions de la région ZE, ce qui montre que le défaut sera repéré avec l'agencement de la figure 6E sur les longueurs de trajet SI et S2 de la sonde. Un raisonnement semblable peut être entrepris sur la figure 7B, où la ligne horizontale L traverse les régions de sensibilité de la fissure transversale FB . Le segment S3 désigne la longueur de trajet de la sonde pour laquelle le bobinage émetteur 27 à la configuration de la figure 6E détecte la fissure FB.
L'enseignement essentiel qu'on peut tirer de ces figures est que la présence simultanée des trois configurations de bobinages élargit sensiblement les performances de détection de la sonde : en particulier, la figure 7A montre que les régions de détection des fissures longitudinales sont larges à la fois en direction transversale et en direction axiale, ce qui réduit beaucoup le risque que la sonde ne passe trop vite devant la fissure F pour la détecter ; et la figure 7B montre que la région de détection totale est bien continue en direction transversale, de sorte que les fissures transversales ne devraient pas non plus échapper à la détection. Comme la commutation des bobinages 27 et 28 est faite rapidement par rapport à l'avance de la sonde, les régions ZA, ZD et ZE se trouveront bien aux endroits figurés pour les trois paires de bobinages représentées.
La disposition proposée ci-dessus n'est cependant pas obligatoire et d' autres configurations de bobinages sont possibles.
Un exemple est donné à la figure 4 où deux groupes de bobinages identiques à la description précédente et espacés le long de la rangée, les bobinages émetteurs 27a, 27b, 27c, 27e et récepteurs 28b, 28d et 28e d'une part, et les bobinages émetteurs 27a', 27b', 27c', 27e', et récepteurs 28b', 28d' et 28e' d'autre part, peuvent opérer simultanément. Il pourrait y avoir plus de deux groupes, identiques ou différents, opérant simultanément pour accroître la quantité d'informations.
Il convient de décrire encore quelques autres réalisations possibles. Celle de la figure 8 comprend deux rangées parallèles de bobinages émetteurs
et récepteurs 27 et 28, et le motif de bobinages actifs résulte d'une duplication de celui de la figure 4 (des cinq premières paires 27a à 27e et 28a à 28e seulement) sur la seconde rangée : le motif est alors composé, dans chacune des rangées, des premier, deuxième, troisième et cinquième bobinages émetteurs 27a, 27b, 27c et 27e, ou respectivement 28a", 27b" 27c" et 27e", et des deuxième, quatrième et cinquième bobinages récepteurs 28b, 28d et 28e, ou respectivement 28b", 28d" et 28e". De plus, les bobinages actifs sont décalées d'une paire de bobinages entre les deux rangées, c'est-à-dire que les première, deuxième, troisième et quatrième paires de la première rangée sont respectivement devant les deuxième, troisième, quatrième et cinquième paires de la seconde rangée, et que les bobinages des deux dernières paires du motif (27a", 27e et 28e) sont devant des bobinages mactifs. De plus, les bobinages récepteurs homologues (28b et 28b", 28d et 28d", et 28e et 28e") sont couplés par l'appareil de commande et de mesure 43, qui effectue des soustractions de leurs mesures. Ce procédé de mesures différentielles permet de détecter encore mieux les défauts, notamment transversaux, du tube 1.
Un autre motif intéressant est décrit à la figure 9, où les paires de bobinages émetteurs et récepteurs superposés 27 et 28 sont disposées sur trois rangées parallèles. Le motif comprend ici un seul bobinage récepteur 28 sur la rangée médiane, mais huit bobinages émetteurs 27, dont deux sur la rangée médiane et voisins du bobinage récepteur 28, et trois sur chacune des deux rangées extrêmes, devant les bobinages 27 et 28 du motif sur la rangée médiane, de sorte que les bobinages émetteurs 27 dα motif sont aux coins et
au milieu des côtés d'un rectangle (ici, d'un carré) dont le bobinage récepteur 28 occupe le centre. Ce motif a une plus grande profondeur de pénétration que les précédents, c'est-à-dire qu'il détecte mieux les défauts plus profonds.
La figure 10 montre enfin qu'il est possible de comuler les motifs des figures 4 et 9 en un seul : on ajoute au motif de la figure 9 une paire 49 de bobinages émetteur et récepteur 27 et 28 superposés et isolés du motif principal, d'une paire de bobinages par exemple, pour ne pas être influencés par son champ, ce qui leur permet de fonctionner comme le motif de la figure 6A ; un ou deux bobinages récepteurs 28" ' sont ajoutés au milieu d'autant de côtés du rectangle afin de reproduire le motif de la figure 6E .
