FR2908516A1 - Ultrasonic waves transmitting and/or receiving method for controlling e.g. preconstraint cable, involves using probe for reception of waves, where probe has characteristics permitting to create reproduced distribution for emission - Google Patents

Abstract

The method involves choosing a speed frequency from a maximal group and choosing a guided mode among different guided modes, which are associated to the frequency. Ultrasonic waves are radiated at the frequency, from a section, using an ultrasonic probe (17) by creating, at the level of selection, a normal constraint distribution that reproduces a distribution associated with a mode chosen at chosen frequency. A probe (16) is used for reception of the wave, where the probe (16) has characteristics permitting to create the reproduced distribution for the emission. An independent claim is also included for a device for emission and/or reception of ultrasonic waves guided in a structure.

Description

1 PROCEDE ET DISPOSITIF D'EMISSION ET/OU DE RECEPTION D'ONDES ULTRASONORES1 METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING AND / OR RECEIVING ULTRASONIC WAVES

GUIDEES, SELON UN MODE DE PROPAGATION PREPONDERANT, CHOISI PARMI DIFFERENTS MODES POSSIBLES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine de l'utilisation des ondes ultrasonores guidées. Plus précisément, elle concerne un procédé et un dispositif d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées. L'invention s'applique principalement au CND (en anglais, NDT) c'est-à-dire au contrôle non-destructif (en anglais, non-destructive testing) de pièces présentant une invariance géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une des dimensions de la section de ces pièces, cette section étant une surface localement perpendiculaire à la dimension qui conduit à l'invariance. Dans une telle structure, les ondes se propagent suivant la direction conduisant à l'invariance sur de grandes distances et sont guidées par la surface engendrée par les bords de la section. A titre d'exemple, on voit sur la figure 1 une pièce 2 dans laquelle des ondes ultrasonores guidées peuvent se propager ; cette pièce présente une direction d'invariance suivant une direction z et elle est engendrée par translation d'une section S de la pièce suivant la direction z ; la surface guidante a la référence 4 sur la figure 1.  TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of the use of guided ultrasonic waves. More specifically, it relates to a method and a device for transmitting and / or receiving guided ultrasonic waves. The invention applies mainly to the CND (English, NDT) that is to say the non-destructive testing (in English, non-destructive testing) of parts having a geometric invariance over a distance that is large relative to at least one of the dimensions of the section of these parts, this section being a surface locally perpendicular to the dimension that leads to the invariance. In such a structure, the waves propagate in the direction leading to invariance over large distances and are guided by the surface generated by the edges of the section. By way of example, FIG. 1 shows a part 2 in which guided ultrasound waves can propagate; this piece has a direction of invariance in a z direction and is generated by translation of a section S of the piece along the direction z; the guiding surface has the reference 4 in FIG.

2908516 2 On peut ainsi contrôler par exemple des tubes de plusieurs mètres, de grandes plaques ou des barres de grande longueur, sans déplacer le traducteur (en anglais, probe) ultrasonore utilisé pour le 5 contrôle. C'est le principal avantage des ondes guidées dans l'application au CND. A ce sujet, on se reportera au document [Rose02] qui, comme les autres documents cités par la suite, est mentionné à la fin de 10 la description. Indiquons que l'invention s'applique notamment au contrôle des câbles de précontrainte ou de post-contrainte.For example, it is possible to control tubes of several meters, large plates or bars of great length, without moving the ultrasonic translator (in English, probe) used for the control. This is the main advantage of guided waves in the CND application. In this regard, reference is made to the document [Rose02] which, like the other documents cited later, is mentioned at the end of the description. Let us indicate that the invention applies in particular to the control of prestressing or post-stressing cables.

15 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE On donne ci-après quelques caractéristiques des ondes ultrasonores guidées. Les ondes ultrasonores peuvent se propager de façon guidée, suivant différents types de modes, 20 dans une pièce dont une ou deux des dimensions sont de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores. Les modes guidés correspondent à des phénomènes de résonance d'ondes ultrasonores dans la section de la pièce constituant le guide. Il suffit de 25 connaître ces résonances dans une section pour déduire la structure spatio-temporelle des ondes qui se propagent, en n'importe quel point du guide. On connaît des modèles qui décrivent les ondes guidées dans les structures de géométrie canonique (par exemple cylindres ou plaques) et 2908516 3 permettent une évaluation numérique rapide de la structure spatio-temporelle des ondes guidées. Pour des géométries plus complexes, on doit mettre en oeuvre des méthodes numériques (telles que la 5 méthode des éléments finis, la méthode des éléments finis semi-analytique, la méthode des différences finies ou la méthode des éléments finis aux frontières par exemple) pour calculer la structure spatio-temporelle.STATE OF THE PRIOR ART Some characteristics of guided ultrasonic waves are given below. Ultrasonic waves can propagate in a guided manner, according to different types of modes, in a room of which one or two of the dimensions are of the order of magnitude of the wavelength of the ultrasonic waves. The guided modes correspond to resonance phenomena of ultrasonic waves in the section of the piece constituting the guide. It suffices to know these resonances in a section to deduce the spatio-temporal structure of the waves propagating at any point of the guide. Models describing guided waves in canonical geometry structures (eg cylinders or plates) are known and allow rapid numerical evaluation of the spatio-temporal structure of guided waves. For more complex geometries, numerical methods (such as the finite element method, semi-analytical finite element method, finite difference method or finite element method at the borders, for example) have to be used for calculate the spatio-temporal structure.

