Contrôle Non Destructif par les Méthodes Acoustique

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1 Ministère de l enseignement supérieur et de la recherche scientifique Centre universitaire de Aïn Temouchent Contrôle Non Destructif par les Méthodes Acoustique S. Hebri La 1 ére Journée d Etude sur les Sciences de la Matière & les Sciences de la Nature et de la Vie

2 Introduction Le contrôle Non Destructif (C.N.D.) est un ensemble de méthodes qui permettent de caractériser l'état d'intégrité de structures ou de matériaux, sans les dégrader, soit au cours de la production, soit en cours d'utilisation, soit dans le cadre de maintenances. On parle aussi d'«essais Non Destructifs» Domaines d application l'industrie automobile l'industrie pétrolière l'industrie navale l'aéronautique l'industrie de l'énergie le ferroviaire

3 Méthodes contrôle non destructif Essai de ressuage Contrôle magnétique Procédé optique Courant de Foucault Radiographie Acoustique

4 Célérité Dans le vide absolu, le son ne se propage pas. Dans l acier, la vitesse du son est de 5000m/s. Dans l eau, sa vitesse à 8 C est égale à 1435m/s soit 4,5 fois la vitesse du son dans l air. Dans l air, sa vitesse à 0 C est de 331m/s et pour 1 C d élévation de température, sa vitesse augmente de 0,6m/s. 5 M Hz Acier Eau Air

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6 Emission acoustique La technique de Contrôle Non Destructif par Emission Acoustique (AE) consiste à détecter des ondes ultrasonores émises par le bruit généré lors de l évolution d une dégradation

7 Émission acoustique Filtrage Amplification Traitement Enregistrement Triangulation

8 Emission acoustique/cavitation Chute de pression bulles implosions

9 Emission acoustique/cavitation -De protéger l installation. - D éviter les pannes et les arrêts impromptus. - De diminuer le cout de maintenance. - D optimiser le fonctionnement du circuit

10 Impact echo-principe de base Solid T Flaw d T d = C / 2 f

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12 Pulse echo/écho de l impulsion Impulsion initial echo du défaut Echo de l autre face defaut Probe Ecran

13 Principe de base pulse echo Signal du fond Signal du default 60 mm Default La profondeur du default peut etre lu directement du l écran

14 épaisseur / profondeur measurement Le signal réfléchit par l épaisseur la plus petite sera plus à la gauche de l écran C B A L épaisseur est lu sur l écran C B A

15 Signal Pulse echo/matériel Matériel UT palpeur mesure de l épaisseur

16 Réflexion/ ECHOGRAPHIE Z 1 = r 1 v 1 Z 2 = r 2 v 2 1 R T =1-R Z = impédance acoustique Z = r v R = [(Z 1 -Z 2 )/(Z 1 +Z 2 )] 2 où Z: impédance acoustique du milieu, en kg/(m 2 s) ou rayl r: masse volumique (densité) du milieu, en kg/m 3 v: vitesse de l ultrason dans ce milieu (m/s)

17 Tableau d impédance Impédances acoustiques (valeurs moyennes et arrondies) Matériau Imp. Acoust kg.m -2.s -1 Aciers 46 Fonte 33 Aluminium 17 Cuivre 42 Laiton 38 Béton 11 muscle 1,70 os 7,80 peau 1,62 Eau 1,5 Mercure 20 Quartz 15 Titanate de baryum 35 Air

18 Réflexion: air/peau Z air = 0,0004 Z peau = 1, *les ultrasons se réfléchissent à 99,9 *Impossible alors de faire pénétrer les ultrasons à l intérieur du corps humain de cette manière Utiliser un matériaux de couplage

19 Devenir un agent CND? -Master Recherche CND, Acoustique et Matériaux -Capteurs et contrôle non destructif -Master Contrôle Non Destructif des Matériaux et Structures Formation à la carte- Ecole agrée

20 Conclusion électroniqu e Mécanique Contrôle non destructif Sciences de la matière Génie civil Le contrôle non destructif est un carrefour des métiers

21 Ministère de l enseignement supérieur et de la recherche scientifique Centre universitaire de Aïn Temouchent Contrôle Non Destructif par les Méthodes Acoustique S. Hebri La 1 ére Journée d Etude sur les Sciences de la Matière & les Sciences de la Nature et de la Vie

22 Principe de fonctionnement de la sonde L effet piézoélectrique L'effet piézoélectrique a été découvert en 1880 par Pierre et Jacques Curie. Son principe est que certains matériaux, comme les cristaux de quartz, ont la propriété de se charger lorsqu'ils sont comprimés et, inversement, de se déformer (comprimer) lorsqu'ils sont chargés. Les transducteurs contenus dans les sondes d'échographie sont généralement des céramiques de Plomb Zirconate de Titane (PZT).

23 Principe de fonctionnement de la sonde L effet piézoélectrique (suite) En appliquant un courant alternatif sur un cristal piézoélectrique, le cristal se comprime et se décomprime alternativement et émet un son dont la fréquence dépend des caractéristiques du cristal. Le même élément est utilisé pour transformer en courant électrique les ultrasons qui reviennent vers la sonde après avoir été réfléchis.

24 Principe de fonctionnement de la sonde L effet piézoélectrique (suite) émetteur récepteur La sonde n'émet donc pas des ultrasons en continu, mais en salve. Pendant le reste de temps, la sonde est "à l'écoute" pour capter les ultrasons. La durée des salves est très courte, de l'ordre de quelques microsecondes, et correspond à l'émission de 3 cycles environ en moyenne. La durée de la période d'attente est plus longue, de l'ordre de la milliseconde. La fréquence de répétition du cycle est donc de l'ordre du khz, ce qui donne l'impression d'une imagerie en temps réel.

25 Properties of a sound wave Le son ne se propage pas dans le vide Sound energy to be transmitted / transferred from one particle to another SOLIDE LIQUIDE GAZ

26 Mouvement périodique créant des ondes de pression

27 Principe de base pulse echo The presence of a Defect in the material shows up on the screen of the flaw detector with a less distance than the bottom of the material Signal du default Signal du fond Default

28 z (en kg/(m 2 s) ou rayl) air 4 x aluminium 1,7 x 10-5 cerveau 1,58 x 10 6 eau 1,48 x 10 6 graisse 1,38 x 10 6 muscle 1,70 x 10 6 os 7,80 x 10 6 peau 1,62 x 10 6 sang 1,61 x 10 6 tissus mou 1,63 x 10 6

29 Principe de base pulse echo Signal du fond Fond