Brevet FR2477718A1 — publié le 19810911

L'invention concerne un appareil à ultrasons pour visualiser les défauts d'un tube par milieu acoustooptique. Un procédé connu consiste à explorer circulairement une portion de tube au moyen d'un transducteur ultrasonore émetteur-récepteur couple à sa surface, par exemple, par un miroir et par rapport auquel le tube subit un mouvement de rotation autour de son axe. On sait que l'angle d'incidence des ultrasons sur le tube doit être choisi, en fonction de l'épaisseur du tube et de la vitesse de propagation des ultra-sons dans la matière qui le constitue, pour qu'il y ait formation d'ondes acoustiques guidées, dites ondes de Lamb, seules capables de former des échos interprétables, après visualisation sur des criques longitudinales ou transversales. Un inconvénient du procédé connu réside dans la lenteur de l'exploration. Celle-ci, se faisant par déplacement d'organes, ne peut en effet, en pratique, atteindre une vitesse linéaire suffisante pour que la cadence de production ne se trouve pas ralentie par le contrôle. En outre, ce procédé exige que pour chaque type de tube, on utilise un miroir différent ou d'autres dispositions permettant d'obtenir l'incidence requise. L'invention propose de supprimer ces inconvénients au moyen d'un appareil qui ne nécessite aucune rotation du tube par rapport au transducteur et dans lequel le réglage de l'angle d'incidence des ultrasons est obtenu sans modifier l'inclinaison de la surface d'émission et de réception des ultrasons. L'appareil suivant l'invention est caractérisé, en combinaison, en ce qu'il comporte un dispositif de visualisation acousto-optique et des organes transducteurs acoustiques ayant la forme de la périphérie du tube examiné composées chacune d'une pluralité d'éléments transducteurs excités en parallèle par des organes d'émission qui comportent des moyens de réglage des temps de retard. Le réglage des déphasages relatifs permet d'obtenir une incidence oblique variable, tandis que la visualisation acousto-optique permet d'obtenir une image des défauts qui se présentent sous la forme de barres allongées faciles à interpreter. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après. Au dessin annexé La figure unique est un schéma de principe d'un appareil conforme à l'invention. On a représenté des organes transducteurs ultrasonores composés d'une sonde en forme d'arc de cercle composée d'une pluralité d'éléments transducteurs tels que 1, 2, 3, 4, isolés électriquement les uns des autres et partiellement isolés acoustiquement par des traits de scie. En pratique, cette sonde comportera un grand nombre d'éléments, par exemple, plusieurs centaines, chaque éléments ayant une dimension inférieure à la demi-longueur d'onde acoustique. Ces éléments sont excités en parallèle à partir d'un générateur électrique unique par l'intermédiaire d'organes de retard réglables. A titre d'exemple, on a.représenté un générateur 5 d'une tension en dents de scie à la fréquence de récurrence désirée pour les impulsions acoustiques, qui attaque une pluralité de comparateurs tels que 6, 7, 8, 9. A l'une des entrées de chacun de ces comparateurs est appliquée une tension continue de référence réglable au moyen de potentiomètres tels que 10, 11, 12, 13. Chaque comparateur engendre ainsi un signal dont le retard du front avant par rapport au début de la dent de scie dépend du réglage du potentiomètre correspondant. Ce signal, après une mise en forme qui le convertit en impulsion, déclenche des émetteurs tels que 14, 15, 16, 17, lesquels excitent les éléments respectifs de la sonde à travers des couples de diodes montées tête-bêche, tels que 18, 19, 20, 21. Ces diodes ne sont pas débloquées par les échos, ceux-ci ayant une amplitude beaucoup plus faible que les impulsions émises. Les échos sont donc uniquement transmis, par des amplificateurs respectifs tels que 22, 23, 24, 25, à une barrette de réémission composée du même nombre d'éléments transducteurs que la sonde 1-4. La barrette 26-29 fait partie d'un dispositif de visualisation acousto-optique, connu en soit et symbolisé par un rectangle 30. Avantageusement, le dispositif 30 est du type décrit dans la demande de brevet français déposée par la demanderesse, le 