FR2459477A1 - Ultrasonic workpiece testing using immersion method - has transducer inclined to workpiece surface for uniform sensitivity - Google Patents
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Abstract
Description
la présente invention concerne le sondage de matériaux et de produits à l'aide de vibrations ultra-sonores et plus particulièrement un capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion de produits. the present invention relates to the probing of materials and products using ultrasonic vibrations and more particularly an ultrasonic sensor for the control in immersion of products.
L'invention peut être utilisée dans des dispositifs servant à la détection de défauts dans les produits fabriqués en divers matériaux. Elle peut être utilisée avec le plus d'intérêt pour le contrôle non destructif d'objets à parois minces tels que par exemple des tubes. The invention can be used in devices for detecting defects in products made of various materials. It can be used with the greatest interest for the non-destructive testing of thin-walled objects such as, for example, tubes.
La méthode de contrôle d'objets au moyen de vibrations ultra-sonores est classique. On connaît, en particulier, des dispositifs ultra-soniques servant à la détection de toute sorte de défauts cachés dont le principe de fonctionnement est basé sur l'utilisation de l'effet piézo-électrique inverse pour amorcer des vibrations ultra-sonores. De tels dispositifs capteurs comportent généralement un élément piézo-électrique dont les électrodes sont reliées électriquement à une source électrique à haute fréquence.le contrale d'objets est d'habitude réalisé en régime impulsionnel ce qui permet d'utiliser l'élément piézoélectrique en qualité de récepteur-convertisseur qui traduit les vibrations ultra-sonores réfléchies par le défaut-de l'objet à contrôler en oscillations électriques.L'analyse des oscillations captées est analysée par divers appareils électroniques qui sont en liaison électrique avec l'élément piézo-électrique. The method of controlling objects by means of ultrasonic vibrations is conventional. Particularly known are ultrasonic devices used for the detection of all kinds of hidden faults, the operating principle of which is based on the use of the reverse piezoelectric effect to initiate ultrasonic vibrations. Such sensor devices generally include a piezoelectric element, the electrodes of which are electrically connected to a high frequency electrical source. Controlling objects is usually carried out in pulse mode, which makes it possible to use the piezoelectric element in quality. of receiver-converter which translates the ultrasonic vibrations reflected by the fault-of the object to be checked into electrical oscillations. The analysis of the captured oscillations is analyzed by various electronic devices which are in electrical connection with the piezoelectric element .
La sensibilité des capteurs ultra-soniques du type en question envers les défauts peut être améliorée en augmentant la densité énergétique des vibrations ultra-sonores agissant sur le matériau de l'objet à contrôler. On emploie à cet effet des éléments de focalisation qui augmentent beaucoup la sensibilité du capteur envers les petits défauts. On sait que l'atténuation des vibrations ultra-sonores est rapide dans les gaz et est beaucoup plus lente dans les liquides. Aussi les capteurs ultra-soniques sont-ils utilisés de préférence pour le contrôle d'objets par le procédé à immersion, c'est-à-dire par sondage à travers une couche de liquide qui assure un bon contact acoustique entre l'émetteur ultra-sonore et l'objet à contraler.La focalisation de l'énergie des vibrations ultra-sonores dans le procédé de contrôle en immersion est réalisée d'habitude à l'aide de lentilles focalisatrices plan-concaves. The sensitivity of ultrasonic sensors of the type in question to faults can be improved by increasing the energy density of the ultrasonic vibrations acting on the material of the object to be checked. Focusing elements are used for this purpose which greatly increase the sensitivity of the sensor to small defects. It is known that the attenuation of ultrasonic vibrations is rapid in gases and is much slower in liquids. Also the ultrasonic sensors are preferably used for the control of objects by the immersion process, that is to say by probing through a layer of liquid which ensures good acoustic contact between the ultra transmitter -sound and the object to be controlled. The focusing of the energy of the ultrasonic vibrations in the immersion control process is usually carried out using plane-concave focusing lenses.
