Brevet FR2908516A1 — publié le 20080516

PROCEDE ET DISPOSITIF D'EMISSION ET/OU DE RECEPTION D'ONDES ULTRASONORES GUIDEES, SELON UN MODE DE PROPAGATION PREPONDERANT, CHOISI PARMI DIFFERENTS MODES POSSIBLES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine de l'utilisation des ondes ultrasonores guidées. Plus précisément, elle concerne un procédé et un dispositif d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées. L'invention s'applique principalement au CND (en anglais, NDT) c'est-à-dire au contrôle non-destructif (en anglais, non-destructive testing) de pièces présentant une invariance géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une des dimensions de la section de ces pièces, cette section étant une surface localement perpendiculaire à la dimension qui conduit à l'invariance. Dans une telle structure, les ondes se propagent suivant la direction conduisant à l'invariance sur de grandes distances et sont guidées par la surface engendrée par les bords de la section. A titre d'exemple, on voit sur la figure 1 une pièce 2 dans laquelle des ondes ultrasonores guidées peuvent se propager ; cette pièce présente une direction d'invariance suivant une direction z et elle est engendrée par translation d'une section S de la pièce suivant la direction z ; la surface guidante a la référence 4 sur la figure 1. 2908516 2 On peut ainsi contrôler par exemple des tubes de plusieurs mètres, de grandes plaques ou des barres de grande longueur, sans déplacer le traducteur (en anglais, probe) ultrasonore utilisé pour le 5 contrôle. C'est le principal avantage des ondes guidées dans l'application au CND. A ce sujet, on se reportera au document [Rose02] qui, comme les autres documents cités par la suite, est mentionné à la fin de 10 la description. Indiquons que l'invention s'applique notamment au contrôle des câbles de précontrainte ou de post-contrainte. 15 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE On donne ci-après quelques caractéristiques des ondes ultrasonores guidées. Les ondes ultrasonores peuvent se propager de façon guidée, suivant différents types de modes, 20 dans une pièce dont une ou deux des dimensions sont de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores. Les modes guidés correspondent à des phénomènes de résonance d'ondes ultrasonores dans la section de la pièce constituant le guide. Il suffit de 25 connaître ces résonances dans une section pour déduire la structure spatio-temporelle des ondes qui se propagent, en n'importe quel point du guide. On connaît des modèles qui décrivent les ondes guidées dans les structures de géométrie canonique (par exemple cylindres ou plaques) et 2908516 3 permettent une évaluation numérique rapide de la structure spatio-temporelle des ondes guidées. Pour des géométries plus complexes, on doit mettre en oeuvre des méthodes numériques (telles que la 5 méthode des éléments finis, la méthode des éléments finis semi-analytique, la méthode des différences finies ou la méthode des éléments finis aux frontières par exemple) pour calculer la structure spatio-temporelle. 10 Fondamentalement, pour une fréquence d'excitation ultrasonore donnée, il existe différents modes guidés qui se propagent à différentes vitesses (caractère multi-modal des ondes guidées). Par ailleurs, les vitesses de propagation 15 des différents modes dépendent .de la fréquence d'excitation des ondes ultrasonores (caractère dispersif des ondes ultrasonores guidées). Si l'excitation a une large bande passante, c'est-à-dire comporte un spectre étendu de fréquences 20 d'excitation, l'allure de l'impulsion initiale est déformée à mesure que l'onde se propage, chaque composante fréquentielle se propageant à sa vitesse propre. C'est pourquoi l'excitation des ondes ultrasonores guidées est en général un signal dont la 25 bande passante est étroite, de manière à limiter au maximum ces déformations. On considère ci-après l'utilisation des ondes ultrasonores guidées en contrôle non-destructif. Les ondes guidées sont utilisées pour 30 détecter les éventuels défauts qui sont présents dans la structure guidante, à savoir une pièce qui est 2908516 4 constituée d'un ou de plusieurs matériaux solides et dont la géométrie permet la propagation d'ondes guidées. Chaque mode guidé possède ses propres 5 caractéristiques de répartition spatiale de l'amplitude des différentes quantités physiques qui sont associées au passage de l'onde (déplacement particulaire, contrainte). Les