Analyse non stationnaire des signaux ultrasonores.

Rçmercitments

i.

cæur

vdilknt

ricn tinpossiSb, à conscience tranquil[2

tout

esl

ycesi6b'

qunnl

i[

1 a 'ta

soif

t

apprentre, tout-vimt à

ptint

à qui sait dtten[re,

-qm[

it1

a [e souri [e réatiser

un

tirsri,'tout

[evi"ntfaci[c

pour arriver à nosfins, naQre [es oSstacfes qui s'oppownt'

en f,epit

tæ

_fficultes

qui s'interPoseflt'

Aeant

tout [ownye et sinànz remerciement à

<Æ'Ln!{

>

Le'lout

Suissant

[e

nous-açoir accorû touie

k

votonti,

k

santé et fa paticnce

turant

[a reatisatinn [e ce

mof,este mémoire ahui que te bng

te

notre ctrsus

tétu[es

9{ous w pouaons empêcÂer

[e

souire en percant au4nomûreuses _Personnes qui ont

contrihz

;fdire

te cetie

apmtae,

me périnte tepanouissement et [e réefphisit'

$lous tznons à temercict, notre enco[reuf, ,LlIc <

AI$

t pour

tou

fes

eforts

qu'eîe a consentis tout 4u hng

[e

fét46oratbn f,e ce travait, ses précizu4mnseifs, ses critiquei constnrctù)es, et îa confiance _Et'etle noas a toujours témo$nëe'

Nos vifs remerciements eont égabflent au.4nen6res tu jury pour

f

interêt qu'ifs

ont porté à ttotle tecfrercfre en acceptant

te4tminer

notre trdaai[ et surtout a ULr

&,-ÇQ.lrlFS

t

pour ses honnes eryfications et

rnnlrqns

qui nous oflt éctdiré [ts

o,îscuités f,e notre tr&e&i[ et

fenicfrir

_Par ses propositinns.

Nos

le

ûercitments oont ahui à tous fes enseiqlunts qui nous ont suivis

[urant

notm' cursus f,e _Jormatiort

'ûn

çif

wmerciement à _{nos fa:.mi[Ies} et atnis

tavoir

fonnz

jou

après

jour

autant tamour, [e soutien et fencoutagement.

Enfin, nous remercimls touter' [es qarsonnes qui notts ont ti[ées [e près ou

[e

hin

rc serait-ce quz

pu

[e sirnpb sigrc [mcouragerncnt.

Soufuivant que

tefntit

te

nos efforts _{foumis, Jour} et nuit, nous mène çers [e

honheur

fburt

.tédt?oce,s

Merci Allah de m'avoir donn! la capa<:ité drécrire et de réJléchir, laforce d,y croire, la patience d'aller:iusqu'au bout. Je dédie ce ùTodeste travail :

A ,tron coup de cæur trèttchèrc ,tt'àre : Alïable, honorable, aimable

:

Tu rcptése tes pour moi

le symbole de la boûté par excellence, la :source de tendresse et I'exemple du dévo ement

qui

'a _pas

cessé de m'encourager et de prier pour noi. Ta prière, tes nuits blanches et ta bénédiction m'ont été

d'un grand secours pour mener'à bien ùxes études. Aucune dédicaee ke saurait être assez ëloquente

pour expriner ce que tu t4érites pour tous les sacûJices que

t

n'as cessé de me dohner.

A mon cher Père :

Auc

e dédicqce ne saurail exprimer I'amour, I'estime, le dévouement et le respect

quej'ai toujours eu pour rouÊ. Rien au monde ne raut les eforb _fournis jour et nuit pour mo éducatiot et st rlout pour appréçier la ydleur de l'éducation. Ce travail est le

fnit

de vos saûifrces

que volts êtes consentis po4r t lon é"hcation, maformat[on el de toû bien être avant tout. Puisse Dieu, Le To t PuissanL vous praer'eet ùet chers parents et yous accorder santé,

ldtgue vie et bonheur.

A la prunelle de mes yetrr : mes seurs ( Assoum

,

et (

Inry

qui m'ont toujours soutenue

moralement et aidée lors de _Uon cwsts d'étude et n'ont cessé d'ête pour moi des eremples de

persévérance, de courage et de générositë.,,

A

la bougie de la maispn mon n'ès cher _frùe < Bilou ), et le gra d acaliâtre de la maison < kit ti ), que Dieu vous assiste...

A la mémoire de mes gqands parcnts. Et à tous les tuembres de mofamille : ùaternelk et

patemelk spëcia,leme t ma chère cousine khaoula.,.

A ma chère binôme <Zaftira > qui a supporté mon humeur au motnent de stress, a|in _Ele ce

travûil pùisse voir lejoar.

man chèras amies et n\a deuxième _famille, Je ne pe*t îlouvet

les

ots justes pour vous

exprtmer mon aîection : < Hala r, <Ro kiarr , ( Fouzia r, < Samirar, < Dowi@), < Sabrina

,

et <Hassiba ,,

E

souvenir de nos éqlats de rire, en tnomeûs iûoubliable partagés, de I'amitié sihcùe qui

nous à liée, et de bo4s mome ts passés ensemble, que Dieu rokr plësene ...

A toîe plomolet et encpdreu4 < Melle DIB , poul son encadrement atte tifetftctueux ce

t:Iémoire ,n'aurait

_W

pu voir le jour

Ato s lnes cam.trades de protuotio d'Electronique 2017

A toutes les perso ne.s qui sont le synbole d utr grund amour et que

_i'^ifie

beaacoup, qui

m'ont toujours soute ue et ëtaiçnt toujours àmes cotés, aux personnes quim'ont touiours aidée et enco4ragée. Qtte Dielt me ks gardent...

94.es cfr.ers parents

pour

A

mes chères

A

nes

Ana

A

mes chères amies : 1vLaruf,

A

notrc promnteur et

2eid1cace

ce moteste

trevdif

a :

amour

inestint6b,

teun soutictrs, feurs sacifices, et oaburs qu'ifs ont su

m'ircuQwr

n _Said > et ma chère mère n

I{oria

o

Ana

)re

grant-n)re

<

ffufrlja

> mon

mai

< I{amza >

l6[-wafra[

son epouse

_ftima

flhcf-rafrim son epouse

Lamia

9t

assoul son _{Eouse fuLarian}

I

mon _f'rère

glofrnnd

Î{ûssina,

It6nm, Zozo et

gLetita

et mts îeffes seurs

ctusines _'l'l/ar[a et

!{ouia

6hûme

sara

et

safamille

otnia" Sarra,

!{asi6a,

,{ana,r,

qpLfu,

Saf4

Sanird

st

Dounia

fl

tous nzs colbguzs

', < flt!.etÏe

.DIE

> pour son

enralremmt

attmtf

et fructueu.4ce ?e n'aurait pas pu voir fe

jour

A

toutus fes

:

fedsi,

t

eJikJ et

glecfreff,gf

[e

promotbn

tEbctrcîti$æ

2017. toutes

fuon

cfrzr -A mon

Amon

Amon

fl

mes

A

mes

Zafrira

Liste des Figure8... Listê dès Tablêaux... Liste dês abÉviations...-..

Liste des notâtlons. .. .. . .. . . .

