{"id":4642,"date":"2025-06-24T18:39:26","date_gmt":"2025-06-24T16:39:26","guid":{"rendered":""},"modified":"2025-06-24T18:52:10","modified_gmt":"2025-06-24T16:52:10","slug":"inclusion-dans-leau-multielements-description-des-simulations","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.extende.com\/fr\/la-simulation-cnd\/documentation\/validation-experimentale-des-modeles-civa\/validation-experimentale-des-modeles-civa-en-ultrasons\/caracterisation-du-champ-de-capteurs-dans-leau-par-mesure-des-echos-dinclusion-solides-et-dun-plan-infini\/capteur-multielement\/inclusion-dans-leau-multielements-description-des-simulations\/","title":{"rendered":"Inclusion dans l&rsquo;eau &#8211; multi\u00e9l\u00e9ments &#8211; Description des simulations"},"content":{"rendered":"<h2 class=\"titre-accordeon\">Mod\u00e8les et versions de CIVA utilis\u00e9s<\/h2>\n<\/p>\n<p>Plusieurs versions \u00ab d\u00e9veloppement \u00bb de CIVA ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9es pour les simulations suite \u00e0 des\u00a0corrections ou \u00e0 des optimisations faites sur les nouveaux mod\u00e8les \u00e9valu\u00e9s pour les capteurs\u00a0multi\u00e9l\u00e9ments. La derni\u00e8re version utilis\u00e9e est la \u00ab DEV \u00bb du 06 novembre 2015.<\/p>\n<\/p>\n<h2 class=\"titre-paragraphe\">Inclusions sph\u00e9riques en acier<\/h2>\n<\/p>\n<p>Les mod\u00e8les utilis\u00e9s pour calculer les \u00e9chos de l\u2019inclusion sph\u00e9rique en acier plac\u00e9e\u00a0dans de l\u2019eau\u00a0sont :<\/p>\n<\/p>\n<ul class=\"liste-carres-noirs\" style=\"margin-left: 40px;\">\n<li>SOV (Separation Of Variables)<\/li>\n<li>SOV_COMPLET (Separation Of Variables sans approximation onde plane pour le champ\u00a0incident sur le d\u00e9faut). Ce nouveau mod\u00e8le n&rsquo;\u00e9tant pas pr\u00e9sent dans la version commerciale courante, cela explique pourquoi nous avons utilis\u00e9 une version developement de CIVA.<\/li>\n<li>SPECULAIRE<\/li>\n<\/ul>\n<p>Ces diff\u00e9rents mod\u00e8les sont d\u00e9crits <a class=\"lien\" href=\"https:\/\/www.extende.com\/fr\/la-simulation-cnd\/documentation\/validation-experimentale-des-modeles-civa\/validation-experimentale-des-modeles-civa-en-ultrasons\/caracterisation-du-champ-de-capteurs-dans-leau-par-mesure-des-echos-dinclusion-solides-et-dun-plan-infini\/informations-sur-les-modeles-speculaire-sov-et-sov-complet\/\">ici<\/a>.<\/p>\n<\/p>\n<p>Les hypoth\u00e8ses et approximations li\u00e9es \u00e0 chaque mod\u00e8le entra\u00eenent un domaine de validit\u00e9 diff\u00e9rent\u00a0pour chacun. Ainsi, dans CIVA, suivant le rapport entre la fr\u00e9quence centrale du capteur et la\u00a0dimension de l\u2019inclusion sph\u00e9rique les trois mod\u00e8les cit\u00e9s ci-dessus sont ou ne sont pas\u00a0autoris\u00e9s. Les\u00a0bridages de CIVA 2015a sont les suivants :<\/p>\n<\/p>\n<ul class=\"liste-carres-noirs\" style=\"margin-left: 40px;\">\n<li>pour <strong>SOV<\/strong> : bridage pour k*rayon&gt;20 o\u00f9 k est le nombre d\u2019onde.\u00a0Le test est r\u00e9alis\u00e9 pour vL et\/ou pour vT selon les modes demand\u00e9s.<\/li>\n<li>pour <strong>SPECULAIRE<\/strong> : warning pour k*rayon&lt;20, mais le calcul se lance quand m\u00eame.<\/li>\n<li>pour <strong>SOV_COMPLET<\/strong>: m\u00eames warning que pour SOV mais pas de bridage, le calcul se lance\u00a0quand m\u00eame. Cela est temporaire, les \u00e9ventuels warnings ne sont ni d\u00e9cid\u00e9s ni impl\u00e9ment\u00e9s\u00a0pour l\u2019instant.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Dans le cas des configurations de validation avec le capteur multi\u00e9l\u00e9ments \u00e0 5MHz, seul un warning\u00a0apparait avec le mod\u00e8le SPECULAIRE.