Avant de réaliser une inspection ultrasonore avec un capteur donné, il est important de caractériser son champ afin de vérifier le bon fonctionnement du capteur, déterminer sa zone utile et garantir la reproductibilité des mesures.
La caractérisation du champ du capteur peut être faite en mesurant les échos de réflecteurs de référence (Trous Génératrice (TG) ou Trous à Fond Plat (TFP)) placés à différentes profondeurs dans une cale d’étalonnage.
Dans le cas des traducteurs en immersion, une autre méthode permettant de caractériser le champ ultrasonore rayonné consiste à cartographier l’écho issu d’une petite cible solide placée dans l’eau. Il est alors possible de tracer les profils axiaux et transversaux du faisceau acoustique et de déterminer ses caractéristiques:
- limite de champ proche,
- dimension de la tache focale,
- longueur focale.
Par ailleurs, la fréquence centrale du capteur et sa bande passante peuvent être déterminées à partir du spectre de l’écho d’un réflecteur de référence placé dans de l’eau (réflecteur plan infini par exemple) loin du capteur.
Il est important que CIVA prédise correctement les échos des TGs et TFPs placés dans une pièce en acier et ceux d’inclusions en acier et d’un plan infini placés dans de l’eau.
Les précédentes études de caractérisations expérimentales ont portées sur les TGs et les TFPs. La présente étude consiste à évaluer les prédictions des modèles de calcul disponibles dans CIVA pour le calcul des échos des inclusions et du plan infini dans l’eau.
Pour cela, des cartographies expérimentales du faisceau acoustique de traducteurs immersion réalisées pour des inclusions en acier et un plan infini dans l’eau ont été comparées aux prédictions de CIVA obtenues avec différents modèles de calcul (modèle SOV (Separation Of Variables) avec ou sans approximation d’onde plane et modèle spéculaire).
Des inclusions de différents diamètres ont été utilisées afin :
- d’une part d’étudier l’effet du diamètre sur les mesures des caractéristiques du champ du capteur,
- et d’autre part, de mettre en évidence les limites des différents modèles de calcul des échos d’une inclusion dans de l’eau.
Les grandeurs caractéristiques du champ (limite de champ proche, dimension de la tâche focale et longueur focale) et du signal du capteur (fréquence centrale et bande passante) issus de la mesure ont été comparées à celles issues des simulations.
La validation a été effectuée avec :
Un récapitulatif des informations essentielles sur les modèles SOV, Spéculaire et le modèle SOV complet est accessible ici