Le contrôle par ultra sons

Le contrôle par ultra sons I - Généralités II – Propriétés des Ultra sons III – Production des Ultra sons IV – Les palpeurs V – Les techniques de contrôle

I - Généralités • Les sons sont produits par les vibrations dans les gaz, liquides et solides et se propagent sous forme d’ondes qui proviennent d’oscillations du milieu transporteur 20 Hz < oreille humaine < 20 000 Hz Infra sons sons Ultra sons

I - Généralités Principe du contrôle par Ultra sons

II – Propriétés des Ultra sons • Se propagent en ligne droite • Ne se propagent pas dans le vide, sont très atténués dans les gaz • Sont caractérisés par l = c.T = c/n • On distingue 4 types d’ondes • Longitudinales (OL), • Transversales (OT), • De Rayleigh (OS), • De Lamb (OP).

II – Propriétés des Ultra sons • La Fréquence dépend des caractéristiques de la source • La Célérité dépend de la nature du matériau dans lequel les US se propagent Milieu CL (m/s) CT (m/s) Acier 5 850 3 230 Air 330 - Plexiglas 2 700 1 400 Eau 1 480 - Nickel 4 660 2 960 Valeurs typiques

II – Propriétés des Ultra sons • Absorption des US dans un milieu • Il s’agit d’un train d’ondes sinusoïdales amorti exponentiellement soudage des polymères • Absorption  chaleur réchauffage des zones enflammées

II – Propriétés des Ultra sons • Transmission des US entre deux milieux • Impédance acoustique • Z = r . C • Coef. Réflexion en W i r Z1 (1) (2) Z2 t m.s-1 Kg.m-2.s-1 Kg.m-3 - Coef. Transmission en W Incidence normale

qrT1 qiL1 qrL1 qtL2 qtT2 II – Propriétés des Ultra sons Cas de l’incidence oblique loi de Snell Descartes Si qiL1 est suffisant il n’y a plus d’OLt2! - 1er angle critique Si qiL1 augmente encore pas d’onde transmise - 2nd angle critique

qiL1 qiL1 qtL2 qtT2 II – Propriétés des Ultra sons Seule l’OT est transmise Il n’y a plus d’onde transmise mais création d’une onde de surface

III – Production des Ultra sons • Utilisation de traducteurs ou de transducteurs électriques • Basés sur la piézoélectricité • Délicat à mettre en oeuvre • Ou basés sur la ferroélectricité de céramiques polarisées • Assemblage de cristaux frittés et polarisés • Amplitude plus importante qu’avec les piézo. • Avant BaTiO3 • Maintenant PZT +++++ ++++++ ------- --------

IV – Les palpeurs • Constitution • Amortisseur • Caoutchouc naturel, résine chargée de poudre métallique • Céramique • Qq 1/10 mm d’épais (F=c/2e) • Connexion par métallisation des faces. Adaptation d’impédance • Semelle • Protection de la céramique amortisseur semelle céramique

IV – Les palpeurs • Palpeurs • droits  OL • obliques  OT • combinés  OL et OT • Focalisés  OL généralement • À relais  OL généralement

IV – Les palpeurs Géométrie des faisceaux ultra sonores D q Champ proche Zone de Fresnel Champ lointain Zone de Fraunhofer D2/4l 0

IV – Les palpeurs Dans le champ proche, le faisceau est cylindrique et la pression acoustique très variable et et

IV – Les palpeurs d q D0 N NB : Si l’élément actif est rectangulaire : N = S/(p.l)

V - Les techniques de contrôle • L’objet • Recherche et Caractérisation des défauts • Caractérisation • dimensions, orientation, forme et position

V - Les techniques de contrôle Les méthodes employées Au contact En immersion En transmission En réflexion

signal défaut t Pic d’émission 1er écho de fond 2nd écho de fond V - Les techniques de contrôle Au contact et en réflexion Au contact et en transmission Pic d’émission selon l’appareil

V - Les techniques de contrôle En immersion et par réflexion défaut Pic d’émission Entrée de pièce Sortie de pièce Fond de cuve

V - Les techniques de contrôle Forme des défauts Dimension des défauts Petits réflecteurs Comparaison avec des étalons et Courbe amplitude-distance Grands réflecteurs Méthode à –6 dB

Signal défaut Signal défaut /2 V - Les techniques de contrôle Méthode à – 6 dB

V - Les techniques de contrôle signal t

Conclusion • C’est l’une des méthodes les plus employées (avec le ressuage) • De nombreuses variantes existent • …ouf !!!

Le contrôle par ultra sons