Brevet FR2521296A1 — publié le 19830812

La présente invention a pour objet un cir- cuit d'alimentation d'une sonde à courants de Foucault Elle trouve une application dans le contrôle non destructif de pièces métalliques, notamment de tu- bes. Un circuit connu pour l'alimentation de son- des à courants de Foucault est représenté sur la figu- re 1 Il comprend deux voies 101, 102 travaillant en parallèle Chaque voie comprend un circuit d'amplifi- cation 121, 122 (qui, dans l'exemple illustré, est un amplificateur différentiel), un enroulement de réfé- rence 141, 142 et une résistance 161, 162 connectée en contre-réaction sur l'ensemble amplificateur-enroule- ment Chaque voie possède une entrée 181, 182 et une sortie 201, 202 Les entrées sont reliées à une source d'alimentation 24, par l'intermédiaire d'un amplifi- cateur 26 de gain -1 pour l'une d'entre elles (en l'occurrence l'entrée 181 de la voie 101) La sortie de chaque voie est reliée à un câble coaxial 301, 302 alimentant une sonde formée par deux enroulements 321, 322. Deux résistances 341 342 relient les sor- ties des amplificateurs 121 i 122 Leur point milieu permet d'extraire un signal sur une connexion D, ce signal constituant une mesure différentielle du désé- quilibre de la sonde Deux autres résistances 361, 362 relient la sortie d'une des voies à la sortie de l'am- plificateur de l'autre voie Leur point milieu permet d'extraire un signal sur une connexion A, lequel si- gnal constitue une mesure absolue. Ce dispositif présente l'inconvénient de manquer de stabilité du fait des amplificateurs 121, 122 auxquels il est demandé simultanément de fournir un courant élevé à la sonde et d'asservir la tension aux bornes de la sonde (bande passante élevée associée à un courant de sortie important) L'invention a jus- tement pour but de remédier à cet inconvénient. A cette fin, les ciruits d'amplification sont modifiés Dans l'art antérieur, ces circuits sont réalisés par un unique amplificateur 121, 122, qui as- sure simultanément deux fonctions: asservir la ten- sion de sortie à la tension d'entrée et fournir la puissance électrique nécessaire à la sonde Selon l'invention, le circuit amplificateur est constitué par deux amplificateurs distincts qui remplissent sé- parément ces deux fonctions: le premier assure l'as- servissement de la tension et permet de prélever à sa sortie, une tension de mesure absolue, et le second assure l'alimentation de la sonde. De façon précise, la présente invention a pour objet un circuit d'alimentation d'une sonde à courants de Foucault à deux enroulements, comprenant deux voies d'alimentation en parallèle reliées à la sonde par un câble, chaque voie comprenant un enroule- ment de référence et un circuit d'amplification comme décrit plus haut, ce circuit étant caractérisé en ce que le circuit d'amplification de chaque voie comprend un premier amplificateur ayant une entrée constituant l'entrée du circuit d'amplification et une sortie qui est reliée à un accès de mesure absolue, une première résistance dont une extrémité est reliée à la sortie du premier amplificateur, un second amplificateur à une entrée reliée à l'autre extrémité de la première résistance et une sortie constituant la sortie du cir- cuit d'amplification, et une seconde résistance con- nectée entre la sortie et l'entrée du second amplifi- cateur. Les caractéristiques de l'invention appa- raitront mieux après la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif Cette description se réfère à des dessins annexés qui contiennent, en plus de la figure 1, déjà décrite: la figure 2, représentant le schéma général du cir- cuit de l'invention, la figure 3, illustrant un circuit d'équilibrage - Le circuit de la figure 2 contient des éle- ments déjà représentés sur la figure 1, et qui portent les mêmes références L'invention tient essentiel- lement dans la structure des moyens d'amplification utilisés dans chaque voie Comme ces moyens sont les mêmes pour les deux voies, la description qui suit se réfère à une seule de ces voies, la première par exem- ple Les références sont alors affectées d'un indice 1 Pour la seconde voie, les moyens équivalents por- tent les mêmes références mais avec un indice 2. Le circuit d'amplification de la première voie comprend un premier amplificateur 401 de gain -1. Ce circuit possède une entrée reliée à l'entrée 181 de la voie et une sortie reliée à un accès 481 o est disponible un signal A 1 En pratique, l'amplificateur 40, peut être un amplificateur différentiel ayant une entrée inverseuse et une entrée non inverseuse La première reçoit la tension d'alimentation et la secon- de est reliée à la masse. Le circuit comprend ensuite une résistance 421, puis un second amplificateur 441 dont l'entrée est reliée à cette résistance En pratique, cet ampli- ficateur est lui aussi du type différentiel, avec une entrée inverseuse reliée à la résistance 421 et une entrée non inverseuse reliée à la masse Une résistan- ce 461 est connectée entre la sortie et l'entrée de l'amplificateur 441 Par ailleurs, l'entrée inverseu- se de celui-ci est reliée, par une résistance 52, à un accès E 1 o peut être injectée une tension d'équili- brage. Avec de tels moyens, c'est l'amplificateur , qui assure l'asservissement de la tension de mesu- re, le rôle de l'amplificateur 44 n'étant plus que d'assurer l'alimentation en puissance de la sonde La stabilité de l'amplificateur 40, peut alors être bien meilleure que celle de l'amplificateur 121 de l'art antérieur qui devrait être aussi un amplificateur de puissance Le circuit de l'invention a donc gagné en stabilité. On notera que l'équilibrage réalisé au ni- veau des amplificateurs 44 et 46 permet d'avoir