Introduction génélale...

Généralités sur

Table des

matièrês

0hapitre

I

ultrasons

et

le

Contrôle

NoiÊ

Destructif

1.Introduction... 2.Les u|trasons... 2.1.Définition des ondes 2.2,Définition des ultra 2.3.Caractéristlques 2.4.Types d'ondes u 3.Production dbnde ul 3,1.Effet piézoélectrique 3.2.Transducteurs ultra 4.Répartition de l'énergie 4.1.Incidence normale... 4.2.Incidence oblique... 5.Atténuation des ondes u

6.Utilisations des ultrasons T.contrôle Non Destructif ( 7. 1.Définition... 7.2.Champs dhpplicatio 7.3.Différentes techniqu 7.3.1.Contrôle vi R r r?pport à un dioptre...-... '11

rasono'es...,

...13 1lt

'''''ï

'

il;....

_{:: ,:}

]:

7.3.2.Ressuage...

7.3.3.Magnétoscop 7.3.4.Courants de 7.3.5.Contrôle par

7.3.5.1,Principe 7,3.5.2.La 8.Détection des discontinu

S.l.Changements d'imp 8.2,Difficultés rencont 9,Conclusion ...

Les

méthodes

EMD,

1,Introduction...

2.La Décomposition Modale 2.1.PrinciDe de l'EMD... 2.2.ProDriétés fonda 2.3.L'algorithme de l'EMD. 2.3.1.Processus de 2.3.2.Extraction des 2.3.3.Critère

dhffêt

2.3.4.Interprétation

3.La Décomposition Modale

3.l.Algorithme

3.2.Interprétation

_/

Inco 4.Décomposition Modale Êm

4.1.Principe et Algorithme

4.2.Interprétation ... 5. Reconstruction du signal &

6.Simulation et Résultats... 6.1.Modèle d'un signal ul 6.2,Analyse du signal simu 6.3.ADDIication de l'EMD

6.4.AoDlication de l'EEMD

6.5.Application de la CEEM

18

Chapitre

2

D

clt CEEMDAN

-

théorie

_{et Simulation}

mpirique de l'Ensemble (EEMD)... ₃₄

... 34

::::::::l::::t:::::'ï:::::::lll

u

... 39 40 41

;;;;;,;;;;;

:

":

r le si$nal simulé....-...,... 47

T.Conclusion l.Introduction 5.Conclusion

vtl

6.6.Etude comparative.... 2.Expérience _01... 2.3.1.Détermination

2.3.2.Calcul

_des

_v

Ohapitre

3

des

_{résultats expérimentaux}

2.l.Description _{de I'exp}

2.2.Description du 2.3.Caractérisation _du

56

56

2.4.Analyse du signal réel

2.4.l.Application _de I 2.4.2.Erreur _de 2.4.3.Calcul de la 3.Expérience 02... 3.l.Description _{de l,exDé} 3.2.Description du systèm 3.3.Carâctérisation du ma 3.3.1. Détermination défaut ... 3.3.2.Calcul

_de

la l€pais,seur de t,échanti11on... _S8

ses

longitudinales

_de

_propagation

_dans

_{les oeux}

59

l€pE;sssr|"

_de

_{l,échantillon}

_et

_la

_position

_du

de

propagation

_de

_I'onde

_{longitudinale dans}

D. EÊl4D et CEEMDAN... ₆₇ milieux...,...

l?cier... 3.4.Analyse du signat réel

3.4.1.Application de t,E

3.4.2.Erreur de 3,4.3,Calcul de la

3,|.3 méthode EMDÆOC 3,2.Prlncipe dê l?19 4,l,Application _des 4,2.Application des 5.Conclusion l.Introduction_._... z.La transformée de Huang 2.1.Définition _et princiDe 2.2.Algorithme _{HHT oour} 3. 1.Défi nition... 4.3,Application

des

méth

Conclusion généra|e...

Ghapitre 4

adaptataves

pour

_le

_C

_D

4. Résultats et interprétâtion

MDÆOC et HHT _{sur les deux signaux... 79} Ei,lDÆOC et EEMD/HHT sur les deux stgnâux.... gg CEEMDANÆOC

et

_CEEMDAN/HHT

_{sur |es}

_deux

slgnaux...

Figure

l.t

Figure

1.2

Figure

1.3

Figure

1.4

Flgure

1.5

Figure

1.6

Figure

1.7

Figure

1.8

Figure

1.9

Figure 1,10

Figure

1.11

Figure 1.12

Figure

1.13

Figurê

1.14

Les différents Types de son Configurations Contrôle d'un tu La réflexion et Incidence obliq Décroissance _ex Principe du Principe de la Principe du CND Principe de co Principe de co Principe de co Coefficients de

Figure

2.1

Figure

2.2

Figure

2,3

Figure 2.4

Figure

2,5

Figure

2.6

Figurê 2,7

fiigure

2.8

ligure

2.9

La somme des Principe de tâ Décomposition

Les

deux sinusoiuales... Organigramme Décomposition E

Les

trois

p sinusoidales ... Organigramme d Décomposition

tx

Liste des

Figures

Ohapitre

I

de sons suivant la fréquence...

de _{grand diamètre par ultrasons....}

transnrission à incidence normale

.

...

DAN du signal x ...39 5 9 10 11 72 13

le des échos en négligeant la

diffraction...

14

r co!rants de Foucau|t... 19

exion aux interfaces de deux matériâux...

...

24

Glrapitre

2

Si9niàux oscillants

pour l'estimation de la 1ére _{IMF du signal x...32} D du signal .y

ières

IMFS

contenant

les trois

contributions

ières

IMFS

contenant

les

_trois

contributions

...36

la rnéthode

CÊEMDAN

_...

_3g 30

la méthode EEMD... ₃₅

Figure 2.10

Figurê 2.11

Fagure

_2,12

Figure 2.13

Figur€ 2,14

Figure 2,15

Figure 2.16

Figure 2.17

figure

2.18

Figure 2.19

figurê

2,20

Les

trois sinusoi?ales _... Signal recon CEEMDAN,..,.,.. Erreur de Signal simulé et Les IMFs du Représentations a gauche

_et

son droite ... signal simulé Représentations

à

gauche

_et

_son bruité à droite ... Les modes du Représentations correspondânt â signal simulé â Les modes du sig

Système de I'appareil de (a) Signal

émis

( Signal émis s

îigure

2.21

Représentations correspondant à signal slmulé â

iigure

2.22

Erreur de reco

fiigure 2.23

Influence

des

D

à gauche & la CE

Ffgure 3.1

Ffgure

3.2

Figure 3,3

Flgure

3.4

Les IMFS du signal

ières

IMFS

it

_{superposé avec le}

_signal,

contenant

_{les trois}

_{contributions}

...

₃₉

(â)

par I'EEMD

(b)

par ta

représentation spectrale ... ...

de

chaque mode

avec

lécho

spectre _{fréquentiel avec}

_le

_{spectre ou}

Chapitre

3

:

Schéma synoptique à gauche& vue générale

ion : (a) EEMD & (b) CEEMDAN...

et

son

4L 43 es de chaque IMF avec l,écho correspondant spegtre fréquentiel avec le spectre du signal simulé à

...

