Brevet FR2402871A1 — publié le 19790406

Le présente invention concerne un procédé permettant le-contrôle non destructif par courants de Foucault, particulièrement mais non limitativement, de tubes soudés ou étirés, de fils, principalement en alliages amagnétiques. Le but recherché est la détection de fissures de toute nature, par exemple soufflures dans le métal, défauts de soudure, ou encore, lorsque certaines utilisations ont été faites avec ces tubes ou fils ou pièces5 la recherche de criques, provenant ou action mécanique, ou chimique, ou même thermique. Les appareils connus à ce jour comportent toujours un bobinage ou groupe de bobinages, soit encerclant la pièce à contrôler, soit inséré à l'intérieur de cette pièce (tubes par exemple). Pour la netteté de l'exposé, nous appelerons ces bobinages et leurs montages des "sondes", soit externes, si elles enserrent la pièce a contrôler, soit internes si elles sont situées à l'intérieur de la pièce, étant bien entendu que le principe ne change absolument pas lorsque l1on passe d'un type de sonde à un autre type. Les sondes les plus couramment -employées sont de plusieurs types selon les fabricants, et utilisent de ce fait môme, et de par leur structure propre, des dispositifs de détection de leurs paramètres, différents les uns des autres, mais, dans l'ensemble, toujours constitués par un certain nombre dessous ensembles ayant beaucoup de points communs. P-our la bonne compréhension de la suite, nous donnons dans la figure 1 une composition d'ensemble très couramment employée. Par exemple I un générateur de tension 1), habituellement sinusoidale, de fréquence adaptée aux pièces a contrôler, (formes, composition des métaux, critères des défauts recherchés) crée, par l'intermédiaire diune sonde 2) composée d'un bobinage ou groupe de bobinages, un champ électrique dans la pièce, engendrant des courants de Foucault. Un bobinage ou groupe de bobinages, parfois confondus avec le ou les bobinages ayant créé le champ électrique, capte les signaux issus du passage de défauts dans le champ de ces bobinages.Un amplificateur 4) amène ces signaux5 souvent très faibles, à un niveau compatible à une détection de phase, ou d'amplitude 5) permettant la mesure, la visualisation, l'enregistrement ect.. par le sous ensemble 6). Nous verrons aussi, en 3), c'est à dire entre la sonde 2) et l'amplificateur 4) un dispositif destiné à équilibrer les divers paramètres des différents bobinages constituant la sonde. Dans la pratique, le générateur de tension 1) et le dispositif d'équilibrage 3) sont fonction du type de sonde 2) employé par les différents fabricants, et nous allons indiquer ci-après quelques-uns des montages utilisés dans la pratique courante Dans la figure 2, la sonde est constituée de 3 bobinages; les bobinages 7 et 8 sont en principe égaux par construction, même diamètre de fil, même nom brode spires, mêmes dimensions géomètriques. Ils sont néanmoins bobinés en sens inverse l'un de l'autre, et ceci dans deux gorges très rapprochées (voir détail figure 3 représentant une bobine externe). Un troisième bobinage 9), simple, exécuté habituetiement au dessus des bobinages 7 et-8, crée le champ électrique, étant connecté au générateur 1). Si la fabrication de ce type de sonde pouvait être rigoureuse, la tension en 10) serait nulle dans le cas d'un champ homogène (pièce à contrôler très saine pas de défauts) mais par contre, tout défaut entrant dans le champ ou du bobinage 7) qu du bobinage 8) créerait un déséquilibre et par Conséquent, en 10) une tension électrique dans un sens ou dans l'autre, susceptible d'être amplifiée par l'amplificateur 4). Comme tel ne peut pas être le cas,.un dispositif d'équilibrage, ou plutot de compensation est prévu entre la sonde 2) et I'am?lificateur 4). Il fait en général appel à un groupe de transformateurs variables, permettant de compenser le déséquilibre pouvant exister en 10). Un dispositif tout différent est représenté dans la figure 4 La sonde 2) est plus simple dans ce dispositif : en effet, seulement deux bobinages 7) et 8) sont utilisés. Par contre1 ils ne sont pas connectés en série et en sens inverse à l1in- térieur de la sonde, comme dans l'exemple de la figure 2, et les quatre