Nous avons amélioré notre outil AIM ! Découvrez trois améliorations apportées à la cartographie de l’influence acoustique dans MXU 5.10

Depuis que l’outil de cartographie de l’influence acoustique AIM (Acoustic Influence Map) est arrivé sur le marché avec le lancement de l’appareil de recherche de défauts OmniScan™ X3, il est devenu un outil d’assistance essentiel à la création de plans d’inspection TFM (méthode de focalisation en tout point). L’outil AIM offre une estimation de la couverture de l’intensité acoustique TFM pour différents types de diffuseurs et modes d’acquisition TFM, ce qui permet de créer un plan d’inspection qui maximise la probabilité de détection.

Avec le lancement de la version logicielle MXU 5.10, vous pouvez tirer parti de trois importantes mises à niveau de l’outil AIM, qui améliorent encore davantage les capacités et la convivialité de l’outil de création de plans d’inspection des OmniScan X3 et OmniScan X3 64.

1. Prise en charge de géométries d’inspection 3D

Auparavant, l’outil AIM ne pouvait être employé qu’avec des sondes linéaires pour lesquelles la zone d’inspection TFM se situait directement sous l’axe principal des éléments. Maintenant, avec la version MXU 5.10, l’outil AIM prend en charge les sondes Dual Linear Array™ (DLA) et Dual Matrix Array™ (DMA) pour les géométries planaires, de diamètre circonférentiel extérieur (COD) et de diamètre axial extérieur (AOD). Ce changement est possible grâce à un important remaniement du cadre fondamental du modèle AIM.

Le modèle AIM remanié offre des résultats similaires à d’autres progiciels de simulation acoustique commerciaux. Par exemple, vous pouvez comparer l’image ci-dessous générée par le modèle AIM remanié (à gauche) avec la cartographie de sensibilité obtenue à partir du logiciel CIVA 2021 (développé par CEA LIST) (à droite) lors de l’utilisation du mode d’acquisition TFM L-L pour une géométrie AOD.

Comparaison des cartographies obtenues avec le modèle AIM (à gauche) et le logiciel CIVA (à droite) lors de l’utilisation d’une sonde A27 en mode L-L sur une géométrie AOD

Pour ce cas type, la configuration incluait une sonde 4DM16X2SM-A27 et un sabot SA27-DN55L-FD25-IHC-AOD10.75 sur un tuyau dont le diamètre extérieur mesurait 273,05 mm (10,75 po). Comme vous pouvez le constater, le modèle AIM remanié et le modèle CIVA 2021 fournissent des cartographies presque identiques lorsque la sonde DMA est utilisée sur une géométrie AOD.

2. Précision améliorée dans le champ proche de la sonde

Un deuxième avantage de l’outil AIM remanié est la précision accrue qu’il offre pour la simulation dans le champ proche de la sonde. Puisque cette précision accrue est plus évidente lors des inspections par contact, une sonde monoélément de contact a été utilisée pour préparer les images ci-dessous, fournies à titre d’exemples. L’élément mesure 1 mm × 10 mm, et la fréquence centrale est de 5 MHz.

Ces images montrent la réponse du champ proche d’une sonde monoélément affichée par les modèles AIM précédent et remanié, par rapport au modèle numérique Rayleigh exact. Le modèle Rayleigh exact est créé par la sommation des contributions de 100 000 points répartis uniformément sur la surface de la sonde monoélément.

Modèle AIM remanié par rapport au modèle Rayleigh exact – créés pour l’utilisation d’une sonde monoélément en mode L-L

Modèle AIM précédent par rapport au modèle Rayleigh exact – créés pour l’utilisation d’une sonde monoélément en mode L-L

Remarquez la similitude entre le modèle AIM amélioré et le modèle Rayleigh, même à une distance d’observation de 1 mm de la surface de l’élément. En revanche, le modèle AIM précédent présente des oscillations dans le champ proche, ce qui peut avoir une incidence sur la précision des simulations de la réponse du champ proche lors des inspections par contact.

3. Indice de sensibilité normalisé

Avant la version MXU 5.10, l’indice de sensibilité de l’outil AIM était exprimé en unités proportionnelles arbitraires, lesquelles pouvaient seulement être utilisées pour comparer la sensibilité relative entre les différents modes d’acquisition. Maintenant, nous avons mis à l’échelle l’indice de sensibilité afin d’offrir une interprétation plus intuitive de la sensibilité d’un plan d’inspection. Dans la prochaine section, vous en apprendrez plus sur les calculs effectués par le logiciel MXU afin de générer l’indice de sensibilité pour chaque cartographie AIM. Vous trouverez plus loin quelques exemples concrets qui vous montreront comment interpréter l’indice de sensibilité normalisé et l’appliquer concrètement.

Calcul du maximum théorique de l’indice de sensibilité AIM

L’indice de sensibilité correspond à la valeur d’amplitude maximale dans une cartographie AIM. Pour chaque pixel, l’amplitude est déterminée par trois composantes, soit la réponse d’émission, la réponse de réception, et le coefficient de diffusion :

(1)

Voici