45

ité et sa représentation spectral ... 45 pon:lles de chaque IMF avec l,écho correspondant spqctre _{fréquentiel avec}

_le

_{spectre du signal simulé}

...46

al simulé

...

_...

₄₈

temporelles

de

_châque

_mode

_avec

_lécho

et

_{son spectre fréquentiel avec le sDectre du} ... 49

I qimulé

teryrporelles

51

on pour les trois méthodes ...,... 54

ramètres

sur

l'erreur

de

reconstruction

:

L,ÊEMD

osé avec l'écho reçu ... reçu par les trois méthodes

oe

57

58 58 60

Figure

3.s

Figure 3.6

Figure

3.7

Figure 3.8

Figure

3,9

Figur€ 3.10

Flgure

3.tl

Figure 3.12

Figure 3,13

Figure

3.14

Figure

3.15

Figure

3.16

Figure

3,18

Ereur

d,esti

Figure

4,1

Figure 4.2

Figure

4.3

Figure

4.4

des

deux

premières _{IMFS obtenues}

_par

_I'EMD

avec le

es

trois

premières _{IMFS obtenues}

_par

_I,EEMD

avec le

quatre

premières _{IMFS obtenues}

_par

_la

CEEMDAN

cueillis à partir _{du spécimen acier ... 65}

I reçu pâr les _{trois méthodes... 67}

trois

premières _{IMFS obtenues}

_par

_I,EEMD

avec le

trois premières _{IMFS obtenues par la CEEMDAN} avec

''.

..,,.,...,..,...,,.,.. oÈt

n dlr nombre d,itérations

(a)

pour I,EEMD

(b)

pour

:

(a) EEMD (b) CEEMDAN

69

Clhapitre 4

Principe d'esti

_{on de}

_{la FI}

_et Superposition signal reçu .... Superposition signal reçu... Superposition âvec te signal Les IMFS _{en fo} CEEMDAN..,..,. u

Erreur d'esti _on

_:

(a) EEMD (b) _{CEEMDAN... 63}

sure

:

_{iichéma synoptique à gauche et vue générate de} sure à

droite...

_...

64

Echo reçu de

l'

Système de m I'appareil de m

Les trois échos

Les IMFS du sig

Superposition signal reçu...

Superposition

te signal reçu ...

Figure

3.17

Les IMFS en fon

ta CEEMDAN ... z,(t) de x(t)... Algorithme de Hil Orgânigramme

De

la

gauche Fréquence

_et

_le d'aluminium (a)

_I

de

|AI

via le

signat

ânalytique

...74

Huang pour le NDT...

_...

₇₅ la méthode EMDÆOC... _7A

la dl"oite

_;

_{représentation Temps_Echelle, Temps_} pecrrogramme

_3D

_utilisant

_ta

_EMD/rOC

_du

signal

Fl

(b)

rMF2...

_...

E0

Superposition

_deux

_{premières IMFS obtenues}

_par

I,EMD avec le

signal reçu...

Figure

4.5

_De

la

gau Temps-Fréguen signal dhcier (a Figure

4.6

De

la

gauche Temps-Fréqu (b) rMF2... Figure

4.7

De

la

gauche Temps-Fréquen (b) rMF3...

Figure

4.8

De la gauche ve Fréquence util (b) IMF2(C) IM Figure

4.9

De la gauche Fréquence utilisa (c) IMF6...

Figure 4,1O

De

la

gauche Temps-Fréque (a) IMF1 (b) IM Figure

4,11

De

la

gauche Temps-Fréquen (b) IMF5 (c) IM

Figure

4.12

De la gauche ve Fréquence utilisa (b) IMF2 (c) IMF3 Figure

4.13

De la gauche v Fréquence util (b) IMF4 (c) IMFs

nigure

4.14 De

la

gauche Temps-Fréquence

(a) IMF1 (b) IMF2

iigure

4,15 De

lâ

gauche

Temps-Fréquence

(a) IMF3 (b) IMF4

vers

la

droite;

représentation

Temps_Echelle,

et

le

spectrogramme

3D

utilisant

la

EMD/TOC du rMF2 (b) rMF3 ... _{... 81}

la droite;

représentation Temps-Amplitude _Et d?luminium (a)IMF1 utilisêrnt la EMD/HHT du signat

rs

la

droite utilis,ant la

;

représentation Tem EI4D/HHT

_du

_signal ps-Amplitude et

d'acier

(a)IMF2 la droite

_;

_{représentation Temps-Echelle}

et

Temps-nt

la

TOC/EEMD

du

signal

d,atuminium

(a)

IMF1

... 84

drcrite

_;

représentation

I)C/EEMD

du signal

Temps-Echelle et d'acier

(a)

IMF4

Temps-(b)

rMFs

rs la

droite

utilisiint

la

;

représentation ËEMD/HHT dU 85 Temps-Amplitude et

signal

d?luminium (c) IMF3

rs la droite;

_{représentation Temps-Amplitude et}

utilisant

la

EMD/HHT

_du

signal d,acier

(â)

IMF4

...

87 la

droite;

représentation Temps-Êchelle

et

Temps-la

Toc/cEEMDAN du signat d,atuminium

(a)

IMF1

la droite

_;

représentation Temps-Echelle

signal

d'acier

et

Temps-(a)

IMF3

la

IOC/CEEMDAN du

90

la

droite

;

_{représentation Temps-Amplitude et}

utilisant

la

CEEMDAN/HHT

du

signal

d,aluminium

(C)IMF:}...

_...

_el

la

droite

;

_{représentation Temps-Amplitude et}

-ll::::

:

'::"::11"'

_::

_::::"1

_i":î

ïableau 2.3

Erreur ouadr

Tableau

3,1

Calcul

de

la

Tâbleau

4.3

Calcul de Te

Liste

des Tableaux

Cihapitre

2

Tableâu

2.1

Pseudo-code d

Tableau

2.2

Paramètres du

méthodes...

ïableau

3,2

Calcul de la vite

29 43 53 ue de rcconstruction pour les trois méthodes...,...

C:hapitre

3

de

propagation

_{dans lhluminium pour}

_{les trois}

e de propagation dans l'acier pour les trois méthod

Tableau

4.1

Pseudo-code de

Tableau

4.2

Câlcul de Temo pteces res

pièces resp

lableau 4.4

Calcul de Temo pièces

Ghapitre 4

a méthode EMDÆoc... 78

de Vol

et

Célérité relative

au

défaut pour les deux ment

(EMD)...

... 83

de

Vd et

Célérité relative au défaut Dour les deux ment

(EEMD)...