<\/p>\n<\/p>\n<p>Pour les simulations r\u00e9alisables dans CIVA 2015a (\u00e9chos SOV et SPECULAIRE), nous avons v\u00e9rifi\u00e9\u00a0que les r\u00e9sultats de CIVA 2015a sont identiques \u00e0 ceux de la version \u00ab DEV \u00bb.<\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<h2 class=\"titre-paragraphe\">Plan infini<\/h2>\n<\/p>\n<p>Les mod\u00e8les utilis\u00e9s pour le calcul des \u00e9chos du plan infini sont le mod\u00e8le SPECULAIRE,\u00a0KIRCHHOFF et KIRCHHOFF_COMPLET.<\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<h2 class=\"titre-paragraphe\">Trous G\u00e9n\u00e9ratrice (TGs)<\/h2>\n<\/p>\n<p>Ces r\u00e9flecteurs plac\u00e9s \u00e0 diff\u00e9rentes profondeurs dans les cales d\u2019\u00e9talonnage en acier ferritique ont\u00a0\u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s pour \u00e9talonner les capteurs.<\/p>\n<\/p>\n<p>Pour simuler les \u00e9chos des TGs les mod\u00e8les SOV et SOV_COMPLET ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s. Dans la\u00a0version CIVA 2015a, les bridages pour ces r\u00e9flecteurs sont :<\/p>\n<\/p>\n<ul>\n<li>Pour <strong>SOV<\/strong>: pas de bridage sur les grands TGs m\u00eame si il est connu que ce mod\u00e8le est moins\u00a0fiable pour ces derniers.<\/li>\n<li>Pour <strong>SOV_COMPLET<\/strong>: idem SOV<\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>REMARQUE<\/strong> : Les pr\u00e9cisions champ et \u00e9cho utilis\u00e9es pour r\u00e9aliser les simulations ont parfois \u00e9t\u00e9\u00a0mont\u00e9es \u00e0 10 et 10 pour assurer la convergence des r\u00e9sultats.\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<h2 class=\"titre-accordeon\">Param\u00e8tres d\u2019entr\u00e9e de CIVA<\/h2>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<h2 class=\"titre-paragraphe\">D\u00e9termination des param\u00e8tres du signal d\u2019entr\u00e9e dans CIVA<\/h2>\n<\/p>\n<p>A la diff\u00e9rence des pr\u00e9c\u00e9dentes \u00e9tudes de validation r\u00e9alis\u00e9es, l\u2019ajustement de la fr\u00e9quence centrale\u00a0n\u2019est plus r\u00e9alis\u00e9 parce qu\u2019il d\u00e9pend du r\u00e9flecteur de r\u00e9f\u00e9rence utilis\u00e9 (TG ou TFP ou \u00e9cho de surface\u00a0\u2026) et du mod\u00e8le choisi pour calculer l\u2019\u00e9cho de r\u00e9f\u00e9rence (SOV, SOV_COMPLET, KIRCHHOFF,\u00a0KIRCHHOFF_COMPLET, SPECULAIRE\u2026). Cette d\u00e9pendance est due au fait que les \u00e9chos pr\u00e9dits\u00a0pour les diff\u00e9rents r\u00e9flecteurs par les diff\u00e9rents mod\u00e8les de CIVA reposent sur des approximations\u00a0diff\u00e9rentes en raison des hypoth\u00e8ses de chaque mod\u00e8le. Ainsi,\u00a0il n\u2019est pas possible de d\u00e9finir\u00a0une fr\u00e9quence centrale obtenue par ajustement commune \u00e0 l\u2019ensemble des mod\u00e8les. De plus la\u00a0m\u00e9thode d\u00e9pend \u00e9galement de la fiabilit\u00e9 de l\u2019acquisition de l\u2019\u00e9cho de r\u00e9f\u00e9rence. C\u2019est pourquoi, la\u00a0fr\u00e9quence centrale du signal d\u2019entr\u00e9e dans CIVA correspond \u00e0 la\u00a0fr\u00e9quence nominale (5MHz).<\/p>\n<\/p>\n<p>Les deux autres param\u00e8tres du signal, la bande passante et la phase, sont toujours d\u00e9termin\u00e9s par\u00a0ajustement des formes temporelles des \u00e9chos mesur\u00e9s et simul\u00e9s d\u2019un r\u00e9flecteur de r\u00e9f\u00e9rence pour\u00a0lequel les pr\u00e9dictions de CIVA ont \u00e9t\u00e9 valid\u00e9es. Le r\u00e9flecteur de r\u00e9f\u00e9rence choisi pour ce capteur est\u00a0TG de diam\u00e8tre \u00d8=2mm dans un bloc d\u2019\u00e9talonnage en acier ferritique homog\u00e8ne. Cet \u00e9cho de\u00a0r\u00e9f\u00e9rence a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9 pour une hauteur d\u2019eau de 150mm.