Brevet FR2274042A1 — publié le 19760102

L'invention concerne un appareil pour le contrôle de pièces métalliques, notamment des tubes, comportant une sonde inductive connectée à un pont d'impédances, alimenté en courant alternatif et dont on mesure le déséquilibre en module et/ou en phase lors du déplacement de la sonde au voisinage de la pièce métallique à contrôler. Des défauts dans les pièces métalliques à contrôler produisent une variation d'impédance de la sonde inductive et déséquilibrent le pont. De façon approximative on peut d'ailleurs dire que le module du signal de déséquilibre est caractéristique de l'amplitude du défaut, tandis que la phase du signal donne une information sur la nature du défaut. Des appareils de ce genre ont été décrits dans les demandes de brevet de la demanderesse NO 73 40599 et 74 04228 qui divulguent des moyens pour enregistrer des mesures en phase et en module, repérer les défauts de pièces métalliques aux Quelles ces mesures correpondent, et trier ces pièces selon les résultats obtenus. Dans l'une comme dans l'autre de ces deux demandes de brevet, la détection des défauts est effectuée au moyen d'une sonde inductive comportant deux solénoïdes coaxiaux rapprochés, des deux solénoïdes constituant deux brunches adjacentes du pont d'impédances. C'est ainsi qu'il est possible au moyen d'une telle sonde de détecter des défauts pratiquement ponctuels, ou de dimensions au plus comparables à la dimension de la sonde. Des exemples de défauts détectables sont les corrosions ponctuelles, les félures, les manques de matière etc... Àu contraire un défaut non détectable par cette méthode serait une variation lente de l'épaisseur d'un tube. Ceci provient du fait que les deux solénoïdes de la sonde présentent dans ce cas des impédances variables mais identiques et ne déséquilibrent pas le pont. La présente invention propose pour remédier à cet inconvénient, c1est-à-dire pour permettre la détection de tous les types de défauts, un appareil capable d'enregistrer sur deux voies de mesure distinctes l'apparition de défauts ponctuels et-l'apparition de variations insensibles d'épaisseur (ou d'autres caractéristiques) des pièces métalliques à contrôler. L'appareil selon l'invention est donc apte à effectuer d'une part une mesure 11différentielle", c'est-i-dire à détecter une variation d'impédances relatives des deux solénoldes de la sonde inductive, et d'autre part, à effectuer une mesure absolue, c'est à-dire à détecter une variation de l'impédance de l'un et/ou de l'autre solénoïde de la sonde par rapport à une valeur de réfé- rence. Pour cela on utilise un pont d'impédances dont une branche au moins est commutable de sorte que l'on puisse mesurer le déséquilibre du pont résultant de la variation d'impédance de l'un des solénoïdes par rapport à l'autre (mode "différentiel") ou par rapport à une impédance extérieure à la sonde("mode absolu"). L'appareil de détection de défauts de pièces métalliques selon l'invention comporte une sonde connectée à un pont d'impédances alimenté en courant alternatif, ladite sonde étant constituée de deux impédances de préfèrence identiques. Au moins une des branches du pont est constituée de deux impédances commutables alternativement, l'une de ces impédances comprenant l'une desdites deux impédances identiques de la sonde et l'autre impédance étant disposée à l'extérieur de la sonde. le signal de dé séquilibre du pont d'impédances est traité dans une channe de traitement commune qui se subdivise à sa sortie en deux voies de mesure du déséquilibre du pont disposées en parallèle et commutables alternativement. I1 est prévu des moyens pour commuter les voies de mesure alternativement, en synchronisme avec la commutation des impédances commutables du pont, et des moyens d'intégration en sortie de ces voies de mesure. De préférence la sonde est une sonde inductive à deux solé noises identiques pour le contrôle des pièces métalliques, mais il est évident Que l'on pourrait effectuer une détection de défauts dimensionnels analogue sur des pièces non métalliques, par exemple au moyen d'une sonde capacitive. La chaîne de traitement comporte par exemple une amplification et un filtrage du signal pour mesurer soit la phase soit le module du signal de déséquilibre. Si on veut mesurer la phase, on peut disposer dans les voies de mesure des discrimina teurs de phase séparés, avec des déphasages distinets sur chaque voie. On peut aussi, au contraire, utiliser un seul discriminateur dans la channe de traitement commune, et ne subdiviser la sortie de celle-ci qu'après la discrimination de phase, mais avant l'intégration des signaux à enregistrer. On a alors un prenier multiplexage temporel complet de toute la chaîne de mesure du déséquilibre du