FR2521297A1 - Analyseur de signaux pour detecteur de defauts de pieces - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ANALYSEUR DE SIGNAUX POUR ANALYSER LES SIGNAUX D'ECHO ENGENDRES PAR UN DETECTEUR ULTRASONIQUE DE DEFAUTS, NOTAMMENT DE CRIQUES, DE PIECES DEVANT SUBIR UN CONTROLE NON DESTRUCTIF. L'ANALYSEUR COMPORTE PLUSIEURS CANAUX DE TRAITEMENT DE SIGNAUX 10, CHAQUE CANAL COMPORTANT UN CIRCUIT D'ECHANTILLONNAGE ET MAINTIEN DE VALEUR DE CRETE 12 QUI RETIENT LA VALEUR DE CRETE DU SIGNAL DANS LE CRENEAU TEMPOREL RESPECTIF, UN FILTRE ANALOGIQUE DONT LE SIGNAL DE SORTIE REPRESENTE LE NIVEAU MOYEN DE L'ECHO DE BASE, UN PREMIER AMPLIFICATEUR DIFFERENTIEL 44 SERVANT DE COMPARATEUR ET DONT LE SIGNAL DE SORTIE REPRESENTE LA DIFFERENCE ENTRE LES SIGNAUX DE SORTIE DU CIRCUIT DE MAINTIEN ET DU FILTRE, AINSI QU'UN SECOND AMPLIFICATEUR DIFFERENTIEL, SERVANT EGALEMENT DE COMPARATEUR 46, QUI RECOIT LE SIGNAL DE SORTIE DU PREMIER COMPARATEUR 44, ET UN SIGNAL DE SEUIL; LES CANAUX DE TRAITEMENT DE SIGNAUX SONT COMMANDES PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE HORLOGE 14, D'UN REGISTRE A DECALAGE 12 ET D'UN CIRCUIT A PORTES 38.

Description

25212.

La présente invention concerne un analyseur pour trait< et analyser les signaux électriques engendrés par un détectei ultrasonique de défauts, tels que des criques, utilisé pour: contrôle non-destructif de pièces, en particulier les disques de turbines de moteurs à turbines à gaz.

Des défauts internes tels que des criques, qui consti-

tuent essentiellement des affaiblissements dans la structure de telles pièces, se produisent pendant le traitement de la

matière première, pendant la fabrication de la pièce et pen-

dant la durée de service de la pièce La détection de ces criques est essentielle, en particulier dans le cas de pièce E

fortement sollicitées, telles que des disques de turbines.

Si la position et les dimensions de la ou des criques sont connues, l'application de méthodes modernes de définition mécanique de rupture permet de déterminer avec une précision considérable la durée de service à laquelle on peut s'attendr

pour la pièce.

Un procédé courant de contrôle non-destructif de disque

de turbines pour détecter des criques internes consiste à im-

merger le disque dans un bain d'eau, à faire tourner le disqu et à exposer le disque à des impulsions ultrasoniques émises

par une sonde ultrasonique, qui est déplacée lentement au-

dessus du disque Chaque impulsion est réfléchie par la pièce sous la forme d'une succession d'échos, comprenant des échos provenant des surfaces avant et arrière de la pièce, un écho de grandeur variable appelé "écho de base", résultant de la

structure de grains du matériau de la pièce et, si l'impul-

sion a été émise sur une crique, il se produit un écho cor-

respondant à la crique La dimension de la crique est en

relation avec la grandeur de l'écho correspondant Si l'im-

pulsion a été émise dans la zone d'une variation de section droite de la pièce, il se produit également d'autres échos

appelés des "échos géométriques".

Tous ces échos sont affichés sur un écran et l'opéra-

teur doit reconnaître un écho qui augmente momentanément au-

dessus du niveau de l'écho de base, lorsque la crique passe en dessous de la sonde et disparaît à nouveau Le cas le plus critique est celui o il se produit une crique dans la zone d'une variation de section et o l'écho de crique est masqué par l'écho géométrique; par exemple, le signal d'écho de crique peut se produire momentanément sur le bord arrière du signal d'écho géométrique relativement grand La détection visuelle d'une telle crique nécessite une concentration con- sidérable pendant de longues périodes, une expérience et une habileté de reconnaissance de motif Une perte momentanée de concentration pourrait signifier qu'il est passé une

crique non-détectée.

La-présente invention a pour but de fournir un appareil

qui traite et analyse les signaux produits par les échos'pro-

venant d'une pièce soumise à un contrôle ultrasonique non-

destructif, de manière qu'une grandeur et une position d'écho de crique, en particulier dans la zone de modifications de section, soient indiquées et enregistrées sans qu'il soit nécessaire d'effectuer une surveillance visuelle continue

des signaux d'échos.

