Brevet FR2347683A1 — publié le 19771104

L'invention concerne les techniques de contrôle non destructif applicables å l'examen d'éléments longs conducteurs de l'électricité, tels que les câbles d'acier. La recherche des défauts que peuvent présenter les câbles en matériau conducteur de l'électricité,et qui nuiraient a la sécurité de leur utilisation, s'effectue d'une manière connue en exploitant les variations d'impédance que provoquent ces défauts sur-un capteur à courant de FOUCAULT couplé avec le câble, tandis que l'on fait défiler ce câble à proximité du capteur. Le capteur est alimenté en courant alternatif de fréquence déterminée, tandis que l'on mesure la valeur prise par l'impédance électrique du capteur.Toute variation présentée par le matériau constituant le câble, si elle est de nature à modifier les propriétés électriques et magnétiques de celui-ci ou ses caractéristiques géométriques, provoque une modification de l'amplitude et de la répartition des courants de FOUCAULT, d'où il résulte une modification de l'impédance du capteur. La détection de celle-ci, sensible l'état et à la nature du matériau conducteur, permet de déceler les défauts sous forme de variations de tension electrique qui, dans les procédés classiques, sont ensuite lues sur l'écran d'un oscilloscope cathodique, mesurées sur un galavanomètre, ou inscrites sur un enregistreur. L'information ainsi recueillie est généralement suffisante lorsque les-défauts recherchés sont très peu nombreux. Par contre, lorsque les défauts peuvet être en nombre relativement important sans pour cela entraîner la mise au rebut du produit, l'interpré- tation visuelle des signaux qui correspondent aux défauts détectés devient difficile et fastidieuse â cause du grand nombre de signaux et du bruit de fond dû au fonctionnement de l'installation. D'autre part, dans le cas par exemple où un câble d'acier ainsi examiné présente des ruptures de fils, il apparaît que le nombre de ruptures n'est pas un critère suffisant pour juger de la qualité du câble. La position des ruptures, les unes par rapport aux autres, est également très importante.Des ruptures régulièrement réparties ont relativement peu d'influence sur la résistance du câble, alors que si les ruptures sont concentrées sur une faible longueur, le meme nombre doit entraîner la mise au rebut du câble. La recherche de telles concentrations de défauts impliquerait dans les procédés classiques un dépouillement visuel, long et fastidieux, d'un enre gistrement graphique des défauts détectés sur un ruban de papier se déroulant en synchronisme avec le défilement du câble. L'invention permet d'éviter ces inconvénients grâce un traitement particulier des informations fournies par un capteur à courants de FOUCAULT. L'invention a ainsi pour objet un procédé d'examen d'éléments longs, conducteurs de l'électricité, qui consiste essentiellement à faire défiler un élément à examiner, conducteur de l'électricité, en position de couplage avec au moins un capteur sensible aux variations de courants de FOUCAULT dues notamment à des défauts présentés par l'élément, à détecter sous forme d'impulsions de tension les variations d'impédance correspondantes du capteur d'amplitude supérieure â un seuil déterminé, lesdites impulsions traduisant la présence de défauts et à déterminer automatiquement pendant le défilement le nombre des impulsions détectées par fractions de l'élément de longueur déterminée ou les zones de l'élément où ce nombre dépasse une concentration maximale admissible déterminée. Dans une première forme de mise en oeuvre de l'invention, le défilement s'effectuant de préférence à vitesse constante, on assure une intégration dans le temps des impulsions détectées dans chacune des fractions successives de l'élément de longueurs égales. Dans une seconde forme de mise en oeuvre, le défilement s'effectuant à vitesse constante,àchaqueimpulsion de défaut, on enregistre cette impulsion dans une mémoire, on compare le temps écoulé depuis la première des impulsions précédentes enregistrées dans la mémoire avec une fenêtre définie par le temps de défilement d'une longueur d'élément prédéterminée, et dans le cas où ce temps est supérieur à ladite fenêtre, on commande l'effacement de la mémoire des impulsions précédentes enregistrées.De plus, à chaque impulsion on compare le nombre d'impulsions reçues à l'intérieur d'une même fenêtre à une concentration maximale admissible de défauts, et s'il est supérieur à ladite concentration maximale on commande la mémorisation de ce nombre et celle de la cote correspondante sur:l'élément, mesurée par le temps de défilement écoulé depuis le début de l'examen. Les deux formes de réalisation précédentes peuvent avantageusement être combinées ensemble. L'invention a d'autre part pour objet un dispositif d'examen d'éléments longs conducteurs de l'électricité convenant à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, dans ses différentes variantes de réalisation. Le procédé et le dispositif selon l'invention sont particulièrement utiles pour le contrôle des câbles d'acier au cours de leur utilisation. Ils permettent, en effet, d'une manière rapide et facile, et au moyen d'un appareillage simple dans sa construction et sa mise en oeuvre, d'examiner l'état de dégradation éventuelle de ces câbles. A titre indicatif, on peut ainsi contrdler les câbles des engins de levage et de manutention (grues, pontsroulants), des