La structure de ces capteurs suppose la possibilité d'utilisation de plaques piézo-électriques de forme ronde ou rectangulaire en quartz ou en céramique piézo-électrique (sulfate de lithium ou titanate de baryum par exemple). Lorsqu'on utilise une plaque piézo-électrique ronde, la surface concave de la lentille focalisatrice plan-concave doit être sphérique. Lorsqu'on utilise une plaque piézo-électrique rectangulaire, la surface concave de la lentille focalisatrice plan-concave doit être cylindrique. The structure of these sensors supposes the possibility of using piezoelectric plates of round or rectangular shape made of quartz or piezoelectric ceramic (lithium sulfate or barium titanate for example). When using a round piezoelectric plate, the concave surface of the plano-concave focusing lens must be spherical. When using a rectangular piezoelectric plate, the concave surface of the plano-concave focusing lens must be cylindrical.
La forme de la plaque piézo-électrique, et en conséquence celle de la lentille focalisatrice plan-concave, sont choisies en fonction du genre de défaut que le capteur est sensé détecter. The shape of the piezoelectric plate, and consequently that of the plano-concave focusing lens, are chosen according to the kind of fault that the sensor is supposed to detect.
Par exemple en contr8lant la qualité de tubes pour détecter des défauts ponctuels (cavités, poches) et des défauts orientés transversalement par rapport à la génératrice du tube, on emploie des lentilles focalisatrices plan-concaves avec une surface concave sphérique, tandis que pour détecter des défauts orientés longitudinalement on utilise des lentilles avec une surface cylindrique. le choix de la forme de la plaque piézo-électrique et de la lentille plan-concave s'explique par le fait que la lentille focalisatrice plan-concave à surface sphérique possède une tache focale constituée par un point, tandis que la lentille à surface concave cylindrique possède une tache focale étendue se présentant sous forme d'une ligne formée par une multitude de points focaux.Mais comme le contrôle de la qualité d'objets, y compris de tubes, suppose le dépistage de défauts orientés aussi bien transversalement que longitudinalement par rapport à la génératrice du tube et aussi de défauts ponctuels, on est obligé d'utiliser pour le contrôle d'un m8me objet des lentilles focalisatrices à surfaces concaves tant sphérique que cylindrique ce qui rend beaucoup plus compliqué l'appareillage de contrôle et l'ajustage de celui-ci en travail. Le rendement du contrôle basé sur l'utilisation de lentilles focalisatrices de conceptions différentes n'est pas élevé étant donné la faible superficie de la tache focale de la lentille focalisatrice à la surface concave sphérique. For example, by checking the quality of tubes to detect point defects (cavities, pockets) and defects oriented transversely to the generator of the tube, plano-concave focusing lenses with a concave spherical surface are used, while for detecting longitudinally oriented defects lenses with a cylindrical surface are used. the choice of the shape of the piezoelectric plate and the plano-concave lens is explained by the fact that the plano-concave focusing lens with spherical surface has a focal spot constituted by a point, while the lens with concave surface cylindrical has an extended focal spot in the form of a line formed by a multitude of focal points. But as the quality control of objects, including tubes, supposes the detection of defects oriented as well transversely as longitudinally by compared to the generator of the tube and also of point defects, we are forced to use for the control of the same object focusing lenses with concave surfaces both spherical and cylindrical which makes the control apparatus and the adjusting it while working. The efficiency of the control based on the use of focusing lenses of different designs is not high given the small area of the focal spot of the focusing lens with the spherical concave surface.
En installant le capteur ultra-sonique muni d'une lentille à surface concave sphérique de façon qu'il forme un angle avec la surface de l'objet à contrôler, on obtient la possibilité de détecter aussi des défauts orientés transversalement. Par exemple en faisant le contrôle de tubes on met le capteur en place de telle façon que son axe acoustique se trouve dans le plan passant par l'axe du tube et formant un aigle avec la génératrice de ce tube. By installing the ultrasonic sensor fitted with a lens with a spherical concave surface so that it forms an angle with the surface of the object to be checked, it is possible to also detect transversely oriented faults. For example, by checking the tubes, the sensor is placed in such a way that its acoustic axis is in the plane passing through the axis of the tube and forming an eagle with the generator of this tube.
Ce procédé est d'un usage courant.This process is in common use.
On connaît des capteurs ultra-soniques pour le contrôle en immersion d'objets par le procédé qui vient d'être décrit. Ultrasonic sensors are known for controlling immersion of objects by the process which has just been described.