L' invention n'est pas non plus limitée aux sondes circulaires pour l'examen des tubes, mais elle peut au contraire être appliquée, par exemple, a l'examen de tôles planes : les bobinages seraient alors montés sur une barrette rectiligne.
Il est encore possible de ne pas utiliser de dispositif de commutation et de multiplexage et de disposer les bobinages sur un module de mesure tournant
(ou, plus généralement, mobile transversalement) , comme il a d'ailleurs déjà été proposé. Ce choix permet de réduire sensiblement le nombre de bobinages, puisque alors les bobinages actifs restent les mêmes et les autres sont supprimés, mais il nécessite une sonde plus compliquée a cause des nécessités d'ajouter un moteur et des couplages électriques et mécaniques rotatifs entre les parties fixes et tournantes de la sonde. C est pourquoi on emploiera plus volontiers la sonde fixe illustrée sur les figures.
Enfin chaque bobinage émetteur 27 est alimenté à une fréquence unique ou à des fréquences multiples, simultanément ou alternativement, pour modifier la profondeur d'analyse selon le principe du brevet français 2 324 003 avec la possibilité d'effectuer des combinaisons des signaux pour s'affranchir de signaux parasites comme par exemple les signaux dus aux plaques intercalaires des générateurs de vapeur .
Claims
1. Sonde d'examen d'une pièce électriquement conductrice caractérisée en ce qu'elle comprend : - un corps (4) muni d'au moins une rangée de paires, toutes identiques, formées chacune d'un bobinage émetteur (27) et d'un bobinage récepteur (28) adjacents ;
- des moyens aptes à rendre actifs les bobinages émetteurs en les alimentant par un courant alternatif d'amplitude suffisante pour créer un champ électromagnétique s ' étendant jusqu'aux bobinages récepteurs de paires, voisines dans la rangée, des paires auxquelles appartiennent les bobinages émetteurs alimentés ;
- des moyens aptes à rendre actifs les bobinages récepteurs en mesurant des signaux qui y sont induits par le champ électromagnétique ;
- et des moyens aptes à déplacer un motif de bobinages, forme par les bobinages émetteurs et récepteurs rendus actifs, en direction de la rangée, le motif comprenant au moins deux bobinages émetteurs et un bobinage récepteur, les bobinages du motif conservant des positions relatives invariables.
2. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bobinage récepteur du motif est situé entre les bobinages émetteurs du motif, les bobinages du motif appartenant à trois paires voisines de la rangée.
3. Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce que le motif comprend encore le
bobinage émetteur de la paire du bobinage récepteur du motif .
4. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que le motif comprend cinq paires de bobinages successives et comprend plus précisément les bobinages émetteurs (27a, 27b, 27c, 27e) des première, deuxième, troisième et cinquième paires et les bobinages récepteurs (28b, 28d, 28e) des deuxième, quatrième et cinquième paires des cinq paires de bobinages successives.
5. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend deux rangées parallèles de paires de bobinages et le motif comprend, sur une première des rangées, cinq paires de bobinages successives et, sur une seconde des rangées, cinq paires de bobinages successives, les paires du motif étant décalées d'une paire de bobinages entre la première et la seconde des rangées.
6. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend trois rangées parallèles de paires de bobinages et le motif comprend, sur deux des rangées, trois bobinages émetteurs et, sur une troisième des rangées, deux bobinages émetteurs et un bobinage récepteur, les bobinages émetteurs étant situés aux coins et aux milieux des côtés d'un rectangle et le bobinage récepteur étant situé au centre du rectangle.
7. Sonde selon la revendication 6, caractérisée en ce que le motif comprend encore un bobinage récepteur situe au milieu d'un des côtes du rectangle, et un bobinage récepteur et un bobinage émetteur d'une même paire de bobinages, hors du champ
électromagnétique produit par les bobinages émetteurs du rectangle.
8. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bobinages émetteur et récepteur de chacune des paires sont superposés et coaxiaux .
9. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens aptes à rendre actifs les bobinages comprennent des moyens de commutation.
10. Sonde selon la revendication 9, caractérisée en ce que la rangée s'étend sur toute la largeur du corps et le motif se déplace dans la rangée par des commutations des bobinages du motif.
11. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps est mobile latéralement et le motif s'étend sur toutes les paires de bobinages.
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