UT - Multibonds : Résultats pour le traducteur monoélément à 5MHz en ondes T45

 

Un Cscan expérimental obtenu lors de l’inspection de l’entaille droite non tiltée est représenté ci- dessous. Le Bscan est extrait au centre du défaut (tiret en pointillés rouge sur le Cscan). Les échos dont l’amplitude est la plus forte (numérotés de 1 à 5 sur la figure et appelés par la suite « échos multibonds ») correspondent à des trajets pour lesquels la différence entre le nombre de rebonds du champ sur le fond de la pièce lors du trajet aller (capteur->entaille) et lors du trajet retour (entaille-capteur) vaut 1.

 

 

La comparaison simulation/expérience des échos multibonds n°1 à 5 ci-dessous montre une bonne prédiction de ces échos. Cependant, on note des différences entre les courbes échodynamiques mesurées et simulées : l’étalement des échos est un peu plus important en simulation pour les échos associés à des rebonds supérieurs ou égaux à 2.

 

 

Les amplitudes maximales des échos multibonds expérimentaux et simulés sont tracées ci-dessous. Les courbes montrent une décroissance linéaire de l’amplitude de ces échos en fonction du nombre de rebonds. On mesure une chute de 46 dB entre l’amplitude de l’écho n°1 et celui de l’écho n°8. Cette tendance est très bien reproduite par CIVA11 (erreur maximale de 2 dB) lorsque l’atténuation du matériau est prise en compte.

 

 

Les Ascans prédis par CIVA sont également en bon accord avec l’expérience.

 

 

Des résultats supplémentaires sur pièce plane sont disponibles ici. Dans ce cas de figure, les mesures ont été effectuées en T45 sur une pièce de 12mm de hauteur. L'entaille droite, débouchant au fond de la pièce est de dimensions 2x10mm.

Les Bscans expérimentaux obtenus sur les entailles tiltées de 0° à 20° dans le sens « angle ouvert » sont représentés ci-dessous.

 

 

Les entailles tiltées avec un angle de 15° et 20° présentent après un seul rebond (écho n°1) deux contributions importantes (échos a et b sur la figure ci-dessus).  Ce n’est pas le cas des entailles non ou faiblement tiltées qui ne présentent qu’un seul écho. Ce phénomène n’est pas correctement simulé avec CIVA comme on peut le constater sur la figure ci-dessous. Les échos expérimentaux et simulés dont on a mesuré l’amplitude sont entourés en bleu. 

 

 

L’évolution de l’amplitude des échos expérimentaux multibonds  en fonction du nombre de rebonds sur le fond de la pièce est représentée ci-dessous. On observe une décroissance linéaire de l’amplitude en fonction du nombre de rebonds. La chute d’amplitude est la même quelle que soit le tilt de l’entaille (28 dB entre l’amplitude de l’écho de coin n°1 et celle de l’écho n°5).

 

 

CIVA 11 prédit correctement la décroissance de l’amplitude des échos avec l’augmentation du nombre de rebonds.  Cependant, dès que le tilt atteint 10° et quel que soit le nombre de rebonds, CIVA sous-estime l’amplitude des échos. Les écarts atteignent 4 à 5 dB sur l’entaille de tilt 15°. Le fait que les différences en amplitude se produisent pour tous les échos permet d’écarter une erreur due à la prise en compte de l’atténuation dans CIVA.

 

 

La figure ci-dessous présente une superposition des Ascans expérimentaux et simulés pour l’entaille tiltée de 15°. La forme des échos obtenus après 1 à 3 rebonds sur le fond de la pièce est bien prédite par CIVA. Quand le nombre de rebonds est supérieur à 3, une contribution supplémentaire vient s’ajouter à l’écho simulé.