10 Fondamentalement, pour une fréquence d'excitation ultrasonore donnée, il existe différents modes guidés qui se propagent à différentes vitesses (caractère multi-modal des ondes guidées). Par ailleurs, les vitesses de propagation 15 des différents modes dépendent .de la fréquence d'excitation des ondes ultrasonores (caractère dispersif des ondes ultrasonores guidées). Si l'excitation a une large bande passante, c'est-à-dire comporte un spectre étendu de fréquences 20 d'excitation, l'allure de l'impulsion initiale est déformée à mesure que l'onde se propage, chaque composante fréquentielle se propageant à sa vitesse propre. C'est pourquoi l'excitation des ondes ultrasonores guidées est en général un signal dont la 25 bande passante est étroite, de manière à limiter au maximum ces déformations. On considère ci-après l'utilisation des ondes ultrasonores guidées en contrôle non-destructif. Les ondes guidées sont utilisées pour 30 détecter les éventuels défauts qui sont présents dans la structure guidante, à savoir une pièce qui est 2908516 4 constituée d'un ou de plusieurs matériaux solides et dont la géométrie permet la propagation d'ondes guidées. Chaque mode guidé possède ses propres 5 caractéristiques de répartition spatiale de l'amplitude des différentes quantités physiques qui sont associées au passage de l'onde (déplacement particulaire, contrainte). Les caractéristiques d'un mode donné 10 peuvent être plus favorables à certains contrôles ; cela dépend beaucoup des buts que l'on assigne à la méthode mise en œuvre. Par exemple, on peut préférer un mode dont l'amplitude de déplacement particulaire est forte au 15 barycentre de la section si l'on cherche à détecter des défauts au coeur de la pièce contrôlée, ou l'on peut au contraire préférer un autre mode pour lequel cette même amplitude doit être forte à la surface du guide (pièce) si l'on cherche à détecter des défauts qui sont proches 20 de la surface de la pièce. Souvent, les configurations de contrôle sont telles que l'on n'a pas accès à la section de la structure guidante. Le rayonnement des ondes ultrasonores, c'est-à-dire l'émission de ces ondes, se 25 fait alors par la surface guidante, ou l'une des surfaces guidantes, dont la normale est perpendiculaire à la normale de la section. Par exemple, dans le cas où la structure guidante est un tube, on peut émettre des ondes depuis la paroi externe du tube ou depuis la 30 paroi interne de ce dernier.Basically, for a given ultrasound excitation frequency, there are different guided modes that propagate at different speeds (multi-modal character of the guided waves). Moreover, the propagation speeds of the different modes depend on the excitation frequency of the ultrasonic waves (dispersive nature of the guided ultrasonic waves). If the excitation has a wide bandwidth, that is to say it includes an extended spectrum of excitation frequencies, the shape of the initial pulse is deformed as the wave propagates, each frequency component spreading at his own speed. This is why the excitation of the guided ultrasonic waves is generally a signal whose bandwidth is narrow, so as to limit these deformations as much as possible. The following is the use of guided ultrasonic waves in non-destructive control. The guided waves are used to detect any defects that are present in the guide structure, namely a part which is made of one or more solid materials and whose geometry allows the propagation of guided waves. Each guided mode has its own spatial distribution characteristics of the amplitude of the different physical quantities that are associated with the passage of the wave (particle displacement, stress). The characteristics of a given mode may be more favorable to certain controls; it depends very much on the goals that are assigned to the method implemented. For example, one may prefer a mode whose amplitude of particle displacement is strong at the center of the section if one seeks to detect defects in the heart of the controlled room, or one can instead prefer another mode for which this same amplitude must be strong on the surface of the guide (part) if one seeks to detect defects which are close to the surface of the part. Often, the control configurations are such that one does not have access to the section of the guiding structure. The radiation of the ultrasonic waves, that is to say the emission of these waves, is then done by the guiding surface, or one of the guiding surfaces, whose normal is perpendicular to the normal of the section. For example, in the case where the guiding structure is a tube, waves can be emitted from the outer wall of the tube or from the inner wall of the tube.

2908516 5 Cependant, dans certaines configurations de contrôle, on peut avoir accès à la section de la structure guidante. Dans d'autres configurations, seul l'accès par la section de la structure guidante est 5 possible. Précisons dès à présent que la présente invention suppose que l'accès à la section du guide est possible. On considère dans ce qui suit les 10 difficultés qui sont propres à l'utilisation des ondes ultrasonores guidées en contrôle non-destructif. Comme dans toute méthode de CND qui utilise des ondes ultrasonores se propageant dans une pièce à inspecter, le temps d'arrivée d'une onde ayant interagi . 15 avec un défaut peut servir à déduire la position du défaut si l'on sait associer une vitesse de propagation à cette onde. Dans le cas des ondes ultrasonores guidées, la localisation des défauts détectés est rendue 20 difficile par le caractère multi-modal des ondes rayonnées, car plusieurs modes guidés se propagent simultanément à plusieurs vitesses ; l'interprétation des signaux reçus, en termes de temps d'arrivée des ondes ayant interagi avec un défaut, pour en déduire la 25 localisation de ce défaut, est d'autant plus difficile que les modes guidés excités sont nombreux. De plus, chaque mode guidé présente une certaine dispersion - sa vitesse de propagation dépend de sa fréquence - et cette dispersion est différente 30 d'un mode à l'autre ; ceci accroît les difficultés d'interprétation des signaux.However, in some control configurations, access to the section of the guiding structure may be available. In other configurations, only access through the guiding structure section is possible. It should be made clear that the present invention assumes that access to the section of the guide is possible. The following are the difficulties which are specific to the use of guided ultrasonic waves in non-destructive control. As in any CND method that uses ultrasonic waves propagating in a room to be inspected, the arrival time of a wave that has interacted. 15 with a defect can be used to deduce the position of the defect if it is known to associate a propagation speed to this wave. In the case of guided ultrasonic waves, the location of the detected defects is made difficult by the multi-modal character of the radiated waves, since several guided modes propagate simultaneously at several speeds; the interpretation of the received signals, in terms of the arrival time of the waves having interacted with a defect, in order to deduce the location of this defect, is all the more difficult as the excited guided modes are numerous. In addition, each guided mode has a certain dispersion - its propagation speed depends on its frequency - and this dispersion is different from one mode to another; this increases the difficulties of interpretation of the signals.

2908516 6 On considère maintenant les solutions connues, visant à pallier les difficultés mentionnées dans ce qui précède. Des solutions existent pour émettre (et/ou 5 recevoir) un mode guidé particulier parmi les différents modes guidés possibles. Elles font appel à la sélection d'une plage de fréquences d'excitation et à la sélection d'un mode par différents moyens techniques.The known solutions, aimed at overcoming the difficulties mentioned in the foregoing, are now considered. Solutions exist for transmitting (and / or receiving) a particular guided mode among the various possible guided modes. They involve the selection of a range of excitation frequencies and the selection of a mode by various technical means.

