WO2018002503A1 - Procédé de mesure par courants de foucault et dispositif de mesure par courants de foucault - Google Patents

Procédé de mesure par courants de foucault et dispositif de mesure par courants de foucault Download PDF

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WO2018002503A1
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WO
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magnetic
magnetic field
inductor
field sensor
configuration
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PCT/FR2017/051699
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Frédéric NOZAIS
Jean-Marc Decitre
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Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores

Definitions

  • the invention relates to the field of non-destructive measurements and more particularly relates to non-destructive measurements by eddy currents.
  • the invention thus relates to an eddy current measurement method and an eddy current measurement device.
  • eddy current measurements makes it possible to detect the presence of possible defects on the surface of a metal object, this over a depth of 10 to 15 mm. It is thus possible to detect non-destructively the presence of any notches, cracks or other traces of corrosion on metal objects not necessarily planar. This type of measurement is thus particularly used in the aeronautical industry to control the structural elements of the aircraft that constitute the fuselage and the wings.
  • a measurement method generally comprises, and with reference to FIG. 1, the following steps:
  • the measurement zone 210 comprises at least a part of the surface 201 of the sample, this measurement zone 210 s extends beyond the surface 201 and includes a portion of the sample under the surface 201 of the sample 200.
  • this measurement zone 210 also makes it possible to detect a part of the buried defects.
  • the measuring step F) consists of applying the first periodic current 11 to the first magnetic inductor 120 by the magnetic supply system 140 so as to generate a periodic magnetic field at the measurement zone 210.
  • This periodic magnetic field generates, in the sample and close to its surface, an induced electric current, said Foucault, which generates in return a magnetic field at the magnetic field sensor 110.
  • the slightest defect, disturbing the path of the eddy currents causes a variation of the magnetic field perceived by the magnetic field sensor 110.
  • the first magnetic inductor 120 In order to optimize the measurement of the magnetic field generated by the eddy currents perceived by the magnetic field sensor 110 and to facilitate the analysis of the eddy current measurements, it is known to use the configuration of the first magnetic inductor 120 illustrated. in this configuration, the first magnetic inductor 120 generates, in a given current condition, a magnetic field B1 which is, at the level of the magnetic field sensor 110, oriented in a first direction of the detection axis 111, and at a measurement zone 210, oriented in a second direction of the detection axis 111 opposite to the first direction of the detection axis 111.
  • a magnetic field B1 which is, at the level of the magnetic field sensor 110, oriented in a first direction of the detection axis 111, and at a measurement zone 210, oriented in a second direction of the detection axis 111 opposite to the first direction of the detection axis 111.
  • the magnetic field generated by the eddy currents is directed along the detection axis 111.
  • the measurement variation by eddy currents is thus reinforced.
  • this variation for a defect occurs, in such a configuration, according to a simple form called monopolar, that is, close to a Dirac distribution.
  • the detection is thus simplified and it is easy to interpret the measurement by eddy currents to determine the location, or even the dimensioning of the identified defects.
  • the magnetic field sensor is subjected along its detection axis 111 to the sum of the magnetic field generated by the first magnetic inductor 120 and that generated by the eddy currents.
  • the sensitivity of a magnetic field sensor 110 is generally limited and, in this configuration, the magnetic field sensor 110 is mainly used for measuring a known magnetic field, that generated by the first magnetic inductor 120.
  • the intensity of the current supplying the first magnetic inductor 120 must be limited so that the magnetic field that it induces does not saturate the magnetic field sensor 110.
  • the generated eddy currents, and hence the measured signal, are also limited.
  • the aim of the invention is to overcome this drawback and thus aims at providing an eddy current measurement method making it possible to optimize the sensitivity of the magnetic field measurement generated by eddy currents while facilitating the interpretation of the measurements obtained.
  • the invention relates to a method for measuring eddy currents comprising the following steps:
  • the method further comprising the steps of:
  • the power supply system supplied in step D) being further configured to apply to the second magnetic inductor a second periodic current having the given period
  • step F) non-destructive measurement by eddy currents of a given sample, the sample being positioned so that the measurement zone comprises at least a surface portion of said sample, the configuration of the first and second magnetic inductor modified to step E) being kept throughout the measurement.
  • the first and second magnetic fields are, at the level of the magnetic field sensor, each along the detection axis with a direction opposite to one another and a substantially equal amplitude.
  • this sum is, unless otherwise specified, a vector sum.
  • the measurement method according to the invention remaining an eddy current measurement method, the measuring zone comprising at least a part of the surface of the sample, this measuring zone of course extends to surface and includes part of the sample below the surface of the sample.
  • an eddy current measuring method according to the invention also makes it possible to detect part of the buried faults.
  • Such an eddy current measurement method makes it possible to reduce at the level of the magnetic field sensor the relative portion of the magnetic field generated by the magnetic inductor (s) with respect to the magnetic field generated by the eddy currents.
  • the use of the second inductor combined with the modification of the configuration of the first and second magnetic inductor allows compensation, at least partially, of the magnetic field generated by the first magnetic inductor by means of the magnetic field generated by the second inductor .
  • This compensation is accompanied by a strengthening of the magnetic field generated at the measurement zone, the magnetic fields generated by the first and the second magnetic inductor being added in a constructive manner.
  • the eddy currents resulting at the measurement zone are therefore themselves reinforced.
  • this sum of field is oriented at the measurement zone along the detection axis of the magnetic field sensor, it follows that the magnetic field generated by the eddy currents at the measurement zone is also oriented along the detection axis.
  • the detection of the magnetic field generated by the eddy currents is optimized and the interpretation of the eddy current measurements is facilitated.
  • the magnetic field sensor is a sensor of the inductive type, that is to say based on a coil
  • the useful signal that is to say the magnetic field generated by the currents of Foucault and more particularly by the modification of these eddy currents in the presence of a defect
  • amplification of the signal from the coil can be increased without risking saturating the amplification stage, on the other hand it is possible to increase the currents in the inductors.
  • the signal-to-noise ratio is improved by one and / or the other of these actions.
  • the magnetic field sensor is a magnetic type sensor, that is to say a sensor using a physical principle such as magnetoresistance, giant magnetoresistance, giant magnetoimpedance or the hall effect
  • the sensitivity is used essentially for the useful signal, ie the magnetic field generated by the eddy currents. It is therefore possible to use the entire sensitivity range of the magnetic field sensor by limiting the saturation risks associated with the magnetic fields induced by the magnetic inductors.
  • Step E) of modifying the configuration of the first and second magnetic inductor can be performed at least partially in the absence of sample.
  • step E) of modifying the configuration of the first and the second magnetic inductor it is possible to have a relatively sensitive eddy current measurement regardless of the sample. Indeed, if the sample can, due to the gap effect (defined in this document as the distance between an inductor and the sample) that it creates, modify the sum of the first and second magnetic field at level of the magnetic field sensor, this modification will remain contained. The sum of the first and the second magnetic field at the magnetic field sensor remains contained and the sensitivity relatively optimized vis-à-vis methods of the prior art, this regardless of the sample.
  • step E) of modifying the configuration of the first and second magnetic inductor can be performed at least partially in the presence of the sample with at least a portion of the surface of the sample which coincides with the measurement zone, the measurement area remaining at the surface of the sample during the implementation of step F).
  • the eddy current measurement is particularly optimized. Indeed, the presence of the sample during step E) makes it possible to correct the air gap effect that it is likely to create.
  • the sum of the first and second magnetic fields at the sensor magnetic field is substantially zero and therefore does not affect little or not the sensitivity of the eddy current measurement.
  • the second magnetic inductor may be substantially identical to the first magnetic inductor.
  • Step E) of modifying the configuration of the first and the second magnetic inductor may comprise the following sub-steps:
  • Step E) of modifying the configuration of the first and the second magnetic inductor may comprise the following sub-steps:
  • Step E) of modifying the configuration of the first and the second magnetic inductor may comprise the following sub-steps:
  • E "1) configuring the power supply system to apply the first and the second periodic current
  • E "2) moving the magnetic field sensor with respect to the first and second magnetic inductors so as to cancel the sum of the first and second magnetic fields at the magnetic field sensor.
  • Such steps of modifying the configuration of the first and second magnetic inductors allow, by a simple modification of the relative placement of one of the second magnetic inductor and the magnetic field sensor, to cancel the sum of the first and the second inductor. second magnetic field at the magnetic field sensor.
  • Step E) of modifying the configuration of the first and the second magnetic inductor may comprise the following sub-steps:
  • the cancellation of the sum of the first and the second magnetic field at the magnetic field sensor can be done by a simple configuration of the power supply system.
  • the invention further relates to an eddy current measuring device, the measuring device comprising:
  • At least one magnetic field sensor having a detection axis in which the magnetic field sensor is sensitive to the magnetic field, at least a first magnetic inductor configured to generate, in a given current condition, a first magnetic field which is, at level of the magnetic field sensor, oriented in a first direction of the detection axis, and at a measurement zone, oriented in a second direction of the detection axis opposite to the first direction of the axis of detection. detection,
  • the measuring device further comprising at least a second magnetic inductor configured to generate, under the same current conditions as the first magnetic inductor, a second magnetic field which is, at the level of the magnetic field sensor and at the level of the magnetic field, measurement oriented along the second direction of the detection axis,
  • the current supply system being configured to apply to the second magnetic inductor a second periodic current of the given period, and wherein the first and second magnetic inductors have at least one configuration vis-à-vis the magnetic field sensor and of the current supply system as in application of the first and second current, the sum of the magnetic field induced by respectively the first and the second magnetic inductor at the magnetic field sensor is substantially zero.
  • Such a device allows the implementation of a measurement method according to the invention and therefore benefits from this same measurement method.
  • the first and second magnetic inductors may be substantially identical.
  • the power supply system may be configured to power the first and second inductors with a first and a second substantially identical current.
  • the sum of the first and the second magnetic field at the magnetic field sensor can be easily canceled.
  • the second magnetic inductor may be movably mounted relative to the first magnetic inductor and the magnetic field sensor.
  • the magnetic field sensor may be movably mounted relative to the first and second magnetic inductors.