...88

de Vol

et

Célérité relative

au

défaut pour les deux ment

(CEÉMDAN)

... 93

CND

EiID

EEIID CEEi,|DAN SP IMF SD SNR RMSE

Atl

Fit

NDT HHT TOC FI AI FFT

with

Ada

Siftin9

Intrinsic

Non Hilbert- H Contrôle Empirical Ensemble Complem Standard Signal

to

Root Mean

Amplitude

Frequency Transform Fréquence

Amplitude

Fast Fourie

Liste

des

abréviations

Pestructif

F Decomposition

nrpirkal

Mode Decomposition

tary

Ensemble Empirical Mode Decomposition

v€) Noise

e

Function iFtion siq Râtio Sqqared

Error

ulation

cqulation

f Te:rting ng

llransform

e0 Ondelettes Continue nstentienée ntanée

nsform

Trfl

I

À Fréquence de p Longueur

dbnd

Vitesse de pro Impédance Masse volum

v

z p T R

If

Ii

It

a

b{t)

e(t)

a

g

l"

F

.p Coefficient de Coemcient de x A Ao Energie réfléch Energie incide Energie

transm

Distance

trave

Amplitude

à la

Amplitude initial

Coefficient d'a

Bruit

blanc ga Erreur

de

reco Temps

d'arrivé

Facteur de ban Fréquence

centr

Amplitude

Phase

Llstes des

notations

pôpation qPe

nsrfission

lexlon u

Ëa

nte

-ï*--n--RMSE

H(t)

hoG)

z(t)

v

b

t

laln

û.

wf

sa

S7

Er

E2 Ea Erreur

quadrati

Transformée

de Réponse impu Signal

analytiq

Ondelette Paramètre

dt

Paramètre de Facteur de n Complexe conju

coefficient

d'on Signôl

d'approxi

Slgnal de

détail

Echo de face Echo de fond Echo de

défaut

du

filtre

de

Hilbert

(dilatation)

atfon

Int

'od

_Ltction

lntroduction génénle

Introduction

générale

Le Contrôle Non Destructif

Il

permet de contrôler des

CND)

joue

un rôle important dâns différents domaines. que de détecter des défâ

âtériaux ou des structures afin d'en vérifier

létat,

ainsi sans endommager les pièces inspectées. De nombreux recours à ce

type

de contrôle, parmi lesquels on peut

citer

:

l'industrie des canali tions et du stockage notamment dans les secteurs du

pétrole

_et

du gaz,

le

n

l'aérospatial,...

éaire, l?utomobile,

le

chemin

de

fer,

l'aéronautique,

Les méthodes du CND sont ssez nombreuses et résultent de la mise en æuvre des physklues. _{Le choix}

_d'une

_méthode

_est

_gutdé

_pâr

_la principes

_et

des techniqu

nécessité de reconnaitre le défauts réputés dangereux que l'objet peut contenir, et

aussi déDend

de

la

re

à

examiner,

des

conditions

dans

lesquelles sera effectué le contrôle, ainsi q _{e des contraintes de temDs et de coût.}

Différents Dhénomènes iques permettent ces contrôles de

par leur

caractère domalnes industriels

ont

e

Nous nous intéressons dans ce travail au CND par ultrasons, modalité qui consiste à

émettre des

ondes

a

ues dans

le

matériau

à

insDecter.

Les ondes

se

pénétrant dans les objets magnétique, etc.), menant

propageant dans

le

mllieu, dans la mesurê du possible pièce. Le même procédé pe

ondes électromagnétiques, ondes acoustiques, champ différents modes de contrôle.

et

nécupérées

par le

capteur ultrasonore, permettent, de détecter et d'identifier les défauts contenus dans lâ

t

être appliqué pour caractériser les matériaux, c'est-à-dire pour estimer des para _{physiques propres, tels que la vitesse des ondes.}

Le

but de

l'utilisateur est visualiser les échos

et d?n

déduire une information Nous nous lntéressons

ici

aux

interfaces

de

pièces, nql peut cependant se révéler difficile

à

l'æil nu pour spatiale

sur

l'objet

in

défaut inclus, L'analyse du

plusieurs raisons

:

bruit, uation, diffraction, superposition d'échos,

etc.

Des

signal

sont

alors

employées

pour

améliorer

la

techniques

de

traitement

en

ondelettes continue et

modâle empirique.

La décomDosition modale

Deut

être vue

comme l'a élémentaire Dermettant d'

localement le plus rapidem

plus lentement,

dont

on

Dlus raoidement. On

Cette dernière Drésente oscillations

de

différentes

oscillations analogues se problème, plusieurs varian

en

particulier:

rEMD

d?

adapté (CEEMDAN).

Notre objectif est orienté

des méthodes de

localisation des échos ul

signaux

de

synthèse puis effectuées âu sein

du

labo

sont

Drésentées concern méthodes.

Le

deuxième

volet

est

d

l?pplication

des

CEEMDAN

_;

et ce, pour am

comparative

est faite

po

méthodes

en

permettant caractérisation des matéria

Le manuscrit est structuré d

Chapitre 1 présentera des ainsi que les notions de bas

lntroduction générale

la

trarrsformée

de

Hilbert Huang

et

la

décomposition

mpirique (EMD pour < Empirical Mode Decomposition>)

lieation récursive

d'une

oDération

de

décomDosition

ire de

tout

signal oscillant sa composante qui oscille

t.

La différence est alors la Dartie du sional oui oscille

à

nouveau extraire

la

Dartie oscillant localement le

ainsi kr _{principe 9énéral de} l'EMD.

rtains

inconvénients,

_tel

que

le

mélang€

de

modes :

mDlitudes

se trouvant dans

un

même mode

ou

des

rencontrant

dans différents modes. Pour évit€r

ce

de l'[:MD ont été orooosées dans la littérature. on cite

ble

(EEMD)

et

I'EEMD complémentaire

avec

bruit

r

deux

volets;

le

premier porte

sur

l'étude théorique

on

EMD, EEMD

et

CEEMDAN Dour

la

détection

et

la

nores. Une analyse de ces méthodes est faite sur des

r

des signaux

réels

recueillis

à

partir

d'expériences

ire NDT de l'Université de

Jijel.

Des interprétations

les

avantages

et

inconvénients

de

chacune

de

ces

dié aux

algorithmes temps-fréquence,

On

propose

TOC

et

HHT combinées

avec

I'EMD. I'EEMD

et

la

liorèr la résolution dans les deux domaines. Une étude

r

prouver

_la

_robustesse

_des

performânces

_de

ces

ne

meilleure

localisation

de

défaut

et

une bonne

ns quatre chapitres.

lités sur le contrôle non destructif

et

les ultrasons qui seront utilisés dans la suite du manuscrit.

ChaDitre

2

décrira les ipes et

variântes considérées dans travail

lntroduclion générale

algorithmes

de

la

méthode EMD

et

ses deux

(EEMD et CEEMDAN).

Chaoitre

3

sera

consacré

à

hpplication

de ces

méthodes sur

des

signaux de MATLAB portant synthèse puis

sur

des sig

ux

réels,

Il

comorend des simulâtions

sur l'évaluation des p nces de ces méthodes. Dans le chapitre

4,

on s'

déliminer

le mélange de

sse aux algorithmes temps-fréquence. L'objectif est

et de réduire le

cott

de

calcul.

Les méthodes HHT

et TOC appliquées sur des naux réels ont apporté des améliorations aux résultats trouvés.

Enfin, une

conclusion

râle

regroupant

les

résultats

de

notre étude

sera Drésentée. Elle résume les rérrultats trouvés

sur

les oerformances des différentes

et propose quelques perspectives pour des travaux méthodes étudiées et ana

Chapitre

1

Généralités

sur

les

ultrasons

et le

Contrôle

Non

Destructif

1. Introduction

2.

Les

ultrasons

3,

Production de

lbnde

ultrasonore

4.

