FR2907901A1 - Procede de controle non destructif par ultrasons et sonde de mesure pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Abstract

Pour réaliser un contrôle non destructif par ultrasons d'une pièce (1), la pièce est immergée dans un milieu conducteur des ondes acoustiques et une onde ultrasonore (3) incidente ayant un faisceau large de section Sigma, est émise dans le milieu conducteur des ultrasons en direction de la pièce. Les caractéristiques des ondes réfléchies (4, 5) par des faces (11, 12) de la pièce à contrôler sont mesurées sur au moins une petite section sigma dont les dimensions caractéristiques sont sensiblement inférieures à celles de la section Sigma.L'emplacement de la ou des sections sigma est déterminé de sorte que, malgré les variations possibles de la position de la pièce (1) et les pentes relatives de ses faces (11, 12), la section sigma soit toujours située dans les volumes parcourus par les ondes réfléchies (4, 5), par exemple sensiblement dans une zone prés de l'axe 31 du faisceau incident (3) lorsque le faisceau incident est piloté pour être orienté sensiblement suivant une direction perpendiculaire à une face (11) de la pièce.

Description

PROCEDE DE CONTROLE NON DESTRUCTIF PAR ULTRASONS ET SONDE DE MESURE POUR

LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE La présente invention appartient au domaine du contrôle non destructif de pièces par réflexion ultra sonore. En particulier l'invention concerne un procédé adapté à l'inspection automatique de zones non planes ou de zones à faces non parallèles de pièces 5 telles que des pièces en matériaux composites. Le principe général du contrôle non destructif par ultrasons de pièces de structure est bien connu et largement mis en oeuvre aujourd'hui. Ce principe consiste à placer, en tout ou partie, une pièce à contrôler dans 10 un milieu d'immersion bon conducteur des ondes acoustiques ultrasonores, par exemple en immergeant la pièce dans une cuve ou en créant localement les conditions d'une immersion au moyen d'une boite à eau ou encore en créant un film de fluide d'immersion par apport continu du fluide, ce milieu d'immersion étant le plus généralement de l'eau en raison de ses excellentes caractéristiques 15 de conduction des ondes acoustiques, de sa faible agressivité chimique pour les pièces contrôlées et de son coût négligeable, à émettre des ondes ultrasonores en direction de points de la pièce à contrôler et à recueillir les ondes réfléchies sous forme d'échos par la pièce. En pratique les ondes sont réfléchies par les différentes interfaces de la pièce chaque fois qu'une discontinuité provoque une 20 réflexion d'une partie de l'énergie de l'onde acoustique émise. Ces discontinuités sont le plus souvent une paroi de la pièce, à l'interface avec le milieu d'immersion ou avec une pièce assemblée, un défaut dans le matériau de la pièce. Les ondes réfléchies sont également influencées par des caractéristiques du matériau traversé. Ainsi par exemple sa porosité peut être évaluée en mesurant 2907901 2 l'atténuation des ondes réfléchies par une interface arrière sous réserve que les ondes réfléchies par la dite interface arrière atteignent des capteurs de mesure. L'onde acoustique ultrasonore se propage dans le milieu dans lequel la pièce est immergée ainsi que dans le matériau de la pièce et, suivant les lois de propagation et de réflexion connues, chaque fois que l'onde acoustique incidente rencontre une discontinuité ou une variation des caractéristiques, une partie de l'onde incidente est transmise et une autre partie est réfléchie. Les énergies et les phases des ondes transmises et réfléchies permettent après mesures