caractéristiques d'un mode donné 10 peuvent être plus favorables à certains contrôles ; cela dépend beaucoup des buts que l'on assigne à la méthode mise en œuvre. Par exemple, on peut préférer un mode dont l'amplitude de déplacement particulaire est forte au 15 barycentre de la section si l'on cherche à détecter des défauts au coeur de la pièce contrôlée, ou l'on peut au contraire préférer un autre mode pour lequel cette même amplitude doit être forte à la surface du guide (pièce) si l'on cherche à détecter des défauts qui sont proches 20 de la surface de la pièce. Souvent, les configurations de contrôle sont telles que l'on n'a pas accès à la section de la structure guidante. Le rayonnement des ondes ultrasonores, c'est-à-dire l'émission de ces ondes, se 25 fait alors par la surface guidante, ou l'une des surfaces guidantes, dont la normale est perpendiculaire à la normale de la section. Par exemple, dans le cas où la structure guidante est un tube, on peut émettre des ondes depuis la paroi externe du tube ou depuis la 30 paroi interne de ce dernier. 2908516 5 Cependant, dans certaines configurations de contrôle, on peut avoir accès à la section de la structure guidante. Dans d'autres configurations, seul l'accès par la section de la structure guidante est 5 possible. Précisons dès à présent que la présente invention suppose que l'accès à la section du guide est possible. On considère dans ce qui suit les 10 difficultés qui sont propres à l'utilisation des ondes ultrasonores guidées en contrôle non-destructif. Comme dans toute méthode de CND qui utilise des ondes ultrasonores se propageant dans une pièce à inspecter, le temps d'arrivée d'une onde ayant interagi . 15 avec un défaut peut servir à déduire la position du défaut si l'on sait associer une vitesse de propagation à cette onde. Dans le cas des ondes ultrasonores guidées, la localisation des défauts détectés est rendue 20 difficile par le caractère multi-modal des ondes rayonnées, car plusieurs modes guidés se propagent simultanément à plusieurs vitesses ; l'interprétation des signaux reçus, en termes de temps d'arrivée des ondes ayant interagi avec un défaut, pour en déduire la 25 localisation de ce défaut, est d'autant plus difficile que les modes guidés excités sont nombreux. De plus, chaque mode guidé présente une certaine dispersion - sa vitesse de propagation dépend de sa fréquence - et cette dispersion est différente 30 d'un mode à l'autre ; ceci accroît les difficultés d'interprétation des signaux. 2908516 6 On considère maintenant les solutions connues, visant à pallier les difficultés mentionnées dans ce qui précède. Des solutions existent pour émettre (et/ou 5 recevoir) un mode guidé particulier parmi les différents modes guidés possibles. Elles font appel à la sélection d'une plage de fréquences d'excitation et à la sélection d'un mode par différents moyens techniques. 10 La sélection d'une plage de fréquences ne présente pas de difficulté ; mais la sélection d'un mode nécessite la mise en oeuvre de techniques spécifiques. Une solution connue consiste à rayonner par 15 réfraction entre un milieu de couplage et la structure guidante selon un angle particulier de coïncidence des projections, sur la surface guidante (ou l'une des surfaces guidantes) de la structure, des vitesses de phase respectives de l'onde dans le milieu de couplage 20 et de l'onde que l'on veut émettre dans la structure. Le milieu de couplage peut être solide (voir [Ditr95]), liquide (voir [Plon76]) ou gazeux (voir [Cast96]). On est également capable de rayonner à l'aide de transducteurs (en anglais, transducers) en 25 contact direct avec la surface guidante ou l'une des surfaces guidantes d'une structure qui présente une périodicité spatiale correspondant à la périodicité spatiale du mode guidé que l'on veut émettre. Pour ce faire, on utilise des transducteurs 30 EMAT, c'est-àdire des transducteurs acoustiques électromagnétiques (en anglais, electro-magnetic 2908516 7 acoustic transducer) (voir [Thom97]), des transducteurs piézoélectriques en forme de peignes (voir [Rose98]) ou des transducteurs interdigités (voir [Wilc97]). En outre, la possibilité de sélectionner un 5 mode dans le cas d'une excitation par la section du guide n'a été évoquée que dans le document [Leve96] et seulement dans le cas d'un guide en forme de plaque. La méthode divulguée par ce document consiste tout d'abord à choisir une fréquence à 10 laquelle il existe seulement deux modes présentant des symétries différentes par rapport au plan médian de la plaque, ce qui est très restrictif du point de vue géométrique mais aussi en termes de fréquences de travail possibles. En exerçant une force présentant 15 l'une des deux symétries possibles, on privilégie le mode correspondant à cette symétrie. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour but de 20 permettre de rayonner de façon très privilégiée (dans le cas de l'émission d'ultrasons) ou d'être sensible de façon très privilégiée (dans le cas de la réception des ultrasons) à un mode unique de propagation ultrasonore dans un guide d'onde, ce mode étant choisi parmi les 25 différents modes de propagation guidée possibles. On facilite ainsi l'interprétation des résultats d'un contrôle nondestructif d'une structure par des ondes ultrasonores guidées. En effet, en ne rayonnant qu'un seul mode 30 guidé, selon une excitation temporelle dont le spectre fréquentiel est centré autour d'une fréquence 2908516 8 particulière, ce mode étant choisi par l'opérateur parmi différents modes possibles dont les caractéristiques physiques sont connues grâce à un outil de simulation approprié, on supprime les 5 difficultés qui sont propres à l'utilisation des ondes ultrasonores guidées. De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées dans une structure, selon 10 un unique mode de propagation, procédé dans lequel on a accès à au moins une section de la structure, cette structure présentant une invariance géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une des dimensions de la section, une ou deux des 15 dimensions de la structure étant de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores, ce procédé étant caractérisé en ce que : - on choisit une fréquence de vitesse de groupe maximale parmi les fréquences de vitesse de 20 groupe maximale qui sont relatives à la structure, c'est-à-dire les fréquences qui correspondent à des modes guidés se propageant à une vitesse de groupe maximale, - on choisit un mode guidé parmi les 25 différents modes guidés qui sont associés à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, et - pour l'émission, on rayonne les ondes ultrasonores à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, à partir de la section, à l'aide d'un 30 premier traducteur ultrasonore, en créant à l'aide de ce premier traducteur ultrasonore, au niveau de cette 2908516 9 section, une distribution de contraintes normales reproduisant la distribution de contraintes normales qui est associée au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, et/ou 5 pour la réception, on utilise le premier traducteur ultrasonore ou un deuxième traducteur ultrasonore ayant des caractéristiques qui lui permettent de créer la distribution de contraintes normales que l'on reproduit pour l'émission, le premier 10 ou le deuxième traducteur ultrasonore étant alors sélectivement sensible, dans le cas de la réception, au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie. Selon un mode de réalisation préféré du 15 procédé objet de l'invention, - on détermine les fréquences de vitesse de groupe maximale et l'on visualise la répartition d'amplitude des différents modes guidés à la fréquence de vitesse de groupe maximale qui leur correspond, à 20 partir des caractéristiques géométriques et élastiques de la structure et d'une gamme de fréquences choisie, - on choisit l'un des modes, et on procède à l'émission et/ou à la réception des ondes ultrasonores. 25 La présente invention concerne aussi un dispositif d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées dans une structure, selon un unique mode de propagation, dispositif dans lequel on a accès à au moins une section de la structure, cette 30 structure présentant une invariance géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une 2908516 10 des dimensions de la section, une ou deux des dimensions de la structure étant de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : 5 -des moyens pour déterminer les fréquences de vitesse de groupe maximale qui sont relatives à la structure, c'est-à-dire les fréquences qui correspondent à des modes guidés se propageant à une vitesse de groupe maximale, et pour visualiser la 10 répartition d'amplitude des différents modes guidés à la fréquence de vitesse de groupe maximale qui leur correspond, à partir des caractéristiques géométriques et élastiques de la structure et d'une