Brevet FR2601140A1 — publié le 19880108

La présente invention concerne un procédé pour détecter des défauts en différents endroits sur des tubes et barres cylindriques, dans lequel l'échantillon défile en direction axiale sans rotation devant des convertisseurs d'émission et de réception à poste fixe, et des impulsions d'ondes circulant tangentiellement et guidées dans l'échantillon sont créées de façon cadencée, revues et les amplitudes des signaux reçus l'un après l'autre dans un cycle sont utilisées dans un calculateur par formation de quotient pour la détermination de défauts. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. A partir du document DE-A-2 605 405, on connait un procédé à partir duquel émane la présente proposition et que celle-ci développe. Malgré tous les avantages de cet agencement connu en ce qui concerne la création d'ultrasons dans l'échantillon en particulier grâce à des convertisseurs électrodynamiques, qui peuvent être disposés en différents endroits autour de l'échantil20 lon et qui ne nécessitent aucun couplage de liquide, ni de déplacement en rotation de l'échantillon ou des générateurs d'ultrasons, l'exploitation des informations à l'intérieur d'un cycle d'émission seulement grâce à une formation de quotient, comme cela est décrit dans ce document, s'est cependant révélée non fiable. Des réflexions et interférences se produisent aux extrémités de l'échantillon, ce qui joue sur les signaux de réception, de sorte qu'ils ne décroissent pas de façon monotone et qu'en conséquence, ils ne peuvent pas constituer une mesure de la qualité de l'échantillon; en outre, la formation de quotient de seulement deux maxima d'amplitude s'est révélée très délicate relativement aux parasites statistiques. Une numérisation complète du signal de réception, la recherche des maxima individuels d'amplitude et l'éva10 luation qui y est liée prennent trop de temps pour des conditions pratiques. L'invention a pour objet d'augmenter la vitesse de test du procédé et d'améliorer la fiabilité de l'évaluation. A cet effet, le procédé, du type indiqué ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce que les signaux reçus sont synchronisés avec des signaux en rafale de même fréquence, de durée et de retard au démarrage appropriés, entrés dans un détecteur de pics 20 et les amplitudes numérisées sont transmises au calculateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la formation de quotient a lieu dans le calculateur en sommant des groupes d'amplitudes qui se suivent. Par ailleurs, le dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé est remarquable, selon l'invention, en ce que le ou les convertisseurs d'émission, par exemple des convertisseurs électrodynamiques, disposés à poste.fixe le long de la voie de transport de l'échantillon et un transmetteur de signaux en rafale sont alimentés par le signal de déclenchement d'un calculateur, et en ce que le ou les convertisseurs de réception et la sortie des signaux en rafale sont reliés à un détecteur de pics, qui, de son côté, est relié au calculateur. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures la, lb et lc montrent, respectivement, un signal de réception, le signal en rafale et le signal fourni par le détecteur de pics. Les figures 2a, 2b et 2c, montrent différents signaux utilisés dans le dispositif de l'invention. 15 La figure 3 représente un schéma fonctionnel du dispositif de l'invention. Grâce à la création synchrone de signaux en rafale, la numérisation complète du signal de réception dans les installations habituelles pour trouver les maxima d'amplitude n'est pas nécessaire. Au contraire, selon la présente proposition, pour la numérisation dans le détecteur de pics à chaque période, une seule valeur numérique correspondant à l'amplitude maximale dans la période est créée. Ainsi, la création de valeurs à chaque cycle d'émission est réduite de sorte qu'une évaluation détaillée de la suite de pics peut être réalisée. En particulier, des groupes de suites de pics peuvent être formés et évalués pendant un cycle d'émission. Le procédé peut être réglé simplement en choisissant la fréquence de la suite de signaux en rafale et, 5 le cas échéant, la temporisation des impulsions et la durée des impulsions selon les différents agencements de test et échantillons possibles. Des résultats particulièrement simples sont fournis quand le convertisseur d'émission est commuté sur le convertisseur de réception après l'excitation de l'impulsion d'onde qui circule dans l'échantillon. De même, on peut également travailler avec deux bobines de convertisseur disposées l'une au-dessus de l'autre sur l'échantillon. Des conditions simples existent égale15 ment quand les convertisseurs sont agencés en se faisant face sur