Brevet FR2874431A1 — publié le 20060224

SYSTEME DE CARTOGRAPHIE ULTRASONORE PAR TRANSMISSION, UTILISANT AU MOINS UN FILM PIEZOELECTRIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un système 5 de cartographie ultrasonore par transmission. Elle s'applique notamment au contrôle non destructif d'objets tels que des pièces mécaniques par exemple. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans le domaine du contrôle non destructif, les techniques ultrasonores sont bien connues. Il existe divers moyens de cartographie pour mettre en oeuvre ces techniques. De façon connue, dans le domaine du contrôle ultrasonore par réflexion, un seul capteur ultrasonore est utilisé et sa position est codée par l'intermédiaire d'un système mécanique qui comprend par exemple un bras ou une rampe, afin de retranscrire une "image" d'une pièce que l'on contrôle. Dans ce cas, on détermine l'amplitude ou le temps de parcours d'un écho ultrasonore, pour une position donnée du capteur par rapport à la pièce. Dans le domaine du contrôle ultrasonore par transmission, il est connu d'utiliser un émetteur ultrasonore et un récepteur ultrasonore qui sont séparés l'un de l'autre: ils sont disposés de part et d'autre de la pièce contrôlée. Dans ce cas, l'émetteur et le récepteur sont déplacés simultanément de part et d'autre de cette pièce, par l'intermédiaire d'un système mécanique qui est codé en position. Des systèmes de cartographie ultrasonore existent pour tout type de contrôle ultrasonore: contrôle en immersion, par contact, par jet d'eau, par couplage par l'intermédiaire de l'air, par laser ou par l'intermédiaire d'un EMAT c'est-à-dire d'un traducteur à effet électromagnéto-acoustique (en anglais "Electro-Magneto-Acoustic Transducer"). Cependant, un contrôle ultrasonore par transmission n'est pas souvent possible car il est bien souvent difficile d'accéder à la zone que l'on veut contrôler et de mettre en uvre une telle technique de contrôle. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents. Elle a pour objet un système de cartographie ultrasonore d'un objet par transmission, ce système comprenant un émetteur d'ultrasons et un récepteur d'ultrasons, qui sont placés de part et d'autre de l'objet, ce système étant caractérisé en ce que: - l'émetteur est déplaçable et codé en position, - le récepteur comprend au moins un film piézoélectrique, et - le système comprend en outre des moyens électroniques de traitement des signaux électriques fournis par le film piézoélectrique lorsque ce film piézoélectrique reçoit des ultrasons, de manière à cartographier l'objet. Selon un premier mode de réalisation 5 particulier du système objet de l'invention, le film piézoélectrique est disposé sur un support. Selon un deuxième mode de réalisation particulier, le film piézoélectrique est placé contre une première face de l'objet et l'émetteur d'ultrasons est déplaçable en regard d'une deuxième face de l'objet, qui est opposée à la première face. Le système objet de l'invention peut comprendre une pluralité de films piézoélectriques qui sont disposés les uns à côté des autres pour augmenter la surface cartographiée. Selon un mode de réalisation préféré du système objet de l'invention, chaque film piézoélectrique est de type PVDF ou de type copolymère. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du système objet de l'invention, permettant un contrôle par transmission en immersion, et - la figure 2 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation particulier du système objet de l'invention, permettant un contrôle par transmission par contact. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un système de cartographie ultrasonore conforme à l'invention utilise un film piézoélectrique qui est de préférence de type PVDF ou de type copolymère. Rappelons que le sigle PVDF désigne le polyfluorure de vinylidène (en anglais "polyvinylidene fluoride"). Un tel système permet d'effectuer des contrôles ultrasonore par transmission lorsque ces contrôles sont difficiles voire impossibles à mettre en oeuvre, par exemple du fait de problèmes pour accéder à la zone à contrôler et/ou de problèmes de robotique ou de mise en place d'un système de cartographie. Le film piézoélectrique utilisé est soit disposé sur un support, qui peut être une plaque de verre placée dans une cuve ou toute autre surface rigide, soit directement collé sur une face d'une pièce à contrôler. On utilise ce film en tant que récepteur d'ultrasons et on le connecte à un appareil de contrôle ultrasonore. L'émission des ultrasons (par exemple par contact, au moyen d'un EMAT, en immersion, par couplage par l'intermédiaire de l'air ou par laser) est obtenue par un système approprié, qui est codé en position. Ainsi, à chaque position du point d'émission ultrasonore est associée une grandeur physique provenant du récepteur d'ultrasons, à savoir le film piézoélectrique. Cela permet d'obtenir une cartographie de la pièce que l'on contrôle. La taille d'une telle cartographie est évidemment limitée par la taille du film piézoélectrique que l'on utilise et/ou par le système de balayage de la pièce au moyen de l'émetteur d'ultrasons. Pour augmenter la surface contrôlée, on peut utiliser plusieurs films piézoélectriques et placer ces films les uns à côté des autres, par exemple en les juxtaposant sur le support mentionné plus haut ou en les collant les uns à côté des autres sur une face de la pièce contrôlée. Les exemples des figures 1 et 2 illustrent 15 schématiquement ce qui précède. Un exemple du système de l'invention est schématiquement illustré par la figure 1 et concerne un contrôle ultrasonore par transmission, en immersion. On voit sur