et traitement du signal de déterminer certaines caractéristiques de 10 la pièce soumise au contrôle. Appliqué aux pièces en matériaux composites le contrôle non destructif par ultrasons permet de détecter des défauts internes des pièces comme par exemple des délaminations ou des caractéristiques de porosité qui sont des paramètres essentiels pour les pièces soumises à des contraintes lors de leur 15 utilisation. Le principe général des moyens utilisés pour ces essais non destructifs est illustré par la figure la. Une sonde 2 émet dans un mode d'émission une onde ultrasonore 3 en 20 direction d'une pièce à contrôler la. Une surface 1 la de la pièce la qui reçoit l'onde incidente 3 réfléchit une partie de cette onde incidente sous la forme d'une première onde réfléchie 4 qui est mesurée par la sonde 2 travaillant alors en mode de réception. Une autre partie de l'onde incidente qui pénètre dans le matériau de la pièce la est à son tour réfléchie par une autre surface 12a de la pièce et forme 25 une seconde onde réfléchie 5 qui est également apte à être mesurée par la sonde 2 travaillant en mode de réception. Pour réaliser ce type de mesure on utilise généralement des sondes qui émettent les ondes incidentes et qui mesurent les signaux réfléchis. Ces sondes utilisent le plus souvent des transducteurs basés sur des technologies 30 piézoélectriques parfaitement adaptées aux fréquences des ultrasons utilisés et qui ont l'avantage de pouvoir mesurer les ondes réfléchies avec les mêmes 2907901 3 transducteurs que ceux qui génèrent l'onde incidente. Toutefois, le besoin de résolution spatiale élevée conduit à sélectionner des capteurs directifs, lesquels capteurs s'avèrent inefficaces lorsque l'une des interfaces de la pièce, interface d'entrée et ou de fond, n'est pas normale à la 5 direction de propagation de l'onde acoustique incidente. Comme il est illustré sur la figure lb, si la surface 1la de la pièce la n'est pas parfaitement perpendiculaire à la direction de l'onde incidente 3, les ondes réfléchies 4 et 5 ne seront pas dirigées efficacement vers la sonde et celle-ci ne sera pas en mesure de restituer une mesure satisfaisante. Ce phénomène n'est pas trop gênant lorsque la sonde est presque au contact de la surface de la pièce, cas des sondes tenues par un opérateur, mais s'avère critique lorsque la sonde est distante de la surface de la pièce ce qui est généralement le cas dans les dispositifs de contrôle automatisés avec une pièce immergée. La sonde dans ces dispositifs est située à une distance le plus souvent comprise entre trois et douze centimètres et un très faible écart de positionnement relatif entre la pièce et la sonde suffit pour perturber la mesure, un degré de déviation angulaire suffisant à faire chuter les amplitudes des signaux reçus de plusieurs décibels. Lorsque, comme présenté sur la figure 1c, la pièce lb comporte des faces llb, 12b non parallèles, un positionnement relatif correct de la sonde et par rapport à la face avant llb de la pièce ne suffit plus à garantir une mesure correcte de l'onde réfléchie 5 par la face arrière 12b et dans ce cas les dispositifs existants nécessitent souvent de réaliser de nouveaux contrôles. Ainsi les sondes très directives, utilisant un capteur ou un réseau linéaire de capteurs mis en oeuvre avec un mode de balayage séquentiel pour orienter l'axe du faisceau ultrasonore, sont toujours difficiles à mettre en oeuvre en raison de leurs très faibles tolérances aux écarts de positionnement par rapport aux pièces à contrôler, en particulier dans les processus de contrôles automatisés et en particulier lorsque les pièces à contrôler ont une géométrie complexe ou perturbée.

