Brevet FR2705787A1 — publié le 19941202

DETECTEUR A COURANTS DE FOUCAULT POUR LA DETECTION ET LA LOCALISATION DE DEFAUTS DANS DES PIECES TUBULAIRES. DESCRIPTION L'invention concerne un détecteur à courants de Foucault conçu pour permettre la détection et la localisation de défauts dans des pièces tubulaires. Llinvention stapplique avantageusement à la détection de ruptures de fibres provoquées par des chocs dans des pièces tubulaires en matériau composite comprenant des fibres électriquement conductrices noyées dans une matrice de résine. Elle nVest toutefois limitée ni à ce type de pièces, ni à ce type de défauts. Dans l'ensemble de la demande, l'expression "pièces tubulaires désigne des pièces creuses dont la section transversale est de préférence, sensiblement circulaire. Dans 11 état actuel de la technique, les contrôles des pièces tubulaires sont effectués soit à 1V aide de têtes de contrôle à ultrasons, soit à l'aide de détecteurs à courants de Foucault. Cette dernière solution est généralement préférée pour le contrôle des pièces en matériaux composites, car elle permet de détecter un défaut en volume tel qu'une rupture de fibres provoquée par un choc, parfois invisible pour les ultrasons. De plus, le contrôle au moyen de détecteurs à courants de Foucault est plus rapide. Lorsque lVon désire détecter et surtout localiser avec précision un défaut dans une pièce tubulaire de manière simple et rapide, les concepts de contrôle par courants de Foucault existants ntoffrent pas toujours ces possibilité. Ainsi et comme l'illustre notamment le document US-A-3 887 865, on dispose actuellement de détecteurs à courants de Foucault permettant de détecter et de localiser un défaut selon l'axe longitudinal d'une pièce longiligne, éventuellement tubulaire. Cependant, la localisation circonférentielle du défaut sur une pièce tubulaire ne peut pas être faite au moyen du même détecteur. Par ailleurs, il est connu notamment du document US-A-2 895 103 de réaliser un détecteur magnétique sous la forme de deux demi- coquilles, afin de permettre la détection et la localisation de défauts dans des pièces de très grande longueur non accessibles aisément par leurs extrémités. L'invention a principalement pour objet un détecteur à courants de Foucault dont la conception originale lui permet de détecter et de localiser des défauts dans une pièce tubulaire telle qu'une pièce en matériau composite aussi bien selon l'axe longitudinal de la pièce que circonférentiellement autour de cet axe. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint au moyen d'un détecteur à courants de Foucault, pour la détection et la localisation de défauts dans des pièces tubulaires, comprenant un corps annulaire pourvu d'une ouverture centrale prévue pour être traversée par la pièce à contrôler, un bobinage émetteur monté dans le corps annulaire, autour de l'ouverture centrale, des moyens pour alimenter le bobinage émetteur en courant électrique alternatif, de façon à engendrer des courants de Foucault dans la pièce, et des premiers moyens de détection aptes à détecter une variation de ces courants de Foucault, représentative d'un défaut, lors d'un déplacement du corps annulaire parallèlement à un axe longitudinal de la pièce, caractérisé par le fait qu'il comprend de plus des deuxièmes moyens de détection aptes à détecter une variation des courants de Foucault, représentative d'un défaut, lors d'une rotation du corps annulaire autour dudit axe longitudinal, et des moyens de commutation permettant de rendre successivement actifs les premiers et les deuxièmes moyens de détection. Grâce à cet agencement, il devient possible à un opérateur de détecter et de localiser un défaut selon l'axe longitudinal d'une pièce tubulaire, puis de localiser circonférentiellement ce même défaut à l'aide du même détecteur, que l'on fait alors tourner autour de la pièce à l'endroit où un défaut a été détecté. Entre ces deux opérations, l'opérateur doit simplement basculer les moyens de commutation, sans qu'il soit nécessaire de procéder à de nouveaux réglages ou à un nouvel étalonnage du détecteur. Une localisation précise des défauts peut aussi être faite très rapidement. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, les premiers moyens de détection comprennent deux premiers bobinages récepteurs montés dans le corps annulaire, de part et vautre du bobinage émetteur et en des emplacements symétriques par rapport à ce dernier. Les deuxièmes moyens de détection comprennent, pour leur part, deux deuxièmes bobinages récepteurs montés sur des noyaux en forme de C chevauchant le bobinage émetteur, en des emplacements décalés circonférentiellement autour de l'axe longitudinal de la pièce. Les premiers et les deuxièmes bobinages récepteurs sont alors connectés à des moyens de mesure au travers des moyens de commutation. Avantageusement, les premiers bobinages dlune part et les deuxièmes bobinages d'autre part sont connectés en opposition de façon à réaliser une mesure différentielle qui permet de s' affranchir de la non concentricité éventuelle du détecteur par rapport à la pièce. D'une manière en elle-même connue, le corps annulaire peut notamment être formé de deux demi-coquilles contenant chacune un demi bobinage émetteur et deux demi premiers bobinages récepteurs aptes à être raccordés par des connecteurs électriques. Cet agencement est utilisé notamment pour permettre le contrôle de pièces tubulaires non accessibles par leurs extrémités, par exemple lors d'opérations de maintenance de ces pièces. Selon le cas, les demi-coquilles peuvent alors être soit totalement séparées et comporter trois demi connecteurs électriques à chaque extrémité, soit articulées entre elles à une première extrémité et comporter chacune trois demi connecteurs électriques à leur deuxième extrémité. On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférentielle de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective et en coupe longitudinale illustrant un détecteur à courants de Foucault conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre le schéma électrique du détecteur de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue de face qui représente schématiquement le corps du détecteur de la figure 1 réalisé sous la forme de deux demi-coquilles séparées. Sur la figure 1, la référence 10 désigne le corps annulaire d'un détecteur à courants de Foucault conforme à l'invention. Ce corps annulaire est réalisé en un matériau électriquement isolant tel qu'une matière plastique. Il présente une ouverture centrale 12 dont la section transversale est circulaire. En outre, les dimensions de l r ouverture 12 sont à peine supérieures aux dimensions extérieures de la pièce tubulaire T que l'on désire contrôler, afin que le jeu entre le corps annulaire 10 et cette pièce soit aussi faible que possible. Comme on lVa déjà indiqué, la pièce tubulaire T dont on désire effectuer le contrôle présente une section transversale sensiblement circulaire. Son axe longitudinal peut être rectiligne ou incurvé. En outre, le diamètre de la pièce T est sensiblement uniforme dans la partie contrôlée par un détecteur donné. Comme on îVa aussi indiqué auparavant, le détecteur à courants de Foucault conforme à l'invention est particulièrement adaptée au contrôle de pièces tubulaires T réalisées en matériaux composites formés de fibres électriquement conductrices telles que des fibres de carbone noyées dans une matrice de résine. Le détecteur conforme à l'invention permet notamment de détecter puis de localiser avec précision des ruptures de fibres résultant d'un choc subi par la pièce tubulaire T. Un bobinage émetteur E est monté dans le corps annulaire 10, autour de ltouverture centrale 12. Plus précisément, ce bobinage émetteur E est centré sur llaxe longitudinal de llouverture 12, qui coïncide normalement avec l'axe longitudinal de la pièce tubulaire T, et il affleure cette ouverture. En outre, le bobinage émetteur E est placé sensiblement à égale distance de chacune des faces d'extrémité du corps annulaire 10, de façon à occuper un emplacement central à l'intérieur de ce dernier. Deux bobinages récepteurs R1 et R2 formant des premiers moyens de détection sont également logés dans le corps annulaire 10, de part et d'autre du bobinage émetteur E. Ces bobinages récepteurs R1 et R2 sont également disposés autour de ltouverture centrale 12, coaxialement à l'axe longitudinal de cette dernière, de façon à affleurer cette ouverture. En outre, les bobinages récepteurs RI et R2 sont disposés symétriquement par rapport au bobinage émetteur E et ils présentent tous deux les mêmes caractéristiques électriques et notamment le même nombre de spires. Comme