  • the power supply system may be configured to apply a second periodic current to the second magnetic inductor different from the first periodic current to obtain the configuration of the first and second magnetic inductors vis-à-vis the magnetic field sensor. and the current supply system in which, in application of the first and second periodic currents, the sum of the magnetic field induced by the first and second magnetic inductors respectively at the magnetic field sensor is substantially zero.
  • the cancellation of the sum of the first and second magnetic fields at the magnetic field sensor can be done by adjusting the second current with respect to the first current.
  • the first and second magnetic inductors are respectively provided by a first and a second coil inscribed on the first and second faces respectively of a flexible dielectric support,
  • Such a flexible dielectric support allows the device according to the invention to match the surface of the sample to be measured.
  • FIG. 1 is a schematic view of an eddy current measuring device of the prior art which allows simplified detection of defects
  • FIG. 2 is a schematic view of an eddy current measuring device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a flow chart of the main steps of an eddy current measurement method according to the invention.
  • FIGS. 4A and 4B respectively illustrate a measuring device according to a second embodiment in which the first and second magnetic inductors are provided by two layers, and a configuration of this same measuring device illustrating the positioning of the first magnetic inductor a sample with a defect in order to simulate an eddy current measurement
  • FIGS. 5A to 5C parallel the simulated magnetic field variation in the configuration of FIGS. 4A and 4B for an eddy current measuring device according to the prior art having only one magnetic inductor and that simulated by a device in FIGS. 5A a graph showing the magnetic field measured in the complex plane along the sample, in FIG. 5B a graph showing the amplitude variation of the magnetic field measured along FIG. the sample and with in FIG. 5C a graph showing the variation of the magnetic field measured in the complex plane along the sample,
  • FIG. 6 illustrates an arrangement of two magnetic field sensors, two first inductors and a second magnetic inductor according to a third embodiment of the invention
  • Figure 7 illustrates an arrangement of a plurality of magnetic field sensors associated with a first and second second magnetic inductors according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 2 illustrates an eddy current measuring device 100 according to the invention when it is implemented in the context of an eddy current measurement on a sample 200.
  • Such a measuring device comprises:
  • a magnetic field sensor 110 having a detection axis 111 in which the magnetic field sensor 110 is sensitive to the magnetic field
  • a first magnetic inductor 120 configured to generate, in a given current condition, a first magnetic field B1 which is, at the level of the magnetic field sensor 110, oriented in a first direction of the detection axis 111, and at the level of a measuring zone 210, oriented along a second direction of the detection axis 111 opposite to the first direction of the detection axis 111,
  • a second magnetic inductor 130 configured to generate, under the same conditions as the first magnetic inductor 120, a second magnetic field B2 which is, at the level of the magnetic field sensor 110 and at the measurement zone 210 oriented according to the second direction of the detection axis 210,
  • a power supply system 140 for applying to the first and second magnetic inductors 120, 130 respectively a first and a second periodic current 11, 12 having a given period.
  • the first magnetic field sensor 110 is illustrated in FIG. 2 only by its detection axis 111.
  • the first magnetic field sensor may be any type of magnetic field sensor adapted to detect the magnetic field generated by the eddy currents during measurement.
  • the first magnetic field sensor 110 may be either of the inductive type, such as a conventional coil or a flat coil on a flexible support, or of the magnetic type, such as the sensors based on the magnetoresistance, the sensors based on the giant magnetoresistance. , sensors based on the giant magnetoimpedance or the hall effect sensors.
  • the first and second magnetic inductors 120, 130 are both wire inductors for generating each a circular magnetic field, that is to say a magnetic field which is in all respects a circle centered around the tangentially oriented wire with respect to this same circle.
  • the first and second magnetic inductors 120, 130 are substantially identical.
  • the first and second magnetic inductors 120, 130 are arranged on either side of the magnetic field sensor 110 symmetrically with respect to the detection axis 111.
  • the first and second magnetic fields are, at the level of the magnetic field sensor 110, oriented along the detection axis in opposite directions to each other.
  • the first and second magnetic inductors 120, 130 being substantially identical and the first and second currents 11, 12 applied to them being identical, the amplitudes of the magnetic fields induced by the first and second inductors 120, 130 magnetic sensor 111 are equal.
  • the sum of the first and second magnetic fields B1 + B2 at the magnetic sensor is substantially zero.
  • the magnetic fields generated by the first and second magnetic inductor 120, 130 are oriented in the same direction and their amplitudes add up.
  • a measurement zone 210 for which the induced magnetic fields are directed along the detection axis 111 as is the case in FIG. 2, it is possible to obtain for this measurement zone 210 a measurement by Foucault currents optimized and easy to analyze.
  • the sample to be measured may disturb the compensation of the first magnetic field B1 by the second magnetic field B2.
  • the electromagnetic interaction between the sample and each of the first and second inductors 120, 130 is different (insofar as the gaps are different) and disturbs differently the first and second magnetic fields B1, B2 and thus the compensation of the latter at the level of the sensor. magnetic field 110.
  • this first embodiment it can also be provided an additional sub-step of modifying the second periodic current so as to cancel the sum of the first and second magnetic field B1 + B2 at the field sensor magnetic 110 after placement of the sample.
  • Such a measurement device 100 allows the implementation of an eddy current measurement method comprising, with reference to the flow chart of FIG. 3, the following steps:
  • a first magnetic field B1 which is, at the level of the magnetic field sensor 110, oriented in a first direction of the detection axis 111, and at the measuring zone 210, oriented in a second direction of the detection axis 111 opposite to the first direction of the detection axis 111,
  • step F non-destructive measurement by eddy currents of the given sample 200, the sample 200 being positioned so that the measuring zone 210) comprises at least one surface portion 201 of said sample 200, the configuration of the first and second magnetic inductor 120, 130 modified in step E), that is to say their placement symmetrical vis-à-vis the detection axis, being kept throughout the measurement.
  • step E) comprises the following sub-steps:
  • step E further comprises the following substeps:
  • the modification of the second periodic current 12 can consist in modifying at least one of the parameters of the second periodic current 12 among the amplitude and the phase shift with respect to the first periodic current 11.
  • this adjustment is preferably done with current, it is also possible without it is beyond the scope of the invention for the power supply system to be configured to change the voltage applied to the second magnetic inductor 130 to adjust the second periodic current 12 flowing therethrough.
  • step E4 it is also conceivable, without departing from the scope of the invention, to provide for a modification of the first periodic current 11, the characteristics of the second periodic current 12 remaining unchanged.
  • current supply 140 is made only by a modification of the second periodic current 12.
  • step E) comprises only sub-steps E3) and E4).
  • FIGS. 4A to 5B illustrate such increased sensitivity in the context of a second embodiment of the invention in which the first and second magnetic inductors 120, 130 are each in the form of a sheet.
  • a measuring device 100 according to this second embodiment differs from the first embodiment by the shape of each of the first and second magnetic inductors 120, 130, these being provided by plies instead of son.
  • each of the first and second magnetic inductors 120, 130 is in the form of a ply 0.57 mm wide and 10 ⁇ thick, and having 6 son (turns) of copper.
  • the magnetic field sensor 110 is disposed between the first and the second magnetic inductor 120, 130.
  • the magnetic field sensor 110 is formed by a coil etched on a flexible film and has its axis of rotation. detection 111 which is included in the plane in which the plies forming the first and the second magnetic inductor 120, 130 extend and which is perpendicular to the direction of the first and second currents 11, 12.
  • This coil forming the field sensor magnetic 110 is a rectangular coil (winding in the thickness of the kapton film) and dimensions 0.6 mm wide, 2 mm deep and 0.08 mm thick.
  • the first and second magnetic fields B1, B2 are, at the level of the magnetic field sensor 110, respectively a first and a second direction of the detection axis 111.
  • the sample 200 is arranged facing the first magnetic inductor 120 opposite the second magnetic inductor 130 with a surface of the sample 201 which extends parallel to the plane along which the first and the second magnetic inductor 120 extend. , 130.
  • FIG. 4B illustrates more precisely the configuration of the first magnetic inductor 120 vis-à-vis the surface 201 of the sample 200. It will be noted that in this FIG. 4B is illustrated the connection wiring 125 of the first magnetic inductor 120. This configuration of the first magnetic inductor 120 has also been used to simulate the eddy current magnetic field measured by a magnetic field sensor 110 for the configuration according to this second embodiment and for a configuration of the prior art in which it is not possible. no second magnetic inductor 130 is provided. It can thus be seen from this FIG. 4B that a sample surface defect 220 has been introduced opposite the first magnetic inductor 120. FIG. 4B also shows the location of the magnetic inductor 130.
  • the measured magnetic field with such a configuration has been simulated by the CIVA ® software for respectively a device according to the first embodiment and thus includes a second magnetic inductor 130 and a prior art device having no second inductor 130.
  • Figures 5A to 5C show the results of such a simulation.
  • the first periodic current 11 has an amplitude of 100 mA for a frequency of 100 kHz
  • the second periodic current 12 has an amplitude of 150 mA and a frequency of 100 kHz, and is shifted by 345 ° with respect to the first periodic current 11,
  • the surface of the sample is arranged at 80 ⁇ of the first inductor, the first and the second magnetic inductor 120, 130 are each disposed at a distance of 55 ⁇ from the magnetic field sensor.
  • FIG. 5A shows the result in the complex plane of the measurement obtained by the magnetic field sensor 110 for a displacement in the direction 211 illustrated in FIG. 4B, this for, under the reference 301, the configuration according to this second embodiment of FIG. realization and for, under the reference 302, the configuration according to the prior art.
  • step E) of modifying the configuration of the first and second magnetic inductors 120, 130 with respect to the magnetic field sensor 110 and the current supply system 140 allows for the measure 301 according to the invention, to have a measurement which remains around the origin.
  • the magnetic field sensor 110 being subjected both to the magnetic field generated by the first magnetic inductor 120 and to that generated by the eddy currents, the measurement shows that, even at a distance from the 220, the magnetic field measured by the magnetic field sensor is relatively large.
  • the amplification of the measured magnetic field is limited by the saturation of the amplifier due to the strong magnetic field produced by the first inductor.