Pour s'affranchir des contraintes imposées par les tolérances sévères de 2907901 4 positionnements relatifs entre les sondes et les pièces à contrôler et pour simplifier les moyens d'automatisation des contrôles non destructifs par ultrasons de pièces complexes, le procédé suivant l'invention consiste à émettre une onde ultrasonore, dite onde incidente, dans un milieu reconnu pour ses qualités de conduction des 5 ultrasons, en direction de la pièce, immergée dans ledit milieu conducteur des ultrasons, et a mesurer des caractéristiques d'ondes réfléchies par des faces de la pièce à contrôler pour en déduire des caractéristiques de ladite pièce, et, afin que la mesure soit peu influencée par des écarts de positions relatives des moyens de mesure et de la pièce : 10 l'onde incidente est émise avec un faisceau orienté suivant un axe et comportant une première section 1 dont les dimensions sont caractéristiques de dimensions du faisceau incident et ; les ondes réfléchies sont mesurées sur au moins une seconde section 6 dont les dimensions caractéristiques sont sensiblement inférieures à 15 celles de la première section 1 dans toutes les dimensions. Avantageusement, pour obtenir des mesures de bonnes qualités, l'emplacement par rapport au faisceau incident de la seconde section 6 sur laquelle sont mesurées les ondes réfléchies est choisi de sorte que ladite section 6 reste située dans chacun des volumes parcourus par les ondes réfléchies quelle 20 que soit la position voulue de la pièce en tenant compte des incertitudes sur ladite position et en tenant compte des pentes relatives des faces de la pièce dont les ondes réfléchies doivent être mesurées. De préférence pour réaliser un contrôle plus rapide de la pièce, les ondes réfléchies sont mesurées simultanément sur plusieurs secondes sections 61, 62, ... 25 6 n. Dans un mode préféré de mise en oeuvre le faisceau incident est orienté sensiblement perpendiculaire aux faces de la pièce à contrôler et les ondes réfléchies sont mesurées sur une seconde section 6 ou sur plusieurs secondes sections 61, ... 6 n, situées à proximité de l'axe du faisceau de l'onde incidente, 30 et, lorsque les faces de la pièce comportent des surfaces non planes, l'onde incidente comporte un front d'onde conformé pour assurer une incidence de ladite 2907901 5 onde incidente normale à une surface théorique de la pièce ou conformé à partir d'une mesure ultrasonore d'un profil de la pièce en cours de contrôle. Des caractéristiques des ondes réfléchies mesurées sur les secondes sections 61, ... 6 n, sont par exemple enregistrées pour un traitement différé ou 5 bien sont combinées en temps réel pour être visualisées et ou enregistrées. Afin de mettre en oeuvre le procédé de manière performante, l'invention concerne également une sonde ultrasonore pour émettre un faisceau ultrasonore incident et mesurer des caractéristiques d'ondes ultrasonores réfléchies par une pièce à contrôler qui comporte une première zone, dite zone centrale d'émission-10 réception, comportant au moins un élément apte à émettre des ultrasons et à mesurer des caractéristiques d'ultrasons arrivant sur le dit élément et une seconde zone s'étendant autour de la zone centrale, dite zone périphérique d'émission, dédiée à l'émission d'ultrasons. De préférence, afin que les déviations des ondes réfléchies parviennent 15 sur le ou les éléments de mesure de la zone centrale, la zone périphérique dédiée à l'émission d'ultrasons comporte une surface active d'émission sensiblement égale ou supérieure à trois fois la surface active de la zone centrale d'émission-réception. Pour réaliser la mesure simultanée en différents points de la pièce à 20 contrôler, la zone centrale d'émission-réception comporte de préférence une matrice d'éléments indépendants aptes à émettre des ultrasons et à mesurer des caractéristiques d'ultrasons. Pour tenir compte des formes des pièces à contrôler et optimiser les opérations de contrôle, par exemple soit la matrice d'éléments indépendants comporte sensiblement un même nombre de colonnes et de lignes, 25 soit la matrice d'éléments indépendants comporte un nombre de ligne et un nombre de colonnes sensiblement différents, soit la zone périphérique comporte plusieurs éléments d'émission aptes à être commandés séparément pour conformer le front de l'onde incidente.

30 La description détaillée de l'invention est faite en référence aux figures qui représentent: 2907901 6 Figures la, lb et 1c : déjà citées, des situations connues de contrôle non destructif par ultrasons dans une situation idéale de position relative pièce-sonde (figure la), dans une situation de pièce inclinée (figure 2a) et dans une situation de pièce à faces non parallèles (figure 1c) ; 5 Figures 2a, 2b, 2c, 2d : schéma de principe d'une mesure suivant l'invention dans le cas d'une pièce à faces parallèles ; Figures 3a, 3b, 3c, 3d : schéma de principe d'une mesure suivant l'invention dans le cas d'une pièce à faces non parallèles ; Figure 4 : schéma de principe d'une mesure matricielle suivant l'invention.

