Brevet FR2476318A1 — publié le 19810821

Appareil de contrôle par courants de Foucault, destiné à détecter les défauts de surface de pièces métal- liques. La présente invention concerne un appareil de contrôle par courants de Foucault, qui est destiné à détecter les défauts de surface sur des pièces métalliques et comprend un oscillateur à haute fréquence alimentant une bobine de contrôle et suivi d'un amplificateur, d'un démodulateur de fréquence4dun filtre passe-bande et d'un amplificateur de signaux, dont le facteur d'amplification est fonction de l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce. On connait déjà un appareil de contrôle par courants de Foucault de ce type par les demandes de brevet DE 2 528 625 et 2 850 433. Outre la série d'éléments décrits ci-dessus, qui constitue le canal pour un signal de défaut à modulation de fréquence, l'appareil présente encore un second canal pour l'interprétation des amplitudes. Dans le cas du mode de réa- lisation connu, les deux canaux sont nécessaires pour produire un signal proportionnel à l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce et destiné à la compensation de cet écart. Les circuits requis à cet effet sont très importants et nombreux. Avec le procédé de contrôle par courants de Foucault comportant l'interprétation de la variation de fréquence, la fréquence d'oscillation de l'oscillateur, due à l'action de la bobine de contrôle, doit pouvoir varier. Cela a lieu par la modifi- cation de la composante réactive de l'impédance de la bobine de contrôle, tant en présence de défauts dans le matériau de la pièce qu'en cas de modification de l'écart entre la bobine de contrôle et ladite pièce, et de modificatiorsdu matériau proprement dit de celle-ci. Pour être dans la gamme de fonc- tionnement optimale du démodulateur de fréquence, il est donc indispensable, dans le cas de l'appareil de contrôle par courants de Foucault qui est déjà connu, de procéder, au début de chaque contrôle, la bobine d'essai étant mise en action, à l'étalonnage de la fréquence de l'oscillateur à haute fréquence au milieu de la caractéristique du démodu- lateur de fréquence, ceci à l'aide d'éléments de réglage ajustables. Il serait aussi possible de prévoir une carac- téristique relativement plate pour le démodulateur de fréquence, en vue d'obtenir un grand écart de fréquence, mais ceci serait aux dépens de la sensibilité de l'appareil. De plus, le mode de réalisation connu présente des inconvénients majeurs, notamment pour le contrôle des pièces en forme de corps de révolution. Les surfaces à contrôler ne sont pas toujours concentriques par rapport à l'axe de serrage du mécanisme d'entraînement en rotation. Il faut aussi s'attendre, lors du contrôle des faces frontales (surfaces radiales) des îO pièces de rotation, à une variation continue de l'écart entre la bobine de contrôle, montée de façon fixe, et la surface de la pièce, pendant la rotation de celle-ci, ce qui peut entraîner une variation du signal, à la sortie du démodulateur de fréquence, en fonction de la rotation, et, selon le caractère rectiligne de la courbe caractéristique du démodulateur par rapport au pourtour de la pièce, des variations de la sensi- bilité de l'appareil de contrôle déjà connu. La présente invention a pour objet un appareil de contrôle par courants de Foucault du type défini ci-dessus dans lequel la fréquence de l'oscillateur à haute fréquence ne soit pas influencée par les variations de l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce, notamment en cas de variation continue en fonction de la rotation de ladite pièce. De plus, la présente invention doit permettre d'obtenir, avec des moyens simples, un appareil d'une sensibilité constante dans une gamme déterminée d'écarts entre la bobine de contrôle et la pièce. La présente invention permet de résoudre le problème posé par le fait qu'un circuit régulant la fréquence de contrôle en fonction de l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce est prévu entre le démodulateur de fréquence et l'oscillateur à haute fréquence. La tension de régulation est alors constituée par la tension de sortie du démodulateur de fréquence. Pour que la régulation n'ait pas lieu en présence d'impulsions à flancs en forte pente, telles qu'elles sont produites par les défauts du matériau, par exemple des fissures ou criques, une autre caractéristique de la présente invention prévoit que le