Conformément à la présente invention, il est prévu un

analyseur de signaux comprenant plusieurs canaux de traite-

ment de signaux, chaque canal étant agencé pour recevoir des

signaux à analyser par l'intermédiaire d'un moyen d'établis-

sement de créneau, tous les moyens d'établissement de créneau pouvant être sollicités par une commande d'établissement de

créneau pour permettre au signal d'être analysé séquentielle-

ment par chaque canal, chaque canal comprenant un circuit de maintien agencé pour recevoir et maintenir la valeur de crête du signal dans le créneau temporel respectif, un filtre d'établissement de valeur moyenne agencé pour recevoir le

signal de sortie du circuit de maintien, un premier compa-

rateur agencé pour recevoir les signaux de sortie du circuit de maintien et du filtre d'établissement de valeur moyenne, le signal de sortie du premier comparateur étant transmis à un second comparateur qui reçoit également un signal de niveau de seuil, le signal de sortie du second comparateur étant utilisé pour déterminer si le signal provenant du

premier comparateur est ou non significatif et, dans l'af-

firmative, pour enregistrer le signal de sortie du premier comparateur. Le signal de sortie du second comparateur peut être appliqué à un convertisseur analogique-numérique (A-D) qui permet au signal de sortie du premier comparateur d'être converti sous une forme numérique si le signal de sortie du premier comparateur est supérieur au niveau de seuil préréglé La donnée convertie peut être transmise à un bus de données par l'intermédiaire d'un tampon à trois états, le

bus de données étant relié à une mémoire du type "premier-

entré-premier-sorti", à partir de laquelle la donnée peut être transmise à un affichage visuel et à une imprimante

et/ou à un ordinateur pour une analyse des données.

L'analyseur de signaux peut être adapté en particulier pour analyser les signaux d'échos engendrés var un détecteur ultrasonique de criques dans lequel des impulsions régulières d'énergie ultrasonique sont dirigées sur une pièce à des fins

de contrôle Le signal d'entrée appliqué à l'analyseur com-

prend les signaux d'échos provenant de la pièce et ces si-

gnaux sont de préférence traités par un atténuateur variable et un amplificateur logarithmique avant de passer dans les canaux de traitement de signaux par l'intermédiaire du

moyen d'établissement de créneau.

Le moyen d'établissement de créneau peut comprendre un

circuit d'horloge à fréquence variable qui produit des im-

pulsions de déclenchement d'une largeur choisie, et un re-

gistre à décalage, le circuit d'horloge étant actionné par

une impulsion émise par le détecteur de criques par l'inter-

médiaire d'un élément de retardement, ou bien directement par le signal d'écho sur paroi avant provenant de la pièce en cours de contrôle Le circuit d'horloge peut produire des impulsions de déclenchement de largeur uniforme, dont la largeur peut être modifiée par l'opérateur, ou bien des impulsions de déclenchement peuvent être produites par un second circuit d'horloge o la largeur des impulsions de déclenchement peut être fonction de la puissance du signal d'écho de manière que les écho géométriques puissent réduire la largeur d'impulsion de déclenchement en permettant un

examen poussé des échos géométriques.

25212 e 7 Le signal-de sortie du premier comparateur représente le signal en décibels (d B) au-dessus du niveau de "base" et, si ce signal est audessus du niveau de seuil, le second comparateur reconnaît le signal comme constituant un signal de crique et il oblige le convertisseur analogique-numérique à convertir le signal sous une forme numérique La donnée de dimension de crique ainsi que la profondeur de crique, sous

la forme de nombres d'impulsions provenant du circuit d'hor-

loge uniforme, sont appliquées à la mémoire "premier-entré-

premier-sorti (FIFO", au dispositif d'affichage visuel et à l'imprimante et/ou à un ordinateur Le dispositif d'affichage visuel et l'imprimante et/ou l'ordinateur reçoivent également des données indiquant le nombre total de criques qui ont été détectées et l'imprimante et/ou l'ordinateur reçoivent des données provenant d'un système de détection mécanique prévu dans l'appareil de contrôle et indiquant la position de la crique. Chaque canal de traitement de signaux peut comprendre des dispositifs analogiques ou numériques et, dans la forme analogique, le premier et le second comparateur comprennent un amplificateur différentiel et un comparateur analogique,

tandis que le circuit de maintien comprend un circuit capa-

citif qui peut comprendre un condensateur et un tampon.

Dans la forme numérique, les comparateurs sont tous deux des comparateurs numériques, le circuit de maintien

comprend un registre numérique-et un seul convertisseur-

analogique-numérique remplace les convertisseurs dans les canaux de traitement individuels, et il est agencé pour convertir le signal d'entrée provenant du détecteur de

criquesavant sa transmission à chaque canal de traitement.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente

invention seront mis en évidence dans la suite de la descrip-

tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence

aux dessins annexés dans lesquels:-

la Fig 1 est une courbe d'écho typique donnant l'am-

plitude du signal d'écho en fonction du temps; la Fig 2 représente à échelle agrandie une partie de la courbe d'écho pour un changement de section dans la pièce, sans la présence d'un signal de crique;

la Fig 3 est semblable à la Fig 2, mais avec la pré-

sence d'un signal de crique; la Fig 4 est un schéma àblocs d'une forme d'analyseur de signaux conforme à la présente invention; la Fig 5 est un schéma à blocs d'un des canaux de traitement de signaux analogiques de l'analyseur représenté sur la Fig 4; la Fig 6 représente les formes d'ondes de signal en différents points le long du canal représenté sur la Fig 5 la Fig 7 est un schéma montrant l'analyseur de la Fig j relié à un détecteur de criques et à un appareil de contrôle non-destructif; et la Fig 8 est un schéma à-blocs d'une forme numérique

du canal de traitement de signaux représenté sur la Fig 5.