Ces capteurs comprennent une lentille focalisatrice plan-concave, une plaque piézo-électrique, dont la surface est recouverte d'électrodes auxquelles on applique des oscillations électriques haute fréquence, et un amortisseur de vibrations ultra-sonores, ces éléments étant en contact direct l'un à l'autre et disposés dans l'ordre donné, de telle façon que les plans de symétrie principaux de la surface concave de la lentille focalisatrice planconcave et de la plaque piézo-électrique sont en coincidence. These sensors include a plano-concave focusing lens, a piezoelectric plate, the surface of which is covered with electrodes to which high frequency electrical oscillations are applied, and an ultrasonic vibration damper, these elements being in direct contact with the one to the other and arranged in the given order, so that the main planes of symmetry of the concave surface of the planconcave focusing lens and the piezoelectric plate are coincidental.
Pourtant les capacités fonctionnelles du capteur qui vient d'être décrit sont restreintes parce qui est installé avec un angle par rapport à la surface de l'objet à co-ntrôler ce qui est nécessaire ; dans ces conditions, si l'on veutdétecter en même temps les défauts orientés transversalement et longitudinalement, la tache focale de ce capteur subit une déformation en se transformant en une ellipse dont l'axe le plus grand coïncide avec la génératrice de l'objet à contrôler. Il en résulte une altération de la focalisation du faisceau ultra-sonore aux extrémités de la tache focale en direction de l'axe le plus grand de l'ellipse, ce qui conduit à une diminution de la sensibilité du capteur envers les défauts dans ces régions de la tache focale. However, the functional capacities of the sensor which has just been described are restricted because it is installed at an angle with respect to the surface of the object to be controlled what is necessary; under these conditions, if it is wished to detect transverse and longitudinally oriented faults at the same time, the focal spot of this sensor undergoes a deformation by transforming into an ellipse whose largest axis coincides with the generatrix of the object to control. This results in a change in the focusing of the ultrasonic beam at the ends of the focal spot in the direction of the largest axis of the ellipse, which leads to a reduction in the sensitivity of the sensor towards faults in these regions. of the focal spot.
Cette diminution de sensibilité du capteur se manifeste le plus dans la région de la tache focale se trouvant à une distance maximale par rapport à l'axe acoustique du capteur.This decrease in sensitivity of the sensor is most evident in the region of the focal spot located at a maximum distance from the acoustic axis of the sensor.
L'invention vise à mettre au point un capteur ultrasonique pour le contrôle en immersion d'objets qui, étant disposé de manière à former un angle avec la surface de l'objet à contrôler, possède une sensibilité uniforme sur toute la longueur de la tache focale. The invention aims to develop an ultrasonic sensor for the immersion control of objects which, being arranged so as to form an angle with the surface of the object to be controlled, has a uniform sensitivity over the entire length of the spot. focal.
Conformément à l'invention, le capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion d'objets comprend : une lentille focalisatrice plan-concave ; une plaque piézo-électrique, dont la surface est recouverte d'électrodes auxquelles on applique des oscillations électriques hautes fréquences ; et un amortisseur de vibrations ultra-sonores ; ces éléments étant en contact direct l'un à l'autre et disposés dans l'ordre donné de façon telle que la surface concave de la lentille focalisatrice plan-concave et la plaque piézo-électrique possèdent un plan de symétrie principal commun ; et il est caractérisé en ce que la plaque piézoélectrique présente une forme trapézoidale, la surface concave de la lentille focalisatrice plan-concave est conique tandis que la directrice de cette surface est située du côté de la base la plus grande de la plaque piézo-électrique. According to the invention, the ultrasonic sensor for the immersion control of objects comprises: a plano-concave focusing lens; a piezoelectric plate, the surface of which is covered with electrodes to which high frequency electrical oscillations are applied; and an ultrasonic vibration damper; these elements being in direct contact with each other and arranged in the order given so that the concave surface of the plano-concave focusing lens and the piezoelectric plate have a common main plane of symmetry; and it is characterized in that the piezoelectric plate has a trapezoidal shape, the concave surface of the plano-concave focusing lens is conical while the director of this surface is located on the side of the largest base of the piezoelectric plate .
le capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion ayant cette construction et formant un angle avec la surface de l'objet à contrôler se caractérise par une sensibilité uniforme sur toute la longueur de la tache focale. On voit s'élargir les capacités fonctionnelles d'un tel capteur, et croître son rendement. the ultrasonic sensor for immersion control having this construction and forming an angle with the surface of the object to be checked is characterized by a uniform sensitivity over the entire length of the focal spot. We see the functional capacities of such a sensor widening, and increasing its efficiency.