circuit de régulation de la fréquence de contrôle comporte un filtre passe-bas accordé. Toutes les déviations de fréquence plus lentes sont immédiatement compensées par le circuit de régulation et à l'aide de diodes à capacité prévues dans le circuit oscillant de l'oscillateur à haute fréquence. Grâce à ce montage avantageux, la fréquence de contrôle reste stable et sa valeur ne varie pas dans les cas suivants: lorsque la bobine de contrôle est mise en action avec un écart variable par rapport à la pièce, lorsque les écarts différents entre la bobine de contrôle et la pièce résultent d'écarts de tolérances entre les pièces, la bobine de contrôle étant réglée de façon fixe, lorsque l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce varie au cours d'une révolution par suite de défauts de forme continus de ladite pièce (ovalité, défaut de planéité des faces radiales, défaut de coaxialité), - lorsque l'on doit s'attendre à ce que le matériau présente des propriétés différentes, et lorsque la structure superficielle de la pièce varie. Tous les types de défauts et causes d'erreurs qui viennent d'être énuméréspeuvent, entre autres, se présenter en cas de déroulement automatique du contrôle. Le montage électrique avantageux de l'appareil de contrôle à courants de Foucault selon la présente invention permet de laisser le contrôle se dérouler automatiquement sans surveillance ni entretien, pendant une période prolongée, car l'appareil s'adapte automatiquement aux conditions qui règnent au point de contrôle et qui varient continuellement. Du fait que la fréquence de contrôle est constamment rajustée et reste donc constante, le démodulateur de fréquence peut présenter une courbe caractéristique en très forte pente, ce qui permet avantageusement d'obtenir une grande sensibilité et un haut degré de résolution des défauts. Grâce au fait que la fréquence de l'oscillateur est constante, le point de travail se trouve toujours au milieu de la caractéristique du démodulateur et, par conséquent, et indépendamment des facteurs d'influence précédemment mentionnés, toujours dans la partie à plus forte pente de la caractéristique, dont la pente est déjà très raide à priori. Ceci permet non seulement 247631 a d'obtenir la grande sensibilité précédemment mentionnée, mais aussi de rendre celle-ci constante. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le circuit de régulation du facteur d'amplification, régulation qui se fait en fonction de l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce, contient un amplificateur logarithmique. Un circuit de régulation permet, de façon connue, de commander l'action d'un amplificateur de signaux de manière à compenser la réduction de la sensibilité de l'appareil de contrôle par courants de Foucault qui est provoquée par une augmentation de l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce. Il s'ensuit que la sensibilité de l'appareil reste presque constante dans une gamme d'écarts déterminée. Selon la présente invention, le circuit de régulation comprend un amplificateur logarithmique, car il n'existe pas de relation linéaire entre le signal de sortie du démodulateur de fréquence et l'écart entre la bobine de contrôle et la. pièce. Ceci permet d'améliorer la précision de la régulation. Selon une autre caractéristique de la présente inven- tion, la tension de sortie du démodulateur de fréquence de l'unique canal de l'appareil constitue la tension de régulation des deux circuits de régulation. La tension de sortie du démodulateur de fréquence, qui sert à réguler la fréquence de l'oscillateur à haute fréquence, est en même temps utilisée pour la régulation de la sensibi- lité de l'appareil. Ceci permet de faire économie de plusieurs composants. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est un schéma-bloc d'un appareil de contrôle par courants de Foucault, qui est destiné à détecter les défauts de surface et comporte une régulation de la fréquence et de la sensibilité, la figure 2 est un diagramme représentant la hauteur du signal émis par le défaut, pour différents écarts entre la bobine de contrôle et la pièce. L'appareil de contrôle par courants de Foucault, qui est représenté à la figure 1 par un schéma-bloc, se compose d'une bobine de contrôle 2, branchée sur un oscillateur à haute fréquence 1 et ne comportant qu'un seul enroulement.La bobine 2 est un élément de l'oscillateur 1, dont elle déter- mine, conjointement