l'échantillon. Pour tous ces agencements, il se crée des interférences des ondes circulant dans les deux sens dans l'échantillon qui, à chaque tour, conduisent à la réception d'exactement un pic, et la 20 suite de pics est exploitable à l'aide de moyens simples jusqu'à l'amortissement de l'impulsion d'onde qui circule à l'intérieur du cycle. De même, il se crée une suite de pics uniforme à l'intérieur du cycle, quand les convertisseurs d'émission ou de réception sont agencés en étant décalés d'une demi-longueur d'onde des ondes guidées créées par rapport aux agencements précédents. Une structure simple de la suite de pics est fournie de plus en agençant les convertisseurs d'émission et de réception en position à 90 relativement à la périphérie de l'échantillon. Alors, les ondes arrivent alternativement des deux sens de rotation sur le convertisseur de réception et créent une suite de pics ayant des intervalles de temps exactement identiques. Le procédé se déroule, quand, grace aux agencements précédemment décrits, une suite de signaux de réception existe avec un même intervalle de temps à l'intérieur 10 du cycle, de la façon suivante: à l'aide d'une source de signaux, un signal en rafale est créé, dont la fréquence correspond à la fréquence du pic à l'intérieur du cycle, et dont la longueur correspond à peu près à la longueur de la suite de pics mesurable. La 15 forme et le taux d'impulsions du signal en rafale sont adaptés aux exigences. En règle générale, un signal rectangulaire simple est préféré. Afin que le signal de mesure et le signal en rafale soient synchrones, l'émetteur, qui porte le convertisseur d'émission, et 20 la source de signaux, qui crée le signal en rafale, sont excités par la même impulsion de cycle, qui est créée par une horloge ou le calculateur d'exploitation, un décalage temporel réglable du signal de mesure et du signal en rafale étant encore prévu. Un signal de réception de ce type est montré sur la figure la sur l'axe des temps 19. Sur le même axe des temps, est porté, sur la figure lb, le signal en rafale. Le déca- lage temporel réglable a lieu de sorte qu'existe la synchronisation représentée sur les figures. De plus, le détecteur de pics est, à chaque fois, activé par l'intermédiaire du signal en rafale dans un intervalle 5 de temps, dans lequel on attend un signal de réception. Le détecteur de pics garde la valeur de pic détectée dans l'intervalle de temps jusqu'à ce qu'une nouvelle valeur maximale soit détectée dans l'intervalle de temps suivant. Un signal de déclenchement dérivé du signal en rafale, dans le cas le plus simple, un signal qui est créé par décalage temporel du signal en rafale, est entré dans un convertisseur analogique-numérique qui numérise le signal de sortie du détecteur de pics. La suite des valeurs numérisées est enfin lue dans un 15 calculateur, o a lieu l'évaluation de la suite dans son ensemble. Le signal fourni par le détecteur de pics est représenté sur la figure lc. Le procédé peut également être utilisé pour un agencement non symétrique des convertisseurs sur l'échantillon, de sorte qu'il se crée une suite de pics avec différents intervalles de temps. Les différents intervalles de temps sont créés en ce qu'une onde ultrasonore créée dans l'échantillon par le convertisseur d'émission se propage aussi bien vers la gauche 25 que vers la droite à la périphérie de l'échantillon, et les deux trains d'ondes n'atteignent pas en même temps le convertisseur de réception, ou un des deux trains d'ondes n'atteint pas le récepteur, à chaque fois, exactement une demi-période après l'autre train d'ondes, comme pour la position à 90 (voir ci-dessus). On se référera maintenant aux figures 2 et 3 illustrant un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 3 illustre schématiquement le dispositif de l'invention, et montre l'agencement du convertisseur d'émission 4 et du convertisseur de réception 6 sur l'échantillon 5. Dans ce cas, il s'agit de convertisseurs électrodynamiques, qui englobent, à partir du convertisseur d'émission 4, dans le sens des aiguilles d'une montre, un angle entre 90 et 180 . Dans un tel agencement, le calculateur 1 donne au début du cycle le 15 signal de déclenchement pour un test à la source de signaux 2 qui excite la bobine du convertisseur d'émission 4 par l'intermédiaire d'un amplificateur 3. Le convertisseur d'émission crée dans l'échantillon 5 l'onde guidée, qui se propage vers la droite et vers la 20 gauche de façon uniforme à la surface de l'échantillon. Le convertisseur de réception 6 reçoit tout d'abord le signal de l'onde circulant vers la droite dans l'échantillon 5, lequel est représenté, sur la figure 2a, sur l'axe des temps 20 par 21. Puis, le signal de 25 l'onde circulant vers la gauche est reçu par le convertisseur