Pour assurer la mise en phase de la lentille focalisatrice plan-concave il y a intéret à réaliser le capteur ultrasonique pour le contrôle en immersion de telle façon que la génératrice de la surface conique de ladite lentille focalisatrice plan-concave se trouvant dans le plan de symétrie principal commun soit parallèle à l'axe de symétrie principal de la plaque piézoélectrique. To ensure the phasing of the plano-concave focusing lens it is advantageous to produce the ultrasonic sensor for immersion control in such a way that the generator of the conical surface of said plano-concave focusing lens being in the plane of common main symmetry is parallel to the main axis of symmetry of the piezoelectric plate.
Pour assurer une sensibilité uniforme du capteur sur toute la longueur de la trace focale de la lentille focalisatrice, il y a intérêt à ce que la directrice de la surface concave de la lentille soit un arc de cercle. Une telle forme de la surface permet en même temps de simplifier la fabrication de la lentille. To ensure uniform sensitivity of the sensor over the entire length of the focal trace of the focusing lens, it is advantageous for the director of the concave surface of the lens to be an arc of a circle. Such a shape of the surface at the same time simplifies the manufacture of the lens.
Pour améliorer la qualité de focalisation par la surface conique de la lentille focalisatrice tout en conservant la sensibilité uniforme du capteur sur toute la longueur de la trace focale de la lentille focalisatrice, il est avantageux que la directrice de la surface concave conique de la lentille soit un arc d'ellipse. To improve the quality of focusing by the conical surface of the focusing lens while maintaining the uniform sensitivity of the sensor over the entire length of the focal trace of the focusing lens, it is advantageous that the director of the concave conical surface of the lens is an elliptical arc.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente schématiquement une vue d'ensemble du capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion d'objets selon l'invention
- la figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation du capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion d'objets dans lequel, selon l'invention, la génératrice de la surface conique de la lentille focalisatrice plan-concave se trouvant dans le plan de symétrie principal commun est parallèle à l'axe de symétrie de la plaque piézo-électrique
- la figure 3 représente une coupe transversale du capteur avec la lentille focalisatrice plan-concave dont la directrice de la surface concave conique est un arc de cercle
- la figure 4 représente schematiquement une coupe du capteur avec la lentille focalisatrice plan-concave dont la directrice de la surface concave conique est un arc d'ellipse
- la figure 5 représente en coupe un exemple de réalisation du capteur ultra-sonique selon l'invention placé dans un bottier et mis en position de travail par rapport à l'objet à contrôler.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of several embodiments and with reference to the accompanying drawings in which
- Figure 1 schematically shows an overview of the ultrasonic sensor for the immersion control of objects according to the invention
- Figure 2 schematically shows an embodiment of the ultrasonic sensor for the immersion control of objects in which, according to the invention, the generator of the conical surface of the plano-concave focusing lens located in the plane of common main symmetry is parallel to the axis of symmetry of the piezoelectric plate
- Figure 3 shows a cross section of the sensor with the plano-concave focusing lens whose director of the conical concave surface is an arc of a circle
- Figure 4 shows schematically a section of the sensor with the plano-concave focusing lens whose directrix of the conical concave surface is an arc of ellipse
- Figure 5 shows in section an embodiment of the ultrasonic sensor according to the invention placed in a case and put in the working position relative to the object to be checked.
Dans le but de faciliter la compréhension de l'invention on a représenté les éléments constitutifs du capteur par des vues éclatées montrées sur les figures 1 à 4. In order to facilitate understanding of the invention, the constituent elements of the sensor have been represented by exploded views shown in FIGS. 1 to 4.