cette figure 1 une cuve 2 qui est remplie d'eau 4. Une plaque de verre 6 repose horizontalement sur le fond de la cuve 2 par l'intermédiaire de supports 8. Une pièce à contrôler 10 repose sur la plaque de verre 6 par l'intermédiaire de supports 12, de sorte qu'un espace existe entre la face inférieure de la pièce et cette plaque 6. Un film piézoélectrique 14 de type PDVF ou de type copolymère est disposé dans cet espace, contre la plaque de verre 6. Un émetteur d'ultrasons 16 est disposé dans l'eau, en regard de la face supérieure de la pièce 10. Cet émetteur d'ultrasons est fixé à des moyens 18 de déplacement qui lui permettent de se déplacer en regard de la pièce et de balayer cette dernière par un faisceau d'ultrasons. Ces moyens de déplacement 18 permettent de connaître, à tout instant, la position de l'émetteur d'ultrason 16, de sorte que ce dernier est codé en déplacement (on dit aussi qu'il est codé en position). Ainsi, pour toute position occupée par l'émetteur, le faisceau ultrasonore issu de cet émetteur interagit avec la pièce 10, et le film piézoélectrique 14 détecte les ultrasons transmis par cette pièce et fournit un signal électrique correspondant à la position occupée par l'émetteur 16. Des moyens électroniques de commande et de traitement 20 sont prévus pour - commander les moyens de déplacement 18 ainsi que l'émetteur ultrasonore 16, - recevoir les signaux électriques émis par le film piézoélectrique 14, et - traiter ces signaux pour obtenir une cartographie ultrasonore de la pièce contrôlée. Ces moyens de commande et de traitement 20 sont munis de moyens d'affichage 22 permettant de visualiser la cartographie ultrasonore obtenue. La figure 2 illustre schématiquement un autre exemple de l'invention, permettant un contrôle ultrasonore d'une pièce par transmission et contact. Dans ce cas, l'émetteur d'ultrasons et le récepteur d'ultrasons (film piézoélectrique) sont placés de part et d'autre de la pièce à contrôler, le récepteur étant en contact avec cette dernière. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, la pièce à contrôler 24 a la forme d'un tube que l'on voit en coupe transversale. Le film piézoélectrique 26 est collé contre la paroi interne de ce tube, dans la zone que l'on veut contrôler. On utilise un palpeur ultrasonore 28 en tant qu'émetteur ultrasons. Ce palpeur 28 est fixé à des moyens de déplacement 30 permettant de déplacer ce palpeur sur la paroi externe du tube, en regard du film piézoélectrique, dans toute la zone à contrôler. Ces moyens 30 permettent encore de contrôler la position du palpeur qui est donc encore codé en déplacement. Des moyens électroniques de commande et de traitement 32 sont prévus pour - commander les moyens de déplacement 30 et le palpeur ultrasonore 28, recevoir les signaux électriques issus du film piézoélectrique 26 lorsque ce dernier reçoit les ultrasons transmis par la pièce (lors de l'interaction de cette pièce avec le faisceau ultrasonore émis par le palpeur 28), et - traiter ces signaux pour obtenir une 25 cartographie ultrasonore de la zone contrôlée de la pièce. Des moyens d'affichage 34 sont encore associés à ces moyens 32 pour la visualisation de cette cartographie. Si l'on veut augmenter la surface de contrôle, on peut ajouter au film 26 des films piézoélectriques, tels que les films 36 et 38, et coller ces films 36 et 38 contre la paroi interne de la pièce en juxtaposant tous les films. Les moyens de déplacement 30 sont alors prévus pour déplacer le palpeur ultrasonore 26 sur toute la zone qui résulte de cette justaposition, en regard de la zone occupée par tous les films. Les films que l'on a ajoutés sont également connectés aux moyens électroniques de traitement et de commande 32, de sorte que l'on peut obtenir une cartographie ultrasonore de la pièce 24 dans une zone plus vaste. Bien entendu, on pourrait de la même façon augmenter la superficie de la zone contrôlée dans l'exemple de la figure 1, en juxtaposant plusieurs films piézoélectriques sur la plaque de verre 6 en regard de la pièce contrôlée, en faisant en sorte que l'émetteur ultrasonore 16 puisse balayer la pièce contrôlée en regard de l'ensemble des films piézoélectriques, et en connectant ces derniers aux moyens de commande et de traitement 20 pour obtenir une cartographie ultrasonore de la pièce dans une zone de plus grande superficie. REVENDICATIONS 1. Système de cartographie ultrasonore d'un objet (10, 24) par transmission, ce système comprenant un émetteur d'ultrasons (16, 28) et un récepteur d'ultrasons, qui sont placés de part et d'autre de l'objet, ce système étant caractérisé en ce que: - l'émetteur est déplaçable et codé en position, - le récepteur comprend au moins un film 10 piézoélectrique (14, 26, 36, 38), et - le système comprend en outre des moyens électroniques (20, 32) de traitement des signaux électriques fournis par le film piézoélectrique lorsque ce film piézoélectrique reçoit des ultrasons, de manière à cartographier l'objet. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le film piézoélectrique (14) est disposé sur un support (6). 3. Système selon la revendication 1, dans lequel le film piézoélectrique (26, 36, 38) est placé contre une première face de l'objet {20) et l'émetteur d'ultrasons (28) est déplaçable en regard d'une deuxième face de l'objet, qui est opposée à la première face. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une pluralité de films piézoélectriques (26, 36, 38) qui sont disposés les uns à côté des autres pour augmenter la surface cartographiée. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque film 30 piézoélectrique (14, 26, 36, 38) est de type PVDF ou de type copolymère.