<\/p>\n<\/p>\n<p>La bande passante et la phase du signal d\u2019entr\u00e9e ainsi d\u00e9termin\u00e9es sont :<\/p>\n<\/p>\n<ul class=\"liste-carres-noirs\" style=\"margin-left: 40px;\">\n<li>Bande passante = 65%<\/li>\n<li>Phase = 330\u00b0<\/li>\n<\/ul>\n<p>La Figure 10 montre un exemple de superposition des signaux \u00e9cho exp\u00e9rimental et simul\u00e9 avec le\u00a0mod\u00e8le SOV_COMPLET du TG\u00d82mm \u00e0 12mm de profondeur.<\/p>\n<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"500\" height=\"229\" alt=\"\" src=\"https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_10-3.png\" class=\"alignnone wp-image-4638\" srcset=\"https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_10-3.png 500w, https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_10-3-300x137.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 500px) 100vw, 500px\" \/><\/p>\n<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><em>Figure 10 : Ajustement du signal d\u2019entr\u00e9e CIVA de sorte que les A-scans mesur\u00e9 et simul\u00e9 avec SOV_COMPLET de l\u2019\u00e9cho d\u2019un TG \u00d82mm plac\u00e9 \u00e0 12mm de profondeur dans un bloc d\u2019\u00e9talonnage en acier soient en bon accord. Amplitudes normalis\u00e9es. Capteur Multi\u00e9l\u00e9ments 5MHz, 20 \u00e9l\u00e9ments actifs, lois de retards nulle, L0\u00b0, hauteur d\u2019eau 150mm<\/em><\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<h2 class=\"titre-paragraphe\">Param\u00e8tres de l\u2019eau<\/h2>\n<\/p>\n<p>La vitesse dans l\u2019eau a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e exp\u00e9rimentalement en utilisant les rebonds successifs d\u2019un \u00e9cho\u00a0de surface sur un plan infini.<\/p>\n<\/p>\n<ul class=\"liste-carres-noirs\" style=\"margin-left: 40px;\">\n<li>vLeau = 1483 ms-1<\/li>\n<\/ul>\n<p>L\u2019att\u00e9nuation dans l\u2019eau a \u00e9t\u00e9 prise en compte.\u00a0La valeur du coefficient d\u2019att\u00e9nuation des ondes L\u00a0dans l\u2019eau \u00e0 la fr\u00e9quence de 5 MHz entr\u00e9e dans CIVA est :<\/p>\n<\/p>\n<ul class=\"liste-carres-noirs\" style=\"margin-left: 40px;\">\n<li>coeffAtt\u00e9nuation = 0.005 dB\/mm<\/li>\n<\/ul>\n<p>Cette valeur issue de de la litt\u00e9rature a \u00e9t\u00e9 valid\u00e9e dans lors de la validation de la r\u00e9ponse d&rsquo;inclusions dans l&rsquo;eau d\u00e9tect\u00e9 avec un capteur mono\u00e9l\u00e9ment (<a class=\"lien\" href=\"https:\/\/www.extende.com\/fr\/la-simulation-cnd\/documentation\/validation-experimentale-des-modeles-civa\/validation-experimentale-des-modeles-civa-en-ultrasons\/caracterisation-du-champ-de-capteurs-dans-leau-par-mesure-des-echos-dinclusion-solides-et-dun-plan-infini\/capteurs-mono-element\/\">ici<\/a>)\u00a0en comparant les\u00a0r\u00e9sultats de mesure et de simulation de l\u2019\u00e9cho du TG\u00d82mm en faisant varier la hauteur d\u2019eau.<\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<h2 class=\"titre-paragraphe\">Lois de retards<\/h2>\n<\/p>\n<p>Les lois de retards utilis\u00e9es en simulation sont les m\u00eames que celles calcul\u00e9es et appliqu\u00e9es dans le\u00a0syst\u00e8me d\u2019acquisition. Le param\u00e9trage a \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9 en d\u00e9finissant une pi\u00e8ce en eau dans le mod\u00e8le\u00a0et le traducteur a \u00e9t\u00e9 positionn\u00e9 \u00e0 une faible distance de la pi\u00e8ce. Le point focal est \u00e0\u00a030mm dans\u00a0la pi\u00e8ce en eau avec le traducteur positionn\u00e9 \u00e0 3mm de la pi\u00e8ce. La profondeur focale est donc en\u00a0r\u00e9alit\u00e9 de 33mm. Un exemple de loi de retards calcul\u00e9e pour une configuration avec 32 \u00e9l\u00e9ments\u00a0actifs et une focalisation \u00e0 33mm est pr\u00e9sent\u00e9 Figure 11.