10 La sélection d'une plage de fréquences ne présente pas de difficulté ; mais la sélection d'un mode nécessite la mise en oeuvre de techniques spécifiques. Une solution connue consiste à rayonner par 15 réfraction entre un milieu de couplage et la structure guidante selon un angle particulier de coïncidence des projections, sur la surface guidante (ou l'une des surfaces guidantes) de la structure, des vitesses de phase respectives de l'onde dans le milieu de couplage 20 et de l'onde que l'on veut émettre dans la structure. Le milieu de couplage peut être solide (voir [Ditr95]), liquide (voir [Plon76]) ou gazeux (voir [Cast96]). On est également capable de rayonner à l'aide de transducteurs (en anglais, transducers) en 25 contact direct avec la surface guidante ou l'une des surfaces guidantes d'une structure qui présente une périodicité spatiale correspondant à la périodicité spatiale du mode guidé que l'on veut émettre. Pour ce faire, on utilise des transducteurs 30 EMAT, c'est-àdire des transducteurs acoustiques électromagnétiques (en anglais, electro-magnetic 2908516 7 acoustic transducer) (voir [Thom97]), des transducteurs piézoélectriques en forme de peignes (voir [Rose98]) ou des transducteurs interdigités (voir [Wilc97]). En outre, la possibilité de sélectionner un 5 mode dans le cas d'une excitation par la section du guide n'a été évoquée que dans le document [Leve96] et seulement dans le cas d'un guide en forme de plaque. La méthode divulguée par ce document consiste tout d'abord à choisir une fréquence à 10 laquelle il existe seulement deux modes présentant des symétries différentes par rapport au plan médian de la plaque, ce qui est très restrictif du point de vue géométrique mais aussi en termes de fréquences de travail possibles. En exerçant une force présentant 15 l'une des deux symétries possibles, on privilégie le mode correspondant à cette symétrie. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour but de 20 permettre de rayonner de façon très privilégiée (dans le cas de l'émission d'ultrasons) ou d'être sensible de façon très privilégiée (dans le cas de la réception des ultrasons) à un mode unique de propagation ultrasonore dans un guide d'onde, ce mode étant choisi parmi les 25 différents modes de propagation guidée possibles. On facilite ainsi l'interprétation des résultats d'un contrôle nondestructif d'une structure par des ondes ultrasonores guidées. En effet, en ne rayonnant qu'un seul mode 30 guidé, selon une excitation temporelle dont le spectre fréquentiel est centré autour d'une fréquence 2908516 8 particulière, ce mode étant choisi par l'opérateur parmi différents modes possibles dont les caractéristiques physiques sont connues grâce à un outil de simulation approprié, on supprime les 5 difficultés qui sont propres à l'utilisation des ondes ultrasonores guidées. De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées dans une structure, selon 10 un unique mode de propagation, procédé dans lequel on a accès à au moins une section de la structure, cette structure présentant une invariance géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une des dimensions de la section, une ou deux des 15 dimensions de la structure étant de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores, ce procédé étant caractérisé en ce que : - on choisit une fréquence de vitesse de groupe maximale parmi les fréquences de vitesse de 20 groupe maximale qui sont relatives à la structure, c'est-à-dire les fréquences qui correspondent à des modes guidés se propageant à une vitesse de groupe maximale, - on choisit un mode guidé parmi les 25 différents modes guidés qui sont associés à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, et - pour l'émission, on rayonne les ondes ultrasonores à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, à partir de la section, à l'aide d'un 30 premier traducteur ultrasonore, en créant à l'aide de ce premier traducteur ultrasonore, au niveau de cette 2908516 9 section, une distribution de contraintes normales reproduisant la distribution de contraintes normales qui est associée au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, et/ou 5 pour la réception, on utilise le premier traducteur ultrasonore ou un deuxième traducteur ultrasonore ayant des caractéristiques qui lui permettent de créer la distribution de contraintes normales que l'on reproduit pour l'émission, le premier 10 ou le deuxième traducteur ultrasonore étant alors sélectivement sensible, dans le cas de la réception, au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie. Selon un mode de réalisation préféré du 15 procédé objet de l'invention, - on détermine les fréquences de vitesse de groupe maximale et l'on visualise la répartition d'amplitude des différents modes guidés à la fréquence de vitesse de groupe maximale qui leur correspond, à 20 partir des caractéristiques géométriques et élastiques de la structure et d'une gamme de fréquences choisie, - on choisit l'un des modes, et on procède à l'émission et/ou à la réception des ondes ultrasonores.The selection of a frequency range presents no difficulty; but the selection of a mode requires the implementation of specific techniques. A known solution consists in radiating by refraction between a coupling medium and the guiding structure at a particular angle of coincidence of the projections, on the guiding surface (or one of the guiding surfaces) of the structure, of the respective phase velocities of the wave in the coupling medium 20 and the wave that we want to emit in the structure. The coupling medium may be solid (see [Ditr95]), liquid (see [Plon76]) or gaseous (see [Cast96]). It is also able to radiate using transducers in direct contact with the guiding surface or one of the guiding surfaces of a structure which has a spatial periodicity corresponding to the spatial periodicity of the guided mode. that we want to emit. To do this, EMAT transducers are used, that is, electro-magnetic transducers (see [Thom97]), piezoelectric transducers in the form of combs (see [Rose98]). ]) or interdigital transducers (see [Wilc97]). In addition, the possibility of selecting a mode in the case of excitation by the section of the guide has only been mentioned in [Leve96] and only in the case of a plate-shaped guide. The method disclosed by this document consists first of all in choosing a frequency in which there are only two modes having different symmetries with respect to the median plane of the plate, which is very restrictive from the geometrical point of view but also in terms possible working frequencies. By exerting a force presenting one of the two possible symmetries, the mode corresponding to this symmetry is favored. PRESENTATION OF THE INVENTION The object of the present invention is to make it possible to radiate very favorably (in the case of ultrasound emission) or to be very highly sensitive (in the case of ultrasound reception). ) to a single mode of ultrasonic propagation in a waveguide, this mode being selected from among the possible different guided propagation modes. This facilitates the interpretation of the results of a nondestructive control of a structure by guided ultrasonic waves. Indeed, by radiating only one guided mode, according to a time excitation whose frequency spectrum is centered around a particular frequency, this mode being chosen by the operator from among various possible modes whose physical characteristics are Known by means of a suitable simulation tool, the difficulties which are peculiar to the use of guided ultrasound waves are eliminated. Specifically, the present invention relates to a method for transmitting and / or receiving ultrasonic waves guided in a structure, according to a single mode of propagation, in which method there is access to at least one section of the structure, this structure having a geometric invariance over a distance that is large relative to at least one of the dimensions of the section, one or two of the dimensions of the structure being of the order of magnitude of the wavelength ultrasonic waves, which method is characterized in that: - a maximum group speed frequency is selected from the maximum group speed frequencies which are relative to the structure, i.e. frequencies corresponding to guided modes propagating at a maximum group speed, - a guided mode is selected among the 25 different guided modes which are associated with the selected maximum group speed frequency, and - for At the emission, the ultrasound waves are radiated at the maximum group velocity frequency chosen, from the section, using a first ultrasonic transducer, creating with the aid of this first ultrasonic transducer, at this section, a normal stress distribution reproducing the normal stress distribution which is associated with the selected guided mode at the chosen maximum group speed frequency, and / or for the reception, the first ultrasonic transducer is used. or a second ultrasound transducer having characteristics that enable it to create the normal stress distribution that is reproduced for the emission, the first or second ultrasonic transducer then being selectively sensitive, in the case of reception, to the guided selected at the chosen maximum group speed frequency. According to a preferred embodiment of the method which is the subject of the invention, the maximum group speed frequencies are determined and the amplitude distribution of the different guided modes is visualized at the maximum group speed frequency which corresponds to them. on the basis of the geometrical and elastic characteristics of the structure and of a chosen frequency range, one of the modes is selected, and the emission and / or reception of the ultrasonic waves is carried out.

25 La présente invention concerne aussi un dispositif d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées dans une structure, selon un unique mode de propagation, dispositif dans lequel on a accès à au moins une section de la structure, cette 30 structure présentant une invariance géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une 2908516 10 des dimensions de la section, une ou deux des dimensions de la structure étant de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : 5 -des moyens pour déterminer les fréquences de vitesse de groupe maximale qui sont relatives à la structure, c'est-à-dire les fréquences qui correspondent à des modes guidés se propageant à une vitesse de groupe maximale, et pour visualiser la 10 répartition d'amplitude des différents modes guidés à la fréquence de vitesse de groupe maximale qui leur correspond, à partir des caractéristiques géométriques et élastiques de la structure et d'une gamme de fréquences choisie, de manière à choisir une fréquence 15 de vitesse de groupe maximale et l'un des modes qui lui est associé, et - au moins un traducteur ultrasonore apte à rayonner les ondes ultrasonores à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, à partir de la 20 section, en créant, au niveau de la section, une distribution de contraintes normales reproduisant la distribution de contraintes normales qui est associée au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, le traducteur ultrasonore 25 étant alors sélectivement sensible, dans le cas de la réception, au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie. De préférence, chaque traducteur ultrasonore est un traducteur ultrasonore multi- 30 éléments.The present invention also relates to a device for transmitting and / or receiving ultrasonic waves guided in a structure, according to a single propagation mode, in which device at least one section of the structure is accessed, this structure having a geometric invariance over a distance that is large relative to at least one of the dimensions of the section, one or both of the dimensions of the structure being of the order of magnitude of the wavelength of the ultrasonic waves , said device being characterized in that it comprises: means for determining the maximum group velocity frequencies which are relative to the structure, i.e. the frequencies which correspond to guided modes propagating to a maximum group velocity, and to view the amplitude distribution of the various guided modes at the corresponding maximum group velocity frequency, from the characteristics geometric and elastic structures of the structure and of a selected frequency range, so as to choose a maximum group speed frequency and one of the modes associated with it, and - at least one ultrasonic transducer capable of radiating the waves at the selected maximum group velocity frequency, from the section, creating at the section a normal stress distribution reproducing the normal stress distribution associated with the selected guided mode at the velocity frequency. selected maximum group, the ultrasonic transducer 25 then being selectively sensitive, in the case of reception, to the selected guided mode at the chosen maximum group speed frequency. Preferably, each ultrasonic transducer is a multi-element ultrasonic transducer.