Répartition de l'énergie par

rapport

à un

dioptie

5.

Atténuation

des

ondes

ultrasonores

6.

Utilisations des ultrasons

7.

Contrôle Non

Destructif

(CND)

8.

Détection des discontinuités

et

des défauts

Chapitre 1

1.

Introduction

Le

contrôle

par applications indust seconde guerre matériels de co

par ultrasons n'ap

Depuis lors, cette

Elle

présente

à

|

matériaùx

métalliq hétérogène tels les

Dans

la

suite

de

ultrasons,

qu'il

est

propagation, les ph

entre deux milieux

contrôle non destru

2.

Les

ultr

2.1,

Définition

Le

son

est la

pa

corps

en

vibr

mécaniques

long

milieu.

Les

ondes

sono

(solides,

liquides

KHz

réservées

comme

un

bruit

sortent

du

domai Itrasons les ont

iale

soi tributai actu

sur

les ultrasons et le contrôle non destructif

une

méthode d'examen

dont les

premières

réalisées,

à

titre

expérimental,

à

la veille de

la

vers

1935. En raison

de

la

lente évolution

des

s

des progrès de l'électronique, l'essor du contrôle

t

qu'à r de 1955 environ,

eoe

contrôle constitue un

le

un

vaste

champ

ues

ou

composites étons. chapi ecessatre audible .

Il

est

r

l'audl

u

com

puissant outil d'investigation,

dhpplication

qui

s'étend

aux

et

aux

milieux

à

structure

dinales

uant

une

perturbation

de la

pression

du

se

ent

soit

dans

l'air

soit dans

un

milieu

matériel

fréquence

est

comprise

entre

20

Hz

et

20 gaz).

,

nous allons

présenter quelques

notions

sur

les

de

rappeler

tels que la

génération

de

l'onde

et

sa

ui peuvent apparaitre à la rencontre d'une interface

ainsi que les différentes techniques utilisées

par

le

s{tnores

du spectre des ondes acoustiques émis par

des

donc

décrit

comme

étant

des

ondes

sonores

ur

tité

sont

décrites

les

fréquences

fréquence est

humaine

et,

selon les

cas.

son

musical.

Les

sons dont

e

audible

sont oualifiées d'infrasons

si

leur

uence est

élevée (Figure 1.1).

4

Chapitre 1 alités

sur

les uftrasons et le contrôle non destructif

Infrasoas _{Ultrasons Ilyper sons}

Fréquerce

FigurE

1:Les

lGHz

types de sons suivant la fréquence.

2,2.

Définitlon

ultra

ns

Les ultrasons

sont

des

vi

ons

mécaniques

de

_{même nature}

_oue

_le

_son presentant _une

_ine

_élast

_ité,

_mais

_de

_{fréquence comprise}

_entre

₂₀

_{kHz et}

lGHz

environ.

Les ultrasons déplacent

à

des

vitesses différentes

dans

les

différents milieux

ondes élastiques, -à-dire

dépendânt du milieu de propag

détiennent les mêmes propriétés générales que les

es

ondes vibratoires

ou

des

ondes

de

Dresslons ion

_[1].

2,3.

Les ondes

ultrason

particulier

_[2]

:

.

Fréquence,

long

Lors de la propagat

fréquence

f

et

sa

Propagôtion v :

9én ales

des

ondes

ultrasonores

ractérisées

par

plusieurs éléments,

on

cite

en sont

dans un

eur

d'

et

Vitesse de

propagation

ueur

o

milieu donné, l'onde sonore est caractérisée par sa

onde

À

permettant

_de

_déterminer

_la

_vitesse

_de

(1.1)

o

ImgÉdance

Chaque

milieu

est ractérisé

pâr

une

résistance

au

passage

cas général,

elle

correspond au

dorné et

la vitesse de vibration

du

son

appelée

râpport

entre

la

des molécules en

impédance acoustiqu Dans le

pression âcoustique un pol

Chapitre 7 sur les ultrasons et

le

contrôle non destructif

e

plane,

il

est possible d'estimer une valeur de l'impédance

E

z=l_=p.v

lle

de

tefips

donné, exprimée

en

watt.

que

(ou

_Puissance

sufacique)

ue

correspond

à

lénergie qui

traverse

chaque

seconde

Dans le cas d'une

par la formule :

Où

Z

est l'impéda acoustique caractéristique du milieu

(7.2)

[kg.m-'z.s{],

p la

masse

volumique du milieu _lkg.m'3] et

v

la célérité du son _[m.s-r].

.

Puissance uê

La

puissance

a

ue

èst

l€nergie

délivrée

par

une

source

sonore

pendant

un

interv

.

Intensité

a€os

L'intensité

acou

perturbé,

_le

mou pression

_;

c'est la

une surface

unitai

perpendiculaire à la

direction

des ondes sonores.

.

Pression

La pression

p

expri ée

en

Pascal (Pa)

est

une contrainte appliquée

à

la

surface

d'un

corps.

Elle

pond

à

une force

par

unité

de

surface.

Au

repos,

les molécules

sont

so

mises

à

la

pression atmosphérique. Lorsque

le

milieu

est

ment des

molécules engendre

des variations

locales

de

la

ssion acoustique.

2.4.

Types

d'o

Dans un miliêu soli

se différencient les

.

La

forme

et

la

o

es

ultrasonores

, on distirigue différents types dbndes ultrasonores. Ces types

ns des autfes pâr ;

rection dqs trajectoires qu'elles impriment

aux

particules du

matériau dans le el elles sq propagent.

.

Lâ vitesse de pro

le elles spnt susceptibles de se propager dans le matériau.

les particules _{est parallèt}

_àladi

oe propagation _{de lbnde.}

Ondes

_tra

_les

_ou

_{cisalllernent}

rype di

_nGntraîne

_{pas des}

_{modifications}

tocates du

Ces ondes

_{ont la}

_p

déplacent perpendicul

is sim

ent

_{une déformation de celui-ci}

par glissement.

.

Ondes _de

_sufacê

_dê

_RA

LEIGH

Dans ceftaines _nces,

onores _{sont :}

oompression

d'une longueur

_dbnde.

_{Les ondes}

sont a,ors

YLEIGH

_et

_{se propagent à}

une vitesse _environ

rsales lorsgu'elles

_se

_{déplâcent dâns}

_un

mitieu

-Lompagne en châque _{point de la matière par}

des

latation de celle_ci _conduisant

_à

_{des variations} de

eté de se _{propâger dans les}

_trois

mttieux

_:

_solides,

des longitudinales,

_la

_{direction de}

_la

vibration _des

se

propager

_dans

_les

_milieux

solides. Elles se

direction _{de lâ propagâtion.}

ondes transversales

_se

_propagent

_à

_la

surface

u'une couche _{mince sous_jacente à}

celle_ci _dont Chapitre

I

Les quatre _{types d,}

.

Ondes

long

Lâ propagâtion _de

mises _{en compress}

volume, _{Ces ondes}

liquides

_et

_gazeux.

La

propagation _de

votume

_du

_matériau

libre d'un matériau _et

lGpaisseur _{est égâte o}

deux faces

_{de la}

_pla

Lamb

pur

_{lorsque la}

appelées ondes _{de su ou de}

10

o/o

_de

_{celle des}

on illimité. ondes s puts en

tla

ment à ?ffectent peu _di

es

transv

.