  • measure 301 In the configuration of measure 301 according to the invention, only the magnetic field created by the disturbance of eddy currents in the presence of a fault is amplified.
  • the sensitivity of the measurement after amplification 301 for the same defect is therefore significantly improved compared with the measurement of the prior art.
  • FIG. 5B shows the variation of the amplitude of the simulated magnetic field 303 for the configuration of the invention in which the second magnetic inductor 130 is provided, and that simulated 304 for the configuration according to the prior art in which a second inductor is not provided, this during the displacement of the magnetic field sensor in the direction 211.
  • the amplitude increases significantly since we obtain a signal gain of 7.3 dB. Since the amplification conditions are identical for these two simulations, this gain is solely related to the addition, at the level of the measurement zone, of the magnetic field generated by the first and second magnetic inductors 120, 130.
  • FIG. 5C shows the variations 305, 306 in the complex plane of the magnetic field measured by the magnetic field sensor 110 for the configuration according to the invention 305 and for the configuration according to the prior art 306 respectively.
  • FIG. 5C shows the variations 305, 306 in the complex plane of the magnetic field measured by the magnetic field sensor 110 for the configuration according to the invention 305 and for the configuration according to the prior art 306 respectively.
  • the two representative signals 305, 306 of these variations start from the origin of the axes. It can thus be seen in this FIG. 5C that the variation 305 observed for the configuration according to the invention is much greater than that 306 observed for the configuration of the prior art.
  • the measurement method according to the invention benefits from the cumulative gain obtained by the low, or even the absence, of influence of the first magnetic inductor 120 on the magnetic field sensor 110, which makes it possible to optimize the amplification without degradation of the the sensitivity of the magnetic field sensor 110, and by the addition of the magnetic fields induced by the first and the second magnetic inductor 120, 130 at the level of the measurement zone 210.
  • the measuring method according to the invention makes it possible to increase the magnetic field variation produced by the eddy currents and their amplification.
  • the signal ratio that is to say the variation of the magnetic field produced by the eddy currents, largely amplified
  • the modification in step E) of the configuration of the first and the second magnetic inductor 120, 130 is provided mainly by a modification of the relative placement of the second magnetic inductor 130 relative to the first magnetic inductor 120, it is also possible to obtain such a modification otherwise.
  • step E) can alternatively or in addition comprise the following sub-steps:
  • these sub-steps E'1) and E'2) can be implemented in the absence of the sample 200, in order to obtain a configuration that can be used with any sample that makes it possible to limit the influence of the magnetic field of the first magnetic inductor 120 without completely removing it due to an "air gap” effect caused by the presence of the sample. They can also be implemented in the presence of the sample 200 to take into account this "gap" effect. According to this second possibility, it may be envisaged to carry out the step of modifying the configuration of the first and second magnetic inductors in two stages. In a first step in the absence of the sample, by performing, for example, the substeps El) to E2) described in connection with the first embodiment of the invention. In the second step, after setting up the sample, for example by performing substeps E'1) and E'2).
  • the measuring device 100 has, in order to allow such a configuration change, a second magnetic inductor 130 mounted movable relative to the first inductor 120.
  • step E) may comprise the following sub-steps:
  • the measuring device 100 has, in order to allow such a configuration change, a magnetic field sensor 110 movably mounted relative to the first inductor magnetic 120.
  • FIG. 6 illustrates a measuring device 100 according to a third embodiment in which two first magnetic inductors 121, 122 and a single second magnetic inductor 130 are provided, each of these three magnetic inductors 121, 122, 130 being provided by a coil. respective plate inscribed on one of the faces of a flexible dielectric support.
  • a measuring device 100 according to this second embodiment differs from a measuring device 100 according to the first embodiment in that there are provided two first magnetic inductors 121, 122 each formed by a respective flat coil, in that that the second magnetic inductor is also provided by a flat coil and that two magnetic field sensors 112, 113 are provided.
  • a flexible dielectric support such as a flexible printed circuit formed either in a polyimide or in a PEEK film, makes it possible to obtain a measuring device the shape of which can be adapted to the surface curvature of the sample to be measured. measure.
  • the support may also be, alternatively, rigid or semi-rigid, without departing from the scope of the invention and thus be formed, for example, in an epoxy resin, such as an epoxy resin of type FR-4 (abbreviation of "Flame Resistant-4", that is to say, in French, "flame resistant -4").
  • an epoxy resin such as an epoxy resin of type FR-4 (abbreviation of "Flame Resistant-4", that is to say, in French, "flame resistant -4").
  • the coil forming the second magnetic inductor 120 is placed between the two coils respectively forming the first and the second first magnetic inductor 121, 122. In this way, it is possible to compensate with the second magnetic inductor 130, at each of the sensors. magnetic field 110, the magnetic field induced by the first and the second first magnetic inductor 121, 122.
  • the magnetic field sensors 112, 113 are included in the flexible dielectric support and have their detection axes 111 in the plane of the flexible dielectric support 150.
  • the use of two magnetic field sensors 112, 113 allows, as illustrated in FIG. 6 to be able to measure by currents of
  • the modification of the configuration of the first magnetic inductors 121, 122 and the second magnetic inductor 130 can be done by modifying the power supply system, in particular the current supplying the second magnetic inductor 130.
  • FIG. 7 illustrates a configuration of an eddy current measuring device 100 according to a fourth embodiment in which there is provided a first magnetic inductor 120, two second magnetic inductors 131, 132 and a plurality of magnetic field sensors 112, 113, 114.
  • a measuring device 100 according to this fourth embodiment differs from a measuring device according to the first embodiment in that two second magnetic inductors 131 are provided. , 132 and a plurality of magnetic field sensors 112, 113, 114.
  • the second two magnetic inductors 131, 132 extend parallel to the first magnetic inductor 120 and symmetrically to each other with respect to a plane containing the first inductor and the field sensors 112, 113, 114.
  • the magnetic field sensors 112, 113, 114 are arranged between the first and second second magnetic inductors 120, 131, 132 aligned in a direction parallel to the first magnetic inductor 120.
  • the detection axes 111, 111 ', 111 "of the sensors magnetic fields are parallel to each other and substantially perpendicular to the first and the second two magnetic inductors.
  • the arrangement of the two second magnetic inductors 131 gives access to the magnetic field sensors 112, 113, 114.
  • the modification of the configuration of the first magnetic inductor 120 and the two seconds magnetic inductors 131, 132 may be made by changing the relative placement of the magnetic field sensors 112, 113, 114 vis-à-vis the first and second second magnetic inductors 120, 131, 132. It can indeed be seen in the figure 7 that it is possible to perform the eddy current measurement according to measurement zones 212, 213, 214 along the first magnetic inductor 120.
  • the eddy current measurement can be done by a simple lateral displacement of all the magnetic field sensors 112, 113, 114 and first and second second magnetic inductors 120, 131, 132.

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Abstract

Un procédé de mesure par courants de Foucault comprenant les étapes suivantes : A) fourniture d'au moins un capteur de champ magnétique (110); B) fourniture d'au moins un premier inducteur magnétique (120) pour générer un premier champ magnétique (Bl) qui est, au niveau du capteur de champ magnétique (110), orienté selon une première direction de l'axe de détection (111); C) fourniture d'au moins un deuxième inducteur magnétique (130) configuré pour générer un deuxième champ magnétique (B2) qui est, au niveau du capteur de champ magnétique (110) orienté selon une deuxième direction de l'axe de détection (111); D) fournir un système d'alimentation de courant (140) (11, 12); E) modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (120, 130) vis-à-vis du capteur de champ magnétique (110) et/ou du système d'alimentation de courant (140) de manière telle que la somme du premier et deuxième champ magnétique (B1+B2)) au niveau du capteur de champ magnétique (110) soit nulle, F) mesure par courants de Foucault d'un échantillon.

Description

PROCÉDÉ DE MESURE PAR COURANTS DE FOUCAULT ET DISPOSITIF DE MESURE PAR
COURANTS DE FOUCAULT
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne le domaine des mesures non destructives et concerne plus particulièrement les mesures non destructives par courants de Foucault.
L'invention a ainsi pour objet un procédé de mesure par courants de Foucault et un dispositif de mesure par courants de Foucault.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
L'utilisation de mesures par courants de Foucault permet de détecter la présence d'éventuels défauts à la surface d'un objet métallique, ceci sur une profondeur de 10 à 15 mm. Il est ainsi possible de détecter de manière non destructive la présence d'éventuelles entailles, fissures ou autre traces de corrosion sur des objets métalliques pas forcément plans. Ce type de mesures est ainsi particulièrement employé dans l'industrie aéronautique pour contrôler les éléments structurels de l'avion que constituent le fuselage et les ailes.
Une méthode de mesure comporte généralement, et en référence à la figure 1, les étapes suivantes :
A) fourniture d'au moins un capteur de champ magnétique 110 présentant un axe de détection 111 selon lequel le capteur de champ magnétique 110 est sensible au champ magnétique,
B) fourniture d'au moins un premier inducteur magnétique 120 configuré pour générer un champ magnétique Bl au niveau d'une zone de mesure 210,
D) fournir un système d'alimentation de courant 140 pour appliquer au premier inducteur magnétique 120 un premier courant périodique 11 présentant une période donnée, F) mesure non destructive par courants de Foucault d'un échantillon 200 donné, la zone de mesure 210 comportant au moins une partie de surface 201 dudit échantillon 200.
On notera que, bien entendu et selon le principe de la mesure par courants de Foucault, si à l'étape F) la zone de mesure 210 comporte au moins une partie de la surface 201 de l'échantillon, cette zone de mesure 210 s'étend au-delà de la surface 201 et englobe une partie de l'échantillon se trouvant sous la surface 201 de l'échantillon 200. Ainsi, une telle mesure par courants de Foucault permet également de détecter une partie des défauts enterrés.
L'étape F) de mesure consiste à appliquer par le système d'alimentation magnétique 140 le premier courant périodique 11 au premier inducteur magnétique 120 de manière à générer au niveau de la zone de mesure 210, un champ magnétique périodique. Ce champ magnétique périodique génère, dans l'échantillon et à proximité de sa surface, un courant électrique induit, dit de Foucault, qui engendre en retour un champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique 110. Or, le moindre défaut, en perturbant le parcours des courants de Foucault, entraine une variation du champ magnétique perçu par le capteur de champ magnétique 110.