2908516 11 Selon un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, ce dispositif est adapté à la structure et au mode choisi, et comprend en outre des moyens de commande des 5 éléments, qui sont communs à tous ces éléments. Selon un deuxième mode de réalisation particulier, le dispositif objet de l'invention comprend en outre des moyens de commande des éléments, ces moyens de commande étant aptes à commander chaque 10 élément indépendamment des autres éléments. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et 15 nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 a déjà été décrite et illustre schématiquement un exemple de pièce cylindrique dans laquelle des ondes ultrasonores 20 guidées peuvent se propager, cette pièce étant engendrée par translation de l'une de ses sections suivant une direction d'invariance, - la figure 2 illustre schématiquement une source ultrasonore qui est utilisée pour envoyer des 25 ondes ultrasonores dans la pièce, - la figure 3 illustre schématiquement l'excitation de la pièce cylindrique depuis la section de cette pièce cylindrique, par une autre source ultrasonore, 2908516 12 - la figure 4 illustre schématiquement un signal d'excitation dans les domaines temporel et fréquentiel, - la figure 5 illustre schématiquement une 5 configuration d'émission-réception dans laquelle l'émission et la réception sont séparées, et - la figure 6 illustre schématiquement le signal électrique qui est reçu pour deux longueurs différentes de la pièce.According to a first particular embodiment of the device which is the subject of the invention, this device is adapted to the structure and mode chosen, and furthermore comprises control means for the elements, which are common to all these elements. According to a second particular embodiment, the device according to the invention further comprises means for controlling the elements, these control means being able to control each element independently of the other elements. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments given below, purely by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which: FIG. FIGS. 2 schematically illustrates an ultrasonic source and has been schematically illustrated and illustrated an example of a cylindrical part in which guided ultrasonic waves can propagate, this part being generated by translation of one of its sections in a direction of invariance. which is used to send ultrasonic waves into the room; - Figure 3 schematically illustrates the excitation of the cylindrical piece from the section of this cylindrical piece, by another ultrasonic source, 2908516 12 - Figure 4 schematically illustrates a signal of excitation in the time and frequency domains, - Figure 5 schematically illustrates a 5 transmission-reception configuration in which transmission and reception are separated, and - Figure 6 schematically illustrates the electrical signal that is received for two different lengths of the room.

10 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'invention s'applique à tous les guides d'ondes élastiques (définis plus haut) pour lesquels au moins un mode guidé présente une fréquence pour 15 laquelle la vitesse de groupe (vitesse de propagation de l'énergie) est maximale. Quand cette vitesse de groupe est supérieure aux vitesses de tous les modes se propageant à cette fréquence, la contrainte tangentielle du mode est minimale et faible par rapport 20 à la contrainte normale. Par exemple, tous les modes axisymétriques d'un guide cylindrique présentent systématiquement une contrainte tangentielle qui est négligeable par rapport à la contrainte normale, à la fréquence correspondant à 25 un maximum de vitesse de groupe ; par contre, ce n'est pas le cas des modes qui ne sont pas axisymétriques. En ce qui concerne un guide de section rectangulaire, seuls certains modes présentent cette propriété. Dans le reste de la description, cette 30 fréquence sera dénommée fréquence de vitesse de groupe maximale par souci de simplification, au lieu 2908516 13 de fréquence à laquelle le mode guidé choisi se propage à une vitesse de groupe maximale . La solution apportée par la présente invention est fondée sur l'utilisation de cette 5 fréquence particulière et sur le fait que l'on rayonne l'énergie ultrasonore par la tranche de la structure guidante, à l'aide d'un traducteur ultrasonore, en créant une distribution de contrainte normale, et aussi sur le fait qu'à la fréquence considérée, à savoir la 10 fréquence de vitesse de groupe maximale, la contrainte tangentielle du mode choisi est minimale. L'invention consiste à créer à l'aide du traducteur ultrasonore une distribution de contraintes normales reproduisant, de façon exacte ou approchée, la 15 distribution de contrainte normale qui est associée au mode propagatif choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale. Cela permet de sélectionner de façon prépondérante ce mode guidé parmi tous les modes guidés possibles pour un fonctionnement du traducteur en tant 20 qu'émetteur. Réciproquement, un traducteur ayant les caractéristiques qui lui permettent de créer la distribution de contraintes normales voulue dans le cas de l'émission, sera sensible de façon sélective au même 25 mode à la fréquence de vitesse de groupe maximale dans le cas de la réception. Enfin, si ce même traducteur est utilisé à la fois en tant qu'émetteur et en tant que récepteur, la sélectivité du mode choisi sera obtenue à la fois 30 lors de l'émission et lors de la réception à la fréquence de vitesse de groupe maximale.DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS The invention applies to all elastic waveguides (defined above) for which at least one guided mode has a frequency for which the group velocity (velocity of propagation of the energy) is maximum. When this group velocity is greater than the velocities of all modes propagating at that frequency, the tangential stress of the mode is minimal and low compared to the normal stress. For example, all the axisymmetric modes of a cylindrical guide systematically have a tangential stress which is negligible compared to the normal stress at the frequency corresponding to a maximum of group velocity; on the other hand, this is not the case for modes that are not axisymmetric. For a rectangular section guide, only some modes have this property. In the remainder of the description, this frequency will be referred to as the maximum group rate frequency for the sake of simplicity, instead of the frequency at which the selected guided mode propagates at a maximum group rate. The solution provided by the present invention is based on the use of this particular frequency and on the fact that the ultrasonic energy is radiated by the edge of the guiding structure, using an ultrasonic transducer, to creating a normal stress distribution, and also on the fact that at the frequency considered, namely the maximum group velocity frequency, the tangential constraint of the chosen mode is minimal. The invention consists in creating with the aid of the ultrasonic transducer a distribution of normal stresses reproducing, in an exact or approximate manner, the normal stress distribution which is associated with the propagating mode chosen at the maximum group speed frequency. This makes it possible to predominantly select this guided mode from among all possible guided modes for translator operation as a transmitter. Conversely, a translator having the characteristics that enable it to create the normal stress distribution desired in the case of transmission will be selectively responsive to the same mode at the maximum group rate frequency in the case of reception. Finally, if this same translator is used both as a transmitter and as a receiver, the selectivity of the selected mode will be obtained both on transmission and on reception at the group speed frequency. Max.