Ondes _dê

plaque

_{de LAll|}

Lhppellation onde

de

p _{aque est}

onde ultrasonore _dans

_e

_ptaque

de

dimensions _latérâles

_très

_gra

es par rapport

_à

_{l,épâisseur. La vibration}

des

ltilisée

_{lorsqu,on parle}

_de

_la

_propagation

d,une

d'épaisseur _{comparable à}

_la

longueur _dbnde

_et

entourée _{du vide, lorsqu}

mode

de

Lamb générali longitudinales _{et dbndes}

est

alorc _{lée. Généralement}

_on

_parlera

de

mode de

est

_d'un

_{matériau isotrope}

et

_{qu,elle est}

la plaqu _{est immergée dans un}

fluide, _{on pane ators de}

é.

Les o nsversâ

es

de

Lamb

_{sont des}

_combinaisons

Chapitre

I

permettent

_de

p

électficité

_[3].

des

pressions

(la

pre

_{ion génèfe une}

_{contrainte mécanique}

_{sur un quartz,}

_qui

u _{cristal, qui est utilisée comme référence de pulsation.}

.

Effet piézoélectri

_ue

_indiredt

Lorsqu'on applique un champ

_{éltctrique aux}

_bornes

_{d,un cristal,}

_celui-ci

_va

_se

contracter

et

se d _re

:

_il

_créÎ

_{des vibrâtions mécaniques}

_et

_{émet un}

faisceau

ultrasonore

_synchro

_L'effet

_fnverse

_est

_utilisé

_pour

_commander

certains

comme

_qes

_injecteurs

_à

_{commande piézo_électrique en} systèmes mécaniques,

3.1,

Effet piézo

réciproquement, _de

indirect).

.

Effet

C'est l'apparition d'un

sur un

matériau pi

génère une charge, a

création d'horloges

:

I

à la fréquence propre

iquç

En 1880

l'effet

p _{rique E}

_été

_découvert

_par

_les

_fières

_pierre

_et

Jacques

Curie. La

piézoél

_ité

_est

_lF

_propriété

_que

_{possèdent certâins}

corps

de

se

polariser _électrique

Gén1ralités

sur

les ultrasons et le contrôle non destructif

3. Production d

_{l'onde ultrasonore}

Les

fréquences

_ondes

_ultrasonores

_qui

_sont

_utilisées

_lors

_des

contrôles

industriels étaient prises _{eritre 250 KHz}

_et

_{50 MHz, le domaine le plus}

courant

etant compris entre et 10 MH4 environ.

Pour la production d onde qltrasonore mécanique _{à de très hautes fréquences.}

il faut

_{une excitation mécaniquç}

_:

_lbnde

_{peut être généree par un}

,mpact ou une

force

vibratoire

_e.

_Elle

_qe

_{propage ensuite}

_de

_proche

_en

_{proche grâce}

à

I'oscillation des pa _{ules autoqr de leur position au repos, plusieurs phénomènes}

ire

des qndes

ultrasonores.

_{Le plus}

_utilisé

_est

_la

Diézo-nt

sous l'aFtion _{d,une contrainte mécanique (effet direct) et,}

déformer lorsqu'on leur ôpptique _{un champ électrique (effet}

lue

direct

courant électrigue, _{lorsqu,on applique une force mécanique} -électriquq. Cette caractéristique

est

utilisée

pour

_mesurer

plifiée pad la suite). Une autre utilisation de cet effet est la

quartz solJmis _{à une chârge à une certaine fréquence vibre}

Chapitre 1 _{Généralités}

_sur

_{les ultrasons}

et

Ie

contrôle non destructif

est

de

I'ordre

_{de uetgues nanomètres,}

_il

permet des

nano_manipulat,ons _en

nanotechnologie

_[4].

3.2.

Transd

_ulttasonores

La production _{des u}

derniers

permeftent

mecanique _{et récipro uement.}

sons est réalisée par des _{transducteurs piézoélectriques.}

Ces

la

conversion

_d'une

_{énergie électrique}

_en

une

énerqie

En émission

:

les

d'émettre _{un signal d Fort niveau.}

riétés

recherchées

_seront

_le

_rendement

_et

_la

capacité

En réception

;

_la

_se

_bilité

_et

_le

_rapport

_signal/bruit

seron

es

caractéristiques

déterminantes _{de la rmance du transducteur.}

Des transducteurs _no-élément

_sont

_{représentés}

sur Ia

Figure

1.2a.

Il

existe

égâlement des capteu _{multi-élém€nts}

_(voir

_Figure

_1,2b).

Ceux-ci permettent _te

contrôle _{spécifique de}

complexes (focalisatio

sonde mono-élément

_{rmet d'obtenir un}

_{signal numérique}

unidimensionnel que

lbn

_{appelle A-scan (}

suivent).

Il

est égalem

transducteur _{mono-élé ou en utilisant un}

trânsducteur multi-éléments

_f5l.

haque élérnent et ainsi _{la génération de champs acoustiques}

,

balayage, ondes planes,

_etc.).

_{Une acquisition avec}

une

rmme

te

signal

_{qubn va}

_analyser

_{dans les}

_chapitres

sui

nt possible

_dbbtenir

_{des images ou B_scans}

en déplaçant le

: Types de s

multiélémen

des uttrasonores.

_(a)

_{: sondes mono_palpeur, (b)}

(source : Olympus, www.olympus_tms,c,tm).

Figure

_1.2

ralités

sur

les ultrasons et

le

contrôle non destruc.if

rltrasons, un éme$eur et un récepteur ultrasonores

igure sont alors possibles' Le premier cas utilise un

,i

o'ét"n"ur. et

de

ÉcePteur'

on

parle alors

de

:ho en anglais. ce type de mesure est utilisé pour sa

que la face arrière de

la

Pièce n'est pas accessible'

s de contrôle de tube, à l'intérieur duquel on ne peur

ibilité consiste à utiliser un transducteur émetteur et 'appelte alors mesure en transmission ou pitch-catch

rar exemple apptiqué

pour

réaliser

l€valuation

de

rr

de

part

et

d'autre

de la

pièce de

test'

Ces deux

représentés sur la Figure 1.3' Pour réaliser des cor

sont nécessaires. D€

seul transdudeur

q

mesure en

éflexion

simplicité, mais égâ On Peut Par exempll pas accéder. l'â deu

un transducteur réo

en

anglais.

Ce

Pro matériaux avec un dispositifs exPérime Itrôles Par ux cas 0è

ui va

sen ou pulse-é lement lorl

:

citer le ca xième pos: :pteur. On cédé est transducte ntaux sont

(b)

{a)

Pii<xr

=I

Figure

1,3 !

Les mesures peuv

comme

le

monte

dimension. On util

pour

réaliser

une

adaptateur d'impé immersion dans u chapitre. urations

nt

se

latr

a

Figure

e

alors ul adaptatiol

ance

si

t

e cuve [5

de mesure par ultrasons (a) trânsmisslon.

en réffexion, (b) en

)

directement

en

contact avec

la

pièce

à

inspecter

1.4 d'un

exemple

de

contrôle

de tube de

grosse

couplant

entre

le(s) transducteur(s)

et

le

matériau

I

d'imDédance.

