Brevet FR2005623A1 — publié le 19691212

i 2005623 La présente invention est relative aux mesures d'épaisseur par ultra-sons et concerne plus particulièrement la mesure de l'épaisseur d'un objet, par exemple une plaque d'acier, au moyen d'un transducteur mobile avec un appareil du type général représenté 5 dans lé brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3-354.700. Cet appareil comprend un transducteur à surface plane destiné à diriger des impulsions ou ondes ultra-sonores parallèlement à son axe, à travers un milieu liquide de liaison et dans la pièce, et des moyens pour recevoir et analyser des ondes réfléchies par la pièce afin de 10 déterminer son épaisseur. En vue d'un étalonnage précis, il est nécessaire que le transducteur à surface plane soit aligné parallèlement aux surfaces délimitant l'épaisseur àfnesurer. Cet alignement garantit qu'une quantité maximale d'énergie ultra-sonore sera envoyée dans et réfléchie par la plaque,suivant une ligne à peu 15 près normale, aux surfaces supérieure et inférieure de la plaque, pour assurer un étalonnage précis et garantit aussi une énergie réfléchie suffisantçfcour exciter la jauge. Cependant, les plaques ou bandes laminées ne sont pas parfaitement planes, mais elles sont gauchies, ondulées et/ou recourbées. Quand on mesure l'épais-20 seur d'une telle plaque, les réflexions et réfractions de l'énergie ultra-sonore entraînent des lectures imprécises et peu sûres à moins que la surface du transducteur soit réalignée à chaque lecture. Cette opération a été effectuée manuellement, mais ce réalignement est coûteux et les résultats obtenus sont souvent 25 peu satisfaisants. L'invention a pour oibjet un procédé de mesure par ultra-sons de l'épaisseur d'un objet entre des surfaces parallèles en dirigeant des impulsions ultra-sonores,à partir d'un transducteur à travers un milieu liquide de liaisons dans un objet par la sur-30 face proche du transducteur, et en mesurant les impulsions ultrasonores réfléchies par les deux surfaces, en direction du transducteur, suivant une ligne à peu près normale aux deux surfaces, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on dirige les impulsions ultra-sonores émises par le transducteur à travers le milieu 35 de liaison dans un faisceau divergent orienté suivant une ligne à peu près normale à une surface qui n'est pas en alignement avec l'axe du transducteur et produisant des impulsions réfléchies en direction du transducteur. L'invention a également pour objet un appareil de mesure par 40 ultra-sons de l'épaisseur d'un objet entre des surfaces parallèles 69 10225 2 2005623 de celui-ci, au moyen d'un transducteur qui dirige des impulsions ultra-sonores à travers un milieu liquide de liaison par la surface proche du transducteur et par mesure des impulsions ultra-sonores réfléchies par les deux surfaces, en direction du transducteur, sui-5 vant une ligne à peu près normale aux deux surfaces, caractérisé en ce que le transducteur comporte des moyens comprenant une surface convexe émettant des impulsions ultra-sonores suivant une configuration de faisceaux divergents, la divergence des faisceaux déterminant un désalignement d'une ligne à peu près normale à un 10 ensemble de surfaces par rapport à l'axe du transducteur. L'invention améliore la précision et la fiabilité des mesures d'épaisseur quand les surfaces de l'objet ne sont pas parfaitement planes, en compensant les gauchissements et courbures. En outre, la nécessité d'un alignement initial précis du transducteur, ain-15 si que d'un réalignement/en cours d'opération est éliminée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple s la Fig. 1 est une vue d'ensemble schématique en coupe d'un 20 appareil de mesure d'épaisseur par ultra-sons selon l'invention ; la Fig. 2 est une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation préféré du transducteur et du mode de fonctionnement suivant l'invention ; la Fig. 3 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode 25 de réalisation du transducteur ; la Fig. 4 est une vue schématique en coupe d'un troisième mode de réalisation du transducteur. Sur le dessin, la référence 2 désigne un bac contenant de l'eau 4. Des supports 6 sont prévus dans ce bac pour porter une 30 plaque P au-dessous du niveau de l'eau. Une jauge 8 de mesure d'épaisseur par ultra-sons du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité est montée sur un chariot 9. Ce dernier est déplacé au-dessus de la plaque, à la fois longitudinalement et latéralement, sur un châssis 10, partiellement représenté, 35 pour permettre une mesure d'épaisseur sur toute la surface de la plaque. Les éléments décrits jusqu'ici sont classiques. Conformément à l'invention, les impulsions ultra-sonores sont dirigées dara^le milieu liquide 4 suivant une configuration divergente, représentéçê. la Fig. 2, de telle manière qu'un réaligne-40 ment entre les surfaces de la plaque P et l'axe du support du 69 10225 s- 2005623 S f transducteur et de la source d'impulsions 12 n'est pas nécessaire. Si les impulsions ultra-sonores suivent le trajet 14, une composante 14A est réfléchie par la surface de la plaque P la plus proche et ne revient pas à la source 12. Une autre composante 14b est 5 réfractée dans la plaque P et réfléchie par la surface de la plaque P la plus éloignée sous forme d'une composante l4C. Cette