2908516 14 Dans le cas de l'émission, on rayonne un mode prépondérant, choisi parmi différents modes possibles. Pour ce faire, on peut utiliser un 5 traducteur multi-éléments permettant de créer une distribution de contrainte normale qui est discrétisée spatialement par l'ensemble des éléments et aussi proche que possible de la distribution continue de la contrainte normale correspondant à un mode donné et 10 relative à la fréquence de vitesse de groupe maximale. En forçant ainsi le mode à cette fréquence de vitesse de groupe maximale, on rayonne de façon prépondérante le mode choisi. On a donc sélectionné un mode. Dans le cas de la réception, on sélectionne 15 de façon prépondérante un mode parmi différents modes qui atteignent le traducteur récepteur. Lorsque le même traducteur multi-éléments ou un autre traducteur multi-éléments fonctionne en mode réception, chaque élément mesure la vitesse 20 particulaire normale qui est moyennée à sa surface. En créant, à la sortie du récepteur, un signal qui est proportionnel à la somme des signaux reçus par chaque élément, cette somme étant pondérée par la même distribution d'amplitude que la distribution de 25 contrainte normale qui est nécessaire pour sélectionner le mode dans le cas de l'émission, on sélectionne de façon prépondérante, lors de la réception, le mode choisi à sa fréquence de vitesse de groupe maximale, parmi les différents modes qui atteignent le récepteur.In the case of the emission, one radiates a predominant mode, chosen from different possible modes. To do this, a multi-element translator can be used to create a normal stress distribution which is spatially discretized by all the elements and as close as possible to the continuous distribution of the normal stress corresponding to a given mode and 10 relating to the maximum group speed frequency. By thus forcing the mode to this maximum group speed frequency, the chosen mode is radiated predominantly. So we selected a mode. In the case of reception, one of a plurality of modes which reaches the receiver translator is selected predominantly. When the same multi-element translator or other multi-element translator operates in receive mode, each element measures the normal particle velocity averaged over its surface. By creating, at the output of the receiver, a signal which is proportional to the sum of the signals received by each element, this sum being weighted by the same amplitude distribution as the normal stress distribution which is necessary to select the mode in In the case of transmission, the mode selected at its maximum group speed frequency, among the various modes that reach the receiver, is predominantly selected during reception.

30 Dans les deux cas (émission et réception), la présente invention sélectionne de façon 2908516 15 prépondérante, de préférence automatiquement, un mode parmi différents modes, à une fréquence déterminée de préférence automatiquement, une fois données (a) les caractéristiques géométriques 5 (section) et élastiques (constantes d'élasticité et masse volumique ou bien vitesses de propagation des ondes de volume et masse volumique) du guide d'ondes ultrasonores et (b) la gamme de fréquences choisie par 10 l'utilisateur pour l'application visée. Cette sélection est de préférence effectuée selon les trois étapes suivantes : - une fois les données fournies, un calcul est effectué pour obtenir les fréquences de vitesse de 15 groupe maximale et visualiser la répartition d'amplitude des différents modes guidés a ces fréquences de vitesse de groupe maximale, - l'opérateur choisit l'un des modes possibles, et 20 - une fois ce choix effectué, l'instrumentation est mise en œuvre automatiquement. En pratique, les signaux ont une durée finie, ce qui se traduit par une certaine largeur de bande passante. De plus, suivant les applications 25 visées, l'utilisateur peut vouloir effectuer des mesures de temps d'arrivée des ondes guidées, ce qui nécessite que les signaux soient définis sur une plage temporelle limitée. En conséquence, les signaux excitateurs que l'on peut utiliser en pratique sont des 30 signaux qui possèdent une certaine largeur de bande 2908516 16 passante, cette bande passante étant centrée sur la fréquence de vitesse de groupe maximale. Il existe deux possibilités pour créer la distribution spatiale qui reproduit la distribution 5 spatiale de contrainte normale du mode sélectionné à la fréquence de vitesse de groupe maximale. Elles sont données ci-après. (1) On peut utiliser une configuration bloquée, adaptée à un guide donné et à un mode donné, 10 avec un pilotage électronique qui est commun à tous les éléments, ce qui correspond à l'électronique standard des traducteurs mono-éléments. La disposition et la géométrie des éléments sont alors telles que les frontières entre ces éléments respectent les inflexions 15 de la distribution de contrainte normale à reproduire. De plus, les amplitudes relatives des différents éléments sont gérées, par exemple, par des résistances qui sont adaptées pour chacun des éléments. (2) On peut utiliser une configuration 20 versatile, à savoir une solution qui met en œuvre un traducteur multi-éléments, avec une électronique permettant un contrôle indépendant de chaque élément. Cela nécessite l'utilisation d'un plus grand nombre d'éléments et la gestion des amplitudes par voie 25 électronique. Pour la mise en œuvre de l'invention, on peut utiliser les moyens suivants : - au moins un traducteur ultrasonore multi-éléments, 30 - pour la configuration versatile, une chaîne électronique de pilotage de l'émission et/ou de 2908516 17 la réception d'ondes ultrasonores à partir d'un traducteur multi-éléments, aucune amplitude négative n'étant à gérer dans la grande majorité des configurations, 5 - un calculateur, qui est par exemple intégré au système d'acquisition, ce calculateur permettant le calcul des modes guidés par le guide défini, dans la bande passante définie, et le calcul des fréquences de ces modes, correspondant à un maximum 10 de vitesse de groupe, le calculateur étant éventuellement prévu pour prédire quantitativement le degré de sélectivité du mode obtenu en prenant en compte la discrétisation imposée par la découpe du traducteur multi-éléments et la largeur de bande 15 réellement utilisée pour l'excitation, et une électronique pour transmettre à la chaîne d'acquisition les résultats fournis par le calculateur. Le procédé, objet de l'invention, constitue 20 un procédé physique permettant de sélectionner un mode guidé de façon prépondérante, dans le cas de l'émission, de la réception ou de l'émission-réception, pour des guides d'ondes élastiques pour lesquels au moins un mode guidé possède la propriété d'existence de 25 la fréquence de vitesse de groupe maximale. Le maximum de vitesse de groupe d'un mode peut être rapidement identifié par le tracé des courbes de dispersion. Selon les besoins, deux solutions 30 techniques ont été proposées plus haut l'une est adaptée à une configuration donnée et ne nécessite pas 2908516 18 d'électronique spécifique ; l'autre est plus versatile et nécessite la mise en place d'un pilotage par une électronique adaptée au pilotage d'éléments multiples. Dans la solution versatile, le même 5 traducteur peut être utilisé pour plusieurs configurations (différentes sections de guides, différents modes pour une même section, différents matériaux) à condition que ce traducteur comporte un nombre suffisant d'éléments pour permettre d'effectuer 10 une discrétisation satisfaisante du profil de contrainte normale. La pertinence de la discrétisation peut être évaluée par simulation. L'absence de déphasage dans le profil spatial de contrainte normale permet de s'affranchir de 15 la gestion d'amplitudes négatives par électronique. Le fait de se placer à un maximum de vitesse de groupe (sur un plateau) permet d'une part d'éviter une dispersion importante, car la vitesse de groupe varie peu dans la bande passante considérée, et 20 d'autre part de sélectionner le mode le plus rapide à la fréquence considérée : si d'autres modes sont présents ils seront reçus après le train d'ondes correspondant au mode désiré. A titre d'exemple, pour contrôler une pièce 25 du genre de la pièce cylindrique 2 de la figure 1, on emploie une source d'ultrasons 6 dont la discrétisation conduit à utiliser une électrode centrale en forme de disque Al, dont l'axe est l'axe z, et trois électrodes annulaires concentriques A2, A3 et A4 dont l'axe commun 30 est l'axe z, comme le montre la vue en coupe de la 2908516 19 figure 2. Sur cette dernière, r représente une distance radiale, comptée à partir du centre du disque Al. On voit aussi le transducteur ultrasonore multi-éléments 8 de la source. Ce transducteur comporte 5 une pastille piézoélectrique 10 sur une face de laquelle sont disposés quatre éléments, à savoir le disque Al et les trois électrodes espacées A2, A3 et A4. L'autre face de la pastille est recouverte d'une couche métallique 12 qui est mise à la masse.In both cases (transmission and reception), the present invention predominantly selects, preferably automatically, a mode from among different modes, at a frequency preferably determined automatically, once given (a) the geometrical characteristics ( section) and resilient constants (elasticity constants and density or velocity propagation velocities of volume and density) of the ultrasonic waveguide and (b) the frequency range chosen by the user for the intended application. . This selection is preferably carried out according to the following three steps: once the data has been supplied, a calculation is made to obtain the maximum group speed frequencies and to visualize the amplitude distribution of the different modes guided at these speed frequencies. maximum group, - the operator chooses one of the possible modes, and 20 - once this choice is made, the instrumentation is implemented automatically. In practice, the signals have a finite duration, which results in a certain bandwidth. In addition, depending on the intended applications, the user may want to perform guided wave arrival time measurements, which requires the signals to be set over a limited time range. Accordingly, the exciter signals that can be practically used are signals that have a certain bandwidth, which bandwidth is centered on the maximum group rate frequency. There are two possibilities for creating the spatial distribution that reproduces the normal stress spatial distribution of the selected mode at the maximum group rate frequency. They are given below. (1) A locked configuration adapted to a given guide and a given mode can be used with an electronic control which is common to all the elements, which corresponds to the standard electronics of the single-element translators. The arrangement and the geometry of the elements are then such that the boundaries between these elements respect the inflections of the normal stress distribution to be reproduced. In addition, the relative magnitudes of the different elements are managed, for example, by resistors which are adapted for each of the elements. (2) A versatile configuration can be used, namely a solution that implements a multi-element translator, with electronics allowing independent control of each element. This requires the use of a larger number of elements and the management of amplitudes electronically. For the implementation of the invention, it is possible to use the following means: at least one multi-element ultrasonic transducer, for the versatile configuration, an electronic transmission control and / or transmission chain. receiving ultrasonic waves from a multi-element translator, no negative amplitude being to be managed in the vast majority of configurations, 5 - a computer, which is for example integrated in the acquisition system, this computer allowing the calculation of the modes guided by the defined guide, in the defined bandwidth, and the calculation of the frequencies of these modes, corresponding to a maximum of 10 group speed, the computer being optionally provided to predict quantitatively the degree of selectivity of the mode obtained in taking into account the discretization imposed by the cutting of the multi-element translator and the bandwidth 15 actually used for the excitation, and electronics in to transmit to the acquisition chain the results provided by the calculator. The method, which is the subject of the invention, constitutes a physical method making it possible to select a predominantly guided mode, in the case of transmission, reception or emission-reception, for elastic waveguides. for which at least one guided mode has the existence property of the maximum group speed frequency. The maximum group speed of a mode can be quickly identified by plotting dispersion curves. Depending on the needs, two technical solutions have been proposed above one is adapted to a given configuration and does not require specific electronics; the other is more versatile and requires the implementation of an electronic control geared to control multiple elements. In the versatile solution, the same translator can be used for several configurations (different guide sections, different modes for the same section, different materials) provided that this translator has a sufficient number of elements to enable one to perform a particular task. satisfactory discretization of the normal stress profile. The relevance of discretization can be evaluated by simulation. The absence of phase shift in the spatial profile of normal stress makes it possible to dispense with the management of negative amplitudes by electronics. The fact of placing oneself at a maximum of group speed (on a platter) makes it possible on the one hand to avoid a large dispersion, because the group speed varies little in the bandwidth considered, and on the other hand to select the fastest mode at the frequency considered: if other modes are present they will be received after the train of waves corresponding to the desired mode. By way of example, in order to control a part 25 of the kind of the cylindrical part 2 of FIG. 1, an ultrasound source 6 is used whose discretization leads to the use of a central electrode in the form of a disk Al, whose axis is the z-axis, and three concentric annular electrodes A2, A3 and A4 whose common axis is the z-axis, as shown in the sectional view of FIG. 2. On the latter, r represents a distance radial, counted from the center of the disk Al. We also see the ultrasonic transducer multi-elements 8 of the source. This transducer comprises a piezoelectric pellet 10 on one side of which four elements are arranged, namely the Al disc and the three spaced apart electrodes A2, A3 and A4. The other side of the pellet is covered with a metal layer 12 which is grounded.

