Le capteur linéaire de dimension 6,55 mm x 5 mm, dont les caractéristiques sont rappelées dans le tableau ci-dessous, est utilisé pour mesurer l’écho de surface sur une pièce de surface complexe de profil connu.
| Ø Pastille (mm) | Mode | Fréquence d'entrée (MHz) | Bande passante (%) | Phase (°) |
|---|---|---|---|---|
| Linéaire (32 élts) | L0° | 10 | 55 | 290 |
La géométrie de la pièce présente une « vague de meulage », illustrée sur la figure suivante.
Des lois de type « déviation angulaire » et « focalisation en différents points » ont été appliquées au capteur. Un balayage mécanique a été réalisé au-dessus du profil complexe en conservant une altitude constante du traducteur par rapport à la partie plane de la pièce.
Le profil a été découpé de deux manières différentes : en 325 entités (profil « précis ») et en 35 entités (profil « filtré »).
Afin d’évaluer l’effet de la précision de la description du profil sur l’amplitude de l’écho de surface simulé, deux simulations pour les deux descriptions différentes du profil ont été réalisées.
lois de déviation angulaire autour de L0°
L’écho de surface a été mesuré pour des lois de déviations angulaires de 0° à 10°, par pas de 2 mm, pour une hauteur d’eau de 50 mm et les 32 éléments actifs. La figure ci-dessous montre des exemples de champs rayonnés.
Tous les résultats suivants sont étalonnés à partir d’un écho de surface pour une loi de retard nul et une hauteur d’eau de 50 mm.
Dans un premier temps, les amplitudes en fonction du balayage sont comparées entre les deux modèles de CIVA et la mesure pour le profil « précis » uniquement. Dans un deuxième temps, les profils « filtrés » et « précis » en spéculaires sont comparés à la mesure.
Comparaison des modèles Kirchhoff et Spéculaire avec la mesure pour le profil « précis »
Le modèle de Kirchhoff ne présente un bon accord avec les mesures que sur la partie plane du profil pour les déviations angulaires de 0° et 4°. Pour 10° l’écart atteint 6 dB et sur le profil complexe, quelle que soit la déviation angulaire l’écart maximum est de 15 dB lorsque le traducteur est situé au niveau de la « cuvette ».
En revanche, le modèle spéculaire prédit relativement bien les amplitudes avec un écart maximal de 4 dB sur la déviation angulaire la plus grande (10°). Cette comparaison montre clairement l’amélioration apportée par le modèle spéculaire.
Comparaison des profils « précis » et « filtré » avec la mesure pour le modèle spéculaire
Maintenant qu’il a été montré que le modèle spéculaire donne de bien meilleurs résultats dans le cas d’une surface complexe, la finesse de la description du profil géométrique est ici évaluée. Dans les courbes échodynamiques suivantes, les amplitudes des profils « précis », « filtré » et mesurés sont comparés dans le cas du modèle spéculaire pour les déviations angulaires de 0°, 2°, 4°, 6°, 8° et 10°.
Les résultats obtenus avec le profil « précis » semblent légèrement plus proches de la mesures pour les déviations angulaires de 0° et 2°, mais de manière générale les deux descriptions donnent des amplitudes relativement similaires et proches de la mesure. Il est difficile de conclure sur la description de profil la plus pertinente.
Comparaison des Ascans du profil « précis » en spéculaire avec ceux de la mesure
Pour trois positions de la surface de la cale, notées 1, 2 et 3, correspondant respectivement à la partie plane, à la pente et à la « cuvette » de la pièce, les Ascans en profil « précis » et modèle spéculaire sont comparés aux Ascans des mesures.
Pour les parties planes et en pente (positions 1 et 2), le modèle spéculaire prédit bien les amplitudes, pour la partie « cuvette » (position 3), l’accord est un peu moins bon.
lois de focalisation en différents points, L0°
L’écho de surface a été mesuré pour des lois de focalisation en différents points situés selon l’axe L0° à des profondeurs de 0,1 mm à 30 mm par pas de 2,5 mm, à partir de la surface plane. La hauteur d’eau du capteur est de 50 mm et tous les 32 éléments sont actifs. Des exemples de champs rayonnés sont présentés ci-dessous.
Dans cette étude, seuls les résultats du modèle spéculaire sont comparés avec les mesures.
Comparaison des profils « précis » et « filtré » avec la mesure pour le modèle spéculaire
Les résultats suivants sont étalonnés sur un écho de surface avec une loi de focalisation nulle et une hauteur d’eau de 50 mm.
Les écarts entre la simulation et la mesure de plus de 2 dB sont entourés en violet sur les graphes ci-dessus. L’écart maximal atteint 6 dB pour le profil exact en surface. Mais comme précédemment les deux modèles sont proches l’un de l’autre, et prédisent de relativement bons résultats par rapport aux mesures. Il est difficile de trancher sur la description de profil la plus pertinente, car les écarts par rapport aux mesures n’apparaissent pas aux mêmes positions du capteur.
Comparaison des Ascans du profil « précis » en spéculaire avec ceux de la mesure
Comme précédemment, pour trois positions de la surface de la cale, notées 1, 2 et 3, correspondant respectivement à la partie plane, à la pente et à la « cuvette » de la pièce, les Ascans en profil « précis » et modèle spéculaire sont comparés aux Ascans des mesures.
Globalement, les trois positions présentent un bon accord avec les mesures.
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