La Fig 1 représente une courbe correspondant à un écho reçu en provenance d'une pièce comportant un changement de section Les signaux A et B sont les signaux d'échos quisont reçus en provenance des parois avant et arrière de la pièce, le signal C et le signal provenant du changement de section et appelé un écho géométrique et en outre il existe un signal D qui représente les échos de fond résultant de la structure de grains de la pièce, ce signal étant appelé

"signal de base".

La Fig 2 représente à échelle plus grande le bord arrière du train d'oscillations relativement grandes et amorties de l'écho géométrique C Les méthodes existantes

de localisation de criques exigent de l'opérateur la recon-

naissance de la crique sous la forme d'un signal supplémen-

taire qui apparaît brusquement dans ce train d'oscillations, comme indiqué sur la Fig 3 L'analyseur de signaux conforme à l'invention propose d'examiner le signal d'écho géométrique

dans une série de créneaux de durée temporelle variable.

Les Fig 2 et 3 montrent ensemble l'effet de l'utilisation

de largeurs différentes d'impulsion de commande ou de dé-

clenchement.

Sur la Fig 2, le signal de crête, dans une impulsion

de commande large d'une durée tl, correspond à une des os-

cillations de l'écho géométrique Sur la Fig 3, pour un crén E de même durée, le signal de crête est le même que sur la Fig 2

-du fait que, bien qu'un signal de crique E soit apparu pen-

dant la durée du créneau, il est inférieur à la partie ad-

jacente de l'écho géométrique.

La Fig 2 montre également les conditions de fonction- nement obtenues avec une impulsion de commande étroite d'une durée t 2, et le signal de crête apparaissant dans ce créneau

correspond au cycle inférieur suivant de l'écho géométrique.

Sur la Fig 3, l'écho de crique E apparaissant dans le même créneau étroit monte au-dessus de la valeur enregistrée dans le créneau étroit de la Fig 2 et, à condition que l'écho de crique dépasse un niveau de seuil prédéterminé, qui est un certain niveau au-dessus du niveau de "base", la crique est

reconnue et enregistrée.

Comme cela sera décrit de façon plus détaillée dans la suite, l'analyseur peut utiliser des impulsions de commande étroites d'unedurée d'environ 100 ns dans la zone de l'écho géométrique et des impulsions de commande plus larges en d'autres zones L'opérateur peut choisir d'utiliser l'un de

deux générateurs d'horloge pour commander la largeur d'im-

pulsion de commande, une horloge uniforme ou bien une horloge

commandée par la dimension d'écho et qui engendre des impul-

sions d'une période prédéterminée jusqu'à ce qu'un écho

substantiel, par exemple un écho géométrique soit reçu.

La dimension instantanée du signal reçu détermine la durée instantanée des impulsions d'horloge, et par conséquent les impulsions de commande, qui sont plus étroites lorsqu'il se

produit des échos de plus grande amplitude.

La Fig 4 représente sous la forme d'un schéma à blocs les principaux composants de l'analyseur et les dispositifs périphériques d'enregistrement et d'affichage, l'analyseur

étant commandé dans son mode opératoire le plus simple.

Le composant principal de l'analyseur est constitué par un groupe de canaux de traitement de signaux 10 qui reçoivent les signaux d'échos provenant de la pièce en train d'être contrôlée Les canaux sont commandés par un registre à décalage 12 qui engendre les impulsions de commande et par une horloge uniforme de largeur d'impulsion réglable 14 qui assure le décalage d'un " 1 " logique au travers du registz l'horloge étant déclenchée par le signal d'écho de surface

supérieure provenant de la pièce Le " 1 " logique ouvre suc-

cessivement la porte de chaque canal.

Les données significatives provenant des canaux 10,

c'est-à-dire les données indiquant la présence et les dimen-

sions d'une crique, sont reconnues pour un circuit de détec-

tion de données 16 et cela provoque l'application des données à une mémoire du type "premier-entré-premier-sorti" (FIFO) 18 En même temps, le circuit de détection de données fait en sorte que le signal de sortie d'un compteur de profondeur 20, indiquant la profondeur d'une crique par un nombre de créneau

temporels apparaissant à la sortie de l'horloge 14, soit ap-

pliqué à la mémoire FIFO 18.

Lecircuit de détection de données 16 applique également des coordonnées d'analyse dans une mémoire FIFO indépendante 22 Les coordonnées d'analyse sont obtenues à partir de transducteurs de positions incorporés au système d'analyse

de pièce Ces coordonnées sont normalement des nombres déci-

maux codés en binaires (BCD) ou des nombres binaires et,

dans le cas o la pièce est un disque de turbine, ils repré-

sentent la position instantanée de la sonde ultrasonique par rapport au disque, à savoir par la distance à partir du centr (rayon) et par la rotation à partir d'un repère de référence (angle) Le circuit de détection de données 16, outre qu'il assure le chargement des mémoires FIFO, applique également

une impulsion à un compteur de criques 26.

