– l’induction
Les bobines sont les seuls éléments à pouvoir réaliser les deux fonctions d’émission et de récep-tion. En effet, une bobine traversée par un courant crée un champ électromagnétique et réalise une fonction d’émission. Au contraire, une bobine non alimentée transforme le champ électroma-gnétique externe en tension à ses bornes, réalisant par conséquent la fonction de réception. L’un des intérêts de cette double possibilité est pour l’utilisation d’une matrice d’éléments. Il est alors envisageable de déplacer virtuellement l’émission et la réception à travers la trame de la sonde à l’aide d’un multiplexage temporel. Cela permet de gagner beaucoup de temps en supprimant les déplacements mécaniques.
– les basses fréquences
Le principal inconvénient des bobines en réception est la diminution de l’amplitude utile en basses fréquences. En effet, elles ne mesurent non pas le champ magnétique, mais sa dérivée temporelle : à amplitude du champ magnétique externe constante, l’amplitude du signal reçu est proportionnelle à la fréquence du champ. Dans les basses fréquences, l’amplitude du signal est faible et le rapport signal sur bruit diminue. Cela devient très pénalisant lorsque sont recherchés des défauts enfouis profondément dans le matériau, car il est est alors nécessaire d’augmenter
1.5. LES PRINCIPAUX AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES MICROBOBINES 19
l’épaisseur de peau, c’est-à-dire diminuer la fréquence. – la facilité de mise en œuvre
La mise en œuvre de microbobines est très souvent plus aisée que celle d’autres capteurs de champ magnétique. En effet, la mesure de champ par l’intermédiaire d’une bobine consiste simplement à la mesure d’une tension en général supérieure au millivolt. Il n’y a pas de polarisation ni de compensation de flux à opérer ; la température n’influe que très peu sur la valeur de cette tension. Il n’est donc pas utile, au moins dans un premier temps, de mettre en place une instrumentation électronique complexe.
Chapitre 2
Mise en œuvre expérimentale
L’objet du travail exposé dans ce mémoire a pour but l’étude de la conception d’une sonde mul-tiéléments à courants de Foucault et de sa mise en œuvre dans le cadre de la recherche de fissures submillimétriques débouchantes. Ce chapitre décrit la première partie du travail effectué. Il expose les diverses motivations pour l’utilisation des sondes multiéléments, puis décrit les deux technologies de bobines qui ont été choisies pour être utilisées expérimentalement. Il détaille ensuite les conditions d’expérimentation, le matériel employé et l’échantillon de test, cible comportant des fissures calibrées. Enfin, 5 stratégies d’émission-réception pour une sonde à trois microbobines sont proposées.
2.1 Pourquoi des sondes multiéléments ?
Le chapitre 1 explique pourquoi la technique CF présente de grands avantages à être appliquée au CND. En particulier, la rapidité de la prise de mesure et le fait que la mesure soit directement un signal électrique permet de limiter l’instrumentation au minimum et par suite de limiter les erreurs de mesure. Cela permet aussi de bénéficier des avancées modernes de l’électronique et de l’informatique en termes de traitements et de logiciels embarqués. Ainsi, il est possible de miniaturiser suffisamment les sondes et leur instrumentation tout en faisant des traitements relativement complexes sur les mesures avant l’affichage à l’utilisateur pour interprétation.
L’application visée par cette étude est la recherche de fissures submillimétriques débouchantes. Ac-tuellement, une des techniques les plus utilisées est le ressuage, présenté à la sous-section 1.1.2.2. Cette technique présente un inconvénient majeur dans l’utilisation de liquides particulièrement polluants et de moins en moins tolérés par les normes environnementales récentes et à venir. Il est donc nécessaire de trouver une technique de remplacement pour cette application. Dans ce contexte, des systèmes d’imagerie par CF ont été récemment développés, parmi lesquels les sondes multiéléments tiennent une place importante. Ces systèmes ont pour avantage d’améliorer sur trois points les performances de la méthode de CND par CF.
2.1.1 Augmenter la rapidité
Avec une sonde classique disposant d’un seul élément, et plus particulièrement dans le cadre de l’inspection des surfaces planes, le mécanisme d’émission-réception utilisé la plupart du temps entraîne nécessairement la conception d’une sonde de type « stylo »[UMS02]. Améliorer la résolution signifie typiquement augmenter la durée d’inspection, qui peut devenir relativement longue. L’utilisation de sondes multiéléments peut pallier ce problème. En effet, une matrice d’éléments sensibles permet d’effectuer un nombre multiple de mesures simultanément, sans mouvement de la sonde. Une telle
22 CHAPITRE 2. MISE EN ŒUVRE EXPÉRIMENTALE
matrice permet donc d’économiser autant de déplacements, en remplaçant le balayage mécanique par un balayage électronique, ce qui peut représenter un gain de temps non négligeable.
2.1.2 Réduire l’influence des paramètres perturbateurs
En outre, la prise de mesures différentielles permet en général de s’affranchir d’un grand nombre de perturbations extérieures. En effet, si un paramètre perturbateur (décollement, variation lente de perméabilité magnétique, variation lente d’épaisseur...) intervient de façon uniforme dans une zone contenant plusieurs éléments sensibles, il les affecte tous identiquement. En retranchant les mesures les unes aux autres, il est alors possible de réduire fortement l’influence de ces paramètres. L’utilisation de stratégies complexes d’émission-réception doit ainsi permettre d’augmenter globalement la sensibilité aux paramètres d’influence, notamment grâce à la prise de mesures différentielles.
La mesure différentielle a cependant quelques défauts, comme la mauvaise détection des varia-tions lentes. Selon le cahier des charges, il peut être alors utile de combiner les mesures absolues et différentielles.
2.1.3 Acquérir davantage d’informations
Enfin, il est important de noter qu’une sonde à plusieurs éléments en ligne peut avoir une direction de détection privilégiée, notamment à cause de la direction des courants induits. Par exemple, la figure 2.1 montre deux défauts, perpendiculaire et parallèle aux lignes des courants induits. Le défaut parallèle a beaucoup moins d’influence sur ces lignes et, par conséquent, est a priori beaucoup plus difficile à détecter. L’intérêt d’une matrice multiéléments est alors de pouvoir effectuer des mesures avec des courants induits successivement dans plusieurs sens. Il est ensuite possible de combiner les différentes mesures, afin d’aboutir à des informations plus complètes permettant de détecter les défauts indépendamment de leur orientation dans le plan d’inspection.
courants induits déviations des courants induits défauts lignes de
Fig. 2.1 – Déviation des lignes de courants de Foucault en fonction de l’orientation du défaut