on le comprendra mieux par la suite, les bobinages récepteurs R1 et R2 permettent de détecter un défaut présent dans la pièce tubulaire T et de localiser ce défaut selon l'axe longitudinal de la pièce lorsque le corps annulaire 10 est placé sur la pièce tubulaire T et déplacé parallèlement à son axe longitudinal et lorsque le bobinage émetteur E est alimenté en courant électrique alternatif. Deux noyaux de ferrite 14 et 16 en forme de C ou de U sont également montés dans le corps annulaire 10, de façon à chevaucher le bobinage émetteur E. Plus précisément, chacun des noyaux 14 et 16 est placé dans un plan contenant l'axe longitudinal de l'ouverture centrale 12, de façon à se trouver en deux emplacements décalés circonférentiellement autour de cet axe. En outre, les extrémités de chacun des noyaux 14 et 16 affleurent l'ouverture centrale 12 en des emplacements symétriques par rapport au bobinage émetteur E. Un bobinage récepteur R'1, R'2 est enroulé respectivement sur la branche centrale de chacun des noyaux 14 et 16, de façon à former des deuxièmes moyens de détection. Les bobinages récepteurs R'1 et RV2 présentent tous deux les mêmes caractéristiques électriques et notamment le même nombre de spires. Comme on le verra plus en détail par la suite, les bobinages récepteurs R'1 et R'2 permettent de localiser circonférentiellement un défaut préalablement repéré dans la pièce tubulaire T par les bobinages R1 et R2, lorsque le corps annulaire 10 est animé d'un mouvement de rotation autour de la pièce tubulaire T alors que le bobinage émetteur E est alimenté en courant électrique alternatif. On décrira à présent en se référant à la figure 2 le circuit électrique du détecteur conforme à 1 t invention. Ce détecteur comprend un boîtier 18 contenant à la fois une source de courant alternatif servant à alimenter électriquement le bobinage émetteur E et un circuit de traitement, connu des spécialistes, permettant de détecter des variations de l'intensité du courant électrique circulant soit dans la paire de bobinages récepteurs Rl, R2, soit dans la paire de bobinages récepteurs R'1, RV2, dues à la présence d'un défaut dans la pièce tubulaire T. La source de courant électrique alternatif contenue dans le boîtier 18 est reliée aux bornes du bobinage émetteur E par des conducteurs électriques 20 raccordés sur des bornes 22 prévues à cet effet sur le boîtier 18. Par ailleurs, le circuit de traitement contenu dans le boîtier 18 est accessible par deux autres bornes 24 de ce boîtier, qui sont reliées respectivement à deux bornes communes 26 d'un commutateur 28 par deux conducteurs électriques 30. Dans une première position du commutateur 28, illustrée en trait plein sur la figure 2, chacune des bornes 26 est reliée électriquement à une borne 32 du commutateur. Les bobinages récepteurs R1 et R2 sont connectés en série et en opposition sur ces bornes 32 par des conducteurs électriques 34, de façon à former un montage différentiel. Dans une seconde position du commutateur 28, illustrée en traits discontinus sur la figure 2, chacune des bornes communes 26 est raccordée électriquement à une borne 36 du commutateur. Les bobinages récepteurs Rtl et RV2 sont montés en série et en opposition sur ces bornes 36 par l'intermédiaire de conducteurs électriques 38, de façon à former un montage différentiel. Grâce à l'agencement qui vient d'être décrit en se référant à la figure 2, on comprend que le basculement du commutateur 28 dans l'une ou l'autre de ses deux positions permet d'utiliser à la demande soit les premiers moyens de détection constitués par les bobinages récepteurs R1 et R2, soit les deuxièmes moyens de détection constitués par les bobinages récepteurs R'l et RV2. Dans les deux cas, le montage différentiel des bobinages permet de s'astreindre d'éventuelles erreurs découlant notamment d'un défaut de concentricité du corps annulaire 10 par rapport à la pièce tubulaire T à contrôler. En fonctionnement, un courant électrique alternatif en provenance du boîtier 18 parcourt le bobinage émetteur E. Ce courant électrique alternatif engendre dans la pièce tubulaire T, électriquement conductrice, des courants de Foucault. Selon la position occupée par le commutateur 28, ces courants de Foucault sont détectés soit par la paire de bobinages récepteurs R1 et R2, soit par la paire de bobinages récepteurs