Afin d'optimiser la mesure du champ magnétique généré par les courants de Foucault perçu par le capteur de champ magnétique 110 et pour faciliter l'analyse des mesures par courants de Foucault, il est connu d'utiliser la configuration du premier inducteur magnétique 120 illustrée sur la figure 1. Avec cette configuration, le premier inducteur magnétique 120 génère, dans une condition de courant donnée, un champ magnétique Bl qui est, au niveau du capteur de champ magnétique 110, orienté selon une première direction de l'axe de détection 111, et au niveau d'une zone de mesure 210, orienté selon une deuxième direction de l'axe de détection 111 opposée à la première direction de l'axe de détection 111.
On notera, en effet qu'avec une telle configuration, le champ magnétique généré par les courants de Foucault est dirigé selon l'axe de détection 111. La variation de mesure par courants de Foucault s'en trouve renforcée. De plus, cette variation pour un défaut se présente, dans une telle configuration, selon une forme simple dite monopolaire, c'est-à-dire proche d'une distribution de Dirac. La détection est donc simplifiée et il est aisé d'interpréter la mesure par courants de Foucault pour déterminer la localisation, voire le dimensionnement des défauts identifiés.
Si cette configuration est particulièrement optimisée pour effectuer une mesure par courants de Foucault, elle présente des inconvénients majeurs. En effet, dans une telle configuration, le capteur de champ magnétique est soumis selon son axe de détection 111 à la somme du champ magnétique généré par le premier inducteur magnétique 120 et de celui généré par les courants de Foucault. Or la sensibilité d'un capteur de champ magnétique 110, quel que soit son type, est généralement limitée et, dans cette configuration, le capteur de champ magnétique 110 est principalement employé pour la mesure d'un champ magnétique connu, celui généré par le premier inducteur magnétique 120. Qui plus est, dans une telle configuration, l'intensité du courant alimentant le premier inducteur magnétique 120 doit être limitée afin que le champ magnétique qu'il induit ne sature pas le capteur à champ magnétique 110. Ainsi, les courants de Foucault générés, et donc le signal mesuré, s'en trouvent également limités.
Afin de pallier ces inconvénients, il est connu du document WO2015/177341 de disposer ce premier inducteur magnétique 120 dans une configuration dans laquelle il génère un champ magnétique perpendiculaire à l'axe de détection 111. De cette manière le champ magnétique généré par le premier inducteur magnétique 120 n'est pas détecté par le capteur de champ magnétique et ne perturbe pas la mesure du champ magnétique généré par les courants de Foucault.
Néanmoins, comme précédemment indiqué, une telle configuration n'est pas optimisée pour fournir un champ magnétique généré par courants de Foucault selon l'axe de détection et les mesures par courants de Foucault s'en trouvent plus difficiles à interpréter.
On notera qu'il est également connu du document WO2015/177341 de prévoir un deuxième inducteur magnétique afin de faciliter le réglage du champ magnétique au niveau de l'axe de détection et ainsi obtenir au niveau du capteur de champ magnétique une somme des champs magnétiques générés par le premier et le deuxième inducteur magnétique qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe de détection. Cette possibilité présente les mêmes inconvénients précités pour la configuration du document WO2015/177341 n'employant qu'un seul inducteur magnétique.
Il n'existe ainsi pas dans l'art antérieur de méthodes de mesure par courants de Foucault permettant d'optimiser la sensibilité de la mesure du champ magnétique généré par les courants de Foucault et qui présente une configuration facilitant l'interprétation de la mesure par courants de Foucault.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention vise à résoudre cet inconvénient et a ainsi pour but de fournir une méthode de mesure par courants de Foucault permettant d'optimiser la sensibilité de la mesure de champ magnétique généré par courants de Foucault tout en facilitant l'interprétation des mesures obtenues.
L'invention concerne à cet effet un procédé de mesure par courants de Foucault comprenant les étapes suivantes :
A) fourniture d'au moins un capteur de champ magnétique présentant un axe de détection selon lequel le capteur de champ magnétique est sensible au champ magnétique,
B) fourniture d'au moins un premier inducteur magnétique configuré pour générer, dans une condition de courant donnée, un premier champ magnétique qui est, au niveau du capteur de champ magnétique, orienté selon une première direction de l'axe de détection, et au niveau d'une zone de mesure, orienté selon une deuxième direction de l'axe de détection opposée à la première direction de l'axe de détection,
D) fournir un système d'alimentation de courant pour appliquer au premier inducteur magnétique un premier courant périodique présentant une période donnée.
Le procédé comprenant en outre les étapes suivantes :
C) fourniture d'au moins un deuxième inducteur magnétique configuré pour générer, dans la même condition de courant donnée que le premier inducteur magnétique, un deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique qui est, au niveau du capteur de champ magnétique et au niveau de la zone de mesure orienté selon la deuxième direction de l'axe de détection,
le système d'alimentation de courant fourni à l'étape D) étant en outre configuré pour appliquer au deuxième inducteur magnétique un deuxième courant périodique présentant la période donnée,
E) modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique vis-à-vis du capteur de champ magnétique et/ou du système d'alimentation de courants de manière telle qu'en application du premier et du deuxième courant la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique soit sensiblement nulle,
F) mesure non destructive par courants de Foucault d'un échantillon donné, l'échantillon étant positionné de manière à ce que la zone de mesure comporte au moins une partie de surface dudit échantillon , la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique modifiée à l'étape E) étant conservée tout au long de la mesure.
Par « somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique » il doit être entendu, ci-dessus et dans le reste de ce document, la somme vectorielle du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique. Ainsi avec une telle somme sensiblement nulle, le premier et le deuxième champ magnétique sont, au niveau du capteur de champ magnétique, chacun selon l'axe de détection avec une direction opposée l'un à l'autre et une amplitude sensiblement égale. De manière générale lorsqu'il est fait mention de somme de champs magnétiques, cette somme s'entend, sauf précision contraire, somme vectorielle.
De la même façon, le procédé de mesure selon l'invention restant un procédé de mesure par courants de Foucault, la zone de mesure comportant au moins une partie de la surface de l'échantillon, cette zone de mesure s'étend bien entendu au-delà de la surface et englobe une partie de l'échantillon se trouvant sous la surface de l'échantillon. Ainsi, un tel procédé de mesure par courants de Foucault selon l'invention permet également de détecter une partie des défauts enterrés. Un tel procédé de mesure par courants de Foucault permet de réduire au niveau du capteur de champ magnétique la part relative du champ magnétique généré par le/les inducteurs magnétiques vis-à-vis du champ magnétique généré par les courants de Foucault. En effet, l'utilisation du deuxième inducteur combinée avec la modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique permet une compensation, au moins partielle, du champ magnétique généré par le premier inducteur magnétique au moyen du champ magnétique généré par le deuxième inducteur. Cette compensation est accompagnée par un renforcement du champ magnétique généré au niveau de la zone de mesure, les champs magnétiques générés par le premier et le deuxième inducteur magnétique s'y additionnant de manière constructive. Les courants de Foucault résultant au niveau de la zone de mesure sont donc eux-mêmes renforcés.
De plus, cette somme de champ étant orientée au niveau de la zone de mesure selon l'axe de détection du capteur de champ magnétique, il en résulte que le champ magnétique généré par les courants de Foucault au niveau de la zone de mesure est également orienté selon l'axe de détection. La détection du champ magnétique généré par les courants de Foucault est donc optimisée et l'interprétation des mesures par courants de Foucault s'en trouve facilitée.
Il résulte donc d'un tel procédé de mesure que la somme de champs magnétiques induits par le premier et le deuxième inducteur magnétique au niveau du capteur de champ magnétique est faible, voire nulle, alors que le champ magnétique généré par les courants de Foucault est lui particulièrement optimisé tout en permettant une interprétation aisée des mesures.
On notera qu'un tel procédé est bénéfique quel que soit le type du capteur de champ magnétique fourni à l'étape A). En effet, dans le cas où le capteur de champ magnétique est un capteur du type inductif, c'est-à-dire basé sur une bobine, seul le signal utile, c'est-à-dire le champ magnétique généré par les courants de Foucault et plus particulièrement par la modification de ces courants de Foucault en présence d'un défaut, est amplifié. D'une part l'amplification du signal issue de la bobine peut être augmentée sans risquer de saturer l'étage d'amplification, d'autre part il est possible d'augmenter les courants dans les inducteurs. Le rapport signal sur bruit s'en trouve amélioré par l'une et/ou l'autre de ces actions. Dans le cas où le capteur de champ magnétique est un capteur du type magnétique, c'est-à-dire un capteur utilisant un principe physique tel que la magnétorésistance, la magnétorésistance géante, la magnétoimpédance géante ou encore l'effet hall, la sensibilité du capteur de champ magnétique est utilisée essentiellement pour le signal utile, c'est-à-dire le champ magnétique généré par les courants de Foucault. Il est donc possible d'utiliser toute la plage de sensibilité du capteur de champ magnétique en limitant les risques de saturation liés aux champs magnétiques induits par les inducteurs magnétiques.
L'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique peut être réalisée au moins partiellement en l'absence d'échantillon.
Avec une telle étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique, il est possible d'avoir une mesure par courants de Foucault relativement sensible quel que soit l'échantillon. En effet, si l'échantillon peut, en raison de l'effet d'entrefer (défini dans ce document comme étant la distance entre un inducteur et l'échantillon) qu'il créé, modifier la somme du premier et deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique, cette modification restera contenue. La somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique reste contenue et la sensibilité relativement optimisée vis-à-vis des procédés de l'art antérieur, ceci quel que soit l'échantillon.
L'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique peut être réalisée au moins partiellement en présence de l'échantillon avec au moins une partie de surface de l'échantillon qui est confondue avec la zone de mesure, la zone de mesure restant au niveau de la surface de l'échantillon lors de la mise en œuvre de l'étape F).
