Brevet FR2260106A1 — publié le 19750829

La présente invention concerne les essais nondestructifs des matériaux (plus spécialement du béton) par ultra-sons, et a plus particulièrement pour objet un dpositif destiné à réaliser de tels essais par la méthode par transmission. Des appareils ultra-sonores à impulsions déjà connus, destinés à effectuer des essais des matériaux (essentiellement du béton) par la méthode par transmission, comprennent en vue de mesurer la durée de passage de l'onde ultra-sonore à travers un matériau : un oscillateur pilote, un générateur d'impulsions de sondage, un transducteur émetteur et un transducteur récepteur, un amplificateur, un circuit de balayage déclenché, un circuit à retard continu par échelons pour le balayage, un circuit de coincidence avec sortie à relais, un générateur de marques d'étalonnage de contrle, un circuit d'ajustement du zéro de l'appareil, et un indicateur cathodique (par exemple, conforme au Certificat d'auteur de 1'URSS NO 270318). De tels appareils connus permettent de mesurer plusieurs caractéristiques d'un signal ultra-sonore ayant traversé un matériau telles que la vitesse de propagation, la période de l'onde dominante, le temps de réverbération. la mesure des intervalles de temps dans les appareils mentionnés se fait par retard de balayage dans le tube cathodique d'indication, jusqu'à eorncidence de la phase à mesurer du signal reçu avec le début d'une ligne de balayage, la lecture étant réalisée sur l'échelle d'un organe de commande de la durée de retard de balayage. La précision de l'échelle est à vérifier avant le commencement des mesures suivant les marqeurs de l'échelle de temps électronique dudit générateur de contrôle. Ia présence d'un dispositif de lecture mécanique à échelle et la nécessité d'un étalonnage périodique de l'échelle rendent mauvaises la fiabilité de l'appareil en utilisation, la rapidité et la précision des mesures. Un éblouissement et une distorsion du début d'une ligne de balayage, dûs au déclenchement simultané du balayage et de l'illumination du spot sur l'écran du tube cathodique, amènent des erreurs liées à une coincidence imprécise de la phase à mesurer du signal avec le début de la ligne de balayage. Cette erreur de coïncidence a aussi lieu lors de l'ajustement du zéro de l'appareil (avec les transducteurs rapprochés au maximum l'un de l'autre). La présente invention vise à égiter les inconvénients énumérés. Afin d'améliorer la fiabilité en utilisation et la précision des appareils ultra-sonores destinés à effectuer les essais des matériaux, dans lesquels des intervalles de temps sont mesurés en faisant coincider la phase à mesurer d'un signal reçu avec le début d'une ligne de balayage, le but de l'invention est de remplacer le dispositif de lecture mécanique associé à un générateur de marques d'etalonnage de contre par un dispositif de lecture numérique fiable, ainsi que d'éviter un éblouissement et une distorsion d'une ligne de balayage, en retardant l'illumination du spot sur l'écran du tube cathodique par rapport au début du balayage. Pour résoudre le problème posé, un dispositif ultrasonore à impulsions selon la présente invention, destiné à effectuer des essais des matériaux en utilisant la méthode par transmission est du type consistant à mesurer la durée de passage des impulsions ultra-sonores à travers un matériau à analyser, comprenant un oscillateur pilote, un générateurd'impulsions de sondage, un émetteur d'ultra-sons, un récepteur de l'onde ultra-sonore ayant traversé le matériau, un générateur de balayage déclenché, un circuit de retard de balayage, un circuit d'ajustement du zéro, un circuit à coïncidence avec sortie à relais, et un indicateur cathodique, et est caractérisé en ce qu'il est doté d'un convertisseur de l'intervalle de temps à mesurer en un code numérique, comprenant un bloc de portes de temps et un mesureur numérique de la vitesse de propagation de l'onde ultra-sonore avec un circuit à coSncidence, un circuit de retard des impulsions d'illumination et un générateur d'impulsions d'illumination, l'une des entrées du bloc de portes de temps dans le convertisseur ci-dessus étant directement branchée sur la sortie dudit oscillateur pilote, l'autre en en étant reliée, par l'intermédiaire du circuit de retard de balayage et