transporteurs aériens (télépheriques, télécabines, télésièges), des installations minières (puits d'extraction, installation de fond ou de surface). I1 doit être entendu cependant que ces applications de l'invention ne sont nullement limitatives et que l'invention peut s'appliquer en pratique à la recherche de défauts dans tous types d'éléments en longueur conducteurs de ltélectricité. Les caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui suit, celle-ci concernant un mode de mise en oeuvre particulier, non limitatif, illustré par les figures 1 à 2. La figure 1 représente un schéma synoptique général d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 représente plus particulièrement les schémas synoptiques des circuits programmés du dispositif, L'appareillage décrit est conçu pour permettre l'examen d'un câble 1, défilant en continu, à vitesse constante, devant un capteur à courants de FOUCAULT 2. L'entraînement du câble est assuré d'une manière en elle-même classique, entre deux tambours non représentés. Le capteur 2 est alimenté en courant alternatif de fréquence déterminée à partir d'une alimentation de puissance 3, de manière à produire dans le câble des courants de FOUCAULT qui sont sensibles aux variations dés propriétés électriques et magnétiques du câble que peut entraîner la présence de défauts dans celui-ci. Les variations correspondantes d'impédance du capteur sont décelées sous forme d'un signal de tension variable qui est amplifié et démodulé en 4, puis filtré par un filtre passe-bande 5 réglé de manière à éliminer la part des signaux parasites pour ne retenir sensiblement que les impulsions correspondant à des défauts que l'on cherché à déceler. Le signal filtré est redressé en 6, puis un seuil réglable 7 permet d'éliminer les résidus du bruit de fond. Le dispositif comporte ensuite les équipements nécessaires à trois variantes d'utilisation. Un appareil d'enregistrement, recevant directement le signal analogique obtenu comme décrit ci-dessus, permet d'examiner sous cette forme les variations d'impédance décelées au niveau du capteur 2. I1 peut être utile notamment-pour examiner ces variations dans des zones particulières du câble décelées comme présentant des défauts par les autres équipements du dispositif ou pour déterminer l'évolution du signal lors de contrôles périodiques. Un intégrateur à mémoire 9 permet d'autre part d'intégrer le signal analogique pendant des intervalles de tempos tous égaux entre eux, correspondant au défilement devant le capteur de fractions successives de câble de longueurs déterminées. L'intégrateur est périodiquement remis à zéro après que la tension obtenue pour le signal intégré ait été prélevée et enregistrée, par exemple par une machine imprimante 10 qui l'enregistre sous forme numérique. La remise à zéro périodique peut être commandée par les signaux d'une horloge interne 11, ou par des impulsions liées au mouvement relatif du câble par rapport au capteur. La durée des séquences est réglable. Elle détermine, en fonction de la vitesse de défilement du câble, la longueur des fractions successives de câble le long desquelles les signaux de défauts sont intégrés. Le circuit comportant l'intégrateur 9 permet ainsi de déterminer automatiquement, pendant le défilement du câble, le nombre des impulsions détectées sur chaque fraction de câble, ou plus exactement une information numérique proportionnelle au nombre de défauts du câble sur chaque fraction. I1 est particulièrement utile dans le cas où les défauts recherchés sont nombreux et rapprochés et où seule importe une évaluation approximative de leur nombre et de leur localisation, par exemple lorsque ces défauts sont des ruptures de fils externes ou internes présentées par des câbles constitués d'un grand nombre de fils et à coefficient de sécurité important. Dans le cas de câbles à petit nombre de fils et à contrôle plus sévère, comme ceux destinés à des transporteurs de personnes, par exemple, une comptabilisation plus précise du nombre et de la position des défauts est exigée. On préfère alors utiliser les circuits programmés 12 et 11 enregistrement sous forme numérique associé 13, qui indiquent automatiquement, au cours du défilement du câble, la position des zones du câble où le nombre de défauts par longueur unitaire de câble dépasse une concentration maximale admissible déterminée, ainsi que le nombre de défauts dans ces zones. La concentration maximale admissible de défauts est définie par un nombre seuil N correspondant au nombre maximum de défauts tolérés par longueur unitaire et par la longueur de câble choisie pour constituer cette longueur unitaire prédéterminée. En fonction de cette longueur unitaire, on définit l'étendue AL d'une fenêtre d'exploration égale à l'intervalle de-temps nécessaire au défilement d'une fraction de câble présentant cette longueur unitaire, compte-tenu de la vitesse de déplacement du câble par rapport au capteur, considérée comme constante. En se reportant à la figure 2, pour la réalisation des circuits programmés, les signaux de défauts produits comme dans la première variante et mis sous forme d'impulsions de tension d'amplitudes identiques entre elles, sont admis~! l'entrée 14. Des impulsions d'horloge sont d'autre part admises à l'entrée 15, à une fréquence élevée par rapport à la fréquence attendue des défauts. Elles peuvent provenir d'une base de temps interne ou d'un mécanisme lié au