Les données provenant de la mémoire FIFO 18 sont trans-

mises par l'intermédiaire de bus de données 28 et 39 à un dis

positif d'affichage 32 et à l'imprimante 24 et/ou à l'ordina-

teur 34 qui reçoivent également des données provenant du compteur de criques 26 par l'intermédiaire d'un bus de donnée 36 L'imprimante et/ou l'ordinateur reçoivent également des données provenant de la mémoire FIFO 22 par l'intermédiaire d'un bus de données 37 L'ensemble complet de données se rapportant à chaque crique comporte une dimension exprimée en d B, une profondeur exprimée en nombre de créneaux temporel un rayon exprimé en millimètres ou en pouces, et un angle 2521297 l exprimé en degrés, cet ensemble étant imprimé, en même temps que le nombre total de criques, par l'imprimante 24 à une

cadence d'environ une ligne par seconde Si le temps d'affi-

chage est réglé à une cadence différente, le système permet à l'imprimante de fonctionner à sa propre vitesse, indépendam-

ment du système d'affichage.

La mémoire FIFO 18 est utilisée comme une mémoire tempo-

raire pour adapter l'acquisition rapide possible à partir d'une zone localisée du disque à la vitesse relativement lente

qui est nécessaire pour un affichage et un enregistrement.

La capacité de la mémoire est adaptée au nombre éventuel de

criques et, dans le cas d'un disque de turbine, puisque seu-

lement une ou deux criques risquent d'être rencontrées dans

le cas le plus défavorable, la mémoire a une capacité de mémo-

risation des données concernant seize criques Aussitôt que les données de criques sont chargées dans la mémoire FIFO, elles apparaissent sur le dispositif d'affichage 32 pendant

un temps déterminé par la commande de temps d'affichage.

A la fin de cette période, la nouvelle série de données se

trouvant dans la mémoire FIFO est affichée, etainsi de suite.

Si un groupe de défauts provoque une augmentation jusqu'à une succession rapide de données de criques provenant des canaux de traitement de signaux 10, les groupes de données sont mémorisés temporairement dans la mémoire FIFO et ils

sont transmis au dispositif d'affichage à une cadence appro-

priée qui est déterminée par l'opérateur Si la mémoire FIFO est remplie temporairement, ou bien si l'opérateur ne fait

pas attention à la crique indiquée sur le dispositif d'af-

fichage 30, le nombre total de criques détectées peut être

vérifié par le compte de criques apparaissant sur le dispo-

sitif d'affichage.

Le dispositif d'affichage n'indique pas les coordonnées d'analyse du fait qu'elles sont habituellement affichées par le système d'analyse de disque, mais elles sont enregistrées

sur l'imprimante 24 et/ou dans l'ordinateur 34.

En référence aux Fig 5, 6 et 7, chaque canal de trai-

tement de signaux 10 comprend un circuit de déclenchement 38, un circuit d'échantillonnage de crête et de maintien 40, i qui comprend un condensateur et un amplificateur à gain égal

à l'unité, un filtre d'établissement de moyenne 42, un ampli-

ficateur différentiel 44, un comparateur 46, un convertisseur analogiquenumérique (A-D) 48 et un tampon à trois états 50 dont le signal de sortie est transmis par l'intermédiaire du bus de données relié au circuit de détection de données 16

et à la mémoire FIFO 18.

Les canaux de traitement de signaux 10 sont disposés en parallèle et ils reçoivent successivement des signaux d'échos traités provenant de la pièce Les signaux d'échos sont d'abord atténués ou amplifiés par un dispositif à gain variab

54 qui règle le niveau du signal à une valeur la mieux appro-

priée pour un amplificateur logarithmique 56 dont la tension de sortie représente le logarithme de sa tension d'entrée

et représente par conséquent la tension d'entrée en décibels.

Les circuits de déclenchement 38 des canaux sont ouverts suc-

cessivement de manière que chaque porte du circuit correspon-

dant puisse inspecter des parties successives du signal d'éch Les circuits de déclenchement ou à portes sont commandés par le registre à décalage 12, qui est commandé à son tour par l'horloge uniforme variable 14 ou bien par une horloge commandée par dimension d'écho 58 Les circuits d'horloge 14

et 58 comporte des commutateurs permettant à l'horloge res-

pective d'assurer l'activation du registre à décalage 12.

Cependant, l'horloge 14 continue à faire fonctionner le compteur de profondeur 20 lorsque l'horloge 58 est en service Les deux horloges peuvent être déclenchées par l'écho

de paroi avant par l'intermédiaire du circuit de déclenche-

ment d'interface 59 En variante, les deux horloges peuvent être déclenchées par l'impulsion d'émetteur après un retard

établi par l'élément de retardement 60.

