Brevet FR2477717A1 — publié le 19810911

La presente invention concerne un procédé et un dispositif d'analyse ultrasonore d'un corps, et plus particulièrement un procéde et un dispositif d'analyse ultrasonore avec visualisation des résultats de cette analyse. I1 est connu de faire une analyse d'une pièce métallique au moyen d'ultrasons en vue de rechercher d'éventuels defauts. On opère alors en plaçant sur un corps une source d'ultrasons et en observant, par exemple sur un enregistreur graphique à bande de papier, Tes échos détectes dans liane de la source. Il est alors nécessaire de déplacer pas à pas la source d'ultrasons sur une face de la pièce à analyser pour avoir un relevé de ses défauts. Le déplacement de la source entraine une série de manipulations, c'est-à-dire une longue duree de mesure et des erreurs. L'invention a pour but d'eviter ces inconvénients en réduisant la duree de mesure et en s'affranchissant en grande partie des deplacements de la source. L'invention a également pour but d'assurer la visualisation des résultats de l'analyse ultrasonore par des moyens différents du ruban de papier d'un enregistreur graphique. L'invention a pour objet un procédé d'analyse ultrasonore d'un corps du type dans lequel une source d'ultrasons est placée au voisinage d'une face du corps, caractérisé en ce que le faisceau d'ultrasons émis par la source est réfléchi vers le corps par un réflecteur tournant pour assurer un balayage en rotation dans un plan du corps, et en ce que l'image correspondant à l'analyse dans ledit plan du corps est visualisée sur un écran. L'invention a également pour objet un dispositif d'analyse ultrasonore d'un corps, caractérisé en ce qu'il comporte: une sonde appliquée sur le corps et comprenant une source d'ultrasons et un reflec- teur tournant; un tube cathodique de visualisation à deux axes perpendiculaires correspondant respectivement à des angles et à des distances; et un circuit électronique reliant la sonde au tube et assurant le fonctionnement de la sonde et du tube de visualisation en corrélation. Selon l'invention: - la source d'ultrasons et le réflecteur tournant sont noyés dans un liquide assurant la transmission des ultrasons; - l'ensemble de la sonde est appliqué sur le corps à analyser au moyen d'une membrane transmettant les ultrasons; - le tube cathodique de visualisation fournit une image des defauts observés dans le corps analysé5 soit en vue directe, soit en vue indirecte après réflexion sur la face du corps opposée à la sonde. D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir un schema symbolique simplifié d'un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure unique, la sonde 1 comporte une source ou traducteur 2 qui émet des ondes ultrasonores vers un réflecteur 3 tournant en forme de prisme à facettes latérales régulières. L'ensemble de la source 2 et du réflecteur 3 est noyé dans un liquide 4 qui assure la transmission des ultrasons. La sonde 1 comporte une membrane latérale 5 appliquee sur une face du corps 6 à analyser, et apte à lui transmettre les ultrasons. Le corps 6 présente une face supérieure 19 en contact avec la membrane 5, et une face inférieure 20 opposée à la sonde 1. Les défauts ou inclusions a, b, c, ont éte représentés à titre d'exemple au voisinage de la face de jonction 21 avec une pièce voisine ou une soudure.Le réflecteur 3 est mis en rotation dans le sens de la flèche et chacune de ses facettes se comporte comme un miroir tournant vis-à-vis c du faisceau d'ultrasons emis par la source 2. Le faisceau réfléchi par une facette de réflecteur se propage jusqu'à la membrane 5, il subit une refraction, et se propage ensuite dans le corps 6, selon un trajet rectiligne tel que ceux représentés en 22, 23 ou 24 par exemple. S'il rencontre un obstacle ou une discontinuité (face 20, défauts a ou b) une partie du faisceau est réfléchie sur l'obstacle et revient jusqu'au traducteur 2 de la sonde, qui sert aussi