10 Figures 5a, 5b, 5c : exemples d'architectures de sondes à deux dimensions pour la mise en oeuvre du procédé. Les figures la à 4 doivent être interprétées comme des sections dans un plan particulier arbitraire et comme traduisant une situation générale dans une direction quelconque.

15 Un procédé de contrôle non destructif d'une pièce la, lb par ultrasons consiste à immerger la pièce dans un milieu reconnu pour ses capacités à assurer la propagation des ultrasons, par exemple de l'eau, dit liquide d'immersion, à émettre une onde ultrasonore 3, dite onde incidente, dans le liquide d'immersion 20 en direction de la pièce la, lb et à recueillir des ondes 4, 5, dites ondes réfléchies, qui se propagent également dans le milieu d'immersion après avoir été réfléchies par les différentes faces 11a, 12a, l lb, 12b de la pièce. La notion d'immersion est à considérer ici dans un sens large et recouvre les diverses techniques qui permettent de maintenir la continuité du milieu 25 conducteur des ultrasons entre les moyens de génération des ultrasons de l'onde incidente et les moyens de mesure des ultrasons des ondes réfléchies d'une part et la pièce à contrôler d'autre part. Parmi les moyens connus peuvent être cités les cuves d'immersion, les dispositifs d'entretien d'un film du fluide utilisé ou encore le dépôt d'un gel à l'état pâteux à l'interface entre les sondes et la pièce.

30 Certaines des dites ondes 5 se sont propagées, sur une partie de leurs parcours, à l'intérieur du matériau de la pièce à contrôler, matériau dont les 2907901 7 propriétés physiques sont susceptibles de modifier certaines caractéristiques mesurables des ondes réfléchies. L'examen des caractéristiques, en particulier des intensités et des temps de propagation des ondes réfléchies par les différentes faces de la pièce et par 5 différents points des dites faces, permet par des procédés connus de traitement des signaux de déterminer des caractéristiques géométriques de la pièce, par exemple des défauts dans sa structure révélés par des discontinuités des caractéristiques du matériau de la pièce, et de déterminer des caractéristiques physiques de la pièce, par exemple la porosité du matériau de la pièce.