L'eau

est

égâlement

un très

bon

ien que

la

majorité des

contrôles

est

réalisée en

l.

Ces techniques seront détaillées dans

la

suite du

Chapitre 7

_sur

_{les ultrasons et Ie non}

_destrudif

Flgurc 1.4

3 d'un be de grand diamètre par ultrasons, _{La sonde}

ultrasonore est pla

l'inspecter (sou IRC

4.

Répartition

l'énergi

par

rapport

à un

dioptre

Suivant l'angle d'inc de I'

un dioptre, on peut d n9lrer

4.1,

Incidencè

Dans

ce

cas,

l'onde incidente

Lorsqu'une onde ul

rea

rapport à sa direction initlal,

Dartie traverse I et

quantité

_de

_ltnerg

_ultraso

di

directement proporti

_àla

deux milieux.

Si dlfféren

rre

réfléchie

ou

coemcient

de

_réflexion

_est

ifférence d'impédance acousflque (d1,22) _{entrc les}

,

est

grande, alors

la

plupart

_de

_lénergie

_est

"nsmise

à travers l'interface, Tandls que si cette

le

l'énergie est transmise

et

seule ûne partie est

réfléchie et seule une

dlfférence est petite, I

réfléchie.

e est maJeure

Soient

I.

R

et

T

I amp

de

l'onde incidente,

réfléchie

trois amplitudes est la suivante :

et

transmise

respectivement, la _{n liant}

Chapitre 7 Les fractions réflé' relations sulvantes

>

Coefficient de I Coefficient de Où :

I,

énergie impédances acous Géné

:hie

et fansr

éflexion

R:

:ransmission

réfléchie,

4 tiques des de

,lihé:

tu, t!"t

ulY"lgrs

913

coltr9

ise

sont

liées

à

la

variation d'iml

- I,

_K=;=l';-'71

122

-

2112 rt \ L7+LZ I

_ It

4ZLZ2 | ₌

_-

₌

_i;--;-i

ti \L7+L2t r€rrgie incidente,It nrilieux.

énergie

tr

le nan destru )édance Par (1.4 (1 nsmise,

zr

et za

()nde réflêclli Oûile furcLleûtê ".t_I

L2

Figure

Remarque

:

Ces formules son

où

cette

inciden( devient Plus com

4.2.

Incidenc

Lorsque les deu) différentes, il Y a milieu

_;

c'est-à-( le milieu 1, est '

et

2,

elle Produi réfractée.

1.5 :

La réflex

t

valables seu

:e n'est

Pas I pliquê. e

oblique

I milieux de P ura réflexion r lire on a une r ncidente

a

un

t

dans

le

milir et la transmission à incidence n

ment Pour le cas d'une incidence

lle le

phénomène

de

réflexion e

opagatiôn

ont

deux vitesses de P

ans le premier milieu et réfraction nde ultrasonore qui se déPlace à |

ançtle oblique par rapport

à

l'interl

11 une onde réfléchie,

et

dans le

ormale, nulle. Dans le c

I

de transmissi ropagation d'onl dans le deuxièr a

vitesse

F1 da

àce des milieux milieu2 une on

,tf

les ton onde teme 6ans

UXI

onde

Chapitre 7

L'onde réfléchie a la même l'onde réfractée (transmise) à un

La loi de Snell-Descartes donne angles d'incidence et de réfractio

5.

Atténuation

des

ondes

Itrasonores

Une onde ultrasonore Derd de I'

sur

les _{ultrasons et le contrôle non destructif}

llL et _{le même angle o que lbnde incidente, mais}

vilesse F2 et un angle p.

a

nelation êntr€ _{les deux vitesses en fonction des}

(1.6)

Figure

_.6:

_{Incidence oblique.}

d'échos

de

fond

de

pièce

prési

l'amplitude (Figure 1.7) :

Dans un matériau homogène

_et

perte

_{dénergie en}

_{enregistrânt}

Où

:

Ai

l'amplitude

à

la

dista d'atténuation et

x

:

la distance

phénomènes, qui sont la diffusion

de

l'atténuation. D'une

façon

g

paramètre _{relâtif composé du}

l6l.

Cependant, les matériaux naturels.

âffaiblit

d'avantage

les

ondes

rgie lors de sâ propagation dans un milieu réel.

fa ces parallèles par exemple, on observe cette échos successifs. L'enveloppe d'une séquence

alors une

décroissance exponentielle de

(7.7)

x,

l4o

:

l'amplitude

initiale,

_{.t: le}

coefficient rsée pâr lbnde.

produisent _un

_effet,

_{plus au mois accentué, cui}

Itrasonores.

Ceci

est

te

résultat

_de

deux l'absorption, qui se regroupent dans le concept

érale,

le

coefficient d'atténuation

_o

_est

un cient d'absorption

_et

_{du coefficient de diffusion}

2-:.ryIi

\

/

.isrl|''rrdi

VV

envcloprl

_-

_cxd-ax)

Chapitre

I

_{sur les ultrasons et le}

contôle

non destructif

Figure 1,7

! Atténuati n des échos _{en négligeant la diffraction.}

6.

Utilisations

des ultraso,

Les

_{ultrasons sont utilisés}

_{nombreux domaines}

_:

En médecine:

l'échogrâph ultrasons

_;

la thermothérapie les _{ultrasons pour obtenir de} I

c'est

une

technique d'image employant

les

:

c'est une autre technique qui consiste

à

utiliser

chaleur pour _{des fins thérapeutiques.} En

laboratoire

:

les ultrason

En

agricutlture

:

par

vibrâti aerosol.

sorlt ici employés pour nettoyer du matériel. l:nébulisation)

de

l'eau

qui se

transforme en En

télédétection

!

détermin

rebondi par rapport au sonêr.

ion de la distance de l,objet

sur

lequel l,onde a

Ên

télémétrie

! Dour mesu les distances. En

téléphonie

! comme sonn

En

industrie d'automobile

:

En

contrôle

non

destructif.

e inaudible appelée aussi < ultra-sonnerie

r,

our éviter les obstacles.

Le _{contrôle par ultrasons est une éthode de contrôle non destructif permettant}

la

n ratériau,

ce qui constitue notre objectif _dans dét€ction de défauts à I'intérieur d'

Chapitre 1

7.

Contrôle

Non Destructii

(cND)

Dans les secteurs industriels,

matériaux

en

cours

de

lâ

maintenance afin d'éviter

tout

sur

les ultrasons et le conttôle non destructif

des enjeux majeurs est le contrôle régulier des

uction,

ou

de

fonctionnement

ou

lors

de

la

ue d'accident économiquement ruinant.

Le processus par lequel les tés des matériaux sont étudiées d'une manière non destructive (sans les dégra ₎ est appelé : Contrôle Non Destructif (CND).

De

nombreuses

technioues

on

été

développéês

au

cours

de

ces

dernières

pées sous le terme de CND. Parmi ces techniquès décennies et ont toutes été

on

cite

:

ressuage,

mag radiographie, ultrasons, etc,

e,

courants

de

Foucault,

thermographie,

Dâns

notre travall,

on

s'inté ultrasons. Cef(e dernière prése

.