gamme de fréquences choisie, de manière à choisir une fréquence 15 de vitesse de groupe maximale et l'un des modes qui lui est associé, et - au moins un traducteur ultrasonore apte à rayonner les ondes ultrasonores à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, à partir de la 20 section, en créant, au niveau de la section, une distribution de contraintes normales reproduisant la distribution de contraintes normales qui est associée au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, le traducteur ultrasonore 25 étant alors sélectivement sensible, dans le cas de la réception, au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie. De préférence, chaque traducteur ultrasonore est un traducteur ultrasonore multi- 30 éléments. 2908516 11 Selon un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, ce dispositif est adapté à la structure et au mode choisi, et comprend en outre des moyens de commande des 5 éléments, qui sont communs à tous ces éléments. Selon un deuxième mode de réalisation particulier, le dispositif objet de l'invention comprend en outre des moyens de commande des éléments, ces moyens de commande étant aptes à commander chaque 10 élément indépendamment des autres éléments. 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 15 nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 a déjà été décrite et illustre schématiquement un exemple de pièce cylindrique dans laquelle des ondes ultrasonores 20 guidées peuvent se propager, cette pièce étant engendrée par translation de l'une de ses sections suivant une direction d'invariance, - la figure 2 illustre schématiquement une source ultrasonore qui est utilisée pour envoyer des 25 ondes ultrasonores dans la pièce, - la figure 3 illustre schématiquement l'excitation de la pièce cylindrique depuis la section de cette pièce cylindrique, par une autre source ultrasonore, 2908516 12 - la figure 4 illustre schématiquement un signal d'excitation dans les domaines temporel et fréquentiel, - la figure 5 illustre schématiquement une 5 configuration d'émission-réception dans laquelle l'émission et la réception sont séparées, et - la figure 6 illustre schématiquement le signal électrique qui est reçu pour deux longueurs différentes de la pièce. 10 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'invention s'applique à tous les guides d'ondes élastiques (définis plus haut) pour lesquels au moins un mode guidé présente une fréquence pour 15 laquelle la vitesse de groupe (vitesse de propagation de l'énergie) est maximale. Quand cette vitesse de groupe est supérieure aux vitesses de tous les modes se propageant à cette fréquence, la contrainte tangentielle du mode est minimale et faible par rapport 20 à la contrainte normale. Par exemple, tous les modes axisymétriques d'un guide cylindrique présentent systématiquement une contrainte tangentielle qui est négligeable par rapport à la contrainte normale, à la fréquence correspondant à 25 un maximum de vitesse de groupe ; par contre, ce n'est pas le cas des modes qui ne sont pas axisymétriques. En ce qui concerne un guide de section rectangulaire, seuls certains modes présentent cette propriété. Dans le reste de la description, cette 30 fréquence sera dénommée fréquence de vitesse de groupe maximale par souci de simplification, au lieu 2908516 13 de fréquence à laquelle le mode guidé choisi se propage à une vitesse de groupe maximale . La solution apportée par la présente invention est fondée sur l'utilisation de cette 5 fréquence particulière et sur le fait que l'on rayonne l'énergie ultrasonore par la tranche de la structure guidante, à l'aide d'un traducteur ultrasonore, en créant une distribution de contrainte normale, et aussi sur le fait qu'à la fréquence considérée, à savoir la 10 fréquence de vitesse de groupe maximale, la contrainte tangentielle du mode choisi est minimale. L'invention consiste à créer à l'aide du traducteur ultrasonore une distribution de contraintes normales reproduisant, de façon exacte ou approchée, la 15 distribution de contrainte normale qui est associée au mode propagatif choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale. Cela permet de sélectionner de façon prépondérante ce mode guidé parmi tous les modes guidés possibles pour un fonctionnement du traducteur en tant 20 qu'émetteur. Réciproquement, un traducteur ayant les caractéristiques qui lui permettent de créer la distribution de contraintes normales voulue dans le cas de l'émission, sera sensible de façon sélective au même 25 mode à la fréquence de vitesse de groupe maximale dans le cas de la réception. Enfin, si ce même traducteur est utilisé à la fois en tant qu'émetteur et en tant que récepteur, la sélectivité du mode choisi sera obtenue à la fois 30 lors de l'émission et lors de la réception à la fréquence de vitesse de groupe maximale. 