10 La source comprend aussi un générateur de tension 14 prévu pour exciter les éléments Al, A2, A3 et A4 par l'intermédiaire de résistances appropriées R1, R2, R3 et R4. La figure 3 illustre schématiquement une 15 excitation de la pièce cylindrique 2 par une source 7, ou traducteur, qui est du genre de la source 6 de la figure 2 et qui comprend donc quatre éléments. En vue de cette excitation, on applique la face du transducteur 9 de la source 7 contre la section S de la 20 pièce. On a aussi représenté la répartition I de la source de contrainte normale a (r) [L(0,5)] qui est discrétisée par éléments. La notation précédente signifie que la contrainte normale est associée au mode L(0,5) dans cet exemple.The source also comprises a voltage generator 14 provided to excite elements A1, A2, A3 and A4 via appropriate resistors R1, R2, R3 and R4. Figure 3 schematically illustrates an excitation of the cylindrical part 2 by a source 7, or translator, which is of the kind of the source 6 of Figure 2 and which therefore comprises four elements. In view of this excitation, the transducer face 9 of the source 7 is applied against the section S of the part. The distribution I of the normal stress source a (r) [L (0,5)] which is discretized by elements has also been represented. The preceding notation means that the normal constraint is associated with the L (0.5) mode in this example.

25 On donne maintenant un exemple numérique pour illustrer l'effet de la répartition d'amplitude de source de contrainte normale, produite par un traducteur ultrasonore, du genre du traducteur 7 de la figure 3, qui est placé sur la tranche d'un guide 30 d'onde. Dans l'exemple, ce dernier est en acier et a une géométrie cylindrique comme la pièce 2.A numerical example is now given to illustrate the effect of the normal stress source amplitude distribution, produced by an ultrasonic transducer, of the kind of the translator 7 of Figure 3, which is placed on the edge of a guide. Wave. In the example, the latter is made of steel and has a cylindrical geometry like the piece 2.

2908516 20 Comme plus haut, on cherche à rayonner le mode noté L(0,5), à une fréquence centrale égale à la fréquence correspondant au maximum de vitesse de groupe pour ce mode, qui est égale à 0,77 MHz pour un cylindre 5 d'acier de diamètre 20 mm. Le signal excitateur est unesinusoïde à la fréquence de 0,77 MHz qui est modulée en amplitude par une enveloppe gaussienne dont la durée est telle que sa largeur de bande passante à -6dB relative vaut 10%.As above, it is sought to radiate the mode noted L (0.5) at a center frequency equal to the frequency corresponding to the maximum group speed for this mode, which is equal to 0.77 MHz for a cylinder 5 steel diameter 20 mm. The exciter signal is an uninusoid at the frequency of 0.77 MHz which is modulated in amplitude by a Gaussian envelope whose duration is such that its bandwidth width at -6 dB relative is 10%.