10 Suivant le procédé, l'onde incidente 3 est un faisceau ultrasonore de grande section 1, dont le front d'onde est orienté pour se propager vers une surface de la pièce la, lb à contrôler vers laquelle est dirigé ledit faisceau ultrasonore de telle sorte qu'une grande surface S de la pièce reçoive l'onde incidente 3, et des ondes réfléchies sont mesurées sur une petite surface 6 des 15 fronts d'onde des ondes réfléchies 4, 5. Par grande section 1 du faisceau de l'onde incidente, par grande surface S de la pièce et par petite surface 6 du front d'onde réfléchie, il faut comprendre que la surface 6 d'une onde réfléchie qui est mesurée, qui correspond à un élément de surface de la pièce la, lb à contrôler sur une de ses faces, est 20 sensiblement plus petit que la surface S de la pièce contrôlée recevant le faisceau ultrasonore incident 3 et que la section 1 du faisceau de l'onde incidente qui est du même ordre de grandeur que la surface S. Suivant le procédé, lorsqu'une onde réfléchie 4, 5 est réfléchie dans une direction sensiblement différente de celle attendue du fait d'une irrégularité d'une 25 surface 11a, 12a, 1lb, 12b de la pièce à contrôler, la petite surface 6 reçoit toujours une énergie, utilisable par des moyens de mesure, de ladite onde réfléchie par ladite pièce en raison de la position de ladite surface 6 choisie à proximité d'un axe d'une onde qui serait réfléchie par une pièce sans défaut et parfaitement placée par rapport au faisceau incident et en raison des petites 30 dimensions de ladite surface 6 par rapport à la longueur d'onde de l'onde ultrasonore dans le liquide d'immersion considéré. Ledit axe est par exemple choisi 2907901 8 sensiblement au centre de la section de l'onde réfléchie, mais est avantageusement décalé par rapport au dit centre lorsque les déviations prévisibles des ondes réfléchies ne sont pas symétriques. Dans un mode préféré de mise en oeuvre du procédé, l'onde incidente 3 5 est orientée pour se propager sensiblement perpendiculairement aux faces 11, 11a, iib, 12, 12a, 12b de la pièce à contrôler et, dans ce cas, les ondes réfléchies 4, 5 par les dites faces se propageant sensiblement suivant la même direction que l'onde incidente 3 et en sens inverse, la mesure sur une petite surface 6 est avantageusement réalisée à proximité d'un axe 31 du faisceau incident 3, c'est à 10 dire sensiblement au centre de la section 1 du faisceau incident 3. Dans l'exemple d'une mesure illustrée sur les figures 2a à 2d, un faisceau ultrasonore incident large 3 d'axe 31, matérialisé par une zone hachurée sur la figure 2b, est émis en direction d'une surface S d'une pièce la. La pièce la est une pièce dont les faces avant l la et arrière 12a, les termes avant et arrière étant 15 utilisés par rapport au sens de propagation de l'onde incidente 3, sont sensiblement parallèles mais dont la normale est décalée d'un angle [3av par rapport à la direction de propagation de l'onde incidente 3, par exemple en raison d'un mauvais positionnement relatif entre la pièce à contrôler la et des moyens de génération 21 du faisceau incident 3. Sur les figures 2a à 2d l'angle [3av est 20 fortement exagéré par rapport à un cas réel pour les besoins de l'illustration du procédé. En raison de ce décalage, a priori aléatoire, d'un angle [3av, l'onde réfléchie 4, matérialisée par une zone hachurée sur la figure 2c, réfléchie par la surface S de la face avant 1 la suit une direction différente de celle de l'onde 25 incidente 3 en application des lois connues de la réflexion. Toutefois, le faisceau de l'onde réfléchie 4 est large, sensiblement de la même largeur que le faisceau de l'onde incidente 3, et la qualité de la mesure sur la petite surface 6 n'est pas affectée par la direction déviée du faisceau réfléchi 4, du moins tant que ladite petite surface 6 de mesure est située dans le faisceau réfléchi 4, c'est à dire tant 30 que l'angle [3av reste dans des valeurs limites, en fonction de la distance D à laquelle est effectuée la mesure de l'onde réfléchie 4 et de la largeur du faisceau 2907901 9 incident 3. Il en va de même pour l'onde réfléchie 5, matérialisée par une zone hachurée