du circuit de retard des impulsions d'illumination connectés en série, la sortie de ce dernier étant reliée à une première entrée du générateur d'impulsions d'illumination par le circuit d'ajustement du zéro susmentionné, ce générateur ayant une deuxième mitrée reliée à la sortie du générateur de balayage déclenché et sa sortie reliée à l'électrode de commande de luminaulce du spot dans le tube cathodique. L'utilisation, dans le dispositif ultra-sonore à impulsions, d'un convertisseur de l'intervalle de temps en un code numérique permet de passer d'une mesure effectuée à l'aide d'un dispositif à échelle mécanique à une mesure automatique. Aussi n'est-il plus questian d'effectuer un étalonnage périodique de l'échelle. Dans le but d'empeeher un éblouissement et une distorsion du début d'une ligne de balayage dus au déclenchement simultané du balayage et de l'illumination du spot surs'écran de l'indicateur cathodique qui amène des erreurs de coRncidence et d'ajustement du zéro, et donc de la mesure elle-m8me, on utilise, le montage en série d'un circuit de retard des impulsions d'illumination avec un circuit d'ajustement du zéro et un générateur d'impulsions d'illumination. Selon un autre mode de mise en oeuvre de la présente invention, le dispositif ultra-sonore est caractérisé en ce que le mesureur numérique de la vitesse de propagation de tonde ultra-sonore est doté d'un diviseur de fréquence dont l'entrée est connectée à la sortie dudit bloc de portes de temps et d'un générateur d'impulsions élargies dont l'entrée est reliée au diviseur de fréquence et la sortie, à une entrée auxiliaire du circuit de coincidence sus-mentionné du mesureur numérique de la vitesse de l'onde ultra-sonore. Eh particulier, une telle réalisation du schéma de branchement du mesureur numérique de la vitesse de l'onde ultrasonore, permet, outre les avantages offerts par le dispositif énumérés plus haut, un élargissement notable de l'intervalle de temps. Selon un autre mode de mise en oeuvre de la présente invention, le dispositif d'essais par ultra-sons est caractérisé en ce que les entrées du générateur de balayage-déclenché et du circuit d'ajustement du zéro sont reliées, pour l'ajustement du zéro, à la sortie de l'oscillateur pilote. L'utilisation du circuit de retard de balayage qu'on vient de décrire assure une précision de mesure plus élevée, due au fait que des impulsions de déclenchement du générateur de mesure sont alors plus stables dans le temps et présentent une plus grande raideur des flancs comparativement avec les flancs d'une impulsion de déclenchement rectangulaires du circuit de retard de balayage mentionné dans la combinaison susdite. Selon encore une autre modification de la présente invention, le dispositif ultra-sonore est caractérisé en ce que le circuit de retard de balayage comprend un générateur de déclenchement commandé par ledit oscillateur pilote et dont la sortie est reliée à l'une des entrées d'une porte logique ET ayant une deuxième entrée reliée àla sortie du générateur de mesure et sa sortie raccordée par l'intermédiaire du diviseur de fréquence à l'entrée ItARRE?" dudit générateur de déclenchement.L'application, dans ce dispositif, de ladite combinaison des caractéristiques mutuellement liées permet de réduire de 2 à 3 fois l'erreur de mesure de la vitesse de propagation de l'onde ultra-sonore en comparaison avec des dispositifs analogues connus, de sorte que cette erreur ne constitue qu'un pourcent de la valeur à mesurer. Celà rend évident la nécessité d'une amélioration de la précision pour essayer des produits de petites dimensions (avec petite base de sondage), en définissant les relations entre des paramètres tels que par exemple la résistance à l'écrasement, la porosité, la présence des fissures, etc, et la vitesse de propagation de l'onde ultra-sonore dans ces produits. Belon-une autre variante de l'invention, le dispositif ultra-sonore est caractérisé en ce qu'entre la sortie dudit générateur de mesure et l'entrée du bloc de portes de temps est inséré un diviseur. L'utilisation danse dispositif du diviseur mentionné permet de réduire de plusieurs fois l'erreur relative de mesure des intervalles de temps. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description oui suit d'un exemple de réalisation non limitatif illustré dans les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est le schéma synoptique d'un dispositif ultra-sonore à impulsions conforme à l'invention, dans lequel schéma, le montage enivrait tireté représente une variante de réalisation selon l'invention - la figure 2 représente un schéma synoptique d'un mode de réalisation du circuit de retard de balayage illustré dans la figure 1. Le dispositif comprend un générateur 1 enclenchant, pendant le mode de mesure, au générateur 2 d'impulsions de sondage et un circuit 3 de retard de balayage. Un émetteur 4 et un récepteur 5 sont disposés sur des côtés opposés d'un matériau à analyser6 et servent respectivement à produire des ondes ultra-sonores et à recevoir ces ondes après leur traversée dans le matériau. Après une amplification dans un amplificateur 7, ces ondes parviennent à une électrode d'un indicateur cathodique 8 en vue d'obtenir une indication visuelle. Se circuit 3 de retard de balayage élabore une impulsion de durée t7 dont le flanc arrière force un générateur de balayage déclenché 9 à délivrer une tension en dent de scie destinée à l'électrode de déviation de l'indicateur cathodique 8. De plus, le circuit 3 de retard de balayage enclenche un circuit 10 de retard des impulsions d'illumination, qui fournit une impulsion de durée t10 constante servant à décaler l'impulsion d'illumination délivrée par un générateur 11 d'impulsions d'illumination appliquées à l'électrode appropriée de l'indicateur cathodique 8. Un circuit 12 d'ajustement du zéro est intercalé entre le circuit 10 de retard des impulsions d'illumination et le générateur i1 d'impulsions d'illumination et sert à faire corncider le flanc avant du signal reçu avec le début d'une ligne de balayage en mode d'ajustement du zéro, lorsque l'émetteur 4 et le récepteur 5 sont rapprochés au maximum l'un de l'autre. Dans ce but le circuit 12 d'ajustement du zéro élabore une impulsion à durée réglable t12. Le circuit 3 de retard de balayage déclenche aussi un bloc de portes de temps 13 délivrant une impulsion à mesurer ayant une durée t13 = t3 + t1 + t12 qui parvient à l'une des entrées d'un circuit à coïncidence prévu pour donner une indication auxiliaire du moment de coïncidence du flanc avant du signal reçu avec le commencement de la ligne de balayage déplaçable sur l'écran de l'indicateur 8 par un opérateur, cette indication étant due à l'arrivée d'une impulsion issue du générateur 11 d'impulsions d'illumination sur l'électrode de commande de luminance du spot dans l'indicateur cathodique 8. A partir de la sortie du bloc de portes de temps 13, une impulsion à mesurer de durée t13 vient à l'entrée d'un mesureur numérique t4 de la vitesse de propagation de l'onde ultra-sonore-ce mesureur 14 comportant, en règle générale, un circuit à coirncidence'et aux unes des entrées d'un circuit de coïncidence i5 à sortie à relais. La sortie du bloc de portes de temps 13 peut etre aussi reliée à l'entrée d'un diviseur de fréquence t6, commandant un générateur 17 d'impulsions élargies, de façon qu'à la sortie de celui-ci la durée d'impulsions sera proportionnelle au facteur de division de fréquence propre du diviseur 16. Cette impulsion élargie attaque l'autre entrée du circuit à coïncidence faisant partie du mesureur numérique 14 de la vitesse de l'onde ultra-sonore, et c'est alors cette impulsion qui sera à mesurer ayant une durée t17 telle que t K 17 K. t13 où : K est le facteur de division de fréquence et t la durée à mesurer du passage desbscillations ultrasonores à travers le matériau 6 à analyser, cette durée étant, pour une base de sondage (distance entre l'émetteur 4 et le récepteur 5) constante, proportionnelle à la vitesse de propagation à mesurer de l'onde ultra-sonore. Ainsi, avec K = 10 la durée à mesurer devient 10 fois plus grande. Du fait que pour les mesures on applique la méthode de remplissage de l'intervalle de temps à mesurer avec des impulsions de comptage, la précision de la mesure est, 10 fois meilleure. Afin d'améliorer encore la précision de la mesure, le générateur 2 d'impulsions de sondage est daclenché par le circuit 3 de retard de balayage de la manière ci-après. Un générateur 18 de mesure produit une tension à taux de répétition réglable, laquelle vient à l'une des entrées d'une porte ET 19, sa deuxième