2908516 14 Dans le cas de l'émission, on rayonne un mode prépondérant, choisi parmi différents modes possibles. Pour ce faire, on peut utiliser un 5 traducteur multi-éléments permettant de créer une distribution de contrainte normale qui est discrétisée spatialement par l'ensemble des éléments et aussi proche que possible de la distribution continue de la contrainte normale correspondant à un mode donné et 10 relative à la fréquence de vitesse de groupe maximale. En forçant ainsi le mode à cette fréquence de vitesse de groupe maximale, on rayonne de façon prépondérante le mode choisi. On a donc sélectionné un mode. Dans le cas de la réception, on sélectionne 15 de façon prépondérante un mode parmi différents modes qui atteignent le traducteur récepteur. Lorsque le même traducteur multi-éléments ou un autre traducteur multi-éléments fonctionne en mode réception, chaque élément mesure la vitesse 20 particulaire normale qui est moyennée à sa surface. En créant, à la sortie du récepteur, un signal qui est proportionnel à la somme des signaux reçus par chaque élément, cette somme étant pondérée par la même distribution d'amplitude que la distribution de 25 contrainte normale qui est nécessaire pour sélectionner le mode dans le cas de l'émission, on sélectionne de façon prépondérante, lors de la réception, le mode choisi à sa fréquence de vitesse de groupe maximale, parmi les différents modes qui atteignent le récepteur. 30 Dans les deux cas (émission et réception), la présente invention sélectionne de façon 2908516 15 prépondérante, de préférence automatiquement, un mode parmi différents modes, à une fréquence déterminée de préférence automatiquement, une fois données (a) les caractéristiques géométriques 5 (section) et élastiques (constantes d'élasticité et masse volumique ou bien vitesses de propagation des ondes de volume et masse volumique) du guide d'ondes ultrasonores et (b) la gamme de fréquences choisie par 10 l'utilisateur pour l'application visée. Cette sélection est de préférence effectuée selon les trois étapes suivantes : - une fois les données fournies, un calcul est effectué pour obtenir les fréquences de vitesse de 15 groupe maximale et visualiser la répartition d'amplitude des différents modes guidés a ces fréquences de vitesse de groupe maximale, - l'opérateur choisit l'un des modes possibles, et 20 - une fois ce choix effectué, l'instrumentation est mise en œuvre automatiquement. En pratique, les signaux ont une durée finie, ce qui se traduit par une certaine largeur de bande passante. De plus, suivant les applications 25 visées, l'utilisateur peut vouloir effectuer des mesures de temps d'arrivée des ondes guidées, ce qui nécessite que les signaux soient définis sur une plage temporelle limitée. En conséquence, les signaux excitateurs que l'on peut utiliser en pratique sont des 30 signaux qui possèdent une certaine largeur de bande 2908516 16 passante, cette bande passante étant centrée sur la fréquence de vitesse de groupe maximale. Il existe deux possibilités pour créer la distribution spatiale qui reproduit la distribution 5 spatiale de contrainte normale du mode sélectionné à la fréquence de vitesse de groupe maximale. Elles sont données ci-après. (1) On peut utiliser une configuration bloquée, adaptée à un guide donné et à un mode donné, 10 avec un pilotage électronique qui est commun à tous les éléments, ce qui correspond à l'électronique standard des traducteurs mono-éléments. La disposition et la géométrie des éléments sont alors telles que les frontières entre ces éléments respectent les inflexions 15 de la distribution de contrainte normale à reproduire. De plus, les amplitudes relatives des différents éléments sont gérées, par exemple, par des résistances qui sont adaptées pour chacun des éléments. (2) On peut utiliser une configuration 20 versatile, à savoir une solution qui met en œuvre un traducteur multi-éléments, avec une électronique permettant un contrôle indépendant de chaque élément. Cela nécessite l'utilisation d'un plus grand nombre d'éléments et la gestion des