Le capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion d'objets comporte (figure 1) une lentille focalisatrice planconcave 1, une plaque piézo-électrique 2, dont la surface est recouverte d'électrodes 3 auxquelles on applique des oscillations électriques haute fréquence, et un amortisseur 4 de vibrations ultrasonores. La surface concave 5 de la lentille focalisatrice plan-concave 1 et la plaque piézo-électrique 2 ont un plan de symétrie principal A commun. The ultrasonic sensor for the immersion control of objects comprises (FIG. 1) a planconcave focusing lens 1, a piezoelectric plate 2, the surface of which is covered with electrodes 3 to which high frequency electrical oscillations are applied, and a shock absorber 4 of ultrasonic vibrations. The concave surface 5 of the plano-concave focusing lens 1 and the piezoelectric plate 2 have a common main plane of symmetry A.
les figures 1 et 2 permettent de mieux comprendre l'invention en montrant, situés dans le plan de symétrie A, un axe géométrique OO'R et une génératrice > DP du cône, une partie de la surface conique de ce dernier étant la surface concave 5 de la lentille focalisatrice plan-concave 1. Les courbes SMK, TNt et les courbes flèchées indiquent de façon conventionnelle le passage des rayons des vibrations ultra-sonores depuis la surface de la plaque piézo-électrique 2 à travers la lentille 1 vers la surface de l'objet à contrôler. Figures 1 and 2 provide a better understanding of the invention by showing, located in the plane of symmetry A, a geometric axis OO'R and a generator> DP of the cone, a part of the conical surface of the latter being the concave surface 5 of the plano-concave focusing lens 1. The curves SMK, TNt and the arrowed curves conventionally indicate the passage of the rays of ultrasonic vibrations from the surface of the piezoelectric plate 2 through the lens 1 towards the surface of the object to be checked.
L'angle ss (dans le plan A) est l'angle d'inclinaison du capteur par rapport à la surface de l'objet à contrôler en position de travail. The angle ss (in plane A) is the angle of inclination of the sensor relative to the surface of the object to be checked in the working position.
La plaque piézo-électrique 2 est de forme trapézoEdale. The piezoelectric plate 2 is trapezoidal in shape.
La surface concave 5 de la lentille focalisatrice plan-concave 1 est conique. Le guide 6 de la surface 5 est situé du c8té de la base la plus grande de la plaque piézo-électrique 2. La figure 1 représente un capteur ultra-sonique dont la directrice 6 de la surface concave de la surface 5 de la lentille focalisatrice plan-concave 1 est un arc de cercle. La figure 2 représente un capteur ultra-sonique dont la directrice 6 de la surface concave 5 de la lentille focalisatrice plan-concave 1 est un arc d'ellipse.The concave surface 5 of the plano-concave focusing lens 1 is conical. The guide 6 of the surface 5 is located on the side of the largest base of the piezoelectric plate 2. FIG. 1 represents an ultra-sonic sensor whose director 6 of the concave surface of the surface 5 of the focusing lens concave plane 1 is an arc. FIG. 2 represents an ultra-sonic sensor whose director 6 of the concave surface 5 of the plano-concave focusing lens 1 is an elliptical arc.
On voit bien sur la figure 2 que la génératrice 7 de la surface concave 5 de la lentille focalisatrice plan-concave 1, génératrice située dans le plan de symétrie principal commun A, est parallèle à l'axe de symétrie principal C de la plaque piézo-électrique 2.It can be seen in FIG. 2 that the generator 7 of the concave surface 5 of the plano-concave focusing lens 1, generator located in the common main plane of symmetry A, is parallel to the main axis of symmetry C of the piezo plate -electric 2.
les figures 3, 4 donnent des coupes transversales du capteur. On voit bien la forme de la surface concave 5 dont les guides sont respectivement un arc de cercle et un arc d'ellipse. la figure 5 représente en coupe axiale longitudinale un exemple de réalisation du capteur ultra-sonique logé dans un boîtier et placé en position de travail par rapport à l'objet à contrôler. Cette figure montre bien la disposition réciproque des éléments du capteur, la plaque piézo-électrique 2, la lentille 1, l'amortisseur 4 étant en contact l'un à l'autre, E étant l'axe géométrique du capteur. Le capteur est représenté en position de travail.Figures 3, 4 give cross sections of the sensor. We can clearly see the shape of the concave surface 5 whose guides are respectively an arc of a circle and an arc of an ellipse. 5 shows in longitudinal axial section an embodiment of the ultrasonic sensor housed in a housing and placed in the working position relative to the object to be checked. This figure clearly shows the reciprocal arrangement of the elements of the sensor, the piezoelectric plate 2, the lens 1, the damper 4 being in contact with one another, E being the geometric axis of the sensor. The sensor is shown in the working position.
