Brevet FR2519144A1 — publié le 19830701

i Le domaine de l'invention concerne des essais non destructifs au moyen d'une analyse holographique par vibrations à moyenne de temps. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 548 643 accordé le 22 décembre 1970 aux noms de E N Leith et al illustre, d'une manière générale, le procédé d'analyse holographique par vibrations et, en particulier, à la figure 11, une technique pour l'analyse de la structure d'un objet par formation d'un hologramme à moyenne de temps de cet objet alors que ce dernier est soumis à des vibrations Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 645 129 accordé le 29 février 1972 au nom de Ralph M Grant, on décrit un procédé destiné à contrôler l'intégrité d'un joint de soudure entre deux organes en formant un hologramme à moyene de temps de ce joint alors qu'il est soumis à des vibrations Les enseignements de ce brevet s'écartent de la présente invention en ce sens qu'il y est stipulé qu'il peut être nécessaire de produire plusieurs hologrammes avec des fréquences d'excitation et une intensité de vibration variables en vue d'engen- drer des franges vibratoires différentes qui révèlent des particularités de l'objet ayant diverses caracté- ristiques. L'invention concerne un procédé d'essai non destructif dans lequel on utilise un seul hologramme à moyenne de temps exposé alors que l'objet à contrôler est S oumis à plusieurs vibrations ayant des fréquences engendrées au hasard dans une largeur de bande définie. L'unique dessin annexé est une illustration partiellement schématique d'une forme de réalisation de l'invention. Ce dessin illustre une forme de réalisation de l'invention dans laquelle un laser 100, en l'occurrence, un laser à argon, engendre un faisceau 102 qui est di- rigé vers un miroir 104, une partie de ce faisceau 102 étant réfléchie par le miroir 104 pour former un fais- ceau de référence 106, tandis qu'une autre partie du faisceau 102 passe à travers une ouverture 105 du mir- s roir 104 pour former un faisceau d'objet 108 Ce fais- ceau 108 est réfléchi, par un miroir 110, à travers un filtre spatial 112, après quoi il est réfléchi à nou- veau par un miroir 114 pour éclairer l'objet d'essai 107 Dans la forme de réalisation illustrée, cet objet d'essai 107 est un objet rond comportant un joint de soudure cylindrique entre un organe cylindrique et un organe intérieur apte à être usé par abrasion La for- me de l'objet est évidemment sans importance pour la présente invention De même, il importe peu que le joint de soudure dont on doit contrôler l'intégrité, soit visible dans l'hologramme ou que seule la surface de l'organe à souder soit visible. Le faisceau de référence 106 est réfléchi à travers un filtre spatial 118 par un miroir 116, puis il est dirigé vers une plaque photographique 120 sup- portée par un porte-plaque 122 Le faisceau de réfé- rence et le rayonnement réfléchi par l'objet d'essai 107 dans le faisceau d'objet se combinent pour former un hologramme suivant les principes bien connus de l'ho- lographie comme illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 548 643. L'objet d'essai 107 est excité par un organe 219 fixé rigidement à un organe 217 qui luitransmet les forces vibratoires engendrées par un vibrateur piézo- électrique 216 et qui sert de support pour un accéléro- mètre étalonné 218 Cet accéléromètre 218 émet un si- gnal qui est amplifié par un amplificateur 220 et visua- lisé sur un voltmètre numérique 222, lequel est utilisé pour contrôler l'intensité des forces appliquées à l'objet d'essai Les signaux transmis au vibrateur piézo-électrique 216 sont émis par un générateur de signaux aléatoires 210 qui engendre un "bruit blanc" électrique, lequel est modifié par un filtre passe- bande 212 qui, à titre d'illustration, laisse passer des fréquences se situant dans une gamme de 10 à 30 k Hz. Le signal provenant de ce filtre passe-bande 212 est amplifié dans un amplificateur 214, puis il est dirigé vers le vibrateur 216 Tout l'assemblage est monté sur une table d'isolation 101 destinée à maintenir les éléments optiques stables au cours de la formation de l'hologramme, le vibrateur piézo-électrique 216 étant en outre isolé de la table par un moyen classique bien connu de l'homme de métier. Lors de l'opération, l'accélération des vibra- tions appliquées à l'objet d'essai 107 donne lieu à un transfert d'énergie vibratoire de ce dernier à l'in- terface de liaison des deux organes Si le joint de soudure est uniforme, la surface de l'objet qui est vi- sible dans l'hologramme, sera excitée d'une manière essentiellement uniforme, sous réserve uniquement des modes caractéristiques de l'objet En revanche, si le joint de soudure n'est pas uniforme et s'il existe une zone disjointe dans la partie de l'objet visible dans l'hologramme, l'organe le plus proche de ce dernier