 

 

Des simulations ont été réalisées avec prise en compte des ondes L, T et des conversions de mode pour les 3 premiers échos multibonds. Ces calculs ont été réalisés sans atténuation et sont donc comparés aux amplitudes obtenues également sans atténuation lorsque  seul le mode T est calculé. Les résultats montrent que la prise en compte des conversions modifie l’amplitude de l’écho multibonds n°1 pour les entailles de tilt 15° et 20°. Si l’on compare les amplitudes simulées avec conversion de mode avec celles obtenues sans, on remarque qu’elles sont augmentées de 2 à 3 dB. 

 

 

Cette augmentation est due à l’écho de coin mixte qui se mélange à l’écho de coin T dont la contribution diminue fortement lorsque l’entaille est tiltée.

 

 

 

Les Bscans expérimentaux obtenus sur les entailles tiltées de -20° à 0° dans le sens « angle fermé » sont représentés ci-dessous. CIVA prédit bien la contribution prépondérante des échos multibonds.

 

 

Cependant, en comparant les Bscans expérimentaux et simulés, on remarque que les amplitudes des contributions b et c (figure ci-dessous) ne sont pas correctement prédites. Ces contributions ne sont pas étudiées dans ce document.

 

 

L’amplitude des échos en fonction du nombre de rebonds décroit linéairement et ne dépend pas de l’angle de tilt de l’entaille (chute de 28 dB entre l’amplitude de l’écho de coin n°1 et celle de l’écho n°5).

 

 

La décroissance de l’amplitude en fonction du nombre de rebonds sur le fond de la pièce est bien reproduite par CIVA11. Les écarts en amplitude obtenus pour les entailles de tilt -5° et -10° sont inférieurs à 2 dB. Les écarts les plus importants apparaissent pour les tilts -15° et -20° et n’excèdent pas 4 dB.

 

 

Des simulations pour les 3 premiers échos multibonds en présence de tous les modes possibles ont été effectuées. Ces calculs ont été réalisés sans atténuation et sont donc comparés aux amplitudes obtenues sans atténuation avec seulement les modes T. Les résultats sont très proches (écart de 1 dB au plus).

 

 

La figure ci-dessous présente une comparaison simulation/expérience des Bscans et des courbes échodynamiques lorsque les ondes L, T et des conversions de modes pour l’entaille de tilt -15° sont prises en compte. Elle montre que les échos apparaissant autour de la contribution majoritaire de chaque écho multibonds ne sont pas toujours correctement prédits pas CIVA.

 

 

En revanche, la forme des Ascans de l’entaille tiltée de 15° est bien simulée par CIVA 11.

 

 

 

Des inspections d’entailles débouchant sur le fond d’une pièce plane de 5 mm d’épaisseur ont été réalisées avec un capteur immersion, monoélément plan, de fréquence centrale 5 MHz. L’angle d’incidence du capteur a été choisi de telle sorte à générer des ondes T45 dans la pièce.

Les expériences menées en T45° montrent une décroissance linéaire de l’amplitude de l’écho de coin en fonction du nombre de rebonds. On mesure une chute de 28 dB entre l’amplitude de l’écho de coin après un rebond et celle mesurée après le 5ème rebond. Cette chute reste identique quel que soit l’angle de tilt de l’entaille (entre -20° et +20°). Ce comportement est bien reproduit par CIVA11. Néanmoins, il existe quelques écarts entre simulation et expérience notamment sur la forme et l’amplitude des échos. On observe un étalement des échos un peu plus important en simulation à partir du second rebond et on note jusque 4 dB d’écart pour les entailles tiltées avec un angle de +/- 15° et +/-20°. Des simulations réalisées avec prise en compte des conversions de mode montrent que, par rapport aux amplitudes mesurées avec le seul mode T, les amplitudes des échos multibonds restent quasiment constantes excepté pour l’écho n°1 des entailles les plus fortement tiltées (+/-15° et +/-20°) pour lequel on note une augmentation de 2 à 3 dB. Cette différence est causée par l’écho de coin mixte qui se mélange à l’écho de coin T.