Le signal de commande d'une porte particulière, fourni par le registre à décalage, sert également à assurer la remise à zéro du convertisseur analogique-numérique de cette porte, et le signal provenant de la porte précédente est utilisé pour la remise à zéro du circuit d'échantillonnage de crête et de maintien 40 et pour la validation du tampon à trois états 50 L'analyseur est agencé pour recevoir des

signaux provenant d'un détecteur de criques 62 qui peut éga-

lement comporter un oscilloscope associé 64, et également des signaux provenant de dispositifs d'indication de position (non représentés) qui indiquent la position d'une sonde 66 par rapport à une pièce 68 qui est immergée dans un réservoir d'eau 70, Chaque circuit d'établissement de créneau ou à porte 38 permet au canal de traitement de signal associé 10 d'examiner

le signal d'écho ultrasonique provenant d'une section hori-

zontale mince du disque en train d'être contrôlé La Fig 5 montre les formes d'ondes du signal dans différentes positions le long du canal de traitement La forme d'onde (i) définit l'affichage des signaux électroniques provenant du détecteur de criques, ces signaux étant répétés plusieurs fois pour montrer le résultat de changements dans les échos reçus lorsque le disque tourne La base de temps a été représentée comprimée

pour faciliter la présentation.

La forme d'onde (ii) correspond à la forme d'onde d'im-

pulsion de commande qui est affichée.

La forme d'onde (iii) représente seulement une des im-

pulsions de commande, c'est-à-dire celle qui ouvre la porte

dans le canal représenté sur la Fig 5.

La forme d'onde (iv) montre la tension apparaissant dans le condensateur du circuit d'échantillonnage de crête

et de maintien 40 et elle correspond à la sortie de l'ampli-

ficateur à gain égal à l'unité à forte impédance d'entrée

qui agit comme-un tampon Quand la porte 38 s'ouvre, le con-

densateur se charge jusqu'à la tension de crête du signal

ultrasonique qui se produit pendant l'intervalle de créneau.

En a, le signal correspond au niveau d'"écho de base" et il

est momentanément à une valeur faible Le condensateur main-

tient cette valeur faible jusqu'à ce que la porte s'ouvre

à nouveau, dans la période de répétition suivante, en b.

En b, le niveau d"'écho de base" est plus élevé, et ce niveau supérieur est maintenu jusqu'à c En c, une valeur encore plus élevée est saisie jusqu'à d En d, le niveau d"'écho de base" diminue, et une valeur inférieure est maintenue jusqu'en e En e, il se produit un écho de crique, et il il en résulte qu'une valeur bien supérieure doit être maintenue

jusqu'en f.

La forme d'onde (v) correspond à la sortie du filtre d'établissement de moyenne 42, qui a une constante de temps d'environ 0,1 seconde, et qui filtre des variations trace-

par-trace se manifestant dans le niveau de signal, en éta-

blissant une valeur moyenne du niveau d'écho de base.

Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 44 est la différence entre le dernier niveau de signal maintenu par le condensateur d'échantillonnage de crête et de maintien et le niveau moyen d'écho de base Toutes les tensions de signal représentent le dernier niveau de signal en décibels au-dessus du niveau de base, de sorte que la forme d'onde (vi) représente le dernier niveau de signal en "db au-dessus du niveau de base" Les variations relativement faible du niveau de signal pour la forme d'onde (iv) font en sorte que

la valeur de "db au-dessus du niveau de base" devienne légè-

rement négative ou positive Cela n'a aucune influence sur

le comparateur 46.

Cependant, un signal d'écho suffisamment grand pour être interprété comme une crique (e pour la forme d'onde; (iv fait en sorte que le signal "db au-dessus du niveau de base"

dépasse le niveau de seuil prédéterminé à l'entrée du compa-

rateur 46, qui enclenche alors le convertisseur analogique-

numérique 48.

Le convertisseur analogique-numérique 48 convertit le signal de "db audessus du niveau de base" en un nombre binaire de 6 bits correspondants, et un temps maximal de 80 pw est nécessaire pour exécuter cette opération La forme d'onde

(vii) montre que la sortie du convertisseur analogique-numé-

rique est reliée au bus de données par l'intermédiaire du tampon à trois états 50 pendant la durée de l'impulsion de commande du canal précédent dans la période de répétition suivante Le convertisseur analogiquenumérique est alors disponible pour recevoir un signal d'entrée dans le cycle suivant. La sonde ultrasonique se déplace seulement lentement sur la face du disque et des changements de section sont

détectés lentement par le système d'analyse ultrasonique.

En conséquence, même lorsque le disque est positionné excen-

triquement, il faut une révolution complète pour amener une lisière nouvelle en dessous de la sonde, cela nécessitant pour les vitesses maximales de contrôle un temps de l'ordre de une seconde Si un écho géométrique se produit dans la portée du canal de traitement de signaux représenté sur la Fig 5, l'écho géométrique a un effet semblable à de petites modifications du niveau d'écho de base apparaissant dans la

zonecomprise entre a et d pour la forme d'onde (iv) de la Fig 5.

La puissance du signal d'écho augmente seulement lentement et le filtre passe-bas 42, qui a une constante de temps de 0,1 seconde, suit effectivement la puissance croissante du signal En conséquence, le signal de "d B au-dessus du niveau de base" reste trop petit pour dépasser leniveau de seuil et

les échos géométriques sont ignorés.