extrémités sont sorties et disponibles. Toujours dans le cas de construction rigoureuse des bobinages et de leurs supports, il serait possible de constituer un pont de seulement quatre éléments, à savoir : les deux bobinages 7) et 8) et deux résistances 13) et 14) rigoureusement égales.La sortie 11) du générateur 1) serait alors réunie à un bout de chacun des deux bobinages (à E8 et S7) et entre les deux points, E7 et S8,la tension serait nulle en l'absence de défauts, chacun de ces points pourraient être connecte directement aux entrées d'un amplificateur différentiel 4). Hélas, il a été nécessaire, comme dans tous les cas d'ajouter un dispositif d'équilibrage 3). Celui-ci est constitué d'un potentiomètre 12), destiné à compenser les inégalités des résistances des deux bobinages, et d'un groupe de deux selfs variables 15) et 16) introduites respectivement en série de chacun des deux bobinages 7) et 8), afin de compenser les inégalités de self-induction de ces bobinages Un troisième système, également très employé est décrit dans la figure 5. Dans ce dispositif, les deux bobinages 7) et 8) sont également suffisants. Ils sont réunis en série à I1 intérieur même de la sonde, ce qui, là aussi, nécessite un dispositif d'équilibrage différent des deux exemples donnés ci-dessus. Nous voyons que les deux bobinages sont montés en pont, avec, pour troisième et quatrième .branche deux résistances rigoureusement égales 13) et 14). Le point de jonction des deux bobinages est à la masse, et le point de jonction des deux résistances est connecté à l'entrée de liamplificateur 4). Le générateur 1) est connecté a l'autre diagonale du pont par l'intermédiaire d'un transformateur 17) afin d'assurer I isolement. Le dispositif d'équilibrage du pont 3), indispensable pour les mêmes raisons que ci-dessus, est constitué : par un potentiomètre 18), dont chacune des deux branches, variable, est parallèle sur chacun des deux bobinages, et compense les différences de résistances, et, par un potentiomètre 19) dont le curseur est réuni à la masse comme 18), mais ici par I 'intermédiaire d'un condensateur 20).Chacun des deux demis potentiomètres, variables, en série avec 20), constitue donc un équilibrage de la self induction des deux bobinages, par analogie Chacun des dispositifs décrits ci-dessus, en tant qu'ensemble pris séparément, est parfaitement valable, mais, les Utilisateurs de ces appareils, dont la plupart sont en possession de plusieurs appareils de marques différentes, ont aussi sous la main des sondes de chaque type, et, lorsqu'ils veulent faire l'acquisition d'autres appareils, ces Utilisateurs se trouvent très génés par le manque complet de standardisation des sondes. La présente invention, système Emile DENIS, a pour objet un ensemble comprenant le générateur, le dispositif d'équilibrage de la ou des sondes, et l'étage drentrée de l'amplificateur, permettant I-'utilisation des sondes que possédent les Utilisateurs, môme de différents systèmes dont certains décrits ci dessus, supprimant, en conséquence, l'obligation de l'acquisition de nouvelles sondes, toujours très chères, et ceci, avec un excellent rendement et une excei lente sensibilité et stabilité. Cet ensemble est essentiellement caractérisé en ce que, un générateur de fréquence est couplé a l'un ou l'autre type de sonde selon sa conception, un dispositif de compensation des déséquilibres des sondes, réglable en amplitude et en phase, donc rigoureux, et ce, quelque soit le type de sonde, ce dispositif étant relié à ['étage d'entrée de l'amplificateur, cet étage d'entrée pouvant entre, soit du type différentiel, soit du type sommateur, positif, ou négatif, le réglage du dispositif de compensation permettant, sur [a sortie de cet étage d'entrée d'annuler les tensions de déséquilibre inhérant aux sondes, ceci pour le passage drune pièce étalon, saine5 donc exempte detous défauts, ces derniers se trouvant facilement détectés et mesurés, du fait de la rupture d'équilibrage momentanée de ce pont, tout ceci par une commutation entre la sonde, le générateur, et le dispositif de compensation, très simple, et de plusieurs façons possibles selon la construction de l'appareil. En se référant aux figures 6-7-8 et 9 ci-jointes, je vais décrire ci-après un exemple, donné à titre non limitatif, de mise en oeuvre d'un ensemble, objet de l'invention. Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de cet exemple devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront aussi bien être utilisées sans sortir du cadre de celle-ci. La figure 6 est une représentation schématique d'un diagramme de con nexion d'un ensemble,objet de l'invention. Un générateur de fréquence 1) fournit un signal au primaire 21) d'un transformateur 22) dont Île secondaire 23) posséde un point milieu 24), les éxtrémités 25) et 26) étant en opposition de phase. Entre ces deux extrémités, un condensateur 27) fonction de la fréquence du générateur, et une résistance variable 28), en série, fournissent, sur leur point milieu 29) une tension dont la phase est réglable par la variation de la résistance 28). Ce point 29) est connecté à un potentiomètre 30), par I'intermédiaire d'un résistance fixé 31) de limitation, et sur le point milieu de ce potentiomètre 30) nous disposons, en conséquence, d'une tension à la fréquence du générateur 1), dont nous sommes maîtres de régler, et la tension et la phase.Cette tension est appliquée sur l'une des entrées 32) d'un amplificateur différentiel, l'autre entrée 33) étant destinée à recevoir le signal issu des sondes. Nous pouvons dés à présent voir et comprendre les différents montages des différentes sondes examinées dans les figures 2-3-4-et 5. Prenons le cas de la sonde décrite au début et représentée sur les figures 2 et 3. Cette sonde est à nouveau représentée sur la figure 7. Elle se compose de deux demis enroulements 7) et 8), réunis ensemble à I'intérieur de la sonde, ces deux enroulements étant faits de telle façon qu'un signal sur le primaire 9) de cette sonde ne doive créer aucune tension entre les deux extrémités C) et D), si ces deux demis enroulements étaient parfaitement égaux. Réunissons donc le primaire aux bornes 24) et 25) du transformateur 22). Si les sorties C) et D) sont réunies respectivemént, le C) à la masse et le D) à l'entrée 33) de l'amplificateur 4), le réglage de la phase et dé l'amplitude par la résistance 28), et le potentiomètre 30), nous permettra d'annuler la tension résiduelle existant très certainement sur l'entrée 33). (ceci, évidemment pour une pièce parfaitement saine introduite dans la sonde.).Tout défaut de la pièce créera donc un déséquilibre dans un sens ou dans l'autre des enroulements 7) et 8), donc une tension plus grande ou moins grande en valeur absolue que la tension résiduelle de la sonde,tension qui, nous le rappelons, avait tété annulée par réglage du dispositif d'équilibrage 3), et ainsi, ne sortiront sur la sortie 34) de I'amplificateur 4) que les défauts, amplifiés. Le cas d'une sonde représentée sur la figure 4 est un peu différent; par contre, il peut facilement être ramené au cas de la sonde de la figure 5 : en effet, représentons les à nouveau sur les figures 8 et 9, nous remarquons de suite que sur la sonde de la figure 8, si nous réunissons une entrée d'un enroulement à une sortie de l'autre , le schéma devient parfaitement similaire au schéma de la sonde type figure 9. Si nous connectons le point milieu (réel D), ou créé par réunion des deux sections D) + D')), -à l'entrée 33) de notre amplificateur différentiel 4) et les deux extrémités A) et E) de ltenroulement unique existant ou créé par une connexion, aux deux sorties 25) et26) du transformateur 22), nous obtenons toujouis, sur cette entrée 33Y-un signal nul dans le cas d'équilibre parfait des enroulements de-la sonde et, des deux demis enroulements du secondaire du transformateur 2?). Ces différences, de par Je principe même de I 'invention, pouvant être compensées par notre système d'équilibrage-, nous nous retrouvons dans les conditions de travail déjà commentées lors des explication au sujet de la sonde de la figure 7. VARIANTES. Système de compensation des déséquilibres des ponts Le système représenté sur la figure 6 est évidemment un peu simpliste et n'était destiné qu'à indiquer le principe. II est évident que, lors du-couplage d'une sonde sur notre dispositif, la recherche de la phase de compensation obligerait à des inversions ou des bobi