Brevet FR2739933A1 — publié le 19970418

La présente invention se rapporte à un dispositif d'auscultation d'une structure, du type comprenant un percuteur destiné à percuter ladite structure, et des moyens de mesure de l'onde de choc se propageant dans la structure sous l'effet du percuteur destinés à être positionnés par rapport auxdits moyens de percussion et reliés à une unité de traitement de signaux adaptée pour déterminer, à partir de l'onde de choc mesurée par les moyens de mesure, au moins une caractéristique de la structure. Dans les dispositifs d'auscultation de ce type, le signal délivré par les moyens de mesure peut, par exemple, être filtré puis comparé à un signal de mesure de référence correspondant à une onde de choc se propageant dans une structure de même nature et dont on connaît les caractéristiques, afin de déterminer la présence de défauts. Le percuteur est généralement constitué par un marteau comprenant un manche longitudinal se prolongeant par une de ses extrémités par une masse munie d'une surface de percussion décalée par rapport à l'axe du manche et s'étendant généralement parallèlement à celuici. De par leur construction, les marteaux de ce type ne peuvent pas être employés dans des endroits d'accès difficiles voire impossibles pour un utilisateur. En outre, lorsqu'ils sont destinés à engendrer une onde de choc dans une structure immergée, ils sont d'une utilisation peu aisée et ne peuvent pas permettre d'appliquer une force relativement importante sur la paroi de la structure à ausculter. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients et de fournir un dispositif d'auscultation d'une structure permettant d'engendrer manuellement et à dis tance une onde de choc dans la structure en vue d'en étudier les caractéristiques. Elle a donc pour objet un dispositif d'auscultation d'une structure comprenant un percuteur destiné à percuter ladite structure, et des moyens de mesure de l'onde de choc se propageant dans la structure sous l'effet du percuteur destinés à être positionnés par rapport audit percuteur et reliés à une unité de traitement de signaux adaptée pour déterminer, à partir de l'onde de choc mesurée par les moyens de mesure, au moins une caractéristique de la structure, caractérisé en ce que ledit percuteur comporte une tige actionnable manuellement selon une direction parallèle à son axe longitudinal pour venir percuter ladite structure et délimitant une surface de percussion située dans l'axe de la tige et s'étendant perpendiculairement à celui-ci. L'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - le percuteur comporte un capteur de force solidaire de la tige et adapté pour délivrer à l'unité de traitement de signaux un signal de mesure de la force transmise par le percuteur à la structure - le capteur de force comporte deux surfaces actives d'extrémités mutuellement opposées coopérant l'une avec une extrémité libre de la tige et l'autre avec un embout de protection pour le capteur - la surface de percussion du percuteur est constituée par la tranche d'extrémité de l'embout de protection opposée au capteur de force - la surface de percussion du percuteur est constituée par la tranche d'extrémité de la tige opposée au capteur de force - l'embout de protection constitue un organe de lestage pour le percuteur adapté pour augmenter la force transmise par celui-ci à la structure, la force mesurée Fm par le capteur et la force transmise Ft par le percuteur étant liées par la relation Ft = Fm x M+m M dans laquelle M est la masse du percuteur, et m est la masse de l'embout - le dispositif d'auscultation comporte en outre au moins une seconde tige munie d'une extrémité libre à laquelle sont fixés les moyens de mesure, ladite seconde tige formant manche de positionnement contre ladite structure pour lesdits moyens de mesure - ladite au moins une seconde tige comporte des moyens de guidage et de positionnement du percuteur par rapport aux moyens de mesure - les moyens de guidage et de positionnement comportent au moins deux bras de positionnement de longueur réglable, s'étendant chacun à partir de la zone médiane de ladite seconde tige et munis chacun, au niveau de leur extrémité libre, d'un anneau de guidage pour ledit percuteur - les moyens de mesure comportent un capteur de mouvement relié à la seconde tige par un élément élastiquement déformable de découplage mécanique. L'invention a également pour objet un percuteur destiné à engendrer une onde de choc dans une structure en vue d'en étudier les caractéristiques, caractérisé en ce qu'il est intégré à un dispositif d'auscultation tel que défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique de profil d'un dispositif d'auscultation d'une structure selon l'invention ; - la figure 2 est une vue éclatée du percuteur du dispositif de la figure 1, partiellement arrachée ; et - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale des moyens de mesure de l'onde de choc du dispositif de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif d'auscultation d'une structure, désigné par la référence numérique 10, en position active. Il est destiné à ausculter une conduite 12, constituée d'un ensemble d'éléments en ciment, afin d'en déterminer les caractéristiques physiques intrinsèques, et de détecter la présence de défauts dans le ou les matériaux constitutifs de la conduite, ainsi que dans les matériaux environnants. Ce dispositif d'auscultation est particulièrement destiné à la détection de défauts du matériau