Le capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion d'objets faisant l'objet de la présente description fonctionne de la façon suivante. The ultrasonic sensor for the immersion control of objects which are the subject of the present description operates as follows.
le capteur est fixé au support du dispositif d'ajustage d'un détecteur des-défauts (non représentés) et il est positionné de telle manière que soient mis en coincidence dans un même plan
A (figure 5) l'axe géométrique E du capteur, le plan de symétrie principal de la lentille 1 et l'axe C de symétrie de la plaque piézo-électrique 2. le secteur de l'objet à contrôler et le capteur lui-même sont plongés dans un liquide , par exemple de l'eau. Avant de procéder au sondage on met au-dessous du capteur, à la place de l'objet à contrôler, un échantillon témoin qui est identique à l'objet à contrôler du point de vue dimensions, matériau et procédé de fabrication.On pratique, sur les surfaces extérieure et intérieure de l'échantillon témoin, des défauts artificiels sous forme de traits, de poches, etc., disposés de façon à imiter les défauts réels les plus fréquents par exemple ceux ayant l'orientation longitudinale et transversale. les dimensions et les coordonnées des défauts pratiques sont connues et correspondent aux normes techniques régissant la qualité de produits. Cet échantillon témoin sert à accorder le capteur à son régime de travail. le capteur est à positionner de façon telle qu'il forme, avec la surface de 11 objet à contrôler, un angle P assurant l'amorçage, dans le matériau de l'objet, des vibrations u1tra- sonores de mode voulu.the sensor is fixed to the support of the adjustment device of a fault detector (not shown) and it is positioned in such a way that they are placed in coincidence in the same plane
A (FIG. 5) the geometric axis E of the sensor, the main plane of symmetry of the lens 1 and the axis C of symmetry of the piezoelectric plate 2. the sector of the object to be checked and the sensor itself even are immersed in a liquid, for example water. Before proceeding with the sampling, a control sample is placed below the sensor, in place of the object to be inspected, which is identical to the object to be inspected in terms of dimensions, material and manufacturing process. on the exterior and interior surfaces of the control sample, artificial defects in the form of lines, pockets, etc., arranged so as to imitate the most frequent real defects, for example those having the longitudinal and transverse orientation. the dimensions and the coordinates of the practical defects are known and correspond to the technical standards governing the quality of products. This control sample is used to tune the sensor to its working regime. the sensor is to be positioned in such a way that it forms, with the surface of the object to be checked, an angle P ensuring the initiation, in the material of the object, of the desired ultrasonic vibrations.
L'angle ss est pris entre la normale à la surface de l'objet dans le plan focal (plan d'introduction de vibrations ultra-sonores) et la direction de l'onde ultra-sonore mobile provenant du capteur. Après ceci on applique aux électrodes 3 de la plaque piézo-électrique 2 des impulsions de tension électrique haute-fréquence produites par un générateur d'impulsions (non représenté) en positionnant l'échantillon de façon que l'un des défauts se trouve dans le rayon d'action du capteur. The angle ss is taken between the normal to the surface of the object in the focal plane (plane of introduction of ultrasonic vibrations) and the direction of the mobile ultrasonic wave coming from the sensor. After this, high-frequency electric voltage pulses produced by a pulse generator (not shown) are applied to the electrodes 3 of the piezoelectric plate 2 by positioning the sample so that one of the defects is in the range of action of the sensor.
La plaque 2 se met à vibrer à une fréquence égale à celle des impulsions du générateur et à émettre des vibrations ultra-sonores (ondes longitudinales) par ses surfaces attenant à la surface plane de la lentille et de l'amortisseur. Les vibrations ultra-sonores se propageant en direction de l'amortisseur 4 s'atténuent rapidement dans la matière de celui-ci et ne sont pas exploitées pour le contrôle de l'objet, tandis que les vibrations se propageant en direction de la lentille 1 traversent celle-ci et le liquide d'irnmersion de façon telle qu'il se produit la focalisation du flux ultra-sonore d'énergie dans le plan focal. The plate 2 starts to vibrate at a frequency equal to that of the generator pulses and to emit ultrasonic vibrations (longitudinal waves) through its surfaces adjoining the flat surface of the lens and the damper. The ultrasonic vibrations propagating in the direction of the shock absorber 4 attenuate quickly in the material thereof and are not used for the control of the object, while the vibrations propagating in the direction of the lens 1 pass through it and the immersion liquid in such a way that the ultrasonic flow of energy is focused in the focal plane.