L'analyseur reçoit deux signaux d'entrée, à savoir le signal ultrasonique à traiter (VIDEO IN), et un signal de déclenchement (TRIG IN), et il fournit trois signaux de sortie, dont deux facilitent le réglage du fonctionnement de l'analyseur Ces signaux sont constitués par le signal de sortie de l'amplificateur logarithmique 56 (VIDEO OUT), et par les impulsions de commande, représentées par la forme d'onde (ii) sur la Fig 6 Le troisième signal de sortie correspond à la connexion à voies multiples avec

l'imprimante 24 et/ou l'ordinateur 34.

Les signaux à traiter sont des signaux ultrasoniques redressés et filtrés et ils constituent essentiellement les signaux affichés sur l'écran d'oscilloscope du détecteur de

criques.

Le signal d'entrée TRIG IN doit être un signal de déclenchement qui est synchronisé avec l'impulsion de sortie d'émetteur provenant du détecteur de criques, ou bien qui doit différer de cette impulsion d'un petit intervalle de temps fixe Une impulsion de déclenchement se produisant peu avant l'impulsion d'émetteur peut être acceptée par réglage de la commande de retard (Fig 7) Une impulsion de déclenchement ultérieure doit se produire avant l'écho

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provenant de la surface supérieure du disque, si on utilise

le mode de fonctionnement avec impulsions de commande déclen-

chées par écho.

Le signal de sortie VIDEO OUT peut être représenté par l'oscilloscope 64 en même temps que les impulsions de command pour vérifier le déclenchement correct des impulsions de commande en relation avec l'écho provenant de la paroi avant du disque La largeur des impulsions de commande peut être réglée pour faire en sorte que le train d'impulsions de commande comprenne tous les signaux ultrasoniques intéressant L'opérateur peut également vérifier que les réglages de gain effectués sur le détecteur de criques etsur l'analyseur sont tels que des criques contenues dans le disque produisent des

signaux VIDEO OUT ayant une gamme dynamique correcte.

La largeur des impulsions de commande peut être réglée pour faire en sorte que le train d'impulsions de commande comprenne tous les signaux ultrasoniques intéressants L'opérateur peut également contrôler que les réglages de gain effectués sur le détecteur de criques et sur l'analyseur sont tels que des criques apparaissant dans le disque produisent des signaux

VIDEO OUT ayant la gamme dynamique correcte.

On peut faire fonctionner l'analyseur suivant un certaii nombre de manières différentes en fonction de l'objectif à

atteindre et le mode opératoire est déterminé par les ré-

glages de commande d'analyseur (Figure 7).

Dans le premier mode opératoire, qui a été décrit ci-

dessus, la commande de mode est réglée dans la condition normale, la largeur des impulsions de commande est réglée à une valeur uniforme et le déclenchement des impulsions de

commande est réglé pour un déclenchement par écho.

La première impulsion de commande est déclenchée par la première impulsion d'écho reçue à l'entrée VIDEO IN après que l'impulsion de déclenchement a été reçue à l'entrée TRIG IN Les impulsions de commande ont toutes la même durée et leur largeur peut être réglée à l'aide de-la commande de largeur d'impulsion de créneau entre 100 ns

et 1,0 ps.

w Pour plus de commodité, la sortie GATE PULSE doit être affichée, en même temps que les signaux ultrasoniques, sur l'écran du détecteur de criques 62 de manière que (a) on puisse vérifier que les impulsions de commande commencent lors de l'arrivée de l'écho provenant de la surface supérieure de la pièce, et (b) la commande de largeur uniforme peut être ajustée de manière que le train d'impulsions de commande contienne tous les échos ultrasoniques intéressants, et que la largeur de créneau ait une valeur appropriée pour un étalonnage de profondeur En variante, les sorties VIDEO OUT et GATE PULSE peuvent être affichées sur un oscilloscope 64

de manière que les processus (a) et (b) puissent être effec-

tués. Le commutateur de gain d'entrée est utilisé pour amener les signaux VIDEO OUT à l'intérieur de la gamme dynamique de l'analyseur La vitesse de rotation de la pièce 68 est réglée de façon que, lorsqu'on utilise la fréquence de répétition d'impulsions du détecteur de criques, une crique soit observée

au moins trois fois quand elle passe en dessous de la sonde.

La dimension d'écho de crique est indiquée en décibels au-dessus du niveau moyen d'écho de base, à condition que cette valeur dépasse la valeur de réglage du commutateur de

seuil A chaque fois qu'une crique est détectée, la profon-

deur de crique correspondante est affichée et, dans ce mode uniforme, la profondeur est mesurée en valeurs de créneaux

temporels correspondant aux impulsions de commande.

La crique est également ajoutée au compte de criques.

Dans le mode normal, le déclenchement des impulsions de commande peut être retardé de manière que la première impulsion

de commande soit déclenchée après un retard succédant à l'im-

pulsion de déclenchement TRIG IN La durée du retard est établie à l'aide de la commande de retard et le début des impulsions de commande peut être vérifié en fonction des

signaux ultrasoniques comme auparavant.

Egalement, dans le mode normal, la largeur d'impulsion de commande peut être commandée par la dimension d'écho, en

utilisant l'horloge commandée par dimension d'écho 58.

Quelle que soit la manière dont la première impulsion de commande est déclenchée, la largeur d'impulsion de commande est ensuite réglée par la commande de largeur en fonction de

la dimension d'écho entre les limites de 100 ns et 1,0 ps.