de réception 6, signal qui est représenté par 22 sur la figure 2a. Lors de rotations ultérieures des ondes, les signaux 23, 25 à 35 et les signaux 24, 26 à 36 sont reçus. Les signaux sont amplifiés dans le pré-amplificateur 7 et l'amplificateur 8 à bande étroite et peuvent être fournis à un dispositif de visuali5 sation 9. Le signal amplifié est entré dans le détecteur de pics 12 via un redresseur 10 et un filtre passe-bas 11. Le signal de déclenchement créé par le calculateur pour le test arrive, en outre, par l'intermédiaire d'un 10 élément de retard 13 à la source de signaux 14, qui délivre au détecteur de pics le signal en rafale synchronisé nécessaire pour l'évaluation, ce qui est représenté sur la figure 2b. Ce signal en rafale est entré, via un autre élément de retard 15, comme signal 15 de déclenchement dans le convertisseur analogiquenumérique 16, qui numérise le signal de sortie du détecteur de pics (voir la figure 2c). Les données numérisées sont lues dans le calculateur et y sont évaluées. La sortie des résultats a lieu dans une unité de 20 marquage 17 et une unité de protocole ou une mémoire 18. Le calculateur 1 peut, de plus, programmer les appareils nécessaires pour, lors d'un changement de dimension, adapter rapidement l'électronique. L'évaluation par voie de calcul fait intervenir, selon l'invention, une suite de valeurs et non plus seulement une ou deux valeurs. Pour une évaluation rapide et fiable, la somme de plusieurs pics est tout -d'abord formée au début de la suite de pics, uniquement la première valeur devant être admissible. Par exemple, la sommation à partir des amplitudes des deux premiers pics a donné de bons résultats. Ensuite, la somme des amplitudes de plusieurs pics qui se suivent après quelques tours est formée. Si vingt pics sont mesurables, cette somme peut alors comporter, par exemple, les amplitudes des pics 8-20. A partir des deux valeurs 10 de somme, le quotient est ensuite formé et est utilisé comme mesure de la qualité de l'échantillon dans le tronçon testé. Les avantages particuliers de ce type d'évaluation sont: le temps de calcul est particulièrement faible, comme on doit simplement réaliser quel15 ques sommations et une formation de quotient. La vitesse du test n'est pas ainsi déterminée par la durée de l'évaluation, mais par le temps mis par les ultrasons pour "mourir" dans la zone de test. Grâce à la formation du quotient, les oscillations d'accouplement du convertisseur d'émission ou du convertisseur de réception sont éliminées, de telles oscillations d'accouplement influençant l'amplitude totale mesurée, mais ne modifiant pas la forme de courbe de la suite de pics. Du fait de la sommation, en particulier des amplitudes 25 après plusieurs tours, les modifications des structures de la suite de pics par l'effet de bord déjà indiqué, qui est créé aux extrémités de l'échantillon par réflexion et interférence, sont largement équilibrées et le bruit statistique du signal du récepteur est diminué de façon importante. La cote dimensionnelle est comparée dans le calcu5 lateur à une valeur seuil; pour un dépassement du seuil, un signal peut être envoyé au marqueur de défauts. Par comparaison de la somme des deux premiers pics avec un seuil prédéfini, on peut de plus réaliser un contrôle de l'écartement des convertisseurs. il REVENDICATIONS 1 - Procédé pour détecter des défauts en différents endroits sur des tubes et barres cylindriques, dans lequel l'échantillon défile en direction axiale sans rotation devant des convertisseurs d'émission et de réception à poste fixe, et des impulsions d'ondes circulant tangentiellement et guidées dans l'échantillon sont créées de façon cadencée, reçues et les amplitudes des signaux reçus l'un après l'autre dans un cycle sont utilisées par formation de quotient, pour la détermina10 tion de défauts dans un calculateur, caractérisé en ce que les signaux reçus sont synchronisés avec des signaux en rafale de même fréquence, de durée et de retard au démarrage appropriés, entrés dans un détecteur de pics et les amplitudes numérisées sont 15 transmises au calculateur. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation de quotient a lieu dans le calculateur en sommant des groupes d'amplitudes qui se suivent. 3 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le ou les convertisseurs d'émission (4), par exemple des convertisseurs électrodynamiques, disposés à poste fixe le long de la voie de 25 transport de l'échantillon (5) et un transmetteur de signaux en rafale (14) sont alimentés par le signal de.déclenchement d'un calculateur (1), et en ce que le ou les convertisseurs de réception (6) et la sortie des signaux en rafale sont reliés à un détecteur de pics 5 (12), qui, de son c8té, est relié au calculateur (1).