UT - Ombrage - Conclusion

Ce document est dédié à l’évaluation de la validité du modèle d’ombrage de CIVA11 lors du calcul d’un écho de fond  ombré par des défauts de type « rubans » parallèles à la surface d’une pièce plane. Six capteurs de fréquence centrale 2.25MHz et 5MHz, et d’ouverture Ø19, 12.7 et 6.35mm ont été utilisés.

Les résultats expérimentaux de cette étude ont montré que l’amplitude de l’écho de fond varie de façon assez complexe avec la position du capteur par rapport au ruban faisant ombre. Quand le ruban commence à ombrer le fond, la diminution de l’amplitude de l’écho de fond n’est pas observée immédiatement car une surélévation plus ou moins importante de l’amplitude apparait dans la zone de transition écho de fond non ombré-ombré. Par ailleurs, l’ombrage le plus fort n’est pas obtenu quand le capteur est juste à l’aplomb du ruban en raison d’une petite surélévation locale de l’amplitude d’autant plus importante que le capteur est de petite ouverture. On peut retenir que, quelle que soit l’ouverture du capteur, sur la partie du fond ombrée par les rubans, l’ombrage est d’autant plus fort que le ruban est éloigné du fond de la pièce.

Les comparaisons entre l’expérience et les prédictions des deux modèles de calcul de l’écho de fond ont montré que:

  • Les prédictions de CIVA pour l’écho de fond non ombré obtenues avec les modèles SPECULAIRE et KIRCHHOFF sont en bon accord avec l’expérience (la référence étant un trou génératrice) sauf dans le cas du capteur Ø6.35mm pour lequel l’écho de fond est surestimé de1.5dB (SPECULAIRE) à 2dB (KIRCHHOFF).
  • Lorsque le fond est ombré, on distingue les deux cas de figure suivants :
    • Lorsque l’ouverture du traducteur est plus grande que le défaut faisant ombre sur le fond : les prédictions de CIVA pour l’écho de fond ombré sont en bon accord avec l’expérience avec les deux modèles de calcul KIRCHHOFF et SPECULAIRE à 2dB près.
    • Lorsque l’ouverture du traducteur est plus petite que le défaut ombrant :
      •  Pour le modèle SPECULAIRE : les résultats sont très éloignés de l’expérience puisque le modèle prédit un ombrage total non visualisé expérimentalement.
      • Pour le modèle KIRCHHOFF : les surélévations et fluctuations locales de l’amplitude de l’écho de fond observées expérimentalement sont reproduites avec le modèle KIRCHHOFF qui prédit que ces surélévations et fluctuations sont d’autant plus importantes que le défaut ombrant est profond. Il s’agit en fait d’un artefact de calcul dû à la rupture brutale dans le champ incident au niveau du fond. En réalité, cette surélévation est liée à l’interférence entre le champ direct et le champ diffracté par les arêtes du défaut, non simulé par CIVA. De plus, d’autres modes pouvant contribuer à ces fluctuations locales ne sont pas prises en compte dans le modèle (en particulier le mode LdLrbLdL faisant intervenir deux diffractions sur le défaut)

 

Couplage CIVA-ATHENA2D

  • Les prédictions d’ATHENA2D sont très justes, à la fois pour les amplitudes et pour les formes des courbes échodynamiques. Cette étude confirme donc que dans CIVA la modélisation simplifiée de l’ombrage d’un défaut sur la géométrie de la pièce qui consiste à « stopper » tout rayon issu du capteur rencontrant un défaut avant d’atteindre le fond de la pièce ne permet pas de rendre compte de tous les phénomènes, notamment du champ diffracté par les bords du défaut faisant ombre, et donc de prédire fidèlement l’évolution de l’amplitude d’un écho de fond lorsque la contribution de la diffraction par les bords du défaut ombrant est importante, en particulier sur les tailles de défaut plus petites que la taille du traducteur. L’amplitude et les courbes échodynamiques de l’écho de fond simulées diffèrent de celles obtenues expérimentalement quand la contribution de cette diffraction est suffisamment importante pour modifier celle de l’écho de fond spéculaire.
  • Pour la fréquence 5MHz, les écarts en amplitude mesure/simulation de l’écho de fond ombré à l’aplomb du ruban semblent plus faibles qu’à 2.25MHz. Les effets de diffraction plus faibles à 5MHz liés à une modélisation par le modèle KIRCHHOFF plus juste à plus haute fréquence expliquent peut être ces écarts plus faibles entre simulation et expérience à 5MHz.

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