UT - Multibonds : Résultats pour la traducteur multiéléments à 5MHz en ondes T45 avec focalisation à différents parcours sonores

RÉSULTATS SUR ENTAILLE DROITE

 

Le C-scan ci-dessous est un C-scan expérimental obtenu lors de l’inspection de l’entaille droite non tiltée pour les 3 tirs correspondant aux points de focalisation 5, 15 et 25 mm.

 

 

Les échos dont l’amplitude est la plus forte (numérotés de 1 à 5 sur la figure) 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 : des exemples de ces trajets, correspondant à des échos spéculaires, sont représentés  en bas de la figure pour l’écho n°1 (qui est l’écho de coin T avec 1 rebond du champ sur le fond de la pièce à l’aller et aucun au retour) et pour l’écho n°5 (trajet avec 5 rebonds du champ sur le fond de la pièce à l’aller et 4 au retour).

A ces échos spéculaires se mélangent d’autres échos de diffraction d’amplitudes plus faibles (figure ci-dessous). On comparera plus loin les amplitudes globales de ces échos (spéculaire + diffraction) numérotés de 1 à 5 sur la figure et qui seront appelés par la suite « échos multibonds » n°1,  n°2, n°3…

 

 

Dans ce qui suit, nous nous intéresserons aux comparaisons entre l’expérience et CIVA 11.

La figure ci-dessous représente les Bscans expérimentaux et simulés extraits au centre du défaut pour chaque tir. Une superposition des échodynamiques et des Ascans pour le premier écho de coin est également présentée pour chaque tir. Elle permet de vérifier que les amplitudes expérimentales et simulées sont proches. L’écart maximum est de 2 dB. Les Ascans sont également bien prédits par CIVA. Cependant, les courbes échodynamiques montrent que l’étalement des échos diffère dès le premier rebond sur la pièce. CIVA fournit des courbes échodynamiques plus étroites que les expérimentales, et cela quelle que soit la profondeur du point de focalisation.

 

 

RÉSULTATS SUR ENTAILLE INCLINÉE AVEC UNE CONFIGURATION ANGLE DE TILT OUVERT

La figure ci-dessous présente une comparaison entre les Bscans et les courbes échodynamiques expérimentaux et simulés pour l’entaille de tilt 10°. Elle met en évidence la bonne prédiction de l’amplitude maximale des différents échos multibonds pour les 3 tirs. De plus, comme pour l’entaille non tiltée, on remarque que l’étalement des échos expérimentaux est plus grand que celui de la simulation (cf. échodynamiques). 

 

 

L’évolution de l’amplitude des échos multibonds expérimentaux et simulés est donnée pour chaque tir et chaque angle de tilt sur les 3 figures ci-dessous. Le trait en pointillés bleu sur les graphiques rappelle la profondeur à laquelle est effectuée la focalisation ( 1 = 5 mm, 2 = 15 mm et 3 = 25 mm).

 

 

L’évolution de l’amplitude en fonction du nombre de bonds est globalement bien reproduite par CIVA 11. Cependant, on mesure des écarts pouvant atteindre 6 dB sur le premier écho de coin lorsque l’entaille est tiltée avec un angle de 15° ou 20° et que la profondeur de focalisation est supérieure au fond de la pièce (tirs n°2 et 3). On remarque également que, pour le tir n°1, l’écart entre simulation et expérience croit avec le nombre de rebonds.

Si l’on compare les Ascans simulés et expérimentaux pour l’entaille de tilt 10°, on constate que la forme et l’amplitude des échos concordent pour les 3 tirs.

 

 

RÉSULTATS SUR ENTAILLE INCLINÉE AVEC UNE CONFIGURATION ANGLE DE TILT FERMÉ

 

La figure ci-dessous montre une comparaison des Bscans expérimentaux et simulés pour l’entaille de tilt -10°. Une superposition des échodynamiques en balayage est également présentée pour chaque tir.