10 La figure 4 montre ce signal excitateur dans le domaine temporel (I) et dans le domaine fréquentiel (II). On a également simulé le signal reçu par un traducteur ultrasonore multi-éléments 16 (figure 5), 15 qui sert de récepteur et qui est localisé à une distance z de l'émetteur formé par un traducteur 17 du genre du traducteur 7 de la figure 3 et comportant donc quatre éléments. Dans l'exemple de la figure 5, la pièce 20 cylindrique 2 a donc une longueur z, et les traducteurs 16 et 17 sont appliqués contre les sections d'extrémité de cette pièce et ont le même diamètre d que la pièce. Le résultat de la simulation est donné par la figure 6 où l'on voit le signal électrique reçu pour 25 z=250mm et z=500mm. Le cas de l'excitation uniforme I est celui qui correspond a l'utilisation d'un traducteur standard, produisant en tout point de la section une contrainte normale uniforme. On constate que le signal 30 simulé est composé de plusieurs composantes arrivant à 2908516 21 différents instants, illustrant ainsi le caractère multi-modal de la propagation guidée. Le deuxième cas est le cas d'une excitation idéale II, correspondant à l'utilisation 5 d'un traducteur ultrasonore fictif qui serait capable de produire exactement, en chaque point de la section, l'amplitude de contrainte normale correspondant à celle du mode guidé L(0,5) à la fréquence correspondant à un maximum de vitesse de groupe. Le signal prédit est 10 cette fois composé d'une unique contribution prépondérante. Le troisième cas III correspond à l'utilisation du traducteur dont la surface active est divisée en quatre éléments. Sur chaque élément, on 15 impose une amplitude constante, égale à la moyenne des valeurs d'amplitude aux points situés sur cet élément, cette moyenne étant pondérée par la distance au centre du cylindre. Le fait que l'amplitude soit définie par 20 une fonction constante par morceaux au lieu d'une fonction continue (cas de l'excitation idéale) conduit en théorie à une sélectivité moindre. Dans cette configuration, la sélectivité du mode L(0,5) reste cependant excellente.Figure 4 shows this exciter signal in the time domain (I) and in the frequency domain (II). The signal received by a multi-element ultrasound transducer 16 (FIG. 5), which serves as a receiver and which is located at a distance z from the transmitter formed by a translator 17 of the type of the translator 7 of FIG. 3 and thus comprising four elements. In the example of FIG. 5, the cylindrical part 2 thus has a length z, and the translators 16 and 17 are applied against the end sections of this part and have the same diameter as the part. The result of the simulation is given in Figure 6 where we see the electrical signal received for z = 250mm and z = 500mm. The case of the uniform excitation I is that which corresponds to the use of a standard translator, producing in every point of the section a uniform normal stress. It can be seen that the simulated signal is composed of several components arriving at different times, thus illustrating the multi-modal nature of the guided propagation. The second case is the case of an ideal excitation II, corresponding to the use of a fictitious ultrasound transducer which would be able to produce exactly, at each point of the section, the amplitude of normal stress corresponding to that of the mode. guided L (0.5) at the frequency corresponding to a maximum of group speed. The predicted signal is this time composed of a single dominant contribution. The third case III corresponds to the use of the translator whose active surface is divided into four elements. On each element, a constant amplitude equal to the average of the amplitude values at the points situated on this element is imposed, this average being weighted by the distance at the center of the cylinder. The fact that the amplitude is defined by a piecewise constant function instead of a continuous function (the case of ideal excitation) theoretically leads to a lower selectivity. In this configuration, however, the selectivity of the L (0.5) mode remains excellent.

25 Les documents qui sont cités dans la présente description sont les suivants : [Cast96] M. Castaings et P. Cawley (1996) 2908516 22 "The generation, propagation, and detection of Lamb waves in plates using air-coupled ultrasonic transducers", J. Acoust. Soc. Am., 100, pp. 3070-3077. 5 [Ditr95] J. J. Ditri et K. M. Rajana (1995) "Analysis of the wedge method of generating guided waves", Review of Progress in Quantitative NonDestructive Evaluation, ed. by D. O. Thompson and D.The documents cited in this specification are as follows: [Cast96] M. Castaings and P. Cawley (1996) 2908516 22 "The generation, propagation, and detection of Lamb waves in plates using air-coupled ultrasonic transducers", J. Acoust. Soc. Am., 100, pp. 3070-3077. 5 [Ditr95] J. J. Ditri and K. M. Rajana (1995) "Analysis of the wedge method of guided guided waves", Review of Progress in Quantitative NonDestructive Evaluation, ed. by D. O. Thompson and D.

10 E. Chimenti, Vol. 14, (Plenum, New-York), pp. 163-170. [Leve96] F. Levent Degertekin and B. T. Khuri-Yakub (1996), "Single mode Lamb wave excitation in thin 15 plates by Hertzian contacts", .Appl. Phys. Lett., 69, pp. 146-148. [Plon76] T. J. Plona, L. E. Pitts and W. G. Mayer (1976) "Ultrasonic bounded beam reflection and 20 transmission effects at a liquid/solid plate/liquid interface", J. Acoust. Soc. Am., 59, pp. 1324-1328. [Rose98] J. L. Rose, S. P. Pelts and M. J. Quarry (1998) 25 "A comb transducer model for guided wave NDE", Ultrasonics, 36, pp. 885-888. [Rose02] J. L. Rose (2002) "A baseline and vision of ultrasonic guided 30 wave inspection potential", Journal of Pressure Vessel Technology, 124, pp.273-282. 2908516 23 [Thom97] R. B. Thompson (1997) "Experiences in the use of guided ultrasonic waves to scan structures", Review of 5 Progress in Quantitative NonDestructive Evaluation, ed. by D. O. Thompson and D. E. Chimenti, Vol. 16, (Plenum, New-York), pp. 121-128. [Wilc97] P. Wilcox, M. Castaings, R.E. Chimenti, Vol. 14, (Plenum, New York), pp. 163-170. [Leve96] F. Levent Degertekin and T. T. Khuri-Yakub (1996), "Single mode Lamb wave excitation in thin 15 flat by Hertzian contacts", .Appl. Phys. Lett., 69, pp. 146-148. [Plon76] T.J. Plona, L. E. Pitts and W. G. Mayer (1976) "Ultrasonic Boundary Beam Reflection and Transmission at a Liquid / Solid Plate / Liquid Interface", J. Acoust. Soc. Am., 59, pp. 1324-1328. [Rose98] J.L. Rose, S.P. Pelts and M.J. Quarry (1998) "A combined transducer model for guided wave NDE", Ultrasonics, 36, pp. 885-888. [Rose02] J.L. Rose (2002) "A baseline and vision of ultrasonic guided wave inspection potential", Journal of Pressure Vessel Technology, 124, pp.273-282. [Thom97] R. B. Thompson (1997) "Experiments in the use of guided ultrasonic waves to scan structures", Review of 5 Progress in Quantitative NonDestructive Evaluation, ed. D. O. Thompson and D. E. Chimenti, Vol. 16, (Plenum, New York), pp. 121-128. [Wilc97] P. Wilcox, M. Castaings, R.

