Brevet FR2366546A1 — publié le 19780428

La présente invention concerne un procédé pour surveiller le inctionnement d'un ou plusieurs émetteurs, de têtes de contrôle et/ou d'amplificateurs lors de contrôles par les ultrasons de tuyaux tubes et barres, pour déceler les défauts du matériau, selon le procédé par immersion, utilisant les temps de parcours des impulsions. Ce procédé sert à la vérification des appareillages électro-acoustiques qui assurent le contrôle de fissures au voisinage des surfaces. On connaît déjà des montages travaillant selon le procédé par immersion, et comportant une ou plusieurs têtes de contrôle placées dans un plan perpendiculaire à l'axe du tuyau ou de la barre ; les faisceaux ultrasonores sont dirigés suivant un angle d'environ 140 à 27 , sur la soudure, l'eau constituant l'agent de transmission pour la surface supérieure de la pièce. Lorsqu'on utilise une tête de contrôle, celle-ci fonctionne, à la fois comme émetteur et comme récepteur. Dans un montage à deux têtes de contrôle, l'une des têtes travaille comme émetteur et 14autre comme récepteur.De façon préférentielle la position de la tête de contrôle de réception se déduit de la-tête de contrôle d'émission par un pivotement autour de l'axe du tube de 900 ou 1800 Un avantage du procédé utilisant deux têtes de contrôle est que notamment dans le cas de pièces à surface extérieure rugueuse aucune fraction du faisceau d'ultrasons ou qu'unie très faible fraction ne peut arriver directement par réflexion a' la surface dans la tête de contrôle de réception et de là, dans l'ensemble de l'installation. De cette façon, il est possible d'exploiter des signaux de contrôle (écho de défaut) sans: entre limités par des signaux de surface, gênants. Toutefois, on ne peut surveiller de façon permanente, le bon fonctionnement de telles installations de contrôle, car il n'y a pas de signal de référence du fonctionnement -(par exemple un écho par la paroi arrière). Pour surveiller l'installation , il faut contrôler à intervalles réguliers des pièces ayant des défauts connus. Une surveillance permanente du fonctionnement pendant que l'installation effectue des contrôles n'est pas possible, à l'aide des procédés connus. Cela est particulièrement gantant, car ces procédés sont généralement utilisés dans des installations de contrôle aux ultrasons, travaillant automatiquement. En outre, pour augmenter la puissance de contrôle, on fait souvent travail ler en parallèle plusieurs installations de contrôle pour effectuer le contrôle identique de sorte qu'il est particulièrement nécessaire de pouvoir surveiller le fonctionnement correct des divers canaux de contrôle, fonctionnant simultanément.L'expression canal de contrôle signifie la chaîne fonctionnelle formée de l'émetteur électrique de la tête de contrôle d'émission, de la tête de contrôle de réception et de l'amplificateur. La présente invention a pour but de créer un procédé permettant une vérification permanente du bon fonctionnement de I 'installation. A cet effet, l'invention part du fait que lors d'une émission inclinée dans la surface courbe de la pièce, on a toujours des réflexions de dispersion qui sont plus ou moins intenses, mais qui existent en permanence dans le cas d'un mouvement de détection relatif, hélicoldal. Ces affichages ou indications de dispersion sont engendrés, de façon connue par les rugosités de surface et correspondent à une certaine zone de fonctionnement du fait de la largeur du faisceau d'ultrasons d'entrée et du fait de la courbure de la surface du tube. A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on affiche la suppression de ces signaux (qui apparaissent régulièrement) sous forme de groupe d'échos parasites sur l'écran de l'appareil aux ultrasons correspondants, et on exploite cette absence comme étant un incident de fonctionnement du canal de contrôle correspondant. Lors de l'exploitation de l'invention, il importe également d'extraire ces groupes d'échos parasites, de les amplifier et de les surveiller ; à l'aide de moyens de commutation, on évite qu'une défaillance de courte durée, par exemple deux ou trois défaillances n'apparaissent comme signal d'incident de fonctionnement. Selon l'invention, il' est prévu que le signal dispersé, provenant-de la surface extérieure du tube, du tuyau ou de la barre est reçu par des têtes de contrôle, est amplifié et est filtré, par exemple par l'intermédiaire d'une porte et on émet un signal d'incident de fonctionnement, Si le signal ci-dessus tombe en dessous d'un niveau prédéterminé. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - les figures 1 à 3 représentent des installations de contrôle, selon le procédé par immersion connu, - les figures 3 à 6 représentent les images échos respectives (par exemple des défauts internes longitudinaux) correspondant aux figures i à 3. - les figures 7 et 8 représentent schématiquement des procédés de contrôle à l'aide d'affichages de dispersion - les figures 9 et 10 représentent des procédés de contrôle, en utilisant des affichages de dispersion et en introduisant dans le contrôle, les amplificateurs des signaux d'erreurs, - les figures 11 et 12 représentent des procédés de contrôle, utilisant des affichages de dispersion et d'amplification de signaux d'erreurs, avec un système de contrôle - la figure 13 est un circuit de sécurité évitant les erreurs de signalisation, - la figure 14 est un schéma d'une installation de vérification à canaux multiples. Les figures i à 6 représentent des installations de contrôle selon le procédé par immersion, utilisé généralement ainsi que les images échos correspondant, par exemple à des défauts longitudinaux internes. La tete de contrôle 1, faisant office d'émetteur et de récepteur, envoie un faisceau d'ultrasons 2, à la surface 3 de la pièce, par exemple un tube 4 et après réflexion sur un défaut 5, ce faisceau est réfléchi vers la tête de contrôle, cela se traduit par une impulsion d'ampLitude 6, à côté d'une impulsion d'écho 7, sur l'écran d'un tube cathodique, suivant la représentation d'axes de coordonnées des figures 4 et 6, respectives. Suivant un mode de réalisation de l'invention, on modifie le montage de la figure 1 (figure 4), de sorte qu'à côté d'un amplificateur 8, servant à exploiter l'écho du défaut, on branche en parallèle, un second amplificateur 9 qui présente un facteur d'amplification relativement plus élevé et est ainsi en mesure de représenter le groupe d'échos de dispersion, toujours avec une tension suffisante (voir figure 7), le circuit comportant également des dispositifs de contrôle 10, 11, le générateur d'ultrasons 12.Dans le second et le troisième cas (figures 2, 3) on obtient le même résultat si la tête de contrôle lb, fonctionnant comme émetteur, est également reliée à un amplificateur 9, qui amplifie les signaux parasites de surface, qui reviennent à la tête de contrôle constituant l'émetteur alors que l'amplificateur 10 associé à la tête de contrôle la, constituant le récepteur amplifie les signaux de défaut. Le rendement de ces deux fonctions différentes peut se représenter (voir le schéma-bloc de la figure 8. Il est avantageux de tenir également compte de l'amplificateur de signaux de défaut dans la surveillance fonctionnelle. Les montages représentés aux figures 7 et 8 peuvent être améliorés 3 ces montages n'englobent pas, dans le contrôle, l'amplificateur de signaux d'erreurs. On peut remédier à cet inconvénient, dans le cas de la figure 1, en utilisant a la suite de l'amplificateur de signaux de défaut 8 d'autres étages d'amplification 13, pour amplifier les signaux de dispersion (voir figure 9).Suivant un autre mode de réalisation, oh n'utilise qu'un seul amplificateur 14 à caractéristique logarithmique, pour jouer les deux rôles : on combine cet amplificateur 14, un système de contrôle 15 sur lequel on règle deux valeurs de seuil 15a, 15b différentes, par exemple 15a pour "défaut 6" ; seuil 15b pour "défaillances fonctionnelles'1 (voir figure 11) Cela est possible du fait que dans un amplificateur à caractéristique logarithmique, la plage dynamique est suffisamment grande pour que les deux groupes de signaux des défauts et du fond qui présentent souvent des différences d'amplitude considérables, puissent être exploitées simultanément à l'aide de deux niveaux réglés, de façon différente, simultanément à la sortie de cet amplificateur En combinaison avec les figures 2 et 3, il faut