Avec une telle étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique, la mesure par courants de Foucault est particulièrement optimisée. En effet, la présence de l'échantillon pendant l'étape E) permet de corriger l'effet d'entrefer qu'il est susceptible de créer. Ainsi pendant l'étape F) de mesure, la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique est sensiblement nulle et n'affecte donc peu, voire pas, la sensibilité de la mesure par courants de Foucault.
Lors de l'étape D) de fourniture du deuxième inducteur magnétique, le deuxième inducteur magnétique peut être sensiblement identique au premier inducteur magnétique.
L'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique peut comprendre les sous-étapes suivantes :
El) configuration du système d'alimentation de courant pour que le premier et le deuxième courant périodique soient sensiblement identiques,
E2) modification du placement relatif du deuxième inducteur magnétique afin de le positionner symétriquement au premier inducteur magnétique par rapport à l'axe de détection.
La combinaison d'une utilisation d'un premier et un deuxième inducteur sensiblement identique et un placement du premier et du deuxième inducteur symétriquement l'un à l'autre par rapport à l'axe de détection permet d'obtenir simplement, ceci en appliquant un premier et un deuxième courant identiques, une somme du premier et du deuxième champ magnétique sensiblement nulle au niveau du capteur de champ magnétique.
L'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique peut comprendre les sous-étapes suivantes :
E'1) configuration du système d'alimentation de courant pour appliquer le premier et le deuxième courant périodique,
E'2) déplacement du deuxième inducteur magnétique de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique.
L'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique peut comprendre les sous-étapes suivantes :
E"l) configuration du système d'alimentation de courant pour appliquer le premier et le deuxième courant périodique, E"2) déplacement du capteur de champ magnétique par rapport au premier et au deuxième inducteur magnétique de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique.
De telles étapes de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique, permettent, par une simple modification du placement relatif de l'un parmi le deuxième inducteur magnétique et le capteur de champ magnétique, d'annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique.
L'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique peut comprendre les sous-étapes suivantes :
E3) configuration du système d'alimentation de courant pour appliquer le premier et le deuxième courant périodique,
E4) modification du deuxième courant périodique de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique.
Avec une étape de modification du premier et du deuxième inducteur magnétique, l'annulation de la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique peut se faire par une simple configuration du système d'alimentation de courant.
L'invention concerne en outre un dispositif de mesure par courants de Foucault, le dispositif de mesure comportant :
au moins un capteur de champ magnétique présentant un axe de détection selon lequel le capteur de champ magnétique est sensible au champ magnétique, au moins un premier inducteur magnétique configuré pour générer, dans une condition de courant donnée, un premier champ magnétique qui est, au niveau du capteur de champ magnétique, orienté selon une première direction de l'axe de détection, et au niveau d'une zone de mesure, orienté selon une deuxième direction de l'axe de détection opposée à la première direction de l'axe de détection,
au moins un système d'alimentation de courant pour appliquer au premier un premier courant périodique présentant une période donnée, le dispositif de mesure comportant en outre au moins un deuxième inducteur magnétique configuré pour générer, dans les mêmes conditions de courant que le premier inducteur magnétique, un deuxième champ magnétique qui est, au niveau du capteur de champ magnétique et au niveau de la zone de mesure orienté selon la deuxième direction de l'axe de détection,
le système d'alimentation de courant étant configuré pour appliquer au deuxième inducteur magnétique un deuxième courant périodique de la période donnée, et dans lequel le premier et le deuxième inducteur magnétique présentent au moins une configuration vis-à-vis du capteur de champ magnétique et du système d'alimentation de courant telle qu'en application du premier et du deuxième courant, la somme du champ magnétique induit par respectivement le premier et le deuxième inducteur magnétique au niveau du capteur de champ magnétique soit sensiblement nulle.
Un tel dispositif permet la mise en œuvre d'un procédé de mesure selon l'invention et bénéficie, de ce fait, des avantages liés à ce même procédé de mesure.
Le premier et le deuxième inducteur magnétique peuvent être sensiblement identiques.
Le système d'alimentation de courant peut être configuré pour alimenter le premier et le deuxième inducteur avec un premier et un deuxième courant sensiblement identique.
Avec ces configurations du premier et du deuxième inducteur magnétique et du système d'alimentation de courant permettent d'aisément annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique.
Le deuxième inducteur magnétique peut être monté déplaçable relativement au premier inducteur magnétique et au capteur de champ magnétique.
De cette manière l'annulation de la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique peut se faire en déplaçant le deuxième inducteur magnétique vis-à-vis du premier inducteur magnétique et du capteur de champ magnétique. Le capteur de champ magnétique peut être monté déplaçable relativement au premier et au deuxième inducteur magnétique.
De cette manière l'annulation de la somme du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique peut se faire en déplaça nt le capteur de champ magnétique vis-à-vis du premier et du deuxième inducteur magnétique.
Le système d'alimentation de courant peut être configuré pour appliquer un deuxième courant périodique au deuxième inducteur magnétique différent du premier courant périodique afin de permettre l'obtention de la configuration du premier et deuxième inducteur magnétique vis-à-vis du capteur de champ magnétique et du système d'alimentation de courant dans laquelle en application du premier et du deuxième courant périodique, la somme du champ magnétique induit par respectivement le premier et le deuxième inducteur magnétique au niveau du capteur de champ magnétique soit sensiblement nulle.
De cette manière, l'annulation de la som me du premier et du deuxième champ magnétique au niveau du capteur de champ magnétique peut se faire en réglant le deuxième courant par rapport au premier courant.
Le premier et le deuxième inducteur magnétique sont respectivement fournis par une première et une deuxième bobine inscrite sur respectivement la première et la deuxième face d'un support diélectrique flexible,
et dans lequel le capteur de champ magnétique est inclus dans le support diélectrique flexible.
Un tel support diélectrique flexible permet au dispositif selon l'invention d'épouser la surface de l'échantillon à mesurer. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de mesure par courants de Foucault de l'art antérieur qui permet une détection simplifiée des défauts,
la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de mesure par courants de Foucault selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est un ordinogramme des principales étapes d'un procédé de mesure par courants de Foucault selon l'invention,
les figure 4A et 4B illustrent respectivement un dispositif de mesure selon un deuxième mode de réalisation dans lequel le premier et le deuxième inducteur magnétique sont fournis par deux nappes, et une configuration de ce même dispositif de mesure illustrant le positionnement du premier inducteur magnétique vis-à-vis d'un échantillon présentant un défaut ceci afin de simuler une mesure par courants de Foucault,
les figures 5A à 5C mettent en parallèle la variation de champ magnétique simulée dans la configuration des figures 4A et 4B pour un dispositif de mesure par courants de Foucault selon l'art antérieur ne comportant qu'un seul inducteur magnétique et celle simulée par un dispositif de mesure par courants de Foucault selon l'invention avec en figures 5A un graphique montrant le champ magnétique mesuré dans le plan complexe le long de l'échantillon, en figure 5B un graphique montrant la variation d'amplitude du champ magnétique mesurée le long de l'échantillon et avec en figure 5C un graphique montrant la variation du champ magnétique mesurée dans le plan complexe le long de l'échantillon,
la figure 6 illustre un arrangement de deux capteurs de champ magnétique, de deux premiers inducteurs et d'un deuxième inducteur magnétique selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
la figure 7 illustre un arrangement d'une pluralité de capteurs de champ magnétique associée à un premier et de deux deuxièmes inducteurs magnétiques selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 2 illustre un dispositif de mesure 100 par courants de Foucault selon l'invention lors de sa mise en œuvre dans le cadre d'une mesure par courants de Foucault sur un échantillon 200.
Un tel dispositif de mesure comporte :
un capteur de champ magnétique 110 présentant un axe de détection 111 selon lequel le capteur de champ magnétique 110 est sensible au champ magnétique,
un premier inducteur magnétique 120 configuré pour générer, dans une condition de courant donnée, un premier champ magnétique Bl qui est, au niveau du capteur de champ magnétique 110, orienté selon une première direction de l'axe de détection 111, et au niveau d'une zone de mesure 210, orienté selon une deuxième direction de l'axe de détection 111 opposée à la première direction de l'axe de détection 111,
- un deuxième inducteur magnétique 130 configuré pour générer, dans les mêmes conditions que le premier inducteur magnétique 120, un deuxième champ magnétique B2 qui est, au niveau du capteur de champ magnétique 110 et au niveau de la zone de mesure 210 orienté selon la deuxième direction de l'axe de détection 210,
un système d'alimentation de courant 140 pour appliquer au premier et au deuxième inducteur magnétique 120, 130 respectivement un premier et un deuxième courant périodique 11, 12 présentant une période donnée.
Le premier capteur de champ magnétique 110 est illustré sur la figure 2 uniquement par son axe de détection 111. Le premier capteur de champ magnétique peut être tout type de capteur de champ magnétique adapté pour détecter le champ magnétique généré par les courants de Foucault lors de la mesure. Ainsi le premier capteur de champ magnétique 110 peut être soit du type inductif, tel qu'une bobine classique ou une bobine plate sur support flexible, soit du type magnétique, tel que les capteurs basés sur la magnétorésistance, les capteurs basés sur la magnétorésistance géante, les capteurs basés sur la magnétoimpédance géante ou encore les capteurs à effet hall. Le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130, selon ce premier mode de réalisation, sont tous les deux des inducteurs à fils permettant de générer chacun un champ magnétique circulaire, c'est-à-dire un champ magnétique qui est en tous points d'un cercle centré autour du fil orienté tangentiellement vis-à-vis de ce même cercle. Le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 sont sensiblement identiques. Le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 sont disposés de part et d'autre du capteur de champ magnétique 110 symétriquement par rapport à l'axe de détection 111.
Avec une telle configuration, lorsque le système d'alimentation de courant applique aux premier et deuxième inducteurs magnétiques 120, 130 des premier et deuxième courants identiques 11, 12, les premier et deuxième champs magnétiques sont, au niveau du capteur de champ magnétique 110, orientés selon l'axe de détection suivant des directions opposées l'une à l'autre. Ainsi, le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 étant sensiblement identiques et les premier et deuxième courants 11, 12 qui leurs sont appliqués étant également identiques, les amplitudes des champs magnétiques induits par le premier et le deuxième inducteur 120, 130 au niveau du capteur magnétique 111 sont égales. Il en résulte que la somme des premier et deuxième champs magnétiques B1+B2 au niveau du capteur magnétique est sensiblement nulle.