10 Monkhouse, P. Cawley and M. Lowe (1997) "An example of the use of interdigital PVDF transducers to generate and receive a high order Lamb wave mode in a pipe", Review of Progress in Quantitative NonDestructive Evaluation, ed. by D. O.10 Monkhouse, P. Cawley and M. Lowe (1997) "An example of the use of interdigital PVDF transducers to generate and receive a high order. by D. O.

15 Thompson and D..E. Chimenti, Vol. 16, (Plenum, New- York), pp. 919-926.Thompson and D..E. Chimenti, Vol. 16, (Plenum, New York), pp. 919-926.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées dans une structure (2), selon un unique mode de propagation, procédé dans lequel on a accès à au moins une section de la structure, cette structure présentant une invariance géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une des dimensions de la section, une ou deux des dimensions de la structure étant de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores, ce procédé étant caractérisé en ce que : -on choisit une fréquence de vitesse de groupe maximale parmi les fréquences de vitesse de groupe maximale qui sont relatives à la structure, c'est-à-dire les fréquences qui correspondent à des modes guidés se propageant à une vitesse de groupe maximale, - on choisit un mode guidé parmi les différents modes guidés qui sont associés à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, et - pour l'émission, on rayonne les ondes ultrasonores à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, à partir de la section, à l'aide d'un premier traducteur ultrasonore (6, 17), en créant à l'aide de ce premier traducteur ultrasonore, au niveau de cette section, une distribution de contraintes normales reproduisant la distribution de contraintes normales qui est associée au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, et/ou - pour la réception, on utilise le premier traducteur ultrasonore (6, 17) ou un deuxième 2908516 25 traducteur ultrasonore (16) ayant des caractéristiques qui lui permettent de créer la distribution de contraintes normales que l'on reproduit pour l'émission, le premier ou le deuxième traducteur 5 ultrasonore étant alors sélectivement sensible, dans le cas de la réception, au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie.  1. A method for transmitting and / or receiving guided ultrasonic waves in a structure (2) according to a single propagation mode, in which method there is access to at least one section of the structure, this structure having an invariance geometrically over a distance that is large relative to at least one of the dimensions of the section, one or two of the dimensions of the structure being of the order of magnitude of the wavelength of the ultrasonic waves, this method being characterized in that: a maximum group velocity frequency is chosen from the maximum group velocity frequencies which are related to the structure, i.e. the frequencies which correspond to guided modes propagating at a velocity of maximum group, - a guided mode is chosen among the different guided modes which are associated with the maximum selected group speed frequency, and - for the emission, the ultrasonic waves are radiated at the frequency selected maximum group velocity, from the section, using a first ultrasound transducer (6, 17), creating with this first ultrasonic transducer, at this section, a distribution of normal constraints reproducing the normal stress distribution which is associated with the selected guided mode at the chosen maximum group speed frequency, and / or - for reception, the first ultrasonic transducer (6, 17) or a second translator is used ultrasound (16) having characteristics that enable it to create the normal stress distribution that is reproduced for the emission, the first or the second ultrasonic transducer then being selectively sensitive, in the case of reception, in the guided mode chosen at the chosen maximum group speed frequency. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel 10 - on détermine les fréquences de vitesse de groupe maximale et l'on visualise la répartition d'amplitude des différents modes guidés à la fréquence de vitesse de groupe maximale qui leur correspond, à partir des caractéristiques géométriques et élastiques 15 de la structure (2) et d'une gamme de fréquences choisie, - on choisit l'un des modes, et on procède à l'émission et/ou à la réception des ondes ultrasonores. 20  2. Method according to claim 1, in which the maximum group speed frequencies are determined and the amplitude distribution of the various guided modes is visualized at the corresponding maximum group speed frequency, starting from Geometric and elastic characteristics of the structure (2) and a chosen frequency range, one of the modes is selected, and the emission and / or reception of the ultrasonic waves is carried out. 20 3. Dispositif d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores guidées dans une structure (2), selon un unique mode de propagation, dispositif dans lequel on a accès à au moins une section de la structure, cette structure présentant une invariance 25 géométrique sur une distance qui est grande par rapport à au moins l'une des dimensions de la section, une ou deux des dimensions de la structure étant de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des ondes ultrasonores, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : 30 - des moyens pour déterminer les fréquences de vitesse de groupe maximale qui sont relatives à la 2908516 26 structure (2), c'est-à-dire les fréquences qui correspondent à des modes guidés se propageant à une vitesse de groupe maximale, et pour visualiser la répartition d'amplitude des différents modes guidés à 5 la fréquence de vitesse de groupe maximale qui leur correspond, à partir des caractéristiques géométriques et élastiques de la structure et d'une gamme de fréquences choisie, de manière à choisir une fréquence de vitesse de groupe maximale et l'un des modes qui lui 10 est associé, et - au moins un traducteur ultrasonore (6, 17 ; 16) apte à rayonner les ondes ultrasonores à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, à partir de la section, en créant, au niveau de la 15 section, une distribution de contraintes normales reproduisant la distribution de contraintes normales qui est associée au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie, le traducteur ultrasonore étant alors sélectivement sensible, dans le 20 cas de la réception, au mode guidé choisi à la fréquence de vitesse de groupe maximale choisie.  3. Device for transmitting and / or receiving ultrasonic waves guided in a structure (2), according to a single propagation mode, in which device at least one section of the structure is accessed, this structure having an invariance Geometrically over a distance which is large relative to at least one of the dimensions of the section, one or two of the dimensions of the structure being of the order of magnitude of the wavelength of the ultrasonic waves, this device being characterized in that it comprises: - means for determining the maximum group speed frequencies which are related to the structure (2), i.e. the frequencies which correspond to propagating modes propagating at a maximum group velocity, and to visualize the amplitude distribution of the different modes guided at the corresponding maximum group velocity frequency, from the geometric and elastic characteristics of e the structure and a selected frequency range, so as to choose a maximum group speed frequency and one of the modes associated therewith, and - at least one ultrasonic transducer (6, 17; 16) adapted to radiate ultrasonic waves at the selected maximum group velocity frequency from the section, creating at the section level a normal stress distribution reproducing the normal stress distribution associated with the mode. The selected transducer is selected at the selected maximum group velocity frequency, the ultrasonic transducer then being selectively responsive, in the case of reception, to the selected guided mode at the selected maximum group velocity frequency. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel chaque traducteur ultrasonore (6, 16, 17) est un traducteur ultrasonore multi-éléments. 25  4. Device according to claim 3, wherein each ultrasound transducer (6, 16, 17) is a multi-element ultrasonic transducer. 25 5. Dispositif selon la revendication 4, ce dispositif étant adapté à la structure (2) et au mode choisi, et comprenant en outre des moyens de commande des éléments, qui sont communs à tous ces éléments.  5. Device according to claim 4, this device being adapted to the structure (2) and the mode selected, and further comprising means for controlling the elements, which are common to all these elements. 6. Dispositif selon la revendication 4, 30 comprenant en outre des moyens de commande des éléments, ces moyens de commande étant aptes à 2908516 27 commander chaque élément indépendamment des autres éléments.  6. Device according to claim 4, further comprising means for controlling the elements, these control means being able to control each element independently of the other elements.