La largeur est également affectée par l'amplitude des signau ultrasoniques, de grands signaux provoquant une réduction de largeur, la largeur minimale admissible étant encore de 100 La commande de sensibilité et la commande de largeur associée sont utilisées pour régler le train d'impulsions

* d'horloge de manière à l'adapter à tous les signaux ultra-

soniques intéressants et, simultanément, à faire en sorte que les impulsions de commande étroite soient engendrées

à chaque fois qu'il se produit des échos géométriques rela-

tivement grands La profondeur des criques est encore mesurés en termes de nombres d'impulsions provenant de l'horloge uniforme. L'analyseur peut être utilisé pour examiner les signau,

ultrasoniques dans un créneau ou intervalle de temps sélec-

tionné et cela est obtenu en réglant le commutateur de mode sur des signaux d'échos et en sélectionnant le nombre désiré de créneaux L'analyseur affiche maintenant seulement des criques se produisant dans le créneau ou intervalle de temps sélectionné Si la largeur d'impulsion de commande est unifoi les intervalles de temps sont identiques aux nombres de

créneaux, en fonction de la sélection pouvant être faite.

Si la largeur d'impulsion de commande est commandée en fonction de la dimension d'écho, le commutateur de nombres de créneaux peut être utilisé pour sélectionner le nombre de créneaux pour la crique à afficher Pour une crique d'une profondeur donnée, son nombre de créneaux est fonction des commandes de sensibilité de largeur S'il se produit une crique dans ce créneau, sa profondeur est encore affichée

en termes d'intervalles de temps fournis par l'horloge uni-

forme. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig 8, chaque canal 10 comporte des dispositifs numériques à la

place de dispositifs analogiques et le convertisseur analo-

gique-numérique 48 est supprimé dans chaque canal.

Les signaux d'entrée provenant du détecteur de criques, après avoir été traités par l'élément de réglage de gain

d'entrée 54, sont appliqués à un convertisseur analogique-

numérique 72 avant de parvenir dans chaque canal 10, de sorte que les signaux sont maintenant fournis aux canaux

sous une forme numérique.

Les composants des canaux 10 comprennent maintenant un registre numérique 74 qui forme le circuit d'échantillonnage de crite et de maintien, un filtre numérique d'établissement de moyenne 76, un premier comparateur numérique 78, et un

second comparateur numérique 80.

Le premier comparateur numérique correspond à l'ampli-

ficateur différentiel 44 et il reçoit des signaux en prove-

nance du registre 74 et du filtre d'établissement de moyenne 76 La sortie du premier comparateur représente le niveau de "décibels au-dessus de l'écho de base" qui est appliqué au second comparateur 80 correspondant au comparateur 46, le comparateur 80 recevant également le signal de seuil provenant du dispositif 45 Le signal de niveau en "décibels au- dessus de l'écho de base" est également appliqué au tampon à trois états 50, qui est seulement validé par le signal de sortie d'une porte ET 82, qui reçoit à ses entrées le signal de sortie du registre-à décalage transmis au circuit à porte

précédent, et le signal de sortie du second comparateur 80.

En conséquence, la porte ET autorise seulement le tampon à

trois états à recevoir le signal de niveau en "décibels au-

dessus de l'écho de base" s'il se produit un signal à la sortie du second comparateur 80, ce dernier signal de sortie se produisant seulement si le signal de "décibels au-dessus de l'écho de base" dépasse le niveau de seuil A tous les autres aspects, l'analyseur de signaux est construit et fonctionne comme indiqué en référence aux Fig 1 à 7, et

comme précédemment décrit.

Bien que l'analyseur de signaux ait été décrit en par-

ticulier en référence à un disque de turbine d'un moteur à turbine à gaz, il peut être appliqué à d'autres pièces dans

' lesquelles il existe une variation de section.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Analyseur de signaux, caractérisé en ce qu'il compr plusieurs canaux ( 10) de traitement de signaux, chaque canal ( 10) étant agencé pour recevoir les signaux à analyser par l'intermédiaire d'un moyen de déclenchement ( 38), tous les

moyens de déclenchement pouvant être actionnes par une com-

mande de déclenchement afin de permettre au signal à analyser par chaque canal de passer successivement dans les canaux de traitement de signaux, chaque canal comportant un circuit de maintien ( 40; 74) agencé pour recevoir et maintenir la valeur de crête du signal dans le créneau temporel respectif, un

filtre d'établissement de moyenne ( 42; 76) agencé pour rece-

voir le signal de sortie du circuit de maintien ( 40; 74), un premier comparateur ( 44; 78) agencé pour recevoir les

signaux de sortie du circuit de maintien et du filtre d'éta-

blissement de moyenne, le signal de sortie du premier compa-

rateur étant appliqué à un second comparateur ( 46; 80) qui reçoit également un signal de niveau de seuil, le signal de sortie du second comparateur étant utilisé pour déterminer siue signal provenant du premier comparateur est ou non significatif et, dans l'affirmative, pour enregistrer le

signal de sortie du premier comparateur.

