Brevet FR2526167A1 — publié le 19831104

L'invention est relative à un résolumetre et à un procédé de mesure du pouvoir de résolution intrinsèque d'un poste à ultra-sons. L'invention trouvera tout particulièrement son application dans la détermination des caractéristiques techniques des postes à ultra-sons en particulier destinés à détecter les discontinuités- dans les matériaux. Il est connu actuellement d'utiliser les postes à ultra-sons pour détecter par exemple la présence de fissures internes dans les pieces de construction mécanique. Le poste à ultra-sons est relié par l'intermédiaire d'un câble à un palpeur placé sur la piece à tester. Le poste à ultra-sons émet une impulsion dite de synchronisation qui est transmise au palpeur qui la transforme en impulsion mécanique ultra-sonore, cette impulsion ultra-sonore parcourant le matériau dans une direction privilégiée. Aussitôt que l'impulsion de synchronisation ultrasonore rencontre un changement de matiere, qui peut être une fissure interne, ou une surface externe de la pièce, elle engendre un écho. Cet écho parcourt la pièce en sens inverse et est détecté par le palpeur qui le transforme en impulsion électrique.Cette impulsion d'écho électrique sera visualisée sur l'écran cathodique vers le poste US. Une des caracteristiques essentielles d'un poste à ultra-sons est son pouvoir de résolution, c'est- -dire son aptitude à pouvoir discerner deux échos voisins. Ceux-ci seraient par exemple produits par une fissure proche de la surface externe de la pièce ainsi que par cette surface elle-meme. Actuellement, il existe des appareils engendrant des échos artificiels pour tester les postes à ultra-sons. Ces appareils ne permettent cependant pas de définir ni de quantifier le comportement du poste à ultra-sons quant à son influence sur le pouvoir de résolution. Il existe également des cales spéciales qui sont pourvues d'une série de décrochements, ce qui permet d'engendrer des echos voisins pour tester le pouvoir de résolution du poste à ultra-sons. Cependant, d'.une part le décalage entre les differents echos est fixe ce qui ne permet pas de déterminer de façon précise le pouvoir de résolution et d'autre part, la mesure qui est faite, concerne non seulement le poste US mais également le câble et le palpeur. Par conséquent, il est impossible de déterminer à partir des résultats le pouvoir de résolution du poste à ultra-sons seul. L'influence du poste à ultra-sons sur la résolution tient essentiellement à deux notions, il s'agit de la réponse en amplitude ou la bande passante, et la réponse en phase. On sait que ces deux éléments conditionnent la qualité de la transmission par le poste à ultra-sons des impulsions sans altération de leur front et de leur largeur. Cependant, l'accès à ces deux paramètres est delicat sinon impossible car il faut intégrer dans la mesure le tube cathodique qui peut modifier la réponse en amplitude, comme la réponse en phase. Aussi, en est-on arrivé à créer la notion de pouvoir de résolution intrinsèque. Le pouvoir derésolution intrinsèque (PRI) est un nouveau paramètre propre au poste à ultra-sons. Son intéret est de pouvoir caractériser et chiffrer la résolution ou plus exactement la contri-bution du poste à ultra-sons seul à la résolution d'un équipement dont il fait partie, c'est-a-idre un ensemble poste à ultra-sons, câble et palpeur. Il est définit en micro-secondes et correspond au temps minimal qui sépare deux impulsions calibrées de référence parfaitement identiques, telles que ces deux impulsions soient séparées sans ambiquïte. L'avantage de cette notion est l'accès au rôle joué par la bande passante et la réponse en phase du poste à ultra-sons seul. Le but principal de la présente invention est de proposer un résolumètre qui est un appareil aui permet très simplement la caractérisation du pouvoir de résolution intrinsèque d'un poste à ultra-sons. Le résolumétre peut se brancher directement sur le poste à ultra-sons, ce qui élimine l'influence du câble. Toutefois, le résolumétre peut etre branché à la place du palpeur ce qui permet ainsi de mesurer l'influence exercée par le câble sur la résolution du couple poste à ultra-sons câble. La détermination en micro-secondes du pouvoir de résolution intrinsèque du poste à ultra-sons est obtenue par affichage direct de la valeur sur le résolumètre. Un autre but de la presente invention est de présenter un procédé de mesure du pouvoir de résolution intrinsèque d'un poste à ultra-sons en engendrant deux impulsions de reférence dont on fait varier l'intervalle de temps les séparant. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Le résolumétre, notamment destiné à tester le pouvoir de re- solution d'un poste à ultra-sons auquel il est relié et dont il reçoit l'impulsion de synchronisation, est caractérisé par le fait qu'il présente des moyens pour engendrer un doublet d'impulsions de référence déclenché par l'impulsion de synchronisation. Le procédé de mesure du pouvoir de résolution intrinsèque d'un poste à ultra-sons qui émet une impulsion de synchronisation, est caractérisé en ce que l'on renvoie vers le poste à ultra-sons tout d'abord deux impulsions de référence superposées, puis on retarde progressivement la deuxième impulsion jusqu'à séparation parfaite des deux impulsions, le temps de retard de la seconde impulsion correspond alors au pouvoir de résolution intrinsèque du poste à ultra-sons. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous-ainsi qu'au dessin en annexe qui en fait partie intégrante. La figure 1 schématise le diagramme de fonctionnement des differents constituants du résolumètre selon l'invention. Le poste à ultra-sons est un appareil qui est destiné à fournir une impulsion électrique dite de synchronisation vers un palpeur par l'intermédiaire d'un câble, afin que le palpeur transforme cette impulsion electrique en impulsion ultra-sonore. En général. cette impulsion électrique de synchronisation est négative et de forte valeur de l'ordre de - 700 à - 1000 Volts. Puis, une fois cette emission réalisée, le poste à ultra-sons se transforme en détecteur des échos qui sont les ondes ultra-sonores réfléchies à l'intérieur de la pièce dans laquelle l'impulsion de synchronisation a été envoyée. Ces échos qui sont en réalité des impulsions tout d'abord ultra-sonores puis transformées par l'inter mediaire du palpeur en impulsions électriques sont généralement de faible valeur, de l'ordre du Volt. Ces impulsions d'echos 3 sont visualisées sur un tube cathodique 2 qui équipe généralement le poste à ultra-sons 1. Lorsque la pièce testée présente une fissure interne, on peut observer sur le tube cathodique du poste à ultra-sons, l'écho qui correspond à la réflexion de l'impulsion de synchronisation sur la fissure interne. Il est essentiel de pouvoir distinguer deux échos voisins qui cor respondraientpar exemple à deux fissures distinctes mais néanmoins tres proches l'une de l'autre. Le résolumetre 4 selon l'invention, est un appareil qui est destiné à mesurer le pouvoir de résolution intrinsèque d'un poste à ultra-sons 1. Il peut être branché directement à la sortie du poste US, ou en utilisant un câble de faible longueur, afin d'eliminer toutes les influences extérieures au poste à ultra-sons, et éventuellement en adap- tant les impédances. Le rôle du résolumetre 4 sera de renvoyer vers le poste à ultra-sons 1 un doublet d'impulsions de référence 5 après réception d'une impulsion de synchronisation 6 provenant duoste à ultra-sons. La réception de l'impulsion de synchronisation 6 et l'émission du doublet d'impulsions 5 peuvent être réalisées sur une ligne de liaison 7 unique entre le poste à ultra-sons 1 et le résolumetre 4. Pour cela, le résolumètre 4 sera relié au poste à ultra-sons 1 dont il recevra l'impulsion de synchronisation 6 et présentera des moyens pour engendrer un doublet d'impulsions 5 en retour de l'impulsion de synchronisation 6. Le doublet de référence 5 permet de simuler la présence de deux réflexions voisines de deux discontinuités voisines dans une pièce soumise à une impulsion de synchronisation. Cette simulation est directement visualisée sur l'écran du tube cathodique 2 du poste à ultra-sons 1. Pour pouvoir déterminer le pouvoir de résolution intrinsèque d'un poste à ultra-sons 1, il est nécessaire de pouvoir ajuster l'intervalle de temps séparant les deux impulsions du doublet d'impulsions 5. Le principe consiste à rapprocher les deux impulsions au maximum tout