entréerecevant des impulsions en provenanee d'un générateur de déclenchements 20.A l'arrivée des impulsions de l'oscillateur pilote I sur l'entrée "MARCHEZ du générateur de déclenchement 20, la porte ET 19 commence à conduire, et sur sa sortie se trouvant isolées ou séparées les impulsions du générateur 18 appliquées à un diviseur 21 qui, après avoir compté un nombre d'impulsions de commande prédéterminé, arrête le générateur de déclenctLement 20, celui-ci bloquant la porte ET 19 jusqutassdéclenchement suivant de l'bscillateur pilote 1. Deux impulsions (ou plus) ainsi isolées du générateur de mesure 18 à fréquence réglable sont utilisées comme celles de commande du déclenchement séparé du générateur 2 d'impulsions de sondage et de la voie d'indication décrite ci-dessus, aveo une cadence définie par l'oscillateur pilote 1. Un retard du déclenchement du générateur 9 de balayage déclenché par rapport à celui du générateur 2 d'impulsions de sondage sera alors égal à un intervalle de temps (t ci-dessus 3 mentionné) séparant deux impulsions de commande du générateur de mesure 18. L'insertion du diviseur 22 entre le générateur de mesure 18 et l'entrée du bloc de portes de temps 13 permet de traduire en code numérique un intervalle de temps N fois supérieur àI'intervalle mesuré. Cela donne la possibilité de réduire de N fois l'erreur rélative. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif ultra-sonore à impulsions destiné aux essais de matériaux par la méthode par transmission, du type consistant à mesurer la durée de passage des impulsions ultrasonores à travers un matériau à analyser et comprenant un oscillateur pilote, un générateur d'impulsions de sondage, un émetteur d'ultra-sons, un récepteur de l'onde ultra-sonore ayant traversé le matériau, un générateur de balayage déclenché, un circuit de retard de balayage, un circuit d'ajustement du zéro, un circuit à coincidence avec sortie à relais, et un indicateur cathodique, caractérisé en ce qu'il est doté d'un convertisseur de l'intervalle de temps à mesurer en un code numérique comprenant un bloc de portes de temps et un mesureur numérique de la vitesse de propagation de tonde ultra-sonore avec un circuit à coincidence, un circuit de retard des impulsions d'illumination et d'un générateur d'impulsions d'illumination ; ledit bloc ayant une première entrée reliée directement à la sortie de l'oscillateur pilote et une deuxième entrée reliée, par l'intermédiaire du circuit de retard de balayage et du circuit de retard des impulsions d'illumination connectés en série ; la sortie du circuit de retard des impulsions d'illumination étant reliée à une première entrée du générateur d'impulsions d'illumination par ledit circuit d'ajustement du zéro, ce générateur ayant uze deuxième entrée raccordée à la sortie du générateur de balayage déclenché et sa sortie reliée à l'électrode de commande de luminance du spot sur l'écran de l'indicateur cathodique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mesureur numérique de la vitesse de propagation de l'onde ultra-sonore est doté d'un diviseur de fréquence dont entrée est reliée à la sortie dudit bloc de portes de temps, et d'un générateur d'impulsions élargies dont l'entrée est connectée au diviseur de fréquence et la sortie est connectée à une entrée auxiliaire dudit circuit à coincidence dudit mesureur numérique de la vitesse de propagation de l'onde ultra-sonore. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que les entrées du générateur de balayage déclenché et du circuit d'ajustement du zéro sont branchées, en mode d'ajustement du zéro, sur la sortie de l'oscillateur pilote. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de retard de balayage comprend un générateur de déclenchement commandé à partir dudit oscillateur pilote, une entrée de ce générateur de déclenchement étant reliée à l'une des entrées d'une porte logique ET, une deuxième entrée de cette porte logique ET est raccordée àla sortie du générateur de mesure, et la sortie de la porte ET est raccordée, par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence, à l'entrée ARRHES" dudit générateur de déclenchement. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'entre la sortie du générateur de mesure et l'entrée du bloc de portes de temps est branché un diviseur.