sur la figure 2d, réfléchie par la face arrière 12a de la pièce la, ladite onde 5 ayant de plus subit les effets de la réfraction en raison de la traversée de 5 la surface avant lla entre le milieu d'immersion et le matériau de la pièce la. Ainsi que l'illustre la figure 2a, le procédé permet de mesurer les caractéristiques d'une pièce la, à faces iia, 12a parallèles, sans exiger comme avec les moyens et procédés connus de positionner de manière très précise, comme dans l'art antérieur illustré sur les figures la et lb, les moyens 20 de 10 génération du faisceau ultrasonore et de mesure des faisceaux réfléchis. Dans l'exemple de mesure illustré sur les figures 3a à 3d, un faisceau ultrasonore incident large 3, matérialisé par une zone hachurée sur la figure 3b, est émis en direction d'une surface S d'une pièce lb. La pièce lb est une pièce dont les faces avant iib et arrière 12b, les termes avant et arrière étant utilisés 15 par rapport au sens de propagation de l'onde incidente, sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle Par. Dans cet exemple la face avant est positionnée parfaitement perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde incidente 3 d'axe 31 ce qui implique que l'angle Par correspond sensiblement à l'angle entre la normale à la surface arrière 12b et la direction de l'onde incidente après que cette 20 onde ait traversé le matériau de la pièce lb. Ledit angle Par correspond par exemple à un défaut de la pièce ou à une épaisseur variable par construction de la pièce. Sur les figures 3a à 3d l'angle Par est exagéré par rapport à un cas réel pour les besoins de l'illustration du procédé. Dans ce cas, l'onde réfléchie 4, matérialisée par une zone hachurée sur la 25 figure 3c, réfléchie par la face avant iib suit après réflexion sur la surface S la même direction que celle de l'onde incidente 3, en sens inverse, et est mesurée sans problème particulier sur la petite surface 6 qui se trouve en conséquence sensiblement au centre de l'onde réfléchie 4. L'onde réfléchie 5, matérialisée par une zone hachurée sur la figure 3d, 30 réfléchie par la face arrière 12b par une surface S' non représentée équivalente à la surface S de la face avant 1 ib, ayant subit les effets de la réfraction en raison 2907901 10 de la traversée de la surface avant llb entre le milieu d'immersion et le matériau de la pièce lb, se trouve donc déviée de manière similaire au cas précédent lorsque la pièce la avait des faces parallèles et inclinées, mais de la même manière la qualité de la mesure sur une petite surface 6 n'est pas affectée par la 5 direction déviée du faisceau réfléchi 5, du moins tant que ladite petite surface 6 de mesure est située dans le faisceaux réfléchi 5, c'est à dire tant que l'angle Par reste dans des valeurs acceptables, en fonction de la distance D à laquelle est effectuée la mesure de l'onde réfléchie 5 et de la largeur du faisceau incident 3. Ainsi que l'illustre la figure 3a, le procédé permet de mesurer les 10 caractéristiques d'une pièce lb, à faces llb, 12b non parallèles, sans exiger comme avec les moyens et procédés connus de positionner de manière très précise, comme avec l'art antérieur présenté sur les figures la et 1c, les moyens 20 de génération du faisceau ultrasonore et de mesure des faisceaux réfléchis et de réaliser des mesures différentes avec des positions des moyens 20 différentes 15 suivant que la mesure est effectuée sur le faisceau réfléchi par la face avant iib ou par la face arrière 12b. Pour réaliser une image ultrasonore de la pièce 1, la, lb à contrôler en utilisant le procédé, la pièce et le faisceau incident sont déplacés relativement l'un par rapport à l'autre de sorte que des ondes réfléchies issues des différents points 20 de la pièce devant être contrôlée soient mesurées au niveau de la petite surface 6. Le balayage de la pièce 1 par le faisceau incident est réalisé par des moyens conventionnels mais, en raison du procédé proposé, il n'est pas nécessaire de réaliser un positionnement relatif de la pièce et des moyens de génération et de mesure des faisceaux ultrasonores aussi précis qu'avec un procédé conventionnel.