deux mesures absolues nulles à l'équilibre, ce qui autori- se: une amplification aussi grande que nécessaire sans risque de saturation (mesures absolues sensibles), l'éventuelle suppression des filtres lors de l'uti- lisation de ce système en contrôle multifréquence. Dans le circuit antérieur les deux sorties d'alimentation de la sonde étaient sysmétriques du point de vue des potentiels Dans le système de l'in- vention, les deux sorties 201 et 202 des deux voies de mesure sont au même potentiel Le câble de transmis- sion relié à la sonde peut alors être réalisé non plus par deux coaxiaux mais par deux conducteurs torsadés, sans que cela conduise à une capacité parasite La section de ces fils peut être choisie assez grande, dé sorte que la résistance électrique du câble se trouve réduite Par rapport à l'art antérieur, un facteur 10 peut être obtenu dans la réduction de la résistance du cable Les pertes en basse fréquence sont donc consi- dérablement réduites. Selon ce mode de réalisation le câble se présente sous la forme de deux fils torsadés 54, dis- posés à l'intérieur d'un anneau de garde 56 relié à l'alimentation 24 par un amplificateur 57 L'anneau de garde est entouré d'un blindage 58 relié à la terre. Le courant capacitif alimentant le câble est alors fourni par l'amplificateur 57, lequel ne participe pas à la mesure Les signaux de mesure A 1 et A 2 prélevés en 481, 482 ne sont donc pas affectés par ce courant. Cette disposition permet d'augmenter la longueur du câble dans de grandes proportions sans que la résistance devienne prohibitive, ce qui est utile lorsque la sonde doit se déplacer dans des pièces si- tuées loin des moyens de mesure C'est le cas notam- ment dans le contrôle de tubes générateurs de vapeur situés dans un réacteur nucléaire. En l'absence de pièce à contrôler, les si- gnaux de mesure A 1 et A 2 peuvent ne pas être rigoureu- sement nuls en raison de déséquilibres affectant la sonde et les circuits Une tension d'équilibrage, apte à corriger ce défaut, doit alors être injectée dans chaque voie Ces tensions d'équilibrage (E 1 et E 2) sont appliquées sur les accès 501 et 502 Un circuit apte à engendrer de telles tensions est représenté sur la figure 3 Comme il est valable pour chacune des voies, les références ne sont pas affectées d'un indi- ce. Ce circuit reçoit une tension A prélevée sur une borne 48 (accès 48 ou 482 de la figure 2) et délivre une tension d'équilibrage E sur une borne 50 (accès 50 î ou 502 du circuit de la figure 2) Ce cir- cuit comprend successivement: un analyseur 60 rece- vant une tension Vo en phase avec la tension d'alimen- tation et une tension V/2 en quadrature de phase avec cette tension; l'analyseur délivre deux tensions x et y qui sont respectivement les composantes du signal d'entrée en phase et en quadrature de phase avec la tension d'alimentation; deux comparateurs 61 et 62, qui reçoivent respectivement les tensions x et y et qui comparent ces tensions à deux seuils, l'un nul et l'autre faible, par exemple 0,1 V; deux signaux sont émis par ces comparateurs indiquant la place respecti- ve de x et y par rapport à ces deux seuils; deux compteurs-décompteurs 63, 64 alimentés par une horloge 66; deux convertisseurs numérique- analogique 67, 68 disposés à la sortie des compteurs; deux multiplieurs 69, 70 recevant respectivement les tensions VO et V en phase et en quadrature de phase avec la tension d'alimentation; un sommateur 72 à deux entrées re- liées aux deux multiplieurs et à une sortie consti- tuant la sortie du circuit. Un tel circuit est connu Son fonctionnement est le suivant Les compteursdécompteurs voient leur contenu varier si les tensions x et y sont hors de la fourchette définie par les deux seuils: ce contenu augmente si x et y sont au-delà du seuil haut et dimi- nue si x et y sont négatifs Le contenu des compteurs reflète donc la valeur du signal de déséquilibre ex- primé en numérique La conversion en analogique, obte- nue dans les circuits 67 et 68, permet d'alimenter les multiplieurs 69 et 70 qui restituent les deux compo- santes du signal de correction. REVENDICATIONS 1 Circuit d'alimentation d'une sonde à cou- rants de Foucault à deux enroulements ( 32 ir 322) com- prenant deux voies d'alimentation lèle reliées à la sonde par un câble, chaque voie com- prenant un enroulement de référence ( 141, 142) et un circuit d'amplification ayant une entrée et une sor- tie, l'une des extrémités de l'enroulement de référen- ce étant reliée à la sortie du circuit d'amplification et l'autre à l'entrée dudit circuit par l'intermé- diaire d'une résistance de contre-réaction ( 161, 162)1 caractérisé en ce que le circuit d'amplification de chaque voie comprend un premier amplificateur ( 40, 402) ayant une entrée constituant l'entrée ( 18, 182) du circuit d'amplification et une sortie qui est re- liée à un accès de mesure absolue ( 481, 482), une pre- mière résistance ( 421, 422) dont une extrémité est re- liée à la sortie du premier amplificateur, un second amplificateur ( 441 ' 442) à une entrée reliée à l'autre extrémité de la première résistance ( 421, 422) et une sortie constituant la sortie du circuit d'amplifica- tion, et une seconde résistance ( 461, 462) connectée entre la sortie et l'entrée du second amplificateur ( 4412 442) 2 Circuit selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le câble qui relie la sonde aux voies d'alimentation comprend deux conducteurs torsadés ( 54) disposés dans un anneau de garde ( 56) relié à l'entrée des voies par un amplificateur ( 57). 3 Circuit selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'entrée de chaque second amplifica- teur ( 441 442) est reliée à une entrée d'équilibrage ( 501, 502).