2. Analyseur de signaux selon la revendication 1, agent

pour analyser les signaux engendrés par un détecteur ultra-

sonique de criques lors du contrôle d'une pièce, caractérisé en ce que, dans chacun des canaux ( 10) de traitement de signaux, le signal de sortie du filtre d'établissement de moyenne ( 42; 76) représente le niveau moyen d'"écho de base" dans le canal de traitement respectif, en ce que le signal de sortie du premier comparateur ( 44; 78) représente la différence entre le dernier niveau de signal emmagasiné par le circuit de maintien ( 40; 74) et le niveau moyen d'"écho de base", et en ce que le signal de sortie du second comparateur ( 46; 80) indique si le signal de sortie du premie:

comparateur a dépassé ou non le niveau de seuil.

3. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de déclenchement à portes comprend au moins un circuit d'horloge ( 14, 58) excité par une impulsion

-.W 18 -.

de déclenchement, le circuit d'horloge émettant des impulsions de commande qui sont appliquées à un registre à décalage ( 12)

qui ouvre la porte de chaque canal de traitement successive-

ment, le temps pendant lequel chaque porte est maintenue ouverte étant déterminé par la largeur des impulsions de

commande qui sont engendrées par le circuit d'horloge.

4. Analyseur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux circuits d'horloge ( 14, 58), en ce que la largeur d'impulsion de commande engendrée par un des circuits d'horloge est uniforme pour tous les moyens de déclenchement de canal et peut être pré- réglée entre des limites dépendant du nombre de canaux disponibles, de l'épaisseur de la pièce en train d'être examinée et de la

largeur minimale du signal qui doit être examiné.

5 Analyseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la largeur d'impulsion de commande engendrée par l'autre desdites horloges ( 14, 58) est commandée par la grandeur d'écho et varie en fonction de la grandeur du signal d'écho provenant de la pièce de telle sorte que, dans la région d'un écho géométrique, la largeur d'impulsion de

commande soit réduite en permettant à chaque canal de trai-

tement d'examiner une plus courte durée du signal d'écho dans la région d'une forte variation d'épaisseur dans la pièce, l'horloge uniforme ( 14) étant encore utilisée pour mesurer la profondeur de la crique par l'intermédiaire d'un

circuit de comptage ( 20).

6. Analyseur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de commutateur autorisant les deux circuits d'horloge ( 14, 58) à recevoir des impulsions de déclenchement à partir des signaux émis par le détecteur de criques par l'intermédiaire d'un élément de retardement ( 60), ou bien à partir des signaux d'écho provenant du détecteur de criques et en ce que le signal d'entrée appliqué au registre à décalage ( 12) est sélectionné à partir des

signaux de sortie des deux circuits d'horloge ( 14, 58).

7. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal transmis par la commande à portes à un canal de traitement de signal est agencé pour effacer le

25212

signal contenu dans le circuit de maintien du canal immédia-

tement suivant.

8. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données numériques engendrées par chaque canal sont transmises par l'intermédiaire d'un tampon à trois état: ( 50) à un dispositif d'affichage visuel ( 64) et/ou à une

imprimante ( 24) et/ou à un ordinateur ( 34) par l'intermé-

diaire d'un ou plusieurs bus de données.

9. Analyseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le signal provenant du moyen à portes ( 38) est agencé

pour valider le tampon à trois états ( 50) du canal de trai-

tement immédiatement suivant.

10. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de maintien comprend un circuit capacitif, en ce que le premier comparateur comprend un amplificateur différentiel ( 44) et en ce que le second comparateur comprenc

un comparateur analogique ( 46).

11. Analyseur selon la revendication 10, caractérisé er ce que le circuit capacitif comprend un condensateur et un

tampon.

12. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque canal de traitement de signaux ( 10) comprend

un convertisseur analogique-numérique ( 48) agencé pour rece-

voir le signal de sortie du premier comparateur ( 44) lorsque le convertisseur est validé par le signal de sortie du second comparateur ( 46), le signal provenant du moyen à portes ( 38) et appliqué à un canal de traitement étant agencé pour efface

le convertisseur analogique-numérique du même canal de trai-

tement.

13 Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux analogiques sont traités par un atténuateu amplificateur variable et un amplificateur logarithmique avan d'être examinés par chacun des canaux de traitement de signau

( 10).

14 Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de maintien comprend un registre numérique ( 74) et en ce que le premier et le second comparateur sont

chacu 4 des comparateurs numériques ( 78, 80).

15. Analyseur selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesignal de sortie du second comparateur ( 80) est appliqué à un dispositif de commutation logique dont le signal de sortie autorise un tampon à trois états ( 50) à recevoir le signal de sortie du premier comparateur ( 78)

lorsque ce signal de sortie dépasse le niveau de seuil.

16. Analyseur selon la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif de commutation logique comprend une porte ET recevant un signal d'entrée provenant de la commande

d'établissement de créneaux àportes ( 38) du canal de traite-

ment de signal précédent.

17. Analyseur selon la revendication 14, caractérisé en

ce que les signaux à analyser sont traités par un atténuateur-

amplificateur variable et par un convertisseur analogique-

numérique avant d'être examinés par chacun des canaux de trai-

tement de signaux.