25 Dans un mode particulier de mise en oeuvre du procédé illustré sur la figure 4, les ondes réfléchies sont mesurées sur plusieurs petites surfaces ai, i=1 à n. Comme déjà décrit, toutes les petites surfaces ai sont positionnées de telle sorte qu'elles reçoivent les ondes réfléchies par les surfaces S et S' des faces 11, 30 12 de la pièce 1 bien que ces surfaces soient susceptibles de réfléchir les ondes dans des directions différentes de l'onde incidente en raison d'un défaut 2907901 11 d'alignement X31 de la face avant 11 et ou d'un angle [32 de la face arrière 12. Il est ainsi possible de mesurer les ondes réfléchies provenant de différentes zones de la pièce 1 simultanément ce qui permet de contrôler la pièce plus rapidement.

5 Les surfaces ai sont avantageusement disposées suivant une ligne ou bien suivant une matrice à n lignes et p colonnes. Pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention on utilise avantageusement des sondes ultrasonores adaptées. De telles sondes mettent en 10 oeuvre des technologies conventionnelles pour des sondes ultrasonores comme pour leurs moyens de contrôle, par exemple des sondes utilisant des composants piézoélectriques pour émettre l'onde incidente et pour mesurer les caractéristiques des ondes réfléchies. De telles sondes 20 suivant l'invention comportent une surface active avec 15 une zone d'émission ultrasonore 21 de grandes dimensions et une zone de réception ultrasonore 23 de dimensions relatives réduites placée sensiblement au milieu de la surface active de la sonde 20. La zone de réception 23 comporte un ou plusieurs récepteurs ultrasonores 22 dont la surface de mesure de chacun correspond aux surfaces ai du procédé 20 décrit. La figure 5a illustre un premier exemple d'agencement des éléments ultrasonores d'une sonde. La sonde comporte une zone 23 de mesure centrale avec un agencement de 7 lignes de 7 colonnes (à titre d'illustration) d'éléments piézoélectriques 22 de petites dimensions aptes à fonctionner dans un mode 25 émission ultrasonore et dans un mode réception ultrasonore. Cette zone centrale 23 est entourée d'une zone périphérique 21 comportant des éléments piézoélectriques 24 aptes à fonctionner dans un mode d'émission ultrasonore de telle sorte que la surface totale de la sonde soit sensiblement plus grande que celle de la surface de la zone de mesure 23, par exemple de largeur et de 30 longueur doubles ayant pour effet de multiplier la surface active de la sonde en émission par quatre. Les éléments 24 de la zone périphérique, qui ne sont utilisés 2907901 12 que pour émettre des ultrasons, sont par exemple les mêmes que ceux de la zone centrale, mais de préférence comme illustré sur la figure 5a ce sont des éléments proportionnellement de grandes dimensions comparés aux éléments 22 de la zone centrale ce qui permet de diminuer le nombre des voies électroniques utilisées 5 pour le contrôle de ces éléments. Lorsque la sonde 20 est utilisée pour mettre en oeuvre le procédé, dans une première étape tous les éléments de la sonde, les éléments périphériques 24 et les éléments 22 de la zone centrale 23, sont utilisés en mode émission pour générer une onde ultrasonore large 3. Dans une seconde étape les ondes 10 réfléchies 4, 5 sont mesurées par les éléments 22 de la zone 23 de mesure centrale. Lorsque, comme dans l'exemple illustré, la zone de mesure centrale 23 comporte une matrice d'éléments de mesure 22, il est possible de réaliser simultanément la mesure des caractéristiques de la pièce à contrôler pour autant de points que d'éléments de mesure, avec une électronique recevant les signaux 15 reçus des différents éléments de mesure en parallèle sans multiplexage, et ainsi d'augmenter significativement les vitesses avec lesquelles la pièce peut être balayée avec la sonde. La sonde est avantageusement adaptée comme illustré sur les figures 5b et 5c en fonction des caractéristiques géométriques des pièces à contrôler.

20 La figure 5b illustre une sonde relativement proche dans sa forme de l'exemple de la figure 5a mais qui présente une direction privilégiée adaptée pour le contrôle de pièces allongées. La figure 5c illustre une sonde dans laquelle la zone périphérique comporte des éléments 25 de dimensions réduite suivant un axe privilégié pour 25 générer une onde ultrasonore dont le front d'onde puisse être adapté à des courbures des surfaces de la pièce à contrôler. La génération d'un front d'onde courbe est obtenu de manière connue en appliquant des retards sur les impulsions d'excitation des différents éléments d'émission d'onde ultrasonore. La détermination des retards ou avances de phase à appliquer pour obtenir la ou les 30 courbures voulues est par exemple établie par calcul à partir des dimensions théoriques de la pièce à contrôler ou bien est obtenue en réalisant une mesure 2907901 13 ultrasonore préalable au moyen de la sonde. Le procédé et les sondes suivant l'invention, en diminuant les contraintes de positionnement des sondes par rapport aux pièces à contrôler, permettent de 5 réaliser le contrôle des pièces par ultrasons en simplifiant les coûteux dispositifs de déplacement des sondes Ils rendent également possible le contrôle de pièces comportant des faces non parallèles sans qu'il soit nécessaire de multiplier les mesures. Le procédé et les sondes suivant l'invention trouvent application en 10 particulier dans le contrôle des pièces structurales en matériaux composites telles que les pièces complexes en matériaux composites utilisées dans le domaine de la fabrication des structures d'aéronef.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1- Procédé de contrôle non destructif par ultrasons d'une pièce (1, la, lb) dans lequel une onde ultrasonore (3), dite onde incidente, est émise dans un milieu conducteur des ultrasons en direction de la pièce, immergée dans ledit milieu conducteur des ultrasons, et dans lequel des caractéristiques d'ondes réfléchies (4, 5) par des faces (11, 12, 11a, 12a, 11b, 12b) de la pièce à contrôler sont mesurées pour en déduire des caractéristiques de ladite pièce, caractérisé en ce que : l'onde incidente (3) est émise avec un faisceau orienté suivant un axe (31) et comportant une première section 1 dont les dimensions sont caractéristiques de dimensions du faisceau incident et ; les ondes réfléchies (4, 5) sont mesurées sur au moins une seconde section 6 dont les dimensions caractéristiques sont sensiblement inférieures à celles de la première section 1 dans toutes ses dimensions.