pont. La commande de commutation des voies de mesure en synchronisme avec la commutation des impédances commutables du pont peut titre effectuée au moyen de bascules bistables et d'interrupteurs commandés en série avec les impédances commutables et les voies de mesure. L'invention sera décrite plus en détail en référence au dessin annexé qui représente l'appareil destiné au contrôle des pièces métalliques. Sur la figure unique, la référence 1 désigne un oscillateur à basse fréquence fournissant une tension alternative au primaire d'un transformateur de liaison 2 qui alimente en courant alternatif un pont d'impédances dans lequel on distingue une impédance complexe d'équilibrage en mode "différentiel't désignée par la référence 3, une impédance complexe d'équilibrage en mode "absolu" désignée par la réference 4, la sonde inductive 5 comportant deux solénoïdes 6 et 7 identiques et constituant les impédances variables en mode "différentiel11, ainsi qu'une impédance de référence 8 pour le mode "absolu". Cette dernière impédance de référence 8 est de préference réglable. La sonde inductive 5 est représentée à l'intérieur d t un tube métallique à contrôler. En série avec les impédances complexes d'équilibrage 5 et 4 on dispose respectivement des interrupteurs commandées YA et et 93 L'interrupteur 9h est un interrupteur de mode différentiel lorsqu'il est fermé l'impédance d'équilibrage en mode différentiel 3 est en service dans le pont, et lorsqu'il est ouvert, elle est hors-service. L'interrupteur 93, est un interrupteur de mode absolu lorsqu'il est fermé l'impédance d'équilibrage en mode absolu 4 est en service dans le pont, et lorsqu'il est ouvert elle est hors-service. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure unique, la commande des interrupteurs 9Â et 93, est telle que ceux-ci fonctionnent en opposition de phase. On a ainsi constitué des impédances du pont commutables alternativement. L'ensemble en série de l'impédance d'équilibrage 3 et de l'in interrupteur 9A est disposé en parallèle avec l'ensemble en série constitué par l'impédance d'équilibrage 4 et l'interrupteur 9B, et également en parallèle avec l'ensemble en série constitué p-r les deux solénoïdes coaxiaux 7 et 6 de la sonde inductive 5 et un deuxième interrupteur commandé de mode différentiel 1OA, commandé en synchronisme avec le premier interrupteur de mode différentiel 9A. En parallèle avec l'ensemble en série constitué par le solé solde 6 et l'interrupteur 10h, on dispose un ensemble en série constitué de l'impédance de référence de mode absolu 8 et d'un deuxième interrupteur commandé de mode absolu 103, commandé en synchronisme avec l'interrupteur 9B. l'alimentation du pont d'impédances par le secondaire du transformateur de laison 2 s'effectue aux- bornes des ensembles en série des impédances d'équilibrage et des interrupteurs commandés correspondants. La détection du déséquilibre du pont s'effectue à partir du point commun des deux solénoïdes 7 et 6 et de l'impédance de ré référence de mode absolu 8. De façon classique, comme il a été décrit dans les demandes de brevet précitées de la demanderesse, la tension prélevée en ce point commun, prise par rapport à un point de masse du pont est amplifiée et filtrée dans un prdamplificateur 12, un filtre 13, et un amplificateur 14. La tension de sortie de l'amplificateur 13 est amenée respectivement à des premières entrées de deux discriminateurs de phase 15 et 16. Ces discriminateurs de phase reçoivent sur leur deuxième entrée une tension en provenance respectivement d'un déphaseur reglable 17 et d'un déphaseur réglable 18. Ces déphaseurs re çoivent la tension de sortie de l'oscillateur 1 ou une tension en phase avec cette tension de sortie. le déphaseur variable 17 et le discriminateur 15 font partie d'une première voie de mesure (voie de mesure différentielle) dans laquelle est intercale , après le discriminateur 15, untroi- sième interrupteur commandé de mode différentiel 11A, suivi d'un intégrateur 19 et d'un enregistreur de voie différentielle 21. le déphaseur 18 et le discriminateur 16 constituent avec un troisième interrupteur commandé de mode absolu 113, un intégrateur 19 et un enregistreur de voie absolue 21, une deuxième voie de mesure parallèle à la première (voie de mesure absolue ). L'interrupteur 11A est commandé en synchronisme avec les interrupteurs 9A et 10, l'interrupteur 11B est commandé en synchronisme avec les interrupteurs 9B et 103. Pour commander les interrupteurs 9A, 10A; 11A et 93, 10B, 11B, on utilise deux bascules bistables 23A et 233. La bascule bistable 23A est actionnée directement par l'oscillateur 1, et produit par conséquent des signaux, pour la commande des interrupteurs correspondants, en synchronisme avec l'oscillateur 