<\/p>\n<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"750\" height=\"544\" alt=\"\" src=\"https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_11-3.png\" class=\"alignnone wp-image-4639\" srcset=\"https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_11-3.png 750w, https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_11-3-300x218.png 300w, https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_11-3-600x435.png 600w\" sizes=\"auto, (max-width: 750px) 100vw, 750px\" \/><\/p>\n<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><em>Figure 11 : Loi de retards calcul\u00e9e pour focaliser \u00e0 33mm dans l\u2019eau en L0\u00b0. Capteur multi\u00e9l\u00e9ments 5MH z, configuration avec 32 \u00e9l\u00e9ments actifs.<\/em><\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<h2 class=\"titre-accordeon\">Param\u00e9trage pour la simulation des cartographies XZ ou YZ<\/h2>\n<\/p>\n<p>Dans CIVA, pour simuler les cartographies des inclusions il faut d\u00e9finir une pi\u00e8ce dont le mat\u00e9riau est\u00a0de type fluide (eau) dans laquelle on place les inclusions en acier.<\/p>\n<\/p>\n<p>De plus, le cas des cartographies XZ est particulier : CIVA permet de les simuler en utilisant une\u00a0pi\u00e8ce CAO de g\u00e9om\u00e9trie plane (dont le mat\u00e9riau est fluide) et en choisissant le positionnement par\u00a0centre de la pastille. Le d\u00e9placement indiqu\u00e9 sur la Figure 12. Ce type de cartographie ne peut \u00eatre\u00a0simul\u00e9 en utilisant une pi\u00e8ce plane.<\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"500\" height=\"315\" alt=\"\" src=\"https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_12-3.png\" class=\"alignnone wp-image-4640\" srcset=\"https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_12-3.png 500w, https:\/\/www.extende.com\/wp-content\/uploads\/Figure_12-3-300x189.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 500px) 100vw, 500px\" \/><\/p>\n<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><em>Figure 12 : Configuration du d\u00e9placement pour simuler les cartographies XZ ou YZ avec CIVA.<\/em><\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<p>\u00a0<\/p>\n<\/p>\n<p>Continuer vers <a class=\"lien\" href=\"https:\/\/www.extende.com\/fr\/la-simulation-cnd\/documentation\/validation-experimentale-des-modeles-civa\/validation-experimentale-des-modeles-civa-en-ultrasons\/caracterisation-du-champ-de-capteurs-dans-leau-par-mesure-des-echos-dinclusion-solides-et-dun-plan-infini\/capteur-multielement\/inclusion-dans-leau-multielements-configurations-sans-lois-de-retards\/\">R\u00e9sultats des configurations sans lois de retards<\/a><\/p>\n<\/p>\n<p>Retour vers <a class=\"lien\" href=\"https:\/\/www.extende.com\/fr\/la-simulation-cnd\/documentation\/validation-experimentale-des-modeles-civa\/validation-experimentale-des-modeles-civa-en-ultrasons\/caracterisation-du-champ-de-capteurs-dans-leau-par-mesure-des-echos-dinclusion-solides-et-dun-plan-infini\/capteur-multielement\/inclusion-dans-leau-multielements-description-des-mesures\/\">description des mesures<\/a><\/p>\n<\/p>\n<p>Retour vers <a class=\"lien\" href=\"https:\/\/www.extende.com\/fr\/la-simulation-cnd\/documentation\/validation-experimentale-des-modeles-civa\/validation-experimentale-des-modeles-civa-en-ultrasons\/caracterisation-du-champ-de-capteurs-dans-leau-par-mesure-des-echos-dinclusion-solides-et-dun-plan-infini\/capteur-multielement\/\">Capteur multi-\u00e9l\u00e9ment<\/a><\/p><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Mod\u00e8les et versions de CIVA utilis\u00e9s Plusieurs versions \u00ab d\u00e9veloppement \u00bb de CIVA ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9es pour les simulations suite \u00e0 des\u00a0corrections ou \u00e0 des optimisations faites sur les nouveaux mod\u00e8les \u00e9valu\u00e9s pour les capteurs\u00a0multi\u00e9l\u00e9ments. 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