avec le condensateur 3, la fréquence d'oscillation qui constitue en même temps la fréquence de contrôle. Par l'intermédiaire d'un amplificateur 4, le signal à haute fréquence est transmis à un démodulateur de fréquence 5 qui convertit en un signal de défaut à basse fréquence la variation de fréquence provoquée par un défaut de la pièce. Un filtre passe-bande 6 monté en série avec le démodulateur laisse passer le signal de défaut proprement dit et atténue les signaux perturbateurs. Une tension de régulation, fournie par le démodulateur de fréquence 5, traverse un filtre passe-bas 7 qui ne laisse passer, en tant que tension de régulation, que des variations de fréquence plus lentes que celles dues au signal de défaut, et sert de tension de commande pour une chaîne de diodes à capacité 8, montée en parallèle au circuit oscillant de l'oscillateur à haute fréquence 1. Cette tension de régulation sert en même temps pour la régulation de l'amplification d'un ampli- ficateur de signaux 10 monté en série avec le filtre passe- bande 6, cette régulation étant réalisée par l'intermédiaire d'un second circuit de régulation doté d'un amplificateur logarithmique 9. Un amplificateur de signaux réglable 11, un comparateur 12, une mémoire de signaux de défauts 13 et, le cas échéant, un appareil indicateur sont les composants prévus en aval de l'appareil de contrôle par courants de Foucault. Le diagramme de la figure 2 indique les caractéris- tiques de régulation de l'appareil de contrôle par courants de Foucault. La courbe dessinée en trait plein montre l'évolution de la hauteur du signal à la sortie de l'amplifi- cateur de signaux, pour différents écarts entre la bobine de contrôle et la pièce. Les valeurs mesurées ont été enregis- trées au cours d'un essai dans des conditions proches des conditions d'exploitation; une pièce cylindrique présentant une petite fissure superficielle tournait dans un dispositif 24T6318 de support de pièce et la bobine de contrôle éteit mise en action avec différents écarts par rapport à la pièce. Le diagramme révèle la haute qualité de la régulation, avec une déviation qui n'est que de -1-1 dB dans une gamme d'écarts entre la bobine de contrôle et la piece qui est comprise entre une distance presque nulle (proche du contact) et une distance voisine de 0,5 mm. Il s'agissait dans ce cas d'une très petite bobine de contrôle avec un noyau de 0,5 mm de diamètre. Avec des bobines plus grandes, la régulation se fait dans une gamme d'écarts relativement plus grande. La courbe dessinée en traits discontinus épais indique que le signal de défaut diminue fortement avec l'augmentation de l'écart bobine-pièce, la régulation Etant arrêtée. Sous une forme légèrement modifiée, les circuits de régulation représentés dans le présent exemple pour un appa- reil de contrôle par courants de Foucault peuvant nussi servir pour d'autres procédés de contrôle, par exemple lors du contrôle optique, pour régaler l'intensité de la lumière, ou, dans le cas de la technique à ultrasons, pourla régulation de la fréquence de contrôle. 247631 8 REVENDICATIONS 1. Appareil de contrôle par courants de Foucault,qui est destiné à détecter les défauts de surface sur des pièces métalliques et comprend un oscillateur à haute fréquence alimen- tant une bobine de contrôle et suivi d'un amplificateur, d'un démodulateur de fréquence, d'un filtre passe-bande et d'un amplificateur de signaux, dont le facteur d'amplifica- tion est fonction de l'écart entre la bobine et la pièce, caractérisé en ce qu'un circuit régulant la fréquence de contrôle en fonction de l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce est prévu entre le démodulateur de fréquence (5) et l'oscillateur à haute fréquence (1). 2. Appareil de contrôle par courants de Foucault selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de régu- lation de la fréquence de contrôle comporte un filtre passe- bas (7). 3. Appareil de contrôle par courants de Foucault selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit pour la régulation du facteur d'amplification en fonction de l'écart entre la bobine de contrôle et la pièce, contient un amplificateur logarithmique (9). 4. Appareil de contrôle par courants de Foucault selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension de sortie du démodulateur de fréquence (5) de l'unique canal de l'appareil constitue la tension de régulation des deux circuits de régulation.