bien à l'émis- sion qu'à la reception du faisceau d'ultrasons. Si le faisceau rencontre la face 20 sous un certain angle (faisceau 25 ou 26 par exemple) il est réfléchi par cette face et peut alors rencontrer un obstacle tel que c ou b respectivement. La réflexion sur l'obstacle intervient alors et une partie du faisceau revient jusqu'au traducteur 2. La détection de ces échos permet alors la visualisation des défauts du corps 6. Le circuit electronique representé schématiquement comporte essentiellement un émetteur 8 qui adresse a la source un signal de fréquence adéquate pour l'émission des ultrasons, un récepteur 9 pour la réception des signaux d'échos, un etage vidéo 12 de mise en forme des signaux de reception en vue de leur traitement par un modulateur 13 qui commande la modulation en Z du tube cathodique 18. Le circuit comprend également : un étage de synchronisation 7 entre la rotation du reflecteur 3, qui est assurée par des moyens mécaniques extérieurs non représentés5 et l'émetteur 8; un amplificateur 14 commandant les déplacements en Y du faisceau électronique du tube 18 à partir des signaux vidéo; et un amplificateur 15 commandant les déplacements en X du même faisceau. Le circuit peut encore comprendre un étage 10 de correction des erreurs dues à la rotation du réflecteur 3, qui modifie légèrement la longueur du parcours du faisceau d'ultrasons; et un étage 11 de compensation d'homothétie dans le balayage du tube 18. On peut enfin prévoir un sélecteur 16 pour commander le mode de fonctionnement en temps réel selon les types A ou B du dispositif. L'écran du tube 18 peut être gradué ou étalonne, en degres sur l'axe des Y (amplificateur 14), et en distances sur l'axe des X (amplificateur 15). Les defauts ou discontinuités a, b, c, sont représentes par des taches sur l'écran du tube 18. Ces défauts peuvent être détectes en "direct", par exemple a1 et b15 ou en "indirect" apres réflexion sur la face 20, par exemple b2 et c2. La ligne 17 sur l'écran du tube 18 symbolise la limite de la détection en direct. Le fonctionnement de l'ensemble du dispositif s'analyse de la manière suivante: la rotation mécanique du réflecteur 3 déclenche, par l'intermédiaire de l'étage de synchronisation 7, l'émission de signaux ultrasonores par la source 2 sous contrôle de l'émetteur 8. Ces signaux sont envoyés en sequences, correspondant de préférence au passage du faisceau d'ultrasons dans la zone centrale des facettes du réflecteur. L'étage de synchronisation contrôle l'émetteur 8 et les etages 10 de correction d'erreur et 11 de compensation d'homothetie. Les signaux d'écho reçus par le traducteur 2 sont adressés au récepteur 9, puis à l'étage vidéo 12. Après mise en forme, les signaux vidéo sont appliqués au modulateur en Z 13 et à l'amplificateur en Y 14 qui reçoit également les signaux de l'étage de correction d'erreur 10. L'amplificateur en X 15 reçoit pour sa part les signaux des étages de correction d'erreur 10 et de compensation d'homothétie 11. L'image de la coupe du corps 6 balayée par les faisceaux d'ultrasons est reconstituee sur l'écran du tube cathodique 18, en temps reel ou apres mémorisation. Le déplacement angulaire est traduit par l'échelle des Y qui peut être graduée en degrés d'angle de refraction dans le corps 6. L'amplificateur en Y 14 commande l'échelle de mesure angulaire en synchronisation avec le déplacement du réflecteur 3 et l'étage de correction d'erreur 10. La distance des defauts et l'espace couvert par ces défauts sont indiqués en X sur l'écran du tube 18. L'amplificateur en X 15 reçoit les signaux corrigés et compenses en distance en fonction des types d'ondes ultrasonores dans le corps 6. L'image ainsi obtenue peut être photographiée en vue d'une étude ultérieure. Le procédé et le dispositif d'analyse selon l'invention s'appliquent à tous les cas de sondage par ultrasons de corps liquides ou solides tels que la propagation des ultrasons puisse s'effectuer normalement