Facilité de mise en æuvre,

à

la

technioue Contrôle

Non

Destructif

Dar

de nombreux avantages

.

Ne nécessite ou'une seule fa

.

Aucun danger

lié

à

I'utili

n

de

source radioactive

et

de

ravonnements ionisants.

.

Conditions

d'utilisation

gé méthodes.

lement moins

restrictives

oue les

autres

.

Plus grande sensibilité de con

.

Résultat du contrôle en temp importantes.

le sur les pièces de forte épaisseur.

réel

et

contrôle plus rapide pour des épaisseurs

.

Meilleure sensibilité de con

pour

les défauts filiformes (fissures, tapures, criques) d'orientation aléatoi

7.1.

Définition

Le

contrôle non destructif

(CNE)

_{est un}

_ensemble

_de

_méthodes

_oui

_intervient

composants. Premièrement, il sert à vérifier que pendant deux phases de la vie

les

pièces produites

ne

contien

utilisation.

Il

permet ainsi

d'é

ent

Das d'anomalies

ou de

défauts

avant

leur

un

dysfonctionnement

lié

à

la

mauvaise

e phase d'utilisation du CND intervient pendant

contrôler

leur

bon fonctionnement

in situ,

car fabrication d'une Dièce. La deuxii)

Chapitre 1 _lités

_sur

_{les ultrasons et le conùôle}

non

destructif

celles-ci peuvent _{subir de fo}

sollicitations mécaniques, chimiques, radioactives, ents, fissures, etc.

menânt à l'apparition dê craq

Le CND par _{ultrasons est en émettant des ondes acoustiques}

à

l,intérieur ou â la sudace des pièces _{à in . La réception de ces}

ondes après propagâtion dans

le

matériau permet d,o

ir

des informations

_sur

_le

_milieu

_de

_propagation. Les ondes acoustiques créent

vitesse des particules

_[5].

des

modifications locales

de

la

pression

_et

_de

_la

7.2,

Châmps

_d'ôppli

_du

_CND

Le CND est primordial afin critiques dans les différents

L'aéronâutique

(poutres,

_ai d'atterrissage).

L'aérospâtiale et l,armée.

L'industrie automobile ( des _{blocs moteurs).}

La sidérurgie.

La chaudronnerie et la tuvau en fabrication. L'industrie

de

l'énergie

:

réa

de

se(

arantir la

sûreté de _{fonctionnement des systèmes}

rs industriels. citons par exemple :

coques),

d'avion,

nombreuses

_{pièces moteurs,}

_trâins

L'industrie pétrotière (pi _{, tubes, barres, soudures, réservoirsj.} L'industrie navale (contrôle

etc, (maintenânce des installa

urs

_{nucléâires, chaudières, tuyauterie, turbines,} ns).

Le ferroviaire en fabrication _{en mâintenance notamment pour les orgânes} de ).

sécurité (essieux, roues, L'inspection alimentaire.

Le Génie Civil et le bâtiment.

7,3.

Différentestechniq

_du

_CND

techniques de CND so _{utilisées. Elles dépendent de la nature même du}

envisagé. Elles exploi

des

phénomènes

_différents

_et

_sont

_le

_Dlus complémentaires. Le

_x

d'une _{méthode dépend de}

_la

_{pièc€ à contrôter}

du type de

contrôle

_à

effectuer (détection de Diverses contrôle souvent (nature défauts,

du

matériau,

forme,,..)

Le contÉle _{visuel est le plus ânci} la _{plus utilisée, car}

_la

_{plus écono}

Chapitre

I

_Gé

être

effectué

_[7].

La

suite

de principales méthodes de CND _et

7,3.1,

Contrôte

visuel

pièce peut _{donner des informat}

évidents (comme des pliures, de

ouvertes). Un _{examen visuel doit}

avant

tout

un _{éclairage suffisan}

opérateur. Mâis lorsque la partie examen _{direct, on utilise un ap} constitué de miroirs et lentilles.

"pénétrant".

Ce

liquide

va

porosités..,);

Éliminer

par

_un

lavage

ada recouverte d'une fine couche

sur les ultrasons et

le

contrôle non destructif chapitre

_est

_consacrée

_à

_la

_{présentation des}

us particulièrement celle _{basée sur tes uttrasons.}

des contrôtes non destructifu. C,est la méthode ique

à

mettre en

æuvre,

L'état extérieur d'une

s

essentielles

sur

l'état de celle-ci

:

des défauts cassures, de I'usure, de la corrosion ou fissures

être _{effectué dans de bonnes conditions assurant}

Elle nécessite uniquement les

'bons

yeux" d,un

e la pièce _{à contrôler n,est} pasi _{accessible Dar un}

feil

_{appelé endoscope.}

_Il

_{s,agit d,un appareillage}

méthode est appelée contrôle par endoscopie.

à contrôler _{un llquide coloré ou fluorescent}

_dit

filtrer

à

l'intérieur des

anomalies (fissures,

l'excès

_de

pénétrant,

_La

_surface

_est

_alors "révélateur" qui absorbe le pénétranr contenu

7,3,2.

Ressuage

Méthode complète l,examen visu

len

fâisant

_{apparaître des défâuts}

_de

_surface dans un contraste coloré ou fluo

déroule en plusieurs étapes

_[g]

:

Son principe est relativement simple et se

Nettoyer la pièce à contrôler : Ensuite. appliquer sur la surfa

dans

les

anomalies

et

donne

une tache

colorée

en

surface

plus

_large

que

la

localiser. On

dit

âlors que

_le

_révélateur

_fait

l'anomalie, permettant _ainsi

"ressuer" le pénétrant. Ces indi _{tions sont alors visibles à l,æil nu.} Dans _{certaines industries, on}

un éclairage sous UV,

ilise un pénétrant fluorescent qui est révélé par

Le

champ

dhpplicôtion

du

ressu

e

_est

_très

_vaste

_car

_le

_procédé

_est

_simple d'emploi et permet de détecter la part des _{défauts débouchants en surface sur}

Chapitre 1 _lités

sur

_{les ultrasons et le conl'rôle non destructif} les matériaux nrétalliques non po

toutefois qu'ils ne réagissent pas

r ainsi que sur d'autres matrériaux, à condition imiquement avec le pénétrant,

Figure

1,p:

Principe du ressuage.

7,3,3,

Magnétoscopie

C'est une techrrique qul révèle les

elle

ne

s'applique

qu'aux

maté

uts débouchants ou sous-cutanés. Toutefois,

ux

et

alliages

ferromagnéti,ques

(fer,

acier,

fonte,.,.).

Uexêrnen par magn consiste

à

soumettre la pièce

à

un champ magnétique de valeur déflnie en nction de lâ pièce. Une poudre magnétique est ensuite projetée à la surface et se

rtit

de façon homogène si la pièce est saine. Les discontinuités suDerficielles o voquent

à

_{leur endroit} des fuites magnétiques. Lorsqu'un défaut est présent dans

du

flux

de

l'induction

magnétiq augmente en sudace.

Il

apparaît a

qui révèle la prfrs;ence _{du défaut.}

la pièce au voisinage de la surtace, l'orientation

e

est

modifiée localement

et

son

intensité rs une concentration de oarticules mâonétioues