amplitudes par voie 25 électronique. Pour la mise en œuvre de l'invention, on peut utiliser les moyens suivants : - au moins un traducteur ultrasonore multi-éléments, 30 - pour la configuration versatile, une chaîne électronique de pilotage de l'émission et/ou de 2908516 17 la réception d'ondes ultrasonores à partir d'un traducteur multi-éléments, aucune amplitude négative n'étant à gérer dans la grande majorité des configurations, 5 - un calculateur, qui est par exemple intégré au système d'acquisition, ce calculateur permettant le calcul des modes guidés par le guide défini, dans la bande passante définie, et le calcul des fréquences de ces modes, correspondant à un maximum 10 de vitesse de groupe, le calculateur étant éventuellement prévu pour prédire quantitativement le degré de sélectivité du mode obtenu en prenant en compte la discrétisation imposée par la découpe du traducteur multi-éléments et la largeur de bande 15 réellement utilisée pour l'excitation, et une électronique pour transmettre à la chaîne d'acquisition les résultats fournis par le calculateur. Le procédé, objet de l'invention, constitue 20 un procédé physique permettant de sélectionner un mode guidé de façon prépondérante, dans le cas de l'émission, de la réception ou de l'émission-réception, pour des guides d'ondes élastiques pour lesquels au moins un mode guidé possède la propriété d'existence de 25 la fréquence de vitesse de groupe maximale. Le maximum de vitesse de groupe d'un mode peut être rapidement identifié par le tracé des courbes de dispersion. Selon les besoins, deux solutions 30 techniques ont été proposées plus haut l'une est adaptée à une configuration donnée et ne nécessite pas 2908516 18 d'électronique spécifique ; l'autre est plus versatile et nécessite la mise en place d'un pilotage par une électronique adaptée au pilotage d'éléments multiples. Dans la solution versatile, le même 5 traducteur peut être utilisé pour plusieurs configurations (différentes sections de guides, différents modes pour une même section, différents matériaux) à condition que ce traducteur comporte un nombre suffisant d'éléments pour permettre d'effectuer 10 une discrétisation satisfaisante du profil de contrainte normale. La pertinence de la discrétisation peut être évaluée par simulation. L'absence de déphasage dans le profil spatial de contrainte normale permet de s'affranchir de 15 la gestion d'amplitudes négatives par électronique. Le fait de se placer à un maximum de vitesse de groupe (sur un plateau) permet d'une part d'éviter une dispersion importante, car la vitesse de groupe varie peu dans la bande passante considérée, et 20 d'autre part de sélectionner le mode le plus rapide à la fréquence considérée : si d'autres modes sont présents ils seront reçus après le train d'ondes correspondant au mode désiré. A titre d'exemple, pour contrôler une pièce 25 du genre de la pièce cylindrique 2 de la figure 1, on emploie une source d'ultrasons 6 dont la discrétisation conduit à utiliser une électrode centrale en forme de disque Al, dont l'axe est l'axe z, et trois électrodes annulaires concentriques A2, A3 et A4 dont l'axe commun 30 est l'axe z, comme le montre la vue en coupe de la 2908516 19 figure 2. Sur cette dernière, r représente une distance radiale, comptée à partir du centre du disque Al. On voit aussi le transducteur ultrasonore multi-éléments 8 de la source. Ce transducteur comporte 5 une pastille piézoélectrique 10 sur une face de laquelle sont disposés quatre éléments, à savoir le disque Al et les trois électrodes espacées A2, A3 et A4. L'autre face de la pastille est recouverte d'une couche métallique 12 qui est mise à la masse. 10 La source comprend aussi un générateur de tension 14 prévu pour exciter les éléments Al, A2, A3 et A4 par l'intermédiaire de résistances appropriées R1, R2, R3 et R4. La figure 3 illustre schématiquement une 15 excitation de la pièce cylindrique 2 par une source 7, ou traducteur, qui est du genre de la source 6 de la figure 2 et qui comprend donc quatre éléments. En vue de cette excitation, on applique la face du transducteur 9 de la source 7 contre la section S de la 20 pièce. On a aussi représenté la répartition I de la source de contrainte normale a (r) [L(0,5)] qui est discrétisée par éléments. La notation précédente signifie que la contrainte normale est associée au mode L(0,5) dans cet exemple. 