4 janvier 1977, sous le nO 77 00082, pour "Dispositif de visualisation en temps réel pour appareil d'échographie ultrasonores, utilisant un milieu d'interaction acousto-optique". Dans le dispositif décrit, les éléments transducteurs individuels ont de préférence des dimensions inférieures à la demi-longueur d'onde acoustique, si bien que chaque défaut est irradié par plusieurs éléments émetteurs, ceux-ci étant très peu directifs. Si l'on utilisait un dispositif de visualisation classique, les échos étant directement visualisés par exemple par un tube cathodique, aucune interprétation des défauts ne serait possible en pratique, compte tenu de l'énergie réfléchie par la surface du tube et de la sensibilité très faible des transducteurs, travaillant de manière indépendante. Le dispositif acousto-optique concentre au contraire l'énergie réfléchie par un meme point ; pourvu que les déphasages entre les ondes émises par les différents transducteurs soient convenablement réglés, il y a reconstitution de fronts d'ondes de forme convenable et formation d'une image. La sensibilité et la résolution sont importantes et permettent de distinguer nettement les défauts de la surface du tube. On observe que chaque défaut donne lieu, par suite des réflexions successives des ondes guidées entre les deux parois du tube, à une image allongée en forme de barre. Il sera avantageusement prévu des moyens de réaliser une fenêtre de masquage de l'écran du tube à mémoire qui comporte le dispositif de visualisation, pour ne retenir que la partie utile de l'image. Bien entendu, l'appareil comporte deux sondes telles que 1-4 que l'on dispose autour du tube à examiner pour sonder toute la périphérie d'une portion de sa longueur, et des moyens de faire subir au tube une translation longitudinale à travers l'anneau complet ainsi formé. REVENDICATIONS 1. Appareil à ultrasons pour visualisation des défauts de tubes (31) par milieu acousto-optique comportant des organes (5 - 21) d'émission d'impulsions. électriques reliés à des organes transducteurs ultrasonores (1 - 4), acoustiquement reliés couplés au tube (31) à examiner, émettant des impulsions acoustiques dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube (31) avec une incidence oblique par rapport à la surface de celui-ci et recevant des échos acoustiques transformés en impulsions électriques transmises à des moyens de visualisation (30W, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (30) sont du type acousto-optiques et en ce que les organes transducteurs ultrasonores (1 - 4) comportent au moins une sonde dont la forme est celle de la périphérie du tube examiné, et composée d'une pluralité d'éléments transducteurs (1, 2, 3, 4) isolés électriquement et excités en parallele par les organes d'émission qui comportent des moyens de réglage (6 - 13) des temps de retard. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (30) comprennent une barette de réémission formée d'éléments transducteurs (26 - 22) qui transforment les impulsions électriques reçues par des amplificateurs (22 - 25) en ondes acoustiques, les éléments transducteurs (26 - 29) étant isolés électriquement, étant en nombre égal à ceux des éléments transducteurs (1, 2, 3, 4) de la sonde d'examen et étant couplés à un milieu d'interaction acousto-optique (30). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage (6 - 13) des temps de retard des impulsions électriques comportent des comparateurs (6 - 9) recevant chacun, d'une part sur une entre une rampe de tension a' une fréquence de récurrence, d'autre part sur une autre entrée une tension continue de référence ajustable par~un moyen de réglage de la. tension de référence. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage des diverses tensions de référence comportent des potentiomètres (10 - 13) sur chacun desquels on prend la tension de référence réglable. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde (1 - 4) est en forme d'arc de cercle pour s'adapter à l'examen de tubes cylindriques. 6. Appareil selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que les organes transducteurs comportent une pluralité de sondes (1 - 4) pour entourer complétement toute la périphérie de la portion de tube examiné (31).