la distance entre la plaque piézo-électrique et la surface de l'objet est déterminée par le calcul et elle est précisée pendant l'accord du capteur de façon que le signal dQ à l'onde ultrasonore renvoyée par le défaut possède son amplitude maximale.the distance between the piezoelectric plate and the surface of the object is determined by the calculation and it is specified during the tuning of the sensor so that the signal dQ to the ultrasonic wave returned by the fault has its maximum amplitude.
A cette fin on déplace l'échantillon témoin par rapport au capteur en corrigeant en même temps la position du capteur en espace. Dans le cas des objets.à parois minces, dans lesquels naissent les ondes de flexion longitudinales dues à 1' effet des vibrations ultra-sonores, on peut procéder à la détection simultanée des défauts externes et internes. Dans le cas des parois plus épaisses, le contrôle est effectué à l'aide d'au moins deux capteurs accordés de façon identique chacun sur son genre de défaut.To this end, the control sample is moved relative to the sensor, at the same time correcting the position of the sensor in space. In the case of thin-walled objects in which longitudinal flexion waves arise due to the effect of ultrasonic vibrations, external and internal faults can be detected simultaneously. In the case of thicker walls, the check is carried out using at least two sensors, each tuned identically to its type of fault.
L'accord du capteur est réalisé de manière que la direction d'irradiation de l'objet soit perpendiculaire à la position supposée du défaut, c'est-à-dire que le front de tonde ultra-sonore incidente se propageant dans la paroi de l'objet arrive sur sa surface latérale. Une fois l'accord terminé, on remplace l'échan- tillon témoin par l'objet à contrôler et on passe à l'essai.The tuning of the sensor is carried out so that the irradiation direction of the object is perpendicular to the supposed position of the defect, that is to say that the incident ultrasonic probe front propagating in the wall of the object arrives on its lateral surface. Once the agreement has been completed, the control sample is replaced by the object to be checked and the test is carried out.
Dans le cas où l'accord est réalisé en visant le contrôle simultané de défauts longitudinaux et transversaux, principalement dans les tubes, le capteur ayant été accordé sur le défaut transversal ou "ponctuel" dans le plan de symétrie du système capteur-tube, on procède à un accord complémentaire en vue de permettre la sensibilité envers les défauts longitudinaux. A cet effet, on déplace le capteur dans le plan de la section transversale du tube d'une valeur telle que les angles d'introduction de vibrations ultra-sonores dans la paroi du tube assurent eux-aussi l'excitation du mode voulu de vibrations ultra-sonores, celles-ci se propageant non plus le long mais à travers la génératrice du tube.La trace focale du capteur sur la surface du tube représentant une ligne droite de largeur constante de l'ordre de 1 mm (droite définie par l'angle P constant d'inclinaison de l'axe acoustique du capteur par rapport à la génératrice du tube ainsi que par la distance focale variable de la lentille 1 en direction de l'axe OO'P de symétrie) demeure parallèle à la génératrice. En même temps, on voit se former un angle d'introduc- tion entre l'axe acoustique du capteur et la normale à la surface du tube dans le plan d'introduction, angle orienté dans le plan de la section transversale du tube.On parvient ainsi à détecter des défauts transversaux dans le plan diamétral du tube et des défauts longitudinaux dans le plan de la section transversale, ce qui donne pour effet technique une augmentation du rendement du contrôle et permet de simplifier l'appareillage.In the case where the tuning is carried out by aiming at the simultaneous control of longitudinal and transverse defects, mainly in the tubes, the sensor having been tuned on the transverse or "punctual" defect in the plane of symmetry of the sensor-tube system, we makes an additional agreement to allow sensitivity to longitudinal faults. For this purpose, the sensor is moved in the plane of the cross section of the tube by a value such that the angles of introduction of ultrasonic vibrations into the wall of the tube also ensure the excitation of the desired mode of vibration. ultrasonic, these propagating no longer along but through the generatrix of the tube.The focal trace of the sensor on the surface of the tube representing a straight line of constant width of the order of 1 mm (straight line defined by l the constant angle P of inclination of the acoustic axis of the sensor relative to the generatrix of the tube as well as by the variable focal distance of the lens 1 in the direction of the axis OO'P of symmetry) remains parallel to the generatrix. At the same time, an insertion angle is seen to form between the acoustic axis of the sensor and the normal to the surface of the tube in the introduction plane, angle oriented in the plane of the cross section of the tube. Thus manages to detect transverse defects in the diametral plane of the tube and longitudinal defects in the plane of the cross section, which gives the technical effect an increase in the efficiency of the control and makes it possible to simplify the apparatus.
