Echos de coin en ondes T : Influence de la hauteur de l'entaille

Deux configurations ont été mises en place afin d’étudier l’influence de la hauteur d’entaille, l’une pour les capteurs au contact, l’autre pour les capteurs en immersion.

 

CONFIGURATION POUR CAPTEUR AU CONTACT

Pour traiter l’influence de la hauteur d’une entaille, des inspections ont été menées sur des blocs plans de 30 mm d’épaisseur contenant des entailles se différenciant uniquement par leur hauteur (même longueur) et débouchant en fond de pièce. L’entaille est de dimension 10×40 mm dans le premier bloc, dans le second elle mesure 3,2×40 mm.

 

 

L’inspection est réalisée avec un capteur au contact circulaire de Ø6,35 mm générant des ondes T45. Le signal d’entrée a une fréquence de 2,25 MHz, une bande passante de 44% et une phase de 147°.

 

RÉSULTATS POUR CAPTEUR AU CONTACT

Les résultats sont étalonnés par rapport à un TG de Ø2 mm et de 40 mm de long à 28 mm de profondeur.

 

  Expérimental (dB) Simulé (dB) Ecart (dB)
TG de Ø2 mm (28 mm de profondeur) 0 0 0
Entaille de 10 mm 14,0 15,0 +1,0
Entaille de 3,2 mm 12,0 13,5 +1,5

 

La comparaison expérience/simulation montre un bon accord, l’écart maximal étant de 1,5 dB.

 

CONFIGURATION POUR CAPTEUR EN IMMERSION

Dans la configuration suivante, la pièce est un bloc plan d’acier ferritique de 30 mm d’épaisseur contenant des entailles débouchant en fond de pièce. Ces entailles mesurent 15 mm d’extension et sont de différentes hauteurs : 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 7,5 mm, 10 mm, 12,5 mm et 15 mm.

 

 

Afin de vérifier l’homogénéité de la pièce et la reproductibilité des mesures, ces dernières sont réalisées, avec chaque capteur, dans deux directions de balayage.

 

 

Trois capteurs en immersion ont été utilisés :

 

Fréquence ( MHz) Pastille Mode Hauteur d'eau Profondeur d'étalonnage
5 MHz Ø6,35 mm T45 25 mm 20 mm
2.25 MHz Ø12,7 mm T45 25 mm 20 mm
2.24 MHz Ø6,35 mm T45 25 mm 20 mm

 

RÉSULTATS POUR CAPTEURS EN IMMERSION

Pour le capteur immersion circulaire Ø6,35 mm, fonctionnant à 5 MHz avec 25 mm de hauteur d’eau, l’inspection est réalisée en T45. Le signal d’entrée a une fréquence de 5 MHz avec une bande passante de 66% et une phase de 300°.

Les résultats sont étalonnés par rapport à un TG de Ø2 mm, 95 mm de long et situé à 20 mm de profondeur.

 

 

Les courbes échodynamiques sont enregistrées, ainsi que les A-scans au maximum d’amplitude.

 

 

A 5 MHz, on observe un bon accord entre expérience et simulation sur les courbes échodynamiques : les A-scans et les amplitudes présentent moins de 2 dB de différence ce qui reste inférieur à l’incertitude expérimentale.

 

Pour les capteurs circulaires de Ø6,35 mm et Ø12,7 mm fonctionnant à 2.25 MHz avec 25 mm de hauteur d’eau, l’inspection est réalisée en T45. Le capteur de Ø6,35 mm présente un signal d’entrée à 2,25 MHz, une bande passante de 61% et une phase de 300°. Le capteur de Ø12,7 mm présente une fréquence de 2,25 MHz, une bande passante de 61% et une phase de 0°.

Les résultats sont référencés par rapport à un TG de Ø2 mm et de 95 mm de long situé à 20 mm de profondeur pour ces capteurs.

 

 

On observe globalement un bon accord en travaillant à 2,25 MHz. Avec le capteur de Ø6,35 mm, la simulation sous-estime les amplitudes des échos de coin des plus petites entailles. Pour l’entaille de 1,5 mm, il y a 3 dB de différence tandis qu’on mesure 7 dB d’écart pour l’entaille de 0,5 mm. Avec le capteur de Ø12,7 mm, seule l’amplitude de l’entaille de 0,5 mm est sous-estimée d’environ 4 dB.

Les courbes échodynamiques et les A-scans au maximum d’amplitude ont également été enregistrés.

 

 

Les A-scans expérimentaux et simulés présentent un très bon accord, y compris pour les plus petites entailles pour lesquelles les amplitudes sont moins bien estimées.

L’accord des résultats expérimentaux avec la simulation est meilleur avec le capteur de Ø12,7 mm qu’avec le capteur de Ø6,35 mm.

 

Selon ces résultats, il apparait que la hauteur de l’entaille influe sur la prédiction de l’écho de coin en onde T par CIVA. Trois phénomènes peuvent expliquer les écarts observés entre la simulation et les mesures lorsque l’on fait varier la hauteur de l’entaille. Ces écarts, apparaissant pour les plus petites entailles, pourraient être liés aux effets de la limitation « petits défauts » du modèle de Kirchhoff et dépendre de la fréquence. Les résultats étant moins bons avec le capteur de plus petit diamètre, les effets de divergence du faisceau et de contributions critiques sont probablement en grande partie responsables des écarts observés. Enfin, les écarts observés sur les courbes échodynamiques sont similaires à ceux observés sur les TGs, la modélisation du faisceau, si elle est imprécise, pourrait être une cause supplémentaire.

Pour certaines entailles, les effets de ces 3 phénomènes sont combinés et ne peuvent être séparés.

 

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