Inclusion dans l'eau - monoelement - Conclusion

Les prédictions des modèles disponibles dans CIVA pour le calcul des échos d’inclusions en acier de différents diamètres et d’un plan infini dans de l’eau (SOV, SOV_COMPLET et SPECULAIRE) ont été évaluées en les comparant aux résultats de mesures (comparaisons de courbes extraites de cartographies du champ, de grandeurs caractéristiques du champ, de Ascans et de spectres des échos).
Les résultats de l’étude ont été présentés ainsi que les démarches suivies pour déterminer les paramètres du capteur entrés dans CIVA (signal de référence et courbure de la pastille du capteur focalisé). Faute de pouvoir déterminer précisément les paramètres d’entrée du capteur, les effets d’une faible variation de leur valeur sur les résultats de simulation ont été quantifiés montrant qu’il serait intéressant par la suite de définir une méthode permettant d’évaluer les incertitudes des prédictions de CIVA liées à des paramètres d’entrée incertains.


Nous rappelons ci-dessous les principaux résultats obtenus pour chaque capteur.

Capteur plan 2.25 MHz

Un très bon accord a été obtenu pour ce capteur entre la mesure et les simulations SOV_COMPLET et SPECULAIRE pour les courbes amplitude/distance des inclusions et du plan infini, les courbes « XY » des inclusions, les Ascans des échos et leurs spectres. La surestimation des amplitudes des échos de l’inclusion de Ø6mm en champ lointain avec SOV et SOV_COMPLET justifie le bridage fait actuellement dans CIVA n’autorisant le calcul des échos de cette inclusion qu’avec le modèle SPECULAIRE. L’apport de SOV_COMPLET par rapport à SOV a été mis en évidence pour les échos des inclusions quand elles sont près du capteur.

Capteur plan 5 MHz

Pour les inclusions en acier, aux petites distances capteur/inclusion, les trois modèles donnent des résultats éloignés de la mesure. Même si SOV_COMPLET fait moins d’approximations que SOV en champ proche, cela ne suffit pas pour qu’il prédise les bonnes amplitudes pour les inclusions aux petites distances. De plus les écarts entre la mesure et SOV_COMPLET pour les positions du maximum des courbes amplitude/distance sont très importants. Aux grandes distances
capteur/inclusion les résultats SOV et SOV_COMPLET sont identiques comme attendu. Ils sont en accord avec la mesure pour les inclusions de 1 et 2 mm mais en désaccord pour les inclusions de Ø4 et 6mm ce qui justifie le bridage fait actuellement dans CIVA n’autorisant le calcul des échos de ces inclusions qu’avec le modèle SPECULAIRE qui les prédit bien. La fréquence centrale des spectres des échos des inclusions et du plan infini est globalement sous-estimée par les modèles SOV_COMPLET et SPECULAIRE.

Capteur focalisé 10 MHz

Les formes des courbes amplitude/distance SOV_COMPLET et SPECULAIRE sont semblables et plus proches de la mesure que celles obtenues avec SOV. Cependant ces deux modèles ne prévoient pas parfaitement la position du maximum de ces courbes et surestiment les amplitudes par rapport à la mesure surtout quand les inclusions s’éloignent du capteur. Ces mêmes écarts sont observés pour le plan infini. Comme les résultats de simulation varient beaucoup avec la valeur du
rayon de courbure de la pastille, une imprécision sur la valeur entrée dans CIVA peut expliquer ces écarts. SOV_COMPLET et SPECULAIRE prédisent également des courbes « XY » plus proches de la mesure que SOV, mais, dans le cas des inclusions les plus grandes il reste des écarts importants en amplitude entrainant une mauvaise prédiction de la largeur focale. Ces résultats justifient le bridage fait actuellement dans CIVA n’autorisant pas le calcul des échos des quatre inclusions avec SOV.

Pour résumer :

Les modèles SOV_COMPLET et SPECULAIRE sont préférables à SOV pour le calcul des échos des inclusions en acier dans de l’eau. Cependant leurs résultats ne sont pas toujours en accord avec la mesure notamment en champ proche des capteurs plans où ils se différencient le plus de ceux de SOV en raison de la suppression de l’approximation onde plane dont l’effet est important dans cette zone. Les causes de ces écarts sont à analyser ; la description simplifiée (mode piston) de la vibration du capteur pouvant être une de ces causes.
Les prédictions du modèle SPECULAIRE pour le plan infini sont globalement en bon accord avec la mesure. 
Les modèles SOV_COMPLET et SPECULAIRE ont tous les deux tendance à prédire des échos trop « basse fréquence » par rapport aux échos expérimentaux. La solution à apporter à ce problème connu est en cours d’étude.
Les bridages interdisant les calculs des échos de grandes inclusions avec SOV sont justifiés et les bridages pour SOV_COMPLET, qui devraient a priori être moins stricts que ceux de SOV, demandent une analyse plus détaillée des problèmes numérique de calculs des coefficients SOV pour les définir.
Par ailleurs, cette étude, parce qu’elle portait sur l’évaluation des prédictions de plusieurs modèles prédisant un même écho, a montré qu’il serait intéressant par la suite d’étudier la nécessité d’évaluer les incertitudes des prédictions de CIVA liées à des paramètres d’entrée incertains ainsi que la méthode pour le faire.
Pour poursuivre l’étude, les mesures avec un capteur plan Ø6.35mm à 7.5MHz seraient utiles. Elles étaient prévues initialement : le capteur Ø6.35mm 5MHz donnant des résultats moins bons que le capteur Ø6.35mm 2.5MHz, il était prévu d’évaluer un capteur plan Ø6.35mm à 7.5MHz pour voir si le fait de monter en fréquence entrainait une dégradation des prédictions de CIVA par rapport à la mesure. Mais le capteur à 7.5MHz disponible pour les mesures s’est avéré abimé et les mesures ont
été réalisées avec un capteur à 10MHz focalisé. Il serait également utile de caractériser expérimentalement les prédictions de SOV_COMPLET et KIRCHHOFF_COMPLET pour les réflecteurs Trous Génératrice et Trou à Fond Plat avec des capteurs focalisés car des écarts entre la mesure et les simulations pour ces réflecteurs ont été observés.

 

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