25 On donne maintenant un exemple numérique pour illustrer l'effet de la répartition d'amplitude de source de contrainte normale, produite par un traducteur ultrasonore, du genre du traducteur 7 de la figure 3, qui est placé sur la tranche d'un guide 30 d'onde. Dans l'exemple, ce dernier est en acier et a une géométrie cylindrique comme la pièce 2. 2908516 20 Comme plus haut, on cherche à rayonner le mode noté L(0,5), à une fréquence centrale égale à la fréquence correspondant au maximum de vitesse de groupe pour ce mode, qui est égale à 0,77 MHz pour un cylindre 5 d'acier de diamètre 20 mm. Le signal excitateur est unesinusoïde à la fréquence de 0,77 MHz qui est modulée en amplitude par une enveloppe gaussienne dont la durée est telle que sa largeur de bande passante à -6dB relative vaut 10%. 10 La figure 4 montre ce signal excitateur dans le domaine temporel (I) et dans le domaine fréquentiel (II). On a également simulé le signal reçu par un traducteur ultrasonore multi-éléments 16 (figure 5), 15 qui sert de récepteur et qui est localisé à une distance z de l'émetteur formé par un traducteur 17 du genre du traducteur 7 de la figure 3 et comportant donc quatre éléments. Dans l'exemple de la figure 5, la pièce 20 cylindrique 2 a donc une longueur z, et les traducteurs 16 et 17 sont appliqués contre les sections d'extrémité de cette pièce et ont le même diamètre d que la pièce. Le résultat de la simulation est donné par la figure 6 où l'on voit le signal électrique reçu pour 25 z=250mm et z=500mm. Le cas de l'excitation uniforme I est celui qui correspond a l'utilisation d'un traducteur standard, produisant en tout point de la section une contrainte normale uniforme. On constate que le signal 30 simulé est composé de plusieurs composantes arrivant à 2908516 21 différents instants, illustrant ainsi le caractère multi-modal de la propagation guidée. Le deuxième cas est le cas d'une excitation idéale II, correspondant à l'utilisation 5 d'un traducteur ultrasonore fictif qui serait capable de produire exactement, en chaque point de la section, l'amplitude de contrainte normale correspondant à celle du mode guidé L(0,5) à la fréquence correspondant à un maximum de vitesse de groupe. Le signal prédit est 10 cette fois composé d'une unique contribution prépondérante. Le troisième cas III correspond à l'utilisation du traducteur dont la surface active est divisée en quatre éléments. Sur chaque élément, on 15 impose une amplitude constante, égale à la moyenne des valeurs d'amplitude aux points situés sur cet élément, cette moyenne étant pondérée par la distance au centre du cylindre. Le fait que l'amplitude soit définie par 20 une fonction constante par morceaux au lieu d'une fonction continue (cas de l'excitation idéale) conduit en théorie à une sélectivité moindre. Dans cette configuration, la sélectivité du mode L(0,5) reste cependant excellente. 25 Les documents qui sont cités dans la présente description sont les suivants : [Cast96] M. Castaings et P. Cawley (1996) 2908516 22 "The generation, propagation, and detection of Lamb waves in plates using air-coupled ultrasonic transducers", J. Acoust. Soc. Am., 100, pp. 3070-3077. 5 [Ditr95] J. J. Ditri et K. M. Rajana (1995) "Analysis of the wedge method of generating guided waves", Review of Progress in Quantitative NonDestructive Evaluation, ed. by D. O. Thompson and D. 10 E. Chimenti, Vol. 14, (Plenum, New-York), pp. 163-170. [Leve96] F. Levent Degertekin and B. T. Khuri-Yakub (1996), "Single mode Lamb wave excitation in thin 15 plates by Hertzian contacts", .Appl. Phys. Lett., 69, pp. 146-148. [Plon76] T. J. Plona, L. E. Pitts and W. G. Mayer (1976) "Ultrasonic bounded beam reflection and 20 transmission effects at a liquid/solid plate/liquid interface", J. Acoust. Soc. Am., 59, pp. 1324-1328. [Rose98] J. L. Rose, S. P. Pelts and M. J. Quarry (1998) 25 "A comb transducer model for guided wave NDE", Ultrasonics, 36, pp. 885-888. [Rose02] J. L. Rose (2002) "A baseline and vision of ultrasonic guided 30 wave inspection potential", Journal of Pressure Vessel Technology, 124, pp.273-282. 