De plus, en dehors de la zone comprise entre le premier et le deuxième inducteurs, les champs magnétiques générés par le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 sont orientés selon la même direction et leurs amplitudes s'additionnent. Ainsi, avec une zone de mesure 210 pour laquelle les champs magnétiques induits sont dirigés selon l'axe de détection 111, comme c'est le cas sur la figure 2, il est possible d'obtenir pour cette zone de mesure 210 une mesure par courants de Foucault optimisée et qui est aisée à analyser.
On notera néanmoins que, pour une telle configuration dans laquelle le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 sont sensiblement identiques et pour lequel le premier et le deuxième courant 11, 12 sont identiques, l'échantillon à mesurer peut perturber la compensation du premier champ magnétique Bl par le deuxième champ magnétique B2. En effet, de par son caractère métallique, l'interaction électromagnétique entre l'échantillon et chacun des premier et deuxième inducteurs 120, 130 est différente (dans la mesure où les entrefers sont différents) et perturbe différemment les premier et deuxième champs magnétiques Bl, B2 et donc la compensation de ces derniers au niveau du capteur de champ magnétique 110.
Ainsi, selon une possibilité de ce premier mode de réalisation, il peut également être prévu une sous-étape supplémentaire de modification du deuxième courant périodique de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique B1+B2 au niveau du capteur de champ magnétique 110 après placement de l'échantillon.
Un tel dispositif de mesure 100 permet la mise en œuvre d'un procédé de mesure par courants de Foucault comportant, en référence à l'ordinogramme de la figure 3, les étapes suivantes :
A) fourniture du capteur de champ magnétique 110,
B) fourniture du premier inducteur magnétique 120 configuré pour générer, dans une condition de courant donnée, un premier champ magnétique Bl qui est, au niveau du capteur de champ magnétique 110, orienté selon une première direction de l'axe de détection 111, et au niveau de la zone de mesure 210, orienté selon une deuxième direction de l'axe de détection 111 opposée à la première direction de l'axe de détection 111,
C) fourniture du deuxième inducteur magnétique 130 configuré pour générer, dans la même condition de courant donnée que le premier inducteur magnétique 120, un deuxième champ magnétique B2 au niveau du capteur de champ magnétique 110 qui est, au niveau du capteur de champ magnétique 110 et au niveau de la zone de mesure 210 orienté selon la deuxième direction de l'axe de détection 111,
D) fournir un système d'alimentation de courant 140 pour appliquer au premier inducteur magnétique 120 et au deuxième inducteur magnétique 130 respectivement le premier et le deuxième courant 11, 12 périodique présentant la période donnée,
E) modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique 120, 130 vis-à-vis du capteur de champ magnétique 110 et du système d'alimentation de courant 140 de manière telle qu'en application du premier et du deuxième courant 11, 12 la somme du premier et deuxième champ magnétique B1+B2 au niveau du capteur de champ magnétique 110 soit sensiblement nulle, cette modification étant obtenue dans ce premier mode de réalisation par une modification du placement relatif du deuxième inducteur magnétique 130 afin de le positionner symétriquement au premier inducteur magnétique 120 par rapport à l'axe de détection 111,
F) mesure non destructive par courants de Foucault de l'échantillon 200 donné, l'échantillon 200 étant positionné de manière à ce que la zone de mesure 210) comporte au moins une partie de surface 201 dudit échantillon 200, la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique 120, 130 modifiée à l'étape E), c'est-à-dire leur placement symétrique vis-à-vis de l'axe de détection, étant conservée tout au long de la mesure.
On notera que dans ce premier mode de réalisation l'étape E) comprend les sous étapes suivantes :
El) configuration du système d'alimentation de courant 140 pour que le premier et le deuxième courant périodique soient sensiblement identiques,
E2) placement du deuxième inducteur magnétique 130 symétriquement au premier inducteur magnétique 120 par rapport à l'axe de détection 111.
De plus, selon la possibilité selon laquelle il est prévu une sous-étape supplémentaire de modification du deuxième courant périodique 12, l'étape E) comprend en outre les sous-étapes suivantes :
E3) placement de l'échantillon 200 avec au moins une partie de surface 201 confondue avec la zone de mesure 210,
E4) modification du deuxième courant périodique 12 de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique B1+B2 au niveau du capteur de champ magnétique 110.
La modification du deuxième courant périodique 12 peut consister à modifier au moins l'un des paramètres du deuxième courant périodique 12 parmi l'amplitude et le déphasage par rapport au premier courant périodique 11. Bien entendu, si ce réglage se fait préférentiellement en courant, il est également envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que le système d'alimentation de courant soit configuré pour modifier la tension appliquée au deuxième inducteur magnétique 130 pour régler le deuxième courant périodique 12 le parcourant.
Bien entendu, en variante à une telle étape E4) il est également envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, de prévoir une modification du premier courant périodique 11, les caractéristiques du deuxième courant périodique 12 restant alors inchangées.
Selon une autre variante de l'invention, il est également envisageable que l'étape de E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique 120, 130 vis-à-vis du capteur de champ magnétique 110 et du système d'alimentation de courant 140 soit réalisée uniquement par une modification du deuxième courant périodique 12. Selon cette variante de l'invention, l'étape E) comprend uniquement les sous-étapes E3) et E4).
Avec cette étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique 120, 130, qu'elle soit selon le premier mode ou selon les variantes de l'invention, il est possible d'effectuer une mesure par courants de Foucault qui présente, avec un tel procédé de mesure, une sensibilité accrue. Les figures 4A à 5B permettent d'illustrer une telle sensibilité accrue ceci dans le cadre d'un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 sont chacun en forme de nappe.
Un dispositif de mesure 100 selon ce deuxième mode de réalisation se différencie du premier mode de réalisation de par la forme de chacun des premier et deuxième inducteur magnétique 120, 130, ceux-ci étant fournis par des nappes en lieu et place de fils.
Ainsi, comme illustré sur la figure 4A qui montre la disposition des premier et deuxième inducteur magnétique et du capteur de champ magnétique vis-à-vis de l'échantillon, chacun du premier et du deuxième inducteur magnétique 120, 130 se présente sous la forme d'une nappe de 0,57 mm de largeur et de 10 μιη d'épaisseur, et comportant 6 fils (spires) de cuivre. De manière identique au premier mode de réalisation, le capteur de champ magnétique 110 est disposé entre le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130. Le capteur de champ magnétique 110 est formé par une bobine gravée sur un film flexible et présente son axe de détection 111 qui est compris dans le plan selon lequel s'étendent les nappes formant le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 et qui est perpendiculaire à la direction du premier et du deuxième courant 11, 12. Cette bobine formant le capteur de champ magnétique 110 est une bobine rectangulaire (enroulement dans l'épaisseur du film de kapton) et de dimensions 0.6 mm de largeur, 2 mm de profondeur et 0.08 mm d'épaisseur.
Avec une telle disposition du capteur de champ magnétique, le premier et le deuxième champ magnétique Bl, B2 sont, au niveau du capteur de champ magnétique 110, selon respectivement une première et une deuxième direction de l'axe de détection 111.
L'échantillon 200 est disposé en regard du premier inducteur magnétique 120 à l'opposé du deuxième inducteur magnétique 130 avec une surface de l'échantillon 201 qui s'étend parallèlement au plan selon lequel s'étendent le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130.
La figure 4B illustre plus précisément la configuration du premier inducteur magnétique 120 vis-à-vis de la surface 201 de l'échantillon 200. On notera que sur cette figure 4B est illustré le câblage de connexion 125 du premier inducteur magnétique 120. Cette configuration du premier inducteur magnétique 120 a également été utilisée pour simuler le champ magnétique par courants de Foucault mesuré par un capteur de champ magnétique 110 pour la configuration selon ce deuxième mode de réalisation et pour une configuration de l'art antérieur dans lequel il n'est pas prévu de deuxième inducteur magnétique 130. On peut ainsi voir sur cette figure 4B qu'un défaut 220 de surface de l'échantillon a été introduit en regard du premier inducteur magnétique 120. Cette figure 4B montre également l'emplacement de la zone de mesure 210 à l'aplomb de laquelle le capteur de champ magnétique 110 est disposé et la direction 211 selon laquelle le capteur est déplacé dans le cadre de ces simulations pour mesurer la variation du champ magnétique généré par les courants de Foucault. Le champ magnétique mesuré avec une telle configuration a ainsi été simulé par le logiciel CIVA® pour respectivement un dispositif selon le premier mode de réalisation et qui comporte donc un deuxième inducteur magnétique 130 et un dispositif de l'art antérieur ne comportant pas de deuxième inducteur magnétique 130. Les figures 5A à 5C montrent les résultats d'une telle simulation.
Pour ces simulations, les conditions de mesure sont les suivantes :
le premier courant périodique 11, présente une amplitude de 100 mA pour une fréquence de 100 kHz,
le deuxième courant périodique 12 présente une amplitude de 150 mA et une fréquence de 100 kHz, et est déphasé de 345° par rapport au premier courant périodique 11,
la surface de l'échantillon est disposée à 80 μιη du premier inducteur, le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 sont disposés chacun à une distance de 55 μιη du capteur de champ magnétique.
Ainsi, la figure 5A montre le résultat dans le plan complexe de la mesure obtenue par le capteur de champ magnétique 110 pour un déplacement selon la direction 211 illustrée sur la figure 4B ceci pour, sous la référence 301, la configuration selon ce deuxième mode de réalisation et pour, sous la référence 302, la configuration selon l'art antérieur.