en les distinguant nettement sur l'écran du tube cathodique 2 du poste à ultra-sons 1. Une autre caracteristique qui peut influencer le pouvoir de résolution intrinsèque d'un poste à ultra-sons, est le délai situé entre le moment ou l'impulsion de synchronisation est emise et le moment où le doublet d'impulsions de référence est renvoyer. Cette variation correspond à simuler l'utilisation du poste à ultra-sons I avec des pièces à tester de différentes épaisseurs. Le résolumètre 4 disposera d'un générateur d'impulsions ca librées 8 dont le rôle sera de fournir en sortie 9 une impulsion electrique de forme et de caracteristioue bien déterminées, qui simulera une impulsion de référence, lorsqu'il recevra en entrée 11 un signal électrique déterminé 10. Ce signal électrique qui permettra de déclencher le générateur d'impulsions calibrées 8 sera fourni par l'impulsion 6 de synchronisation du poste à ultra-sons 1. Cette impulsion de synchronisation 6 transitera vers le générateur d'impulsions calibrées 8 tout d'abord par l'intermédiaire d'un circuit de transmission directe 12 qui attaquera directement le générateur d'impulsions calibrées 8 et d'autre part, l'impulsion de synchronisation 6 transitera par l'intermédiaire d'un circuit de transmission retardée 13 avant d'attaquer le générateur d'impulsions calibrées 8. Ce circuit de transmission retardée permettra de créer un retard D2 entre le moment ou il reçoit l'impulsion de synchronisation 6 mise en forme et le moment où il transmet un signal 14 en direction du générateur d'impulsions calibrées 8. De la sorte, lorsque le résolumetre 4 recevra une impulsion de synchronisation 6 issue du poste à ultra-sons, le générateur d'impulsions calibrées engendrera un doublet d'impulsions 15 qui sera renvoyé vers le poste à ultra-sons 1 afin qu'il soit visualisé sur le tube ca thodique 2 du poste 1. Il sera en outre intéressant dans certains cas d'équiper le résolumètre 4 d'un retardateur 16 qui sera placé en amont du circuit de transmission directe 12 et du circuit de transmission retardée 13. Ce retardateur 16 permettra d'engendrer un retard D1 entre le moment ou il reçoit sur son entrée 17 une impulsion 18 qui correspond à l'impulsion de synchronisation 6 issue du poste à ultra-sons 1, et le moment où il emet une impulsion 19 en direction du circuit de transmission directe 12 et du circuit de transmission retardée 13. Le retard D1 pourra être ajusté selon les besoins. Ce retard D1 permet de simuler notamment des pièces à tester d'épaisseurs variables. Etant donné que le doublet de référence transite par la même ligne 7 que l'impulsion de synchronisation 6 emise par le poste US, il est nécessaire de prévoir des circuits spéciaux dans le résolumètre afin de l'adapter à cette situation. Tout d'abord, le générateur d'impulsions calibrées 8 sera suivi d'un adaptateur d'impédance et séparateur 20. Le rôle de ce circuit 20 sera d'une part d'adapter les caractéristiaues des impulsions calibrées 15 émises par le générateur 8, aux caractéristiques du poste à ultra-sons 1. D'autre part, il est nécessaire que l'impulsion de synchronisation 6 de forte amplitude, ne vienne pas endommager le générateur d'impulsions calibrées 8. Par conséquent, le séparateur 20 aura pour mission de protéger le générateur 8 de l'impulsion de synchronisation 6. émise par le poste à ultra-sons 1. - D'autre part, il sera nécessaire de réduire suffisamment l'amplitude de l'impulsion 6 à l'entrée du résolumètre 4 par un diviseur de tension apériodique 21. Le diviseur de tension aoériodiaue 21 sera suivi d'un sélecteur d'impulsions 22. Ce sélecteur d'impulsions 22 aura-pour fonction de filtrer l'impulsion de synchronisation 6 émise par le poste à ultra-sons 1. En effet, du fait que le résolumetre engendre un doublet d'impulsions 5, il est essentiel que ce doublet d'impulsions n'engendre pas lui-même a son tour un second doublet d'impulsions qui aurait pour conséquence de faire entrer le résolumètre en oscillation. Cette fonction peut éven- tellement être realisée en jouant sur des différences d'amplitude et de signe. Il faut noter que le diviseur de tension apériodique 21 au-ra de préférence une impédance d'entrée élevée afin de ne pas influencer le doublet d'impulsions 