2908516 23 [Thom97] R. B. Thompson (1997) "Experiences in the use of guided ultrasonic waves to scan structures", Review of 5 Progress in Quantitative NonDestructive Evaluation, ed. by D. O. Thompson and D. E. Chimenti, Vol. 16, (Plenum, New-York), pp. 121-128. [Wilc97] P. Wilcox, M. Castaings, R. 10 Monkhouse, P. Cawley and M. Lowe (1997) "An example of the use of interdigital PVDF transducers to generate and receive a high order Lamb wave mode in a pipe", Review of Progress in Quantitative NonDestructive Evaluation, ed. by D. O. 15 Thompson and D..E. Chimenti, Vol. 16, (Plenum, New- York), pp. 919-926. REVENDICATIONS 1. Procédé d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées dans une structure (2), selon un unique mode de propagation, procédé dans lequel on a accès à au moins une section de la structure, cette structure présentant une invariance géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une des dimensions de la section, une ou deux des dimensions de la structure étant de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores, ce procédé étant caractérisé en ce que : -on choisit une fréquence de vitesse de groupe maximale parmi les fréquences de vitesse de groupe maximale qui sont relatives à la structure, c'est-à-dire les fréquences qui correspondent à des modes guidés se propageant à une vitesse de groupe maximale, - on choisit un mode guidé parmi les différents modes guidés qui sont associés à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, et - pour l'émission, on rayonne les ondes ultrasonores à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, à partir de la section, à l'aide d'un premier traducteur ultrasonore (6, 17), en créant à l'aide de ce premier traducteur ultrasonore, au niveau de cette section, une distribution de contraintes normales reproduisant la distribution de contraintes normales qui est associée au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, et/ou - pour la réception, on utilise le premier traducteur ultrasonore (6, 17) ou un deuxième 2908516 25 traducteur ultrasonore (16) ayant des caractéristiques qui lui permettent de créer la distribution de contraintes normales que l'on reproduit pour l'émission, le premier ou le deuxième traducteur 5 ultrasonore étant alors sélectivement sensible, dans le cas de la réception, au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel 10 - on détermine les fréquences de vitesse de groupe maximale et l'on visualise la répartition d'amplitude des différents modes guidés à la fréquence de vitesse de groupe maximale qui leur correspond, à partir des caractéristiques géométriques et élastiques 15 de la structure (2) et d'une gamme de fréquences choisie, - on choisit l'un des modes, et on procède à l'émission et/ou à la réception des ondes ultrasonores. 20 3. Dispositif d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées dans une structure (2), selon un unique mode de propagation, dispositif dans lequel on a accès à au moins une section de la structure, cette structure présentant une invariance 25 géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une des dimensions de la section, une ou deux des dimensions de la structure étant de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : 30 - des moyens pour déterminer les fréquences de vitesse de groupe maximale qui sont relatives à la 2908516 26 structure (2), c'est-à-dire les fréquences qui correspondent à des modes guidés se propageant à une vitesse de groupe maximale, et pour visualiser la répartition d'amplitude des différents modes guidés à 5 la fréquence de vitesse de groupe maximale qui leur correspond, à partir des caractéristiques géométriques et élastiques de la structure et d'une gamme de fréquences choisie, de manière à choisir une fréquence de vitesse de groupe maximale et l'un des modes qui lui 10 est associé, et - au moins un traducteur ultrasonore (6, 17 ; 16) apte à rayonner les ondes ultrasonores à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, à partir de la section, en créant, au niveau de la 15 section, une distribution de contraintes normales reproduisant la distribution de contraintes normales qui est associée au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, le traducteur ultrasonore étant alors sélectivement sensible, dans le 20 cas de la réception, au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel chaque traducteur ultrasonore (6, 16, 17) est un traducteur ultrasonore multi-éléments. 25 5. Dispositif selon la revendication 4, ce dispositif étant adapté à la structure (2) et au mode choisi, et comprenant en outre des moyens de commande des éléments, qui sont communs à tous ces éléments. 6. Dispositif selon la revendication 4, 30 comprenant en outre des moyens de commande des éléments, ces moyens de commande étant aptes à 2908516 27 commander chaque élément indépendamment des autres éléments.