constituant la structure auscultée, de défauts de compactage autour de la structure auscultée, ou à la détection d'anomalies dans les joints d'étanchéité disposés entre des éléments de la structure auscultée. Le dispositif d'auscultation 10 comporte un percuteur 14 destiné à percuter la paroi 16 de la conduite 12 et des moyens de mesure 18 de l'onde choc engendrée par le percuteur 14 et se propageant dans le matériau constitutif de la conduite 12. On voit sur cette figure 1 que le percuteur 14 comporte une tige actionnable manuellement par un utilisateur selon une direction parallèle à son axe longitudinal pour venir frapper la paroi 16 et comprenant à une de ses extrémités libres un capteur de force 22 relié à une unité de traitement de signaux, de type connu et non représentée. Le capteur de force 22 est muni de deux surfaces d'extrémités actives 22-a et 22-b et est coiffé par un embout de protection 24. Il est par exemple constitué par un capteur de force "PCB" de type 084 B05. On voit également sur cette figure que le dispositif d'auscultation 10 comporte en outre une seconde tige 26 cylindrique à une des extrémités de laquelle sont fixés les moyens de mesure 18. Cette seconde tige 26 constitue un manche permettant à un utilisateur d'appliquer les moyens de mesure 18 contre la paroi 16 de la conduite 12. Le dispositif d'auscultation 10 est complété par deux bras 28 et 30, parallèles et sensiblement de même longueur, fixés par l'une de leurs extrémités, par exemple par soudage, à la seconde tige 26 perpendiculairement à son axe longitudinal. Chaque bras 28 et 30 se prolonge à son extrémité libre par un anneau, respectivement 32 et 34 dans lequel s'engage le percuteur 20 en vue de son guidage. Les anneaux 32 et 34 sont disposés de façon coaxiale. En outre, chaque bras 28 et 30 comporte des moyens de réglage en longueur en vue du positionnement relatif des moyens de mesure 18 et du percuteur 14. Ces moyens de réglage en longueur sont de type connu et ne sont donc pas représentés. La description complète du percuteur 14 va maintenant être faite en référence à la figure 2. Le percuteur 14 a une forme de cylindre dont les extrémités 36 et 38 sont chacunes tronconiques. Comme cela a été mentionné précédemment, à une des extrémités, telle que 38, sont fixés le capteur de force 22 et l'embout de protection 24. A cet effet, cette extrémité 38, le capteur de force 22 et l'embout 24 comportent chacun un filetage femelle, respectivement 40,42 et 44, destiné à coopérer avec un manchon fileté 46. Ainsi, après montage de l'ensemble, les deux surfaces actives 22-a et 22-b du capteur de force 22 mutuellement opposées sont en appui l'une contre l'extrémité 38 correspondante de la tige et l'autre contre une tranche d'extrémité de l'embout de protection 24. La structure des moyens de mesure 18 de l'onde de choc se propageant dans la conduite 12 sous l'effet de l'action du percuteur 14 va maintenant être décrite en référence à la figure 3. Les moyens de mesure 18 comportent un capteur de mouvement 50 de la paroi 16 constitué par un accéléromè- tre de type connu, par exemple un accéléromètre vendu par la société "PCB" de type 353 B 18. Il est fixé sur un élément élastiquement déformable 54 solidaire d'une extrémité libre de la seconde tige 26 et assurant un découplage mécanique entre la seconde tige 26 et le capteur de mouvement 50. L'élément de découplage mécanique 54 est constitué par un cylindre en caoutchouc dont le diamètre externe est sensiblement égal au diamètre interne de la seconde barre 26. Il est emmanché dans la seconde tige 26 et comporte une zone centrale amincie 55 munie d'un trou pour le passage et la fixation du capteur de mouvement 50. On voit également sur cette figure que l'élément de découplage 54 est muni au voisinage de sa tranche d'extrémité libre de nervures annulaires concentriques d'affaiblissement améliorant sa déformation élastique de manière à assurer un plaquage efficace du capteur de mouvement 50 contre la paroi de la conduite. Sur cette figure 3, une seule nervure 56 a été représentée, mais l'élément du découplage mécanique 54 peut, bien entendu, comporter plusieurs de ces nervures. Le dispositif d'auscultation qui vient d'être décrit s'utilise en appliquant manuellement les moyens de mesure 18 et l'embout 24 contre la paroi 16 de la conduite 12 à ausculter. On soulève ensuite manuellement le percuteur 14 d'une hauteur déterminée puis on le relâche de telle sorte que la surface de percussion du percuteur 14, constituée par la tranche d'extrémité libre de l'embout 24 opposée au capteur de force 22, vienne frapper la paroi 16 selon une direction contenue dans l'axe longitudinal de la tige 20. La force ainsi appliquée est mesurée par le capteur de force 22 qui délivre de manière classique un signal de mesure à l'unité de traitement de signaux. L'unité de traitement de signaux calcule, à partir de la force mesurée, la force effectivement appliquée par le percuteur 14 à la paroi 16 selon la relation suivante F = Fm x M+m M dans laquelle F est la force transmise par le percuteur à la conduite 12, Fm est la force mesurée par le capteur de force, M est la masse du percuteur, et m est la masse de l'embout. On conçoit donc que différentes forces peuvent être appliquées à la paroi 16 en choisissant des embouts de masse m adaptée, la force appliquée par la tige 20 sur le capteur de force 22 restant sensiblement constante. Ainsi, en utilisant un embout ayant une masse m de 500 grammes, il est possible de transmettre une force à la paroi 16 de l'ordre de 10 tonnes, alors que la force appliquée au capteur de force 22 est voisine de 2 tonnes. Le capteur 22 n'est par conséquent pas endommagé. Comme on l'a mentionné précédemment, le percuteur engendre une onde de choc qui se propage dans le matériau constitutif de la conduite 12. Cette onde choc est mesurée par l'accéléromètre 50 qui délivre un signal de mesure du mouvement de la paroi 16 à l'unité de traitement de signaux. Le signal de mesure de mouvement est ensuite traité par cette unité de traitement de signaux par exemple par comparaison avec un signal de mesure correspondant à un signal issu d'une onde se propageant dans une conduite de même nature et dont on connaît les caractéristiques, afin de déterminer la présence éventuelle de défauts. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, le capteur de force est disposé à une extrémité de la tige, et la surface de percussion est constituée par la tranche d'extrémité de l'embout de protection du capteur. On pourrait cependant envisager, en variante, de venir frapper la paroi de la conduite au moyen de la surface d'extrémité opposée de la tige, qui constituerait ainsi la surface de percussion pour le percuteur du dispositif d'auscultation. Il est également possible de doter le percuteur d'une tige constituée par l'assemblage de deux demi tiges avec interposition du capteur de force, ce qui permet de rendre encore plus faible la force appliquée sur celui-ci et donc de le soumettre à des efforts moins importants. On conçoit que l'invention qui vient d'être décrite permet d'ausculter manuellement et à distance une structure en vue d'en déterminer les caractéristiques physiques intrinsèques. Elle permet en particulier l'auscultation de façon efficace d'une structure immergée, la force de pénétration dans l'eau du percuteur étant relativement faible. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'auscultation d'une structure comprenant un percuteur (14) destiné à percuter ladite structure, et des moyens de mesure (18) de l'onde de choc se propageant dans la structure sous l'effet du percuteur (14) destinés à être positionnés par rapport audit percuteur (14) et reliés à une unité de traitement de signaux adaptée pour déterminer, à partir de l'onde de choc mesurée par les moyens de mesure (18), au moins une caractéristique de la structure, caractérisé en ce que ledit percuteur (14) comporte une tige (20) actionnable manuellement selon une direction parallèle à son axe longitudinal pour venir percuter ladite structure et délimitant une surface de percussion située dans l'axe de la tige (20) et s'étendant perpendiculairement à celuici. 2. Dispositif d'auscultation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le percuteur (14) comporte un capteur de force (22) solidaire de la tige (20) et adapté pour délivrer à l'unité de traitement de signaux un signal de mesure de la force transmise par le percuteur (14) à la structure. 3. Dispositif d'auscultation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de force (22) comporte deux surfaces actives d'extrémités mutuellement opposées coopérant l'une avec une extrémité libre (38) de la tige (20) et l'autre avec un embout de protection (24) pour le capteur (22). 4. Dispositif d'auscultation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de percussion du percuteur est constituée par la tranche d'extrémité de l'embout de protection (24) opposée au capteur de force (22). 5. Dispositif d'auscultation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de percussion du percuteur est constituée par la tranche d'extrémité (36) de la tige (20) opposée au capteur de force (22). 6. Dispositif d'auscultation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'embout de protection (24) constitue un organe de lestage pour le percuteur adapté pour augmenter la force transmise par celui-ci à la structure, la force mesurée (fun) par le capteur (22) et la force transmise (Ft) par le percuteur (14) étant liées par la relation F = Fm x M+m M dans laquelle M est la masse du percuteur, et m est la masse de l'embout. 7. Dispositif d'auscultation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une seconde tige (26) munie d'une extrémité libre à laquelle sont fixés les moyens de mesure (18), ladite seconde tige (26) formant manche de positionnement contre ladite structure pour lesdits moyens de mesure (18). 8. Dispositif d'auscultation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite au moins une seconde tige comporte des moyens de guidage et de positionnement (28,30) du percuteur (14) par rapport aux moyens de mesure (18). 9. Dispositif d'auscultation selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de guidage et de positionnement comportent au moins deux bras de positionnement (28,30) de longueur réglable, s'étendant chacun à partir de la zone médiane de ladite seconde tige (26) et munis chacun, au niveau de leur extrémité libre, d'un anneau de guidage (32,34) pour ledit percuteur (14). 10. Dispositif d'auscultation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les moyens de mesure (18) comportent un capteur de mouvement (50) relié à la seconde tige (26) par un élément élastiquement déformable (54) de découplage mécanique. 11. Percuteur destiné à engendrer une onde de choc dans une structure en vue d'en étudier les caractéristiques, caractérisé en ce qu'il est intégré à un dispositif d'auscultation selon l'une quelconques des revendications 1 à 10.