Équipements de contrôle par ultrasons : composants et principes

Le but des équipements à ultrasons utilisés dans la technique pulse-écho est de permettre de mesurer techniquement la différence entre « l'entrée » et « la sortie du son », afin de pouvoir l'évaluer. Qu'il s'agisse d'un simple appareil à batterie ou d'une installation de contrôle dotée d'un système d'évaluation et de commande automatique, ce sont toujours les mêmes composants qui sont utilisés.

3.1 Unité de commande. Cette unité détermine la séquence du cycle d'essai, c'est-à-dire quand transmettre et quand recevoir et évaluer.

3.2 Générateur d'impulsions. Il génère l'impulsion qui fait osciller mécaniquement la sonde.

3.3 Sondes. La sonde transforme les impulsions électriques en oscillations mécaniques (ultrasons) et, inversement, elle convertit les oscillations sonores en oscillations électriques. Les sondes émettrices et réceptrices peuvent être identiques (fonctionnement à une seule sonde) ou séparées (fonctionnement à deux sondes TR, fonctionnement en tandem).

3.4 Amplificateur. L'amplificateur amplifie et filtre le signal reçu et transformé par la sonde. Le gain peut être linéaire ou logarithmique.

3.5 Évaluation. Elle a parfois déjà été effectuée par la caractéristique du gain. Normalement, les signaux sont classés en fonction de leur valeur inférieure ou supérieure à un certain seuil. L'instrument qui effectue cette opération est l'écran.

3.6 Sortie. Le signal reçu, converti et évalué peut être traité conformément à un programme présélectionné et il peut être imprimé, affiché ou stocké.

La figure 5 montre le schéma de base d'un appareil à ultrasons qui convertit le signal entrant, l'amplifie et l'affiche ensuite à l'écran. Dans les installations automatiques, l'écran est généralement remplacé par un appareil plus adapté. La figure 6 illustre le principe d'un circuit de contrôle permettant d'évaluer les indications en fonction de leur amplitude et de leur temps de transit. Une porte logique contrôle une plage de temps de transit spécifique. Si l'amplificateur délivre un signal dans cette plage de temps, le signal peut, par exemple, être reconverti par un amplificateur enregistreur et être ensuite évalué soit de manière analogique, soit de manière numérique.

La sortie OUI/NON du circuit de seuil peut également être dirigée vers un amplificateur d'interface qui génère des signaux utilisés pour commander le processus de contrôle. Lors de l'essai, il est très important de noter la relation entre la fréquence de répétition des impulsions et les cycles d'essai (mouvement de la sonde et/ou de l'échantillon d'essai, etc.). Si cette relation temporelle n'est pas prise en compte, des erreurs considérables, telles que l'oubli de réflecteurs dans le matériau et le comptage multiple des réflecteurs, peuvent se produire dans les meilleures données, même si toutes les parties du système fonctionnent parfaitement et que les résultats sont reproductibles. La documentation des résultats du contrôle est tout aussi variée que le nombre de problèmes rencontrés lors de l'essai. Dans le cas des appareils utilisés pour les contrôles manuels, il est courant de disposer d'un écran CRT ou LCD sur lequel l'amplitude du signal est affichée au-dessus du temps de transit sous la forme d'un A-scan (fig. 6a). Il est également possible d'utiliser un écran à diodes. Si la position du réflecteur à l'écran n'est donnée que par deux dimensions, c'est qu'il s'agit d'un C-scan. Les bandes d'impression et les tracés qui correspondent au C-scan sont aussi souvent utilisés pour stocker des informations (fig. 7).