2- Procédé suivant la revendication 1 dans lequel l'emplacement par rapport au faisceau incident (3) de la seconde section 6 sur laquelle sont mesurées les ondes réfléchies (4, 5) est choisi de sorte que ladite section 6 se situe dans chacun des volumes parcourus par les ondes réfléchies (4, 5), quelle que soit la position voulue de la pièce en tenant compte des incertitudes sur ladite position et en tenant compte des pentes relatives des faces (11, 12, iia, 12a, llb, 12b) de la pièce dont les ondes réfléchies (4, 5) doivent être mesurées.

3- Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel les ondes réfléchies (4, 5) sont mesurées simultanément sur plusieurs secondes sections 61, 62, ... 6 n.

4- Procédé suivant l'une des revendications précédentes dans lequel les ondes 2907901 15 réfléchies (4,

5) sont mesurées sur une seconde section 6 ou sur plusieurs secondes sections 61, ... 6 n, situées à proximité de l'axe (31) du faisceau de l'onde incidente (3). 5 5- Procédé suivant l'une des revendications précédentes dans lequel l'onde incidente (3) comporte un front d'onde conformé pour assurer une incidence de ladite onde incidente normale à une surface théorique de la pièce (1, la, lb) à contrôler. 10

6- Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4 dans lequel l'onde incidente (3) comporte un front d'onde dont la forme est établie à partir d'une mesure ultrasonore d'un profil de la pièce (1, la, lb) en cours de contrôle.

7- Procédé suivant l'une des revendications 3 à 6 dans lequel des caractéristiques 15 des ondes réfléchies (4, 5) mesurées sur les secondes sections 61, ... 6 n, sont enregistrées pour un traitement différé.

8- Procédé suivant l'une des revendications 3 à 7 dans lequel des caractéristiques des ondes réfléchies (4, 5) mesurées sur les secondes sections 61, ... 6 n, sont 20 combinées en temps réel pour être visualisées et ou enregistrées.

9- Sonde ultrasonore (20) pour émettre un faisceau ultrasonore incident (3) et mesurer des caractéristiques d'ondes ultrasonores réfléchies (4, 5) par une pièce (1, la, lb) à contrôler caractérisée en ce qu'elle comporte une première 25 zone (23), dite zone centrale d'émission-réception, comportant au moins un élément (22) apte à émettre des ultrasons et à mesurer des caractéristiques d'ultrasons arrivant sur le dit élément et une seconde zone (21) s'étendant autour de la zone centrale (23), dite zone périphérique d'émission, dédiée à l'émission d'ultrasons. 30

10- Sonde suivant la revendication 9 dans laquelle la zone périphérique (21) 2907901 16 dédiée à l'émission d'ultrasons comporte une surface active d'émission sensiblement égale ou supérieure à trois fois la surface active de la zone centrale (23) d'émission-réception. 5

11- Sonde suivant la revendication 9 ou la revendication 10 dans laquelle la zone centrale (23) d'émission-réception comporte une matrice d'éléments (22) indépendants aptes à émettre des ultrasons et à mesurer des caractéristiques d'ultrasons. 10

12- Sonde suivant la revendication 11 dans laquelle la matrice d'éléments (22) indépendants comporte sensiblement un même nombre de colonnes et de lignes.

13- Sonde suivant la revendication 11 dans laquelle la matrice d'éléments (22) 15 indépendants comporte un nombre de ligne et un nombre de colonnes sensiblement différents.

14- Sonde suivant l'une des revendications 9 à 13 dans laquelle la zone périphérique (21) comporte plusieurs éléments d'émissions (25) aptes à être 20 commandés séparément.