C'est ainsi, par exemple, quton a contrôlé des tubes métalliques à l'aide d'un capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion dont la plaque piézo-électrique 2 présente une épaisseur de 0,5 mm, une longueur de 22 mm, la plus grande base (figure 5) de cette plaque étant égale à 9 mm et la plus petite base égale à 6 mm. Le rayon le plus grand de la surface concave est de 12,59 mm, le rayon le plus petit est de 5,43 mm. le capteur étant incliné à un angle P = 360 à la surface du tube, le diamètre du cercle d'lire (largeur de la trace focale) était de 1,0 mm. Thus, for example, quton controlled metal tubes using an ultrasonic sensor for immersion control, the piezoelectric plate 2 having a thickness of 0.5 mm, a length of 22 mm, the largest base (figure 5) of this plate being equal to 9 mm and the smallest base equal to 6 mm. The largest radius of the concave surface is 12.59 mm, the smallest radius is 5.43 mm. the sensor being inclined at an angle P = 360 to the surface of the tube, the diameter of the read circle (width of the focal trace) was 1.0 mm.
Un tel capteur dépistait les défauts équivalant au défaut artificiel sous forme d'une poche d'un diamètre de 0,5 mm et d'une profondeur de 45 pm, ainsi que des défauts en forme de traits longs de 10 mm et ayant une profondeur de 20 pm. Such a sensor detected defects equivalent to the artificial defect in the form of a pocket with a diameter of 0.5 mm and a depth of 45 μm, as well as defects in the form of lines 10 mm long and having a depth from 20 pm.
le capteur ultra-sonique pour le contrôle en immersion d'objets qui vient d'être décrit, lorsqu'il forme un angle avec la surface de l'objet à contrôler, possède une sensibilité uniforme sur toute la longueur de la tache focale. Grâce à ceci on voit croitre ses capacités fonctionnelles et le rendement du contrôle. the ultra-sonic sensor for the immersion control of objects which has just been described, when it forms an angle with the surface of the object to be controlled, has a uniform sensitivity over the entire length of the focal spot. Thanks to this we see increasing its functional capacities and the efficiency of control.
Bien entendu, d'autres modifications peuvent être apportées au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. Of course, other modifications can be made to the device which has just been described only by way of nonlimiting example without departing from the scope of the invention.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7915966A FR2459477A1 (en) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | Ultrasonic workpiece testing using immersion method - has transducer inclined to workpiece surface for uniform sensitivity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7915966A FR2459477A1 (en) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | Ultrasonic workpiece testing using immersion method - has transducer inclined to workpiece surface for uniform sensitivity |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2459477A1 true FR2459477A1 (en) | 1981-01-09 |
| FR2459477B1 FR2459477B1 (en) | 1981-08-28 |
Family
ID=9226933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR7915966A Granted FR2459477A1 (en) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | Ultrasonic workpiece testing using immersion method - has transducer inclined to workpiece surface for uniform sensitivity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2459477A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1222355A (en) * | 1967-03-21 | 1971-02-10 | Std Services Ltd | Probes for use in ultrasonic flaw detection |
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| FR2337589A1 (en) * | 1976-01-06 | 1977-08-05 | Commissariat Energie Atomique | WAVES EXCITATION DEVICE ESPECIALLY ULTRA-SOUND WAVES INCLUDING A LENS |
-
1979
- 1979-06-21 FR FR7915966A patent/FR2459477A1/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2459477B1 (en) | 1981-08-28 |
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