5. Le selecteur d'impulsions 22 pourra être suivi d'un conformateur d'impulsions 23 qui aura pour fonction une mise en forme de l'impulsion afin que celle-ci puisse attaquer les circuits électroniques suivants de façon franche. Le conformateur d'impulsions 23 en général sera placé directement en amont du retardateur 16. Selon le procédé de l'invention de mesure du pouvoir de reso- lution intrinsèque d'un poste à ultra-sons qui emet une impulsion-de synchronisation, celui-ci consiste à renvoyer vers le poste à ultra-sons 1 deux impulsions d'échos de référence tout d'abord superposées, puis on retarde progressivement le second écho jusqu'à obtenir une séparation parfaite des deux échos 3 sur l'écran de visualisation 2 du tube cathodique du poste à ultra-sons. Le temps de retard du deuxième écho par rapport au premier, correspond alors au pouvoir de résolution intrinse- que du poste à ultra-sons. Etant donné que cette valeur du pouvoir de résolution intrin sèque est fonction de plusieurs variables, il sera nécessaire d'effectuer différentes mesures en faisant varier par exemple la puissance d'émission du poste à ultra-sons, le réglage du commutateur de la bande passante, le gain du poste à ultra-sons testé le temps séparant l'impulsion d'émission du doublet, soit différents retards D1. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit n'est donné qu'à titre indicatif, et d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portee de l'Homme de l'Art, auraient pu être adoptées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Résolumetre notamment destine à tester le pouvoir de résolution d'un poste à ultra-sons (1) auquel il est relié et dont il re çoit l'impulsion de synchronisation (6), caractérisé par le fait qu'il présente des moyens pour engendrer un doublet d'impulsions de référence (5) déclenché par l'impulsion de synchronisation (6). 2. Résolumètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'intervalle de temps qui sépare les deux impulsions du doublet d'impulsions (5) est ajustable. 3. Résolumètre selon la revendication 1, caracterisé en ce que l'intervalle de temps qui sépare l'impulsion de synchronisation (6) du doublet d'impulsions (55 de référence est ajustable. 4. Résolumétre selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens se présentent sous la forme d'un générateur (8) d'impulsions calibrées, déclenchées d'une part par un circuit de transmission directe (12)de l'impulsion de synchronisation (6) et d'autre part, par un circuit de transmission retardée (13) de ladite impulsion (6). 5. 5. Résolumètre selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un retardateur (16) est placé en amont des circuits de transmission directe (12) et retardée (13!. 6. Résolumètre selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le générateur d'impulsions (8) renvoie vers l'entrée du résolumètre ses impulsions (9) par l'intermédiaire d'un adaptateur d'impedance et séparateur (20). 7. Résolumètre selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'impulsion de synchronisation (6) est dirigée à l'entrée du resolumètre (4) vers le générateur d'impulsions calibrées (8) en passant tout d'abord par un diviseur de tension apériodique (21) un sélecteur d'impulsions (22) et un conformateur d'impulsions (23). 8. Résolumétre selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le diviseur de tension a une impédance d'entrée élevée. 9. Procédé de mesure du pouvoir de résolution. intrinsèque d'un poste à ultra-sons qui émet une impulsion de synchronisation , carac térisé en ce que l'on renvoie vers le poste à ultra-sons, deux impulsions de référence superposées, puis que l'on retarde progressivement la deu xiéme impulsion jusqu'à séparation parfaite des deux impulsions, le temps de retard de la deuxieme impulsion correspond alors au pouvoir do résolution intrinsèque du poste à ultra-sons. 10. Procédé de mesure du pouvoir de résolution intrinsèque d'un poste à ultra-sons selon la revendication 9. caractérisé en ce que l'on mesure le pouvoir de résolution pour différentes valeurs de la puissance d'émission, du réglage du commutateur de bande passante, du gain du poste à ultra-sons testé et du temps séparant l'impulsion d'émission du doublet.