 

 

Des  différences importantes d’amplitude et de forme des courbes échodynamiques apparaissent dès l’écho multibonds n°2. Afin de vérifier si ces écarts ne sont pas causés par la non prise en compte des échos de conversion de mode, des simulations avec conversions de modes ont été effectuées. La comparaison des résultats obtenus avec ceux sans conversion de modes ne montre aucune différence notable pour les échos multibonds n°1 et n°2. Les écarts ne sont donc pas dus à la simplification du modèle aux ondes T uniquement.

Les 3 figures suivantes représentent l’évolution de l’amplitude des échos en fonction du nombre de bonds et pour les 3 tirs étudiés. Le trait en pointillés bleu sur les graphiques rappelle la profondeur à laquelle est effecutée la focalisation ( 1 = 5 mm, 2 = 15 mm et 3 = 25 mm).

 

 

Les courbes simulées présentent un palier en amplitude alors qu’expérimentalement la décroissance est linéaire. Cependant, pour les angles de faible tilt (0° et -5°) les tendances sont globalement bien reproduites par CIVA (écarts inférieurs à 3 dB). 

Le palier en amplitude est plus marqué pour les entailles tiltées de -10° à -20°. CIVA 11 prédit une amplitude quasi constante jusqu’au point de focalisation représenté par la ligne de pointillés gras sur les graphes. La différence entre les amplitudes expérimentales et les amplitudes simulées peut alors atteindre 7 dB pour ces valeurs de tilt. Ces différences d’amplitude, en particulier pour l’entaille à -10°, peuvent être dues à des contributions d’ondes rasantes et d’ondes de tête non calculées par CIVA 11. En effet, elles donnent lieu à des contributions supplémentaires se mêlant à celles dues aux ondes de volume (cf. figure ci-dessous).

 

 

Un exemple de superposition d’Ascans expérimentaux et simulés associés au défaut tilté de -10° est présenté ci-dessous pour les 3 tirs et les 3 premiers échos multibonds. On observe un bon accord entre CIVA et l’expérience pour le premier écho de coin. Les Ascans simulés pour les tirs 2 et 3 présentent une amplitude légèrement plus élevée que les Ascans expérimentaux mais la forme reste proche.

 

 

CONCLUSION

 

Des inspections d’entailles débouchant au fond d’une pièce plane de 5 mm d’épaisseur ont été réalisées en OT45° avec un capteur multiéléments plan utilisé en immersion. Les défauts ont été détectés après rebond du faisceau sur le fond de la pièce, le nombre de rebonds pouvant aller jusque 5. Un jeu de 3 lois de retards a été utilisé afin de focaliser des ondes OT45° à 5, 15 et 25 mm de profondeur. Les entailles évaluées étaient de 2 mm de hauteur, 20 mm d’extension et inclinées selon des angles de tilt allant de -20° à 20° par pas de 5°.

Expérimentalement l’amplitude des échos de coin multibonds décroit quasiment linéairement avec l’augmentation du nombre de rebonds, et ce quel que soit le tilt de l’entaille et la profondeur de focalisation. Cette décroissance est globalement bien prédite par CIVA 11 pour les inspections d’entailles de tilt ouvert excepté pour les tilts supérieurs à 5° lorsque la focalisation se fait à 5 mm. Pour cette profondeur de focalisation, on observe des écarts d’amplitude qui augmentent avec le nombre de rebonds. 

Pour les entailles d’angle de tilt fermé, la décroissance linéaire expérimentale de l’amplitude n’est pas correctement simulée par CIVA 11. L’amplitude des courbes simulées varie peu (présence d’un palier)  pour les 2 ou 3 premiers échos multibonds en particuliers pour les angles de de tilt de -10° à -20°. Les écarts mesurés peuvent atteindre 7 dB (tilt -10°).

Les écarts en amplitudes sont accompagnés d’écarts sur les formes des courbes échodynamiques. CIVA 11 prédit des courbes plus « étroites » que les expérimentales. Des contributions des ondes rasantes et des ondes de tête peuvent être à l’origine de ces divergences. Elles ne sont pas calculées par CIVA 11 alors qu’elles sont prises en compte dans les calculs avec le code CIVA-ATHENA 2D dont les prédictions sont toujours en accord avec l’expérience.

 

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