On peut ainsi voir sur la figure 5A que l'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique 120, 130 vis-à-vis du capteur de champ magnétique 110 et du système d'alimentation de courant 140 permet, pour la mesure 301 selon l'invention, d'avoir une mesure qui reste autour de l'origine. Pour la mesure 302 selon l'art antérieur, le capteur de champ magnétique 110 étant soumis à la fois au champ magnétique généré par le premier inducteur magnétique 120 et à celui généré par les courants de Foucault, la mesure montre que, même à distance du défaut 220, le champ magnétique mesuré par le capteur de champ magnétique est relativement important. Dans cette configuration de l'art antérieur, l'amplification du champ magnétique mesuré est limitée par la saturation de l'amplificateur en raison du fort champ magnétique produit par le premier inducteur. Dans la configuration de la mesure 301 selon l'invention, seul le champ magnétique créé par la perturbation des courants de Foucault en présence d'un défaut est amplifié. La variation de champ due à la perturbation des courants de Foucault, plus faible que le champ créé par le premier inducteur magnétique 120, peut être amplifiée de manière beaucoup plus importante. La sensibilité de la mesure après amplification 301 pour le même défaut est de ce fait nettement améliorée par rapport à la mesure de l'art antérieur.-
Les figures 5B et 5C illustrent un autre avantage de la configuration selon l'invention. En effet, la figure 5B représente la variation de l'amplitude du champ magnétique simulée 303 pour la configuration de l'invention dans laquelle il est prévu le deuxième inducteur magnétique 130, et celle simulée 304 pour la configuration selon l'art antérieur dans laquelle il n'est pas prévu de deuxième inducteur, ceci lors du déplacement du capteur de champ magnétique selon la direction 211. On peut ainsi voir que l'amplitude augmente de manière importante puisque l'on obtient un gain en signal de 7,3dB. Les conditions d'amplification étant identiques pour ces deux simulations, ce gain est uniquement lié à l'addition, au niveau de la zone de mesure du champ magnétique généré par le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130.
Ce phénomène est également illustré sur la figure 5C qui montre les variations 305, 306 dans le plan complexe du champ magnétique mesuré par le capteur de champ magnétique 110 pour respectivement la configuration selon l'invention 305 et pour la configuration selon l'art antérieur 306 lors du déplacement du capteur de champ magnétique 110 selon la direction 211. Seules les variations liées à la présence du défaut étant représentées sur la figure 5C, les deux signaux représentatifs 305, 306 de ces variations partent de l'origine des axes. On peut ainsi voir sur cette figure 5C, que la variation 305 observée pour la configuration selon l'invention est beaucoup plus importante que celle 306 observée pour la configuration de l'art antérieur.
Ainsi le procédé de mesure selon l'invention bénéficie du gain cumulé obtenu par la faible, voire l'absence, d'influence du premier inducteur magnétique 120 sur le capteur de champ magnétique 110, qui permet d'optimiser l'amplification sans dégradation de la sensibilité du capteur de champ magnétique 110, et par l'addition des champs magnétiques induits par le premier et le deuxième inducteur magnétique 120, 130 au niveau de la zone de mesure 210. Ainsi, le procédé de mesure selon l'invention permet d'augmenter la variation de champ magnétique produite par les courants de Foucault et leur amplification. Le rapport signal (c'est-à-dire la variation du champ magnétique produite par les courants de Foucault, largement amplifiée) sur bruit est donc amélioré.
On peut noter que si dans le premier et le deuxième mode de réalisation décrits ci-dessus, la modification à l'étape E) de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique 120, 130 est fournie principalement par une modification du placement relatif du deuxième inducteur magnétique 130 relativement au premier inducteur magnétique 120, il est également possible d'obtenir une telle modification autrement.
Ainsi l'étape E) peut, en variante, ou en complément, comporter les sous étapes suivantes :
E'1) configuration du système d'alimentation de courant pour appliquer le premier et le deuxième courant 11, 12 respectivement au premier et au deuxième inducteur magnétique 120, 130,
E'2) modification du placement du deuxième inducteur magnétique 130 par rapport au premier inducteur magnétique 120 et à l'axe de détection 120 de manière telle que la somme du premier et deuxième champ magnétique B1+B2 au niveau du capteur de champ magnétique 110 soit sensiblement nulle.
On peut noter que ces sous étapes E'1) et E'2) peuvent être mises en œuvre en l'absence de l'échantillon 200, ceci pour obtenir une configuration utilisable avec n'importe quel échantillon qui permet de limiter l'influence du champ magnétique du premier inducteur magnétique 120 sans totalement le supprimer en raison d'un effet « d'entrefer » occasionné par la présence de l'échantillon. Elles peuvent également être mises en œuvre en présence de l'échantillon 200 afin de prendre en compte cet effet « d'entrefer ». Selon cette deuxième possibilité, il peut être envisagé de réaliser l'étape de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique en deux temps. Dans un premier temps en l'absence de l'échantillon, en effectuant, par exemple les sous-étapes El) à E2) décrites en relation avec le premier mode de réalisation de l'invention. Dans le deuxième temps, après mise en place de l'échantillon, en effectuant par exemple les sous-étapes E'1) et E'2).
Bien entendu, le dispositif de mesure 100 selon cette variante de l'invention présente, afin d'autoriser une telle modification de configuration, un deuxième inducteur magnétique 130 monté déplaçable par rapport au premier inducteur 120.
En variante, l'étape E) peut comporter les sous étapes suivantes :
E"l) configuration du système d'alimentation de courant 140 pour appliquer le premier et le deuxième courant périodique,
E"2) modification du placement du capteur de champ magnétique 110 par rapport au premier et au deuxième inducteur magnétique 120, 130 de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique Bl, B2 au niveau du capteur de champ magnétique 110.
De la même façon que la précédente variante de l'invention, le dispositif de mesure 100 selon cette variante de l'invention présente, afin d'autoriser une telle modification de configuration, un capteur de champ magnétique 110 monté déplaçable par rapport au premier inducteur magnétique 120.
La figure 6 illustre un dispositif de mesure 100 selon un troisième mode de réalisation dans lequel il est prévu deux premiers inducteurs magnétiques 121, 122 et un seul deuxième inducteur magnétique 130 chacun de ces trois inducteurs magnétiques 121, 122, 130 étant fourni par une bobine plate respective inscrite sur l'une des faces d'un support diélectrique flexible. Un dispositif de mesure 100 selon ce deuxième mode de réalisation se différencie d'un dispositif de mesure 100 selon le premier mode de réalisation en ce qu'il est prévu deux premiers inducteurs magnétiques 121, 122 chacun formé par une bobine plate respective, en ce que le deuxième inducteur magnétique est également fourni par une bobine plate et en ce qu'il est prévu deux capteurs de champ magnétique 112, 113.
Il est également envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, de prévoir plus de deux capteurs de champ magnétique disposés régulièrement à distances égales, dans la continuité des deux premiers en ajoutant les inducteurs (premier et/ou deuxième inducteur) nécessaires. On peut ainsi voir sur la figure 6 que les deux premiers inducteurs magnétiques 121, 122 sont obtenus chacun par inscription d'une bobine plate respective sur une première face du support diélectrique et que le deuxième inducteur magnétique 130 est obtenu par inscription d'une bobine plate sur une deuxième face du support diélectrique flexible. Une telle inscription sur un support diélectrique flexible, comme un circuit imprimé flexible formé soit dans un polyimide soit dans un film PEEK, permet d'obtenir un dispositif de mesure dont la forme peut s'adapter à la courbure de surface de l'échantillon à mesurer.
Bien entendu, le support peut également être, en variante, rigide ou semi-rigide, sans que l'on sorte du cadre de l'invention et ainsi être formé, par exemple, dans une résine époxyde, telle qu'une résine époxyde du type FR-4 (abréviation anglaise de « Flame Resistant-4 », c'est-à-dire, en français, « résistant aux flammes -4 »).
La bobine formant le deuxième inducteur magnétique 120 est placée entre les deux bobines formant respectivement le premier et le deuxième premier inducteur magnétique 121, 122. De cette manière, il est possible de compenser avec le deuxième inducteur magnétique 130, au niveau de chacun des capteurs de champ magnétique 110, le champ magnétique induit par le premier et le deuxième premier inducteur magnétique 121, 122.
Les capteurs de champ magnétiques 112, 113 sont inclus dans le support diélectrique flexible et présente leurs axes de détection 111 selon le plan du support diélectrique flexible 150. L'utilisation de deux capteurs de champ magnétique 112, 113 permet, comme illustré sur la figure 6 de pouvoir effectuer une mesure par courants de
Foucault en deux zones de mesure 212, 213 simultanément.
Avec un tel agencement des capteurs de champ magnétique 112, 113 inclus dans un support diélectrique flexible, la modification de la configuration des premiers inducteurs magnétiques 121, 122 et du deuxième inducteur magnétique 130 peut se faire en modifiant le système d'alimentation de courant, notamment le courant alimentant le deuxième inducteur magnétique 130.
La figure 7 illustre une configuration d'un dispositif de mesure 100 par courants de Foucault selon un quatrième mode de réalisation dans lequel il est prévu un premier inducteur magnétique 120, deux deuxièmes inducteurs magnétiques 131, 132 et une pluralité de capteurs de champ magnétique 112, 113, 114. Un dispositif de mesure 100 selon ce quatrième mode de réalisation se différencie d'un dispositif de mesure selon le premier mode de réalisation en ce qu'il est prévu deux deuxièmes inducteurs magnétiques 131, 132 et une pluralité de capteurs de champ magnétique 112, 113, 114.
Les deux deuxièmes inducteurs magnétiques 131, 132 s'étendent parallèlement au premier inducteur magnétique 120 et symétriquement l'un à l'autre par rapport à un plan contenant le premier inducteur et les capteurs de champ 112, 113, 114.
Les capteurs de champ magnétique 112, 113, 114 sont disposés entre le premier et les deux deuxièmes inducteurs magnétiques 120, 131, 132 alignés selon une direction parallèle au premier inducteur magnétique 120. Les axes de détection 111, 111', 111" des capteurs de champ magnétique sont parallèles entre eux et sensiblement perpendiculaires au premier et aux deux deuxièmes inducteurs magnétiques.