en fonction des milieux 4 et 6 mis en cause. Ils s'appliquent en particulier à la détection et à la mesure des discontinuités dans un milieu, en vue de la recherche de fissures, inclusions, porosités, structures à gros grains, ou plus généralement, de toute forme d'hétérogénéité dans un corps. Les applications les plus connues sont celles concernant les contrôles des pièces métallurgiques solides en acier classique, en acier inoxydable, en aluminium, en plomb, uranium et tout autre métal perméable aux ondes ultrasonores. La détection des discontinuités aux extrémités de pièces et cordons de soudures, et la recherche des défauts métallurgiques caractéristiques sont parfaitement facilitées par cet appareil. Le suivi d'hétérogénéité en grandeur et en developpement de pièces de laboratoire et de banc d'essai s'en trouve facilité. Dans le cas d'un fonctionnement en type A, on visualise sur l'cran l'énergie recueillie par réflexion sur une hétérogénéité par exemple. L'impulsion correspondante est alors fournie par le signal en provenance de l'étage vidéo 12. Dans le cas d'un fonctionnement en type B, cas de la figure, l'étage 10 de correction d'erreur définit la trame de balayage des lignes, et le signal en provenance de l'étage vidéo 12 définit la modulation d'amplitude du spot sur les lignes, à l'emplacement image des échos. - REVENDICATIONS 1.- Procédé d'analyse ultrasonore d'un corps du type dans lequel une source d'ultrasons est placée au voisinage d'une face du corps, caractérise en ce que le faisceau d'ultrasons émis par la source est réfléchi vers le corps par un réflecteur tournant pour assurer un balayage en rotation dans un plan du corps, et en ce que l'image correspondant à l'analyse dans ledit plan du corps est visualisée sur un écran. 2.- Dispositif d'analyse ultrasonore d'un corps, caractérisé en ce qu'il comporte: une sonde (1) appliquée sur le corps (6) et comprenant une source (2) d'ultrasons et un réflecteur (3) tournant; un tube cathodique (18) de visualisation à deux axes perpendiculaires correspondant respectivement à des angles et à des distances; et un circuit électronique reliant la sonde au tube et assurant le fonctionnement de la sonde et du tube de visualisation en corrélation. 3.- Dispositif d'analyse selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source (2) d'ultrasons et le réflecteur (3) tournant sont noyes dans un liquide (4) assurant la transmission des ultrasons. 4.- Dispositif d'analyse selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble de la sonde (1) est applique sur le corps (6) à analyser au moyen d'une membrane (5) transmettant les ultrasons. 5.- Dispositif d'analyse selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube cathodique (18) de visualisation fournit une image des défauts observés dans le corps (6) analysé, soit en vue directe, soit en vue indirecte après réflexion sur la face (20) du corps opposée à la sonde (1). 6.- Dispositif d'analyse selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte un emetteur (8) et un recepteur (9) reliés à la source (2), un étage vidéo (12) et un modulateur en Z (13) du tube cathodique (18). 7.- Dispositif d'analyse selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte également un etage de synchronisation (7) entre le réflecteur (3) tournant et l'émetteur (8), un amplificateur en Y (14) et un amplificateur en X (15) commandant respectivement les déplacements en Y et en X du faisceau du tube cathodique (18). 8.- Dispositif d'analyse selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte, en outre, un étage (10) de correction des erreurs dues à la rotation du réflecteur (3), et un étage (11) de compensation d'homothétie dans le balayage du tube cathodique (18). 9.- Dispositif d'analyse selon la revendication 8, caractérise en ce que le circuit électronique comporte un selecteur (16) pour commander le mode de fonctionnement en temps reel selon les types A ou B du dispositif.