R'1 et R'2. Dans l'un et l'autre cas, un courant électrique circule dans la paire de bobinages récepteurs concernée. Ce courant électrique est transmis au circuit de traitement contenu dans le boîtier 18. Lorsqu'un défaut tel qu'une rupture de fibres due à un choc se trouve situé entre les bobinages récepteurs actifs R1 et R2 ou R'1 et R'2, lors d'un déplacement du corps annulaire 10 selon l'axe longitudinal de la pièce tubulaire T ou autour de cet axe, respectivement, la valeur du courant circulant dans les bobinages récepteurs varie brusquement. La détection de cette variation brusque faite par le circuit de traitement contenu dans le boîtier 18 permet de détecter et de localiser avec précision le défaut concerné. De façon plus précise, l'opérateur bascule dans un premier temps le commutateur 28 dans sa position illustrée en trait plein sur la figure 2, dans laquelle les bornes centrales 26 sont raccordées électriquement aux bornes 32. Dans ces conditions, c'est le courant électrique circulant dans les bobinages récepteurs R1 et R2 qui est acheminé dans le circuit de traitement logé dans le boîtier 18. L'opérateur déplace alors le corps annulaire 10 sur la pièce tubulaire T parallèlement à son axe longitudinal jusqu a ce qu'une variation brusque représentative d'un défaut soit détectée. Ce défaut est alors localisé selon 1V axe longitudinal de la pièce tubulaire, à demi-distance entre les bobinages récepteurs R1 et R2, c'est-à-dire en face du bobinage émetteur E. L'opérateur immobilise alors axialement le boîtier annulaire 10, ce qui peut éventuellement être fait en plaçant sur la pièce tubulaire T un organe de blocage du corps annulaire 10 en translation, tel qu'une pince démontable en forme de collier sur laquelle prend appui le corps annulaire 10. Le commutateur 28 est alors basculé dans la position illustrée en traits discontinus sur la figure 2, dans laquelle c'est le courant électrique circulant dans les bobinages récepteurs R'1 et R'2 qui est acheminé dans le circuit de traitement contenu dans le boîtier 18. L'opérateur fait alors tourner le corps annulaire 10 autour de l'axe longitudinal de la pièce tubulaire T. Lorsqu'une variation brusque du signal détecté apparaît au cours de la rotation du corps annulaire 10, cela signifie que le défaut, préalablement détecté et localisé axialement, est situé angulairement à égale distance des bobinages récepteurs R'1 et R'2. La localisation précise et complète du défaut est alors terminée. Lorsque le détecteur à courants de Foucault conforme à l'invention est utilisé pour effectuer un contrôle en cours de fabrication, sur des pièces stockées ou encore préalablement au montage d'une pièce tubulaire relativement courte, le corps annulaire 10 peut être réalisé d'un seul tenant. En revanche, l'utilisation d'un détecteur à courants de Foucault conforme à l'invention pour effectuer le contrôle d'une pièce tubulaire de grande longueur ou d'une pièce tubulaire dont les extrémités sont inaccessibles nécessite de réaliser le corps annulaire 10 sous la forme de deux demi-coquilles 10a et lOb comme l'illustre schématiquement la figure 3. Chacune des demi-coquilles 10a et 10b présente alors en section transversale une forme semi-circulaire et délimite la moitié de l'ouverture centrale 12. Les deux demi-coquilles 10a et 10b peuvent ainsi être mises en place en un emplacement quelconque d'une pièce tubulaire T, puis assemblées entre elles selon un plan de joint contenant l'axe longitudinal de l'ouverture centrale 12. Cet assemblage est réalisé par des moyens de fixation à blocage rapide, non illustrés sur la figure 3. Chacune des demi-coquilles 10a et 10b contient la moitié du bobinage émetteur E et la moitié de chacun des bobinages récepteurs R1 et R2. En outre, l'une des demi-coquilles, par exemple la demi-coquille 10a sur la figure 3, contient les deux noyaux 14 et 16 sur lesquels sont enroulés les bobinages récepteurs R'1 et R'2. La continuité des bobinages E, R1 et R2 entre les demi- coquilles 10a et 10b est assurée par des connecteurs électriques multicontacts. Plus précisément, les faces d'extrémité de chacune des demi-coquilles 10a et 10b portent trois demi connecteurs électriques 38a, 38b, par exemple de types mâles et femelles, aptes à se raccorder l'un sur l'autre lorsque les deux demi-coquilles sont assemblées. Chacun des demi