composante 14c ne revient pas à la source 12. Comme les composantes 14A et 14C ne reviennent pas à la source 12» elles ne sont pas utilisées par la jauge pour déterminer la longueur de la compo-10 santé 14b. La composante 14b n'est pas normale aux surfaces de la plaque P et n'est donc pas une indication vraie d^l'épaisseur de la plaque. De la même manière, d'autres trajets tels que le trajet 16 ne représentent pas l'épaisseur vraie et n'ont pas de composantes réfléchies vers la source 12. Cependant, comme le trajet 15 18 est normal aux surfaces de la plaque P, toutes les composantes des impulsions ultra-sonores suivant ce trajet retournent à la souoe 12 pour exciter la jauge. Comme la jauge 8 est déplacée au-dessus de la plaque P, elle prélève un trajet normal pour effectuer une mesure indépendamment de l'alignement de la source 12 et 20 de la plaque P. Dans l'exemple préféré d'exécution de l'invention représenté à la Pig. 2, des impulsions ultra-sonores sont émises dans un faisceau divergent par un transducteur incurvé 20. Le transducteur est en céramique, cuit, rectifié pour obtenir une surface 25 émettrîce convexe, puis aligné piézoélectriquement normalement à le sts»fa©e eowese eosese représenté par- les flèches dans la CGiips partielle du transducteur 20» LfeLigiïe®@Hfc piézoélectrique taaâ à diriger les,impulsions ulta?e-son©r©s dans le sens de l'alignement. Les Gourbures du transducteur 20 et celles de la plaque 30 P représentées ont été exagérées pour plus de clarté. Dans l'exemple d'exécution représenté à la Fig. 3* une lentille convexe 22 est -en contact avec un transducteur classique 20 qui est aligné piézoélectriquement comme représenté-, La lentille, réalisée en une matière qui réduit l'atténuation des impulsions 35 ultra-sonores, telle une matière plastique, dirige les impulsions ultra-sonores suivant un faisceau divergent. Dans l'exemple de la Fig. 4, l'extrémité extérieure du transducteur 20 est reliée à un réservoir 24 ayant une membrane souple très mince 26 à son extrémité extérieure et un conduit 28 d'ali-40 mentation en liquide 30, tel que/Ta glycérine dans lequel le son 10225 4. 2005623 se propage à une vitesse différente de sa vitesse dans le milieu de liaison 4. Quand une pression est appliquée par l'intermédiaire du conduit 28, la membrane 26 se gonfle versl'extérieur et crée ainsi une lentille convexe de liquide. La membrane 26 ne provoque aucun allongement des impulsions dû au retard acoustique introduit par l'épaisseur et garantit ainsi une meilleure résolution de^couples d'impulsions que la lentille en matière plastique. 69 1022S 5 2005623 REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure par ultra-sons de l'épaisseur d'un objet entre des surfaces parallèles en dirigeant des impulsions ultra-scnores à partir d'un transducteur à travers un milieu li-5 quide de liaisons dans un objet, par la surface proche du transducteur, et en mesurant les impulsions ultra-sonores réfléchies par les deux surfaces en direction du transducteur,suivant une ligne à peu près normale aux deux surfaces, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on dirige les impulsions ultra-sonores 10 émises par le transducteur à travers le milieu de liaison dans un faisceau divergent orienté suivant une ligne à peu près normale à une surface qui n'est pas en alignement avec l'axe du transducteur et produisant des impulsions réfléchies en direction du transducteur. 15 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dirige les impulsions ultra-sonores suivant une configuration comprenant des faisceaux qui divergent avec des angles différents afin de déterminer un désalignement variable de ladite surface. 20 j5. Appareil de mesure par ultra-sons de l'épaisseur d'un objet entre des surfaces parallèles de celui-ci au moyen d'un transducteur qui dirige des impulsions ultra-sonores à travers un milieu liquide de liaison par la surface proche du transducteur et par mesure des impulsions ultra-sonores réfléchies par les 25 deux surfaces en direction du transducteur, suivant une ligne à peu près normale aux deux surfaces, caractérisé en ce que le transducteur comporte des moyens comprenant une surface convexe émettant des impulsions ultra-sonores suivant une configuration de faisceaux divergents, la divergence des faisceaux déterminant 30 un désalignement d'une ligne à peu près normale à un ensemble de surfaces par rapport à l'axe du transducteur. 4. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens émetteurs comprennent une lentille ayant une surface plane en contact avec le transducteur et une surface convexe 35 en contact avec le milieu liquide de liaison. 5. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens émetteurs comprennent un réservoir relié au transducteur et comportant une membrane souple à son extrémité extérieure, et un liquide sous pression que contient ce réservoir et 40 dans lequel la vitesse de propagation du son est différente de 10225 6 2005623 celle du son dans le milieu liquide de liaison, ce liquide provoquant une expansion de la membrane pour former la surface convexe . 6. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface convexe est formée sur l'extrémité du transducteur et le transducteur est piézoélectriquement aligné pour émettre de l'énergie ultra-sonore à angle droit par rapport à la surface convexe. BAD ORIGINAL