Avec un tel agencement du dispositif de mesure 100 par courants de Foucault, la disposition des deux deuxièmes inducteurs magnétiques 131 donne accès aux capteurs de champ magnétique 112, 113, 114. Ainsi la modification de la configuration du premier inducteur magnétique 120 et des deux deuxièmes inducteurs magnétiques 131, 132 peut être réalisée en modifiant le placement relatif des capteurs de champ magnétique 112, 113, 114 vis-à-vis du premier et des deux deuxièmes inducteurs magnétiques 120, 131, 132. On peut en effet voir sur la figure 7 qu'il est possible d'effectuer la mesure par courants de Foucault selon des zones de mesure 212, 213, 214 s'entendant le long du premier inducteur magnétique 120.
Avec un tel dispositif de mesure, en raison de la pluralité de capteurs de champ magnétique 112, 113, 114, la mesure par courants de Foucault peut se faire par un simple déplacement latéral de l'ensemble des capteurs de champ magnétique 112, 113, 114 et des premier et deux deuxièmes inducteurs magnétiques 120, 131, 132.
Ainsi, comme le montre ce troisième et quatrième modes de réalisation, si dans les premier et deuxième modes de réalisation décrits ci-dessus il est prévu un unique premier inducteur, un unique deuxième inducteur et un unique capteur de champ magnétique, d'autres configurations sont également envisageables sans que l'on sorte du cadre de l'invention. De la même manière, Il est également envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, de prévoir selon une configuration telle que celles définies dans les premier et deuxième modes de réalisation, un nombre multiple d'ensembles capteur de champ magnétique et de premier et de deuxième inducteur magnétique, chacun des ensembles reprenant la configuration dudit premier ou deuxième mode de réalisation. Ainsi, il est possible d'aligner à égale distance chacun de ses ensembles de manière à définir une ligne de mesure similaire à celle décrite ci-dessus dans le cadre du quatrième mode de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de mesure par courants de Foucault comprenant les étapes suivantes :
A) fourniture d'au moins un capteur de champ magnétique (110) présentant un axe de détection (111) selon lequel le ca pteur de champ magnétique (110) est sensible au champ magnétique,
B) fourniture d'au moins un premier inducteur magnétique (120) configuré et agencé pour générer, da ns une condition de courant donnée, un premier champ magnétique (Bl) qui est, au niveau du capteur de champ magnétique (110), orienté selon une première direction de l'axe de détection (111), et au niveau d'une zone de mesure (210), orienté selon une deuxième direction de l'axe de détection (111) opposée à la première direction de l'axe de détection (111),
D) fourniture d'un système d'alimentation de courant (140) pour appliquer au premier inducteur magnétique (120) un premier courant (11) périodique présentant une période donnée,
le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
C) fourniture d'au moins un deuxième inducteur magnétique (130) configuré et agencé pour générer, dans la même condition de courant donnée que le premier inducteur magnétique (120), un deuxième champ magnétique (B2) qui est, a u niveau du capteur de champ magnétique (110) et au niveau de la zone de mesure (210) orienté selon la deuxième direction de l'axe de détection (111),
le système d'alimentation de courant (140) fourni à l'étape D) étant en outre configuré pour appliquer au deuxième inducteur magnétique (130) un deuxième courant (12) périodique présentant la période donnée,
E) modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (120, 130) vis-à-vis du capteur de cham p magnétique (110) et/ou du système d'alimentation de courant (140) de manière telle qu'en application du premier et du deuxième courant la somme du premier et deuxième champ magnétique (B1+B2) au niveau du capteur de champ magnétique (110) soit sensiblement nulle,
F) mesure non destructive par courants de Foucault d'un échantillon (200) donné, l'échantillon (200) étant positionné de manière à ce que la zone de mesure (210) comporte au moins une partie de surface (201) dudit échantillon (200), la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (120, 130) modifiée à l'étape E) étant conservée tout au long de la mesure.
2. Procédé de mesure selon la revendication 1, dans lequel, l'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (110,
120) est réalisée au moins partiellement en l'absence d'échantillon (200).
3. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (110, 120) est réalisée au moins partiellement en présence de l'échantillon (200), l'échantillon (200) étant positionné de manière à ce que la zone de mesure (210) comporte au moins une partie de surface (201) dudit échantillon (200), la zone de mesure restant au niveau de la surface (201) de l'échantillon (200) lors de la mise en œuvre de l'étape F).
4. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lors de l'étape C) de fourniture du deuxième inducteur magnétique (130), le deuxième inducteur magnétique (130) est sensiblement identique au premier inducteur magnétique (120).
5. Procédé de mesure selon l'une des revendications 4, dans lequel l'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (120, 130) comprend les sous-étapes suivantes :
El) configuration du système d'alimentation de courant (140) pour que le premier et le deuxième courant périodique (11, 12) soient sensiblement identiques, E2) modification du placement relatif du deuxième inducteur magnétique (130) afin de le positionner symétriquement au premier inducteur magnétique (120) par rapport à l'axe de détection (111).
6. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (120, 130) comprend les sous-étapes suivantes :
E'1) configuration du système d'alimentation de courant (140) pour appliquer le premier et le deuxième courant (12) périodique,
- E'2) déplacement du deuxième inducteur magnétique (130) de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique (B1+B2) au niveau du capteur de champ magnétique (110).
7. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape de l'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (120, 130) comprend les sous-étapes suivantes :
E"l) configuration du système d'alimentation de courant (140) pour appliquer le premier et le deuxième courant périodique (11, 12),
E"2) déplacement du capteur de champ magnétique (110) par rapport au premier et au deuxième inducteur magnétique (120, 130) de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique (Bl, B2) au niveau du capteur de champ magnétique (110).
8. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape E) de modification de la configuration du premier et du deuxième inducteur magnétique (120, 130) comprend les sous-étapes suivantes :
E3) configuration du système d'alimentation de courant (140) pour appliquer le premier et le deuxième courant périodique, E4) modification du deuxième courant périodique de manière à annuler la somme du premier et du deuxième champ magnétique (B1+B2) au niveau du capteur de champ magnétique (110).
9. Dispositif de mesure (100) par courants de Foucault, le dispositif de mesure (100) comportant :
au moins un capteur de champ magnétique (110) présentant un axe de détection (111) selon lequel le capteur de champ magnétique (110) est sensible au champ magnétique,
- au moins un premier inducteur magnétique (120) configuré et agencé pour générer, dans une condition de courant donnée, un premier champ magnétique (Bl) qui est, au niveau du capteur de champ magnétique (110), orienté selon une première direction de l'axe de détection (111), et au niveau d'une zone de mesure (210), orienté selon une deuxième direction de l'axe de détection (111) opposée à la première direction de l'axe de détection (111),
au moins un système d'alimentation de courant (140) pour appliquer au premier un premier courant périodique (11) présentant une période donnée,
le dispositif de mesure (100) étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un deuxième inducteur magnétique (130) configuré et agencé pour générer, dans les mêmes conditions de courant que le premier inducteur magnétique (120), un deuxième champ magnétique (B2) qui est, au niveau du capteur de champ magnétique (110) et au niveau de la zone de mesure (210) orienté selon la deuxième direction de l'axe de détection (210),
le système d'alimentation de courant (140) étant configuré pour appliquer au deuxième inducteur magnétique (130) un deuxième courant périodique (12) de la période donnée,
et dans lequel le premier et le deuxième inducteur magnétique (120, 130) présentent au moins une configuration vis-à-vis du capteur de champ magnétique (110) et du système d'alimentation de courant (140) telle qu'en application du premier et du deuxième courant, la somme du champ magnétique (Bl +B2) induit par respectivement le premier et le deuxième inducteur magnétique (120, 130) au niveau du capteur de champ magnétique (110) soit sensiblement nulle.
10. Dispositif de mesure (100) selon la revendication 9, dans lequel le premier et le deuxième inducteur magnétique (120, 130) sont sensiblement identiques.
11. Dispositif de mesure (100) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le système d'alimentation de courant (140) est configuré pour alimenter le premier et le deuxième inducteur (120, 130) avec un premier et un deuxième courant (11, 12) sensiblement identique.
12. Dispositif de mesure (100) selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, dans lequel le deuxième inducteur magnétique (130) est monté déplaçable relativement au premier inducteur magnétique (120) et au capteur de champ magnétique (110).
13. Dispositif de mesure (100) selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel le capteur de champ magnétique (110) est monté déplaçable relativement au premier et au deuxième inducteur magnétique (120, 130).
14. Dispositif de mesure (100) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel le système d'alimentation de courant (140) est configuré pour appliquer un deuxième courant périodique (12) au deuxième inducteur magnétique (130) différent du premier courant périodique (11) afin de permettre l'obtention de la configuration du premier et deuxième inducteur magnétique (120, 130) vis-à-vis du capteur de champ magnétique (110) et du système d'alimentation de courant (140) dans laquelle en application du premier et du deuxième courant périodique (11, 12), la somme du champ magnétique (Bl +B2) induit par respectivement le premier et le deuxième inducteur magnétique (120, 130) au niveau du capteur de champ magnétique (110) soit sensiblement nulle.
15. Dispositif de mesure (100) selon la revendication 10 ou 11 prise ou non en combinaison avec la revendication 14, dans laquelle le premier et le deuxième inducteur magnétique (120, 130) sont respectivement fournis par une première et une deuxième bobine inscrite sur respectivement la première et la deuxième face d'un support diélectrique (150),
et dans lequel le capteur de champ magnétique (110) est inclus dans le support diélectrique (150).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2233763A (en) * 1989-07-07 1991-01-16 Univ Essex Non-destructive testing for cracks in metals
FR2881827A1 (fr) * 2005-02-04 2006-08-11 Commissariat Energie Atomique Procede de realisaion d'une tete de controle a courants de foucault de grande dynamique et de haute resolution spatiale
FR2904694A1 (fr) * 2006-08-03 2008-02-08 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de controle par courants de foucault a fonctions emission/reception separees d'une piece electriquement conductrice
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2233763A (en) * 1989-07-07 1991-01-16 Univ Essex Non-destructive testing for cracks in metals
FR2881827A1 (fr) * 2005-02-04 2006-08-11 Commissariat Energie Atomique Procede de realisaion d'une tete de controle a courants de foucault de grande dynamique et de haute resolution spatiale
FR2904694A1 (fr) * 2006-08-03 2008-02-08 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de controle par courants de foucault a fonctions emission/reception separees d'une piece electriquement conductrice
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