1. La bascule bistable 233, n'est pas commandée directement par l'oscillateur 1, mais par l'intermédiaire d'un déphaseur réglable 24 recevant la tension de sortie de l'oscillateur 1. le déphaseur 24 est prévu pour décaler éventuelleent le synchronisme de la deuxième voie de mesure (voie absolue) par rapport à la voie de mesure différentielle. Si on ne désire pas procéder à un tel réglage, on peut se contenter d'une seule bascule bistable remplaçant les bascules bistables 23A et 233 et le déphaseur 24, à condition d'intercaler entre cette bascule bistable et les interrupteurs de l'une des voies de mesure (par exemple les interrupteurs 9À, 10A et 11A), des inverseurs de signal de commande pour que ces interruuteurs soient actionnés en opposition de phase avec les interrupteurs de l'autre voie de mesure (93, 103 et 11B). Dans le schéma qu'on a décrit ci-dessus en référence à la figure unique, on effectue uniquement la mesure de la phase du signal de déséquilibre du pont, en mode absolu et en mode différentiel, mais on pourrait aussi bien effectuer de la même manière une mesure du module, toute la partie discrimination de phase (discriminateurs 15 et 16, et déphaseurs 17 et 18) étant alors supprimée. On a alors un multiplexage temporel de la mesure du module : Toute la chaine de traitement du signal de déséquilibre du pont est commune et la séparation des voies de mesure s'effectue juste avant les intégrateurs 19 et 20. les interrupteurs commandés peuvent autre soit des interrupteurs mécaniques tels que des relais, soit des interrupteurs électroniques classiques. l'alimentation générale des divers circuits électriques n'est pas représentée sur la figure. les signaux de sortie de chacun des intégrateurs en sortie des voies de mesure peuvent être enregistrés ou utilisés par ailleurs pour commander le triage des pièces métalliques en fonction des défauts constatés. Bien entendu la configuration du pont d'impédances qui a été adoptée n'est pas la seule possible. Toutes autres configurations adaptées au type d'impédances dans la sonde 5 peut lui entre substituée. REVENDICmTIOlIS 1 - Appareil de détection de défauts de pièces métalliques telles que des tubes, comportant une sonde connectée à un pont d'impédances alimenté en courant alternatif, ladite sonde comportant deux impédances, caractérisé en ce qu'au moins une des branches du pont d'impédances est constituée de deux impédances commutables alternativement, en ce que l'une de ces impédances comprend l'une desdites deux impédances de la sonde et l'autre impédance est disposée à l'extérieur de la sonde, en ce que la tension de sortie du pont d'impédances est connectée à une chat- ne de traitement initial de signal, à la sortie de laquelle sont disposées deux voies de mesure du déséquilibre du pont, disposées en parallèle et commutables alternativement, et en ce qu'il est prévu des moyens pour commuter les voies de mesure alternativement en synchronisme avec la commutation des impédances comu- tables du pont d'impédancesptdes moyens d'intégration en sortie des voies de mesure. 2 - Appareil de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde est une sonde inductive et les impédances de la sonde sont des solénoldes coaxiaux. 3 - Appareil de détection selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les impédances de la sonde sont identiques. 4 - Appareil de détection selon lune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une autre branche du pont, comporte des impédances commutables pour équilibrer le pont dans ses deux configurations alternatives, et en ce que les moyens de commutation permettent également la commutation alternative de ces deux impédances d'équilibrage en synchronisme avec les autres commutations. 5 - Appareil de détection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un interrupteur commandé, en série avec chacune des impédances commutables et dans chaque voie de mesure, ainsi qu'au moins une bascule bistable pour commander ces interrupteurs. 6 - Appareil de détection selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la chaine de traitement initial du signal de déséquilibre du pont comprend un amplificateur et un filtre. 7 - Appareil de détection selon la revendication 6, caractérisé par le fait que chaque voie de mesure du déséquilibre du pont comprend un déphaseur réglable recevant une tension alternative de phase connue et un discriminateur de phase recevant sur une entrée le signal de sortie du déphaseur et sur une autre entrée le signal de sortie de la chaine de traitement initial du signal. 8 - Appareil de détection selon la revendication 6, caractérisé par le fait que chaque voie de mesure du déséquilibre du pont comprend uniquement un interrupteur commandé et-un intégrateur.