en plus de l'amplificateur 15, pour les signaux dispersés, une autre phase de contrôle pour vérifier le fonctionnement de l'amplificateur de signaux de défaut 8. Au cours de la première phase (I) la tête de contrôle 1 joue comme précédemment, le rôle d'émetteur. L'autre tête de contrôle la fonctionne comme récepteur, pour les signaux de défaut 6 et directement comme récepteur pour les signaux disperses 7 Au-cours- de la phase suivante (II) l'ampli- ficateur de signaux 8 servant alors au contrôle, la tête de contrôle lb joue alors le rôle de l'émetteur la, les signaux dispersés 7- sont amplifiés par l'amplificateur de signaux de défauts 8, puis par d'autres étages d'amplification 13, de sorte q;'ils puissent être exploités, pour la surveillance A la place de cette dernière combinaison, on peut également utiliser de nouveau un amplificateur logarithmique 14, comme cela était indiqué ci-dessus pour le montage de la figure 1.Au cours de la première phase (contrôle) on utilise pour l'exploitation le seuil 15a des signaux de défaut d'installation de contrôle puis au cours de la phase suivante (vérification) on utilise les seuils 15b ou 15-'b pour les échos dispersés 7 (voir figures 10 et 12). Pour éviter qu'une seule défaillance de l'affichage de dispersion 7 (c'est-à-dire une défaillance très courte) (voir figure 13) ne déclenche un signal d'incident de fonctionnement, on peut équiper tous ces montages d'un circuit de sécurité. Pour cela, en branchant un compteur 17 à la suite de l'écran de contrôle 9, on peut prévoir un nombre prédéterminé de défaillances successives, c'est-à-dire de dépassements vers le bas des valeurs de seuil des affichages de dispersion pour ne déclencher qu'a ce moment un signal 18, qui indique la défaillance de fonctionnement (voir figure 3, en combinaison avec l'exemple de réalisation de la figure 7) Si (voir figure 14) on a plusieurs canaux de contrôle travaillant indépendamment, on peut arriver à une installation de surveillance par multiplication des circuits précédents. Toutefois, il est connu notamment pour le montage de la figure 2, d'avoir des montages a canaux multiples qui ne travaillent plus indépendamment l'un de l'autre Par exemple pour le montage du DTOS 2 138 458,7 on a quatre têtes de contrôle la, lb qui sont réparties régulièrement a la périphérie de la pièce et travaillent suivant le schéma de la figure 2 ; à cela correspond le perfectionnement selon l'invention représenté à la figure 4 pour contrôler en cadence, on branche respectivement un émetteur 12 avec une tête de contrôle la et on commande l'amplificateur 8 de la tête de contrôle la, fonctionnant comme récepteur. Chacune des têtes de contrôle qui est commandée successivement par la cadence, fonctionne ainsi une fois comme émetteur lb et une fois comme récepteur la La solution sélon l'invention consistant à vérifier le fonctionnement correct de tous les éléments de ce montage repose sur l'installation décrite en relation avec la figure 9 Dans ce cas, les signaux de phase sont référencés-I, II, III IV pour libérer les diverses têtes de contrôle ou les paires de tûtes et permettre la vérification du fonctionnement et le contrôle Les signaux d'incidents peuvent être envoyés à un amplificateur intermédiaire 18, puis à l'écran de contrôle 11 et de là, à un compteur de signaux 17, avec présélection, en étant commandés par les phases respectives I, II, III, IV (figure 14 dans le bas), de sorte que les signaux incidents sont respectivement fournis pour la première, la seconde, la troisième et la quatrième têtes de contrôle. Un circuit analogue peut également être réalisé avec les amplificateurs 14 à caractéristique logarithmique, le fonctionnement étant alors analogue à celui de la description de la figure 12. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour surveiller le fonctionnement d'un ou plusieurs émetteurs, de têtes de contrôle et/ou d'amplificateurs lors de contrôles par des ultrasons de tuyaux tubes et barres, pour déceler les défauts du matériau, selon le procédé par immersion, utilisant les temps de parcours des impulsions, procédé caractérisé en ce qu'on reçoit par les têtes de contrôle les amplitudes de son, dispersées, provenant de la surface extérieure du tuyau tube ou de la barre, on les amplifie comme signaux dispersés, puis on filtre (par exemple, par une porte) et on signale comme incident de fonctionnement le fait que ces signaux descendent en dessous d'un niveau prédéterminé. 20) Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans les circuits de contrôle avec une tête de contrôle (1) fonctionnant à la fois comme émetteur (lb) et comme récepteur (la), on a un amplificateur (9) distinct de l'amplificateur des signaux d'erreur (-8) pour l'exploitation de ces signaux dispersés, cet amplificateur ayant un coefficient d'amplification plus grand que celui de l'amplificateur (8) 30) Montage selon la revendication 2, pour contrôler à l'aide d'une tête de contrôle fonctionnant à la fois comme émetteur et comme récepteur, pour exploiter les signaux de dispersion de surface tout en surveillant le fonctionnement de l'amplificateur de signaux d'erreurs, montage, caractérisé en ce qu'on utilise d'autres étages d'amplification (13) en aval de l'amplificateur de signaux d'erreurs (8), pour obtenir l'amplification élevée nécessaire pour l'affichage de dispersion de surfaces superficielles. 4 ) Montage selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 comportant une seule tête de contrôle fonctionnant, à la fois comme émetteur et comme récepteur, pour exploiter les signaux de contrôle et les signaux de dispersion de surfaces, montage caractérisé par un amplificateur (14) à caractéristique logarithmique, prévue à la suite de la tête de-contrôle (1) cet amplificateur étant suivi par un étage de commutation (15) qui présente deux seuils de sollicitation (15a, 15b) réglables séparément, pour distinguer les signaux de vérification et les signaux de dispersion de surfaces (6, 7) 50) Montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête de contrôle (lb) fonctionnant comme émetteur est associé à un amplificateur (9) pour les signaux de dispersion de surfaces reçus et la tête de contrôle (la) de réception est associée à un émetteur (12), l'amplificateur (8) de la tête de contrôle (la) étant suivi par d'autres étages d'amplification (13) au cours d'une première phase de contrôle (I), la combinaison entre la tette de contrôle d'émission et la tête de contrôle de réception (lb, la) assurant le contrôle et en même temps, l'am plificateur auxiliaire (13) de la tête de contrôle d'émission vérifie son fonctionnement , y compris celui de l'émetteur correspondant, et au cours d'une seconde phase de vérification (II) l'émetteur de la tête de contrôle de réception et les deux amplificateurs (8, 133 surveillent le fonctionnement de la tête dé contrôle de réception et de 17amplificateur de signaux de vérification correspondante (9) 60) Montage selon la revendication 4, comportant des têtes de contrale'd'émission et de réception, distinctes, la tête de contrôle d'émission étant associée à un émetteur pour les signaux de dispersion de surfaces reçues ainsi quta la tête de contrôle de réception, caractérisé en ce qu'en outre, un amplificateur (14a) a caractéristique logarithmique est associée à une tête de contrôle de réception (la), cet amplificateur étant suivi -par un étage de commutation servant de groupe fonctionnel, ayant deux seuils de sollicitation, réglables séparément, pour distinguer les signaux de contrôle et les signaux de dispersion de surfaces. 70) Montage selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 pour éviter un signal d'incident de fonctionnement engendré par une ou quelques défaillances des signaux de dispersion de surfaces, montage caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de comptage aval, qui n'émet un signal d'incident de fonction nement qu'apures avoir compté un nombre prédéterminé de défail lance de signaux de dispersion de surfaces 80) Montage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, comportant un système dgau moins quatre têtes de contrôle d'émission et de réception combinées par deux, disposées autour d'un tuyau ou d'une barre, et qui sont reliées électriquement montage caractérisé en ce que toutes les têtes de contrôle ou les paires de tetes de contrôle sont branchées, de façon que leur fonctionnement- soit surveillé séparément.