nages, ou du secondaire du transformateur 22); aussi proposons nous le schéma de la figure 10 qui permet, par une commutation simple faite une fois pour toutes lors d'un changement de sonde, de compenser les différences existant sur les sondes quelqu'en soient les sens.En effet, ce schéma permet, à l'aide d'un commutateur à quatre positions, de couvrir la gamme complète de 0 à 3600 - De même, ainsi qu'indiqué dans le texte, le schéma, simplifié du 1er étage de l'amplificateur 13) peut se réaliser- sous le forme décrite sur [a figure 11) c'est-à-dire en sommateur ceci sans nuire en aUcune façon au bon fonctionnement de cet ensemble, la phase pouvant toujours être ajustée par le dispositif indiqué sur la figure 10. Pour ce faire, les résistances 35) et 36) seront égales entre elles La résistance 37) servant à déterminer le gain de cet amplificateur. Ce dispositif permet donc, conformément à l'invention, d'obtenir, par de circuits très simples et de grande facilité de mise au point1 et de mise en oeuvre, l'utilisation de sondes très diverses et de fabrications très différentes, ceci avec une bonne définition, une bonne reproductivité, et une grande fiabilité. REVENDICATIONS 1- Appareil permettant le contrôle non destructif par courants de Foucault, dans des tubes fils, et pièces diverses, conducteurs de l'électricité. 2- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un générateur de tension alternative est couplé à une sonde et à un dispositif de compensation des inégalités de la sonde. 3- Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la sonde et le dispositif de compensation sont couplés à un amplificateur unique. 4- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que, la sonde peut être de plusieurs types, provenant de plusieurs fabricants, et faisant appel à des techniques différentes. 5- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de compensation des inégalités de la sonde fait appel à un groupage d'éléments passifs très simple et facile à mettre en oeuvre. 6- Appareil selon la revendication 2 et 5, caractérisé en ce que le dispositif de compensation permet de compenser aussi bien les inégalités de résistance ohmique que les inégalités de self induction. 7- Appareil selon la revendication 2,5 et 6, caractérisé en ce que ce dispositif permet de compenser les inégalités de tous les types de sondes habituellement utilisées. 8- Appareil selon la revendication 2,3,5 et 6, caractérisé en ce que la sonde et le dispositif de compensation sont indépendants l'un de l'autre. 9- Appareil selon la revendication 2,3,5,6,et 8, caractérisé en ce que la sonde d'une part, et le dispositif de compensation d'-autre part sont reliés chacun à une entrée d'un amplificateur unique sommateur ou différentiel. 10- Appareil selon la revendication~3,6 et 9, caractérisé en ce que cet amplificateur recevant sur chacune de ses entrées des signaux d'amplitude égale, et de phase inverse dans le cas d'un amplificateur sommateur, la tension à sa sortie est réglée par le dispositf de compensation à une valeur nulle. 11- appareil selon la revendication 3,6 et 9, caractérisé en ce que cet amplificateur recevant sur chacune de ses entrées des signaux d'amplitude égale, et de meme phase dans le cas d'un amplificateur différentiel, la tension à sa sortie est réglée par le dispositif de compensation à un valeur nulle. 12- Appareil selon la revendication 2,5,6 et 8, caractérisé par le fait que tout dispositif permettant de créer une tension variable en amplitude et en phase par rapport au générateur, compensera toujours les inégalités de la sonde. 13- Appareil selon la revendication 2 et 4, caractérisé par le fait que les différents types de sondes existant dans le commerce peuvent être couplés à I 'appareil revendiqué en 1, même si les principes de construction de ces sondes sont très différents l'un de l'autre. 14- Appareil selon la revendication 2 2 et 4, caractérisé par le fait qu'un commutateur permet de réaliser les connexions adaptées à chaque type de sonde. 15- Appareil selon la revendication 2,4 et 14, caractérisé par le fait que le commutateur de la revendication 14 peut être remplacé par des bouchons adaptateurs, réalisant ainsi les diverses combinaisons nécessaires.