connecteurs 38a et 38b comporte autant de contacts que le bobinage correspondant comporte de spires. Lorsque les demi-coquilles 10a et 10b sont assemblées, la continuité des spires des bobinages E, R1 et R2 est ainsi assurée. Dans une variante de réalisation non illustrée sur les figures, les demi-coquilles 10a et 10b peuvent être articulées entre elles à l'une de leurs extrémités au lieu d'être totalement séparées comme dans le cas de la figure 3. Les spires des bobinages E, R1 et R2 sont alors reliées entre elles à cette extrémité par des conducteurs souples, alors que le raccordement de ces mêmes spires entre les extrémités opposées des demi-coquilles est assuré par trois connecteurs électriques comme dans le cas de la figure 3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation particulière qui vient d'être décrite en se référant aux figures 1 à 3, mais en couvre toutes les variantes. On comprendra notamment que les moyens de détection constitués par les bobinages R1 et R2 d'une part et par les bobinages R'1 et R'2 d'autre part peuvent dans certains cas être réalisés d'une manière différente, sans sortir du cadre de l'invention. En outre, l'information relative à la présence d'un défaut peut être fournie sous différentes formes (écran, signal sonore, signal lumineux, etc.). Par ailleurs, le détecteur peut être équipé d'index de repérage des défauts. Le corps du détecteur peut aussi être muni de patins facilitant ses déplacements sur la pièce tubulaire. REVENDICATIONS 1. Détecteur à courants de Foucault, pour la détection et la localisation de défauts dans des pièces tubulaires, comprenant un corps annulaire (10) pourvu d'une ouverture centrale (12) prévue pour être traversée par la pièce à contrôler, un bobinage émetteur (E) monté dans le corps annulaire, autour de l'ouverture centrale, des moyens (20, 22) pour alimenter le bobinage émetteur en courant électrique alternatif, de façon à engendrer des courants de Foucault dans la pièce, et des premiers moyens de détection (R1, R2) aptes à détecter une variation de ces courants de Foucault, représentative d'un défaut, lors d'un déplacement du corps annulaire (10) parallèlement à un axe longitudinal de la pièce, caractérisé par le fait qu'il comprend de plus des deuxièmes moyens de détection (R'1, R'2) aptes à détecter une variation des courants de Foucault, représentative d'un défaut, lors d'une rotation du corps annulaire (10) autour dudit axe longitudinal, et des moyens de commutation (28) permettant de rendre successivement actifs les premiers et les deuxièmes moyens de détection (R1, R2 ; R'1, R'2). 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les premiers moyens de détection comprennent deux premiers bobinages récepteurs (R1, R2) montés dans le corps annulaire (10), de part et d'autre du bobinage émetteur (E) et en des emplacements symétriques par rapport à ce dernier. 3. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les deuxièmes moyens de détection comprennent deux deuxièmes bobinages récepteurs (R'1, R'2) montés sur des noyaux (14, 16) en forme de C chevauchant le bobinage émetteur (E), en des emplacements décalés circonférentiellement autour dudit axe. 4. Détecteur selon les revendications 2 et 3 combinées, caractérisé par le fait que les premiers et les deuxièmes bobinages récepteurs (R1, R2 ; R'1, R'2) sont connectés à des moyens de mesure (18) au travers des moyens de commutation (28). 5. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les premiers bobinages (Rl, R2) d'une part et les deuxièmes bobinages (R'1, R'2) d'autre part sont connectés en opposition, de façon à permettre une mesure différentielle. 6. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le corps annulaire (10) est formé de deux demi-coquilles (10a, 10b) contenant chacune un demi bobinage émetteur et deux demi premiers bobinages récepteurs, aptes à être raccordés par des connecteurs électriques (38a, 38b) 7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les demi-coquilles (l0a, lOb) sont totalement séparées et comportent trois demi connecteurs électriques (38a, 38b) à chaque extrémité. 8. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les demi-coquilles (10a, 10b) sont articulées entre elles à une première extrémité et comportent chacune trois demi connecteurs électriques (38a, 38b) à leur deuxième extrémité.