mouvement du câble. Elles permettent de repérer la position des défauts par le temps H écoulé depuis le début de l'examen. Les cotes H des défauts peuvent être enregistrées dans deux zones mémoires, respectivement V et M. La zone mémoire V constitue une mémoire de travail pour le traitement des informations en cours d'examen, tandis que la zone mémoire M enregistre les cotes des défauts dans les zones du câble où leur concentration dépasse la concentration maximum admissible. A cette fin,:à chaque impulsion de défaut admise en 14, la cote H correspondante, soit Visu, est comparée en 17 à la première des impulsions de défauts déjà enregistrée dans la mémoire V, soit V1, augmentée du temps au de la fenêtre d'exploration, soit V1 + AL. Si V1 + AL 4 Vil, c'est que le temps écoulé depuis la première des impulsions précédentes enregistrées dans la mémoire V est supérieur (ou au moins égal) à la fenêtre d'exploration, et le comparateur 17 commande alors l'effacement de la cote de la premi ère impulsion V1 qui se trouve ainsi remplacée par la seconde des impulsions déjà enregistrées pour la comparaison effectuée à la réception de l'impulsion de défaut suivante. Dans le cas contraire, la cote V1 reste enregistrée et l'impulsion de défaut est transmise au comparateur 18, qui compare le nombre i des impulsions précédentes qui restent enregistrées dans la mémoire V au seuil N caractéristique de la concentration maximale tolérée pour une fenêtre AL. Si ibN, le comparateur commande alors la mémorisation en M de la cote correspondant à cette impulsion de défaut. Une entrée supplémentaire 16 reçoit des impulsions de début et fin d'examen. Elle commande la validation des entrées 14 et 15 lors de l'arrivée de la première impulsion (départ), et à l'arrivée d'une impulsion autre que l'impulsion de départ, elle commande l'inhibition des entrées 14 et 15 et la sortie des résultats mémorisés en M sur une machine imprimante 19, où ils s'inscrivent sous forme de la cote des nids de défauts et du nombre de défauts dans chacun. Un circuit de sécurité, non représenté, a pour fonction, dans le cas où la zone mémoire M serait remplie avant l'arrivée de l'impulsion de fin d'examen, de commander la sortie des résultats partiels mémorisés et l'enregistrement de la cote du câble où la mesure est ainsi arrêtée avant de recommander le processus de détéction et mémorisation sur la partie suivante du câble. Dans une variante du dispositif décrit, un intégrateur tel que l'intégrateur 9 peut être interposé en amont des circuits programmés afin de prendre en compte dans ceux-ci les impulsions qui pourraient se succéder à une fréquence supérieure à celle des impulsions d'horloge. L'intégration s'effectue alors pendant des intervalles de temps égaux déterminés et chaque signal intégré obtenu est ensuite, suivant son amplitude, transformé en une série d'impulsions d'amplitudes identiques qui sont traitées dans les circuits programmés. On conserve ainsi cependant les avantages de ces derniers, et en particulier la possibilité de limiter les informations enregistrées à celles relatives à des concentrations excessives de défauts. L'invention est encore susceptible de recevoir différentes variantes de mise en oeuvre qui restent dans le cadre du brevet. REVENDICATIONS l.- Procédé d'examen d'éléments longs, conducteurs de l'électricité, caractérisé en ce qu'il consiste à faire défiler un élément à examiner, conducteur de l'électricité, en position de couplage avec au moins un capteur sensible aux variations de courants de FOUCAULT dues notamment à des défauts présentés par l'élément, à détecter sous forme d'impulsions de tension les variations d'impédance correspondantes du capteur d'amplitude supérieure à un seuil déterminé, lesdites impulsions traduisant la présence de défauts, et à déterminer automatiquement pendant le défilement le nombre des impulsions détectées par fractions de l'élément de longueur déterminée ou les zones de l'élément où ce nombre dépasse une concentration maximale admissible déterminée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue une intégration dans le temps des impulsions détectées pendant le défilement d'une même fraction--de l'élément pour des fractions successives égales de l'élément 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on assure ledit défilement à une vitesse constante. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'à chaque impulsion de défauts, on enregistre cette impulsion dans une mémoire, on compare le temps écoulé depuis la première des impulsions précédentes enregistrées dans la mémoire avec une fenêtre définie par le temps de défilement d'une longueur d'élément prédéterminée, et dans le cas où ce temps est supérieur à ladite fenêtre, on commande l'effacement de la mémoire de ladite première des impulsions précédentes enregistrées. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'à chaque impulsion on compare le nombre d'impulsions reçues à l'intérieur d'une même fenêtre à une concentration maximale admissible de défauts, et s'il est supérieur à ladite concentration maximale on commande la mémorisation des cotes correspondantes sur l'élément des défauts enregistrés, mesurées par le temps de défilement écoulé depuis le début de l'examen. 6.- Dispositif d'examen d'éléments longs, conducteurs de l'électricité, caractérisé en ce qu'il comprend les moyens nécessaires à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.