Ultrasons - Comparaison d'amplitude entre différentes configurations dans CIVA

Avant toute comparaison d’échos, il faut s’assurer que le signal d’entrée utilisé dans les simulations est en accord avec certaines règles d'étalonnage. Il est important d’étalonner les valeurs par rapport à une référence.

Pour tous les calculs réalisés dans le module Civa UT, l’unité par défaut est le « point » (pts) correspondant à une unité absolue pour l’amplitude du signal. Dans toutes les images de résultats (A-scan, B-scan, etc…), Civa fournit systématiquement des amplitudes relatives en dB ou en %, le choix de l’unité par défaut entre dB et % pouvant être défini dans le menu des préférences de Civa. Cette amplitude relative correspond au rapport entre l’amplitude courante et l’amplitude de référence définie lors de l’étalonnage.

Il est souvent possible de comparer les amplitudes en points entre différents fichiers de simulation Civa. Cependant quelques précautions sont à prendre avant de mener ces comparaisons. Tout d’abord, lorsque les signaux d’entrée de deux configurations sont différents, il faut s’assurer que l'amplitude maximale des signaux d'entrée est la même. En utilisant un signal paramétrique, il est conseillé de conserver la valeur par défaut (100%).

Nous allons discuter dans cette page de la validité des comparaisons d’amplitudes dans différents cas pratiques :

 

Note : Le terme « traducteur » se réfère à un élément piézo-électrique et par conséquent « utilisant le même traducteur » implique que le matériau piézo-électrique et la géométrie de la pastille ne changent pas. On rappelle que l’épaisseur de la pastille est directement reliée à la fréquence de résonnance et donc à la fréquence centrale du traducteur correspondant.

 

COMPARAISON ENTRE DEUX CONFIGURATIONS D’INSPECTION UTILISANT LE MÊME TRADUCTEUR (MÊMES FRÉQUENCE, OUVERTURE…)

Dans ce cas il est possible de comparer directement les amplitudes absolues (en points).
La simulation permet alors d’évaluer assez précisément l’influence des différents paramètres d’inspection (angle d’incidence, propriétés du matériau, conditions de couplage…).

 

COMPARAISON ENTRE DEUX configurations d'inspection utilisant le même traducteur mais avec un signal d'entrée échantilloné différemment (FRÉQUENCE D’ÉCHANTILLONNAGE OU NOMBRE DE POINTS)

Dans ce cas il est également possible de comparer directement les amplitudes absolues à partir du moment où le signal est correctement échantillonné.

 

COMPARAISON ENTRE DEUX configurations d'inspection utilisant des traducteurs fonctionnant à la même fréquence et de même épaisseur mais avec différentes ouvertures (FORME ET DIMENSIONS DE LA PASTILLE DIFFÉRENTES)

Il est encore possible de réaliser une comparaison directe entre les amplitudes absolues dans ce cas. En effet, on peut raisonnablement penser que les phénomènes de transduction électro-acoustique et la vitesse particulaire ne varient pas avec les dimensions de la pastille (par exemple, le diamètre pour un capteur circulaire). Le modèle considère que la pastille agit comme un piston, la vitesse est uniforme à sa surface quelles que soient la forme et les dimensions de la pastille piézo-électrique.

 

COMPARAISON ENTRE DEUX CONFIGURATIONS D’INSPECTION UTILISANT DES TRADUCTEURS FONCTIONNANT À DES FRÉQUENCES DIFFÉRENTES

Dans ce cas il n’est pas possible de comparer directement les amplitudes absolues. Ceci est dû au fait que la fréquence n’influence pas seulement la propagation des ondes et l’interaction avec le défaut mais aussi la transduction électro-acoustique (qui n’est pas prise en compte par Civa). Cependant, la comparaison entre ces différentes configurations peut être faite par rapport à un étalon, en étudiant la variation d’amplitude normalisée des échos par rapport à la fréquence (c’est-à-dire en référençant dans chaque cas l’amplitude par rapport à un réflecteur-étalon). Ceci se rapproche de ce qui est pratiqué expérimentalement, où l’étalonnage est réalisé pour chaque capteur.

Afin d’étudier les variations des amplitudes des échos simulés en fonction de la fréquence, l’utilisateur de Civa doit :

  • Réaliser des mesures à chaque fréquence : un sur le défaut et un sur l’étalon.
  • Réaliser des simulations de ces deux configurations d’inspection à chaque fréquence, en utilisant un signal d’entrée adapté dans chaque cas.
  • Normaliser l’amplitude des échos par rapport à l’écho du réflecteur-étalon pour chacun des résultats des simulations et des expériences.

Lors du choix du réflecteur-étalon, il est nécessaire de s’assurer que l’on respecte des critères définis ici.

 

Note : Pour prendre en compte l’atténuation, il faut se référer au choix du signal d'entrée.

 

COMPARAISON ENTRE DEUX CONFIGURATIONS D’INSPECTION UTILISANT DIFFÉRENTS TRADUCTEURS (ÉPAISSEURS DIFFÉRENTES) À LA MÊME FRÉQUENCE

L’épaisseur des pastilles étant différente, les amplitudes absolues ne sont pas directement comparables. La méthode à utiliser est alors la même que celle qui permet de comparer des configurations d'inspection utilisant des traducteurs fonctionnant à des fréquences différentes.