vi- brera indépendamment de l'autre organe par suite de l'accélération appliquée et un certain nombre de fran- ges d'interférence superposées apparaîtront dans l'holo- gramme La zone sur laquelle s'étendent ces franges, sera la même que la zone disjointe du joint, tandis que l'amplitude des vibrations et, partant, la teinte som- bre des franges présentes dans l'hologramme exposé, dé- pendront de l'amplitude et de la fréquence des vibra- tions par rapport à la fréquence de résonance de la zone disjointe. L'objet d'essai sera accepté ou rejeté suivant le nombre de défauts révélés par l'inspection de l'holo- gramme complet Les enseignements donnés dans le bre- vet précité des Etats-Unis d'Amérique No 3 645 129 s'écartent de la présente invention en ce sens que ce brevet suggère qu'il est nécessaire d'exposer un cer- tain nombre d'hologrammes à des fréquences et des inten- sités différentes pour faire apparaître toutes les zones disjointes Ce procédé est évidemment peu commode et exige beaucoup de temps, sans compter qu'il ne se prête pas à un procédé d'essai de fabrication qui constitue l'objet de la présente invention. On a constaté que l'utilisation d'une excita- tion aléatoire appliquée à un objet d'essai révélait efficacement toutes les zones disjointes dans un large intervalle de dimensions, permettant ainsi de réduire considérablement le nombre d'hologrammes requis Dans l'exemple particulier illustré dans le dessin annexé, l'objet à contrôler est cylindrique, si bien que l'en- semble de la zone du joint n'est pas visible dans le même hologramme Dans ce cas, l'hologramme visionne à peu près un quart de l'objet et une inspection complète est obtenue en faisant tourner ce dernier et en prenant une série d'hologrammes Différents objets d'essai peu- vent nécessiter uniquement l'exposition d'un seul holo- gramme. Dans la forme de réalisation illustrée dans le dessin, les accessoires optiques et l'objet d'essai sont fixés rigidement à la'table d'isolation 101, tan- dis que le vibrateur piézo-électrique 216 est isolé de cette dernière, évitant ainsi de perturber l'hologramme. On a constaté que l'on obtenait des résultats satisfai- sants en réglant le vibrateur piézo-électrique 216 de telle sorte qu'il soumette l'objet d'essai à une accé- lération d'environ 150 g On a également constaté que le nombre et la position des éléments fixant l'objet l. d'essai 107 à la table 101 n'influençaient pas l'apti- tude de la technique précitée à révéler les zones dis- jointes L'intensité des vibrations appliquées à l'ob- jet d'essai variera dans des situations différentes. Il est préférable d'utiliser une force qui excite les zones disjointes, mais en conférant de très faibles am- plitudes aux modes de résonance de l'objet d'essai, de telle sorte que les défauts présents dans le joint de soudure ressortent avec un maximum de clarté. REVENDICATIONS 1 Appareil d'essai holographique destiné à contrôler un objet d'essai, cet appareil comprenant: un élément destiné à engendrer un faisceau d'ob- jet optique et un faisceau de référence; un élément conçu pour exposer un objet d'essai à ce faisceau d'objet; un élément destiné à exposer simultanément un dé- tecteur photosensible au faisceau de référence et au rayonnement émanant de l'objet d'essai,pendant un temps d'exposition prédéterminé; un générateur de signaux destiné à émettre des si- gnaux électriques ayant des fréquences réparties au ha- sard-dans une gamme définie; un filtre destiné à faire passer une partie de ces fréquences réparties au hasard se situant dans une gamme de fréquences prédéterminée afin d'engendrer un signal de commande; et un élément réagissant à ce signal de commande pour secouer mécaniquement l'objet d'essai, au cours de ce temps d'exposition, avec des forces d'accélération d'une intensité moyenne prédéterminée. 2 Procédé d'essai holographique d'un objet, ce procédé comprenant les étapes qui consistent à: engendrer un faisceau d'objet et un faisceau de ré- férence comprenant des radiations optiques; exposer l'objet d'essai à un faisceau d'objet; exposer simultanément un détecteur photosensible au faisceau de référence et au rayonnement émanant de l'objet d'essai, pendant un temps d'exposition prédéter- miné; engendrer des signaux électriques ayant des fré- quences réparties au hasard dans une gamme prédétermi- née; convertir ces signaux électriques en forces méca- niques d'accélération ayant les mêmes caractéristiques de fréquence que ces signaux électriques;, et secouer l'objet d'essai avec ces forces mécaniques d'accélération au cours du temps d'exposition prédé- terminé. 3 Appareil suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que la gamme de fréquences précitée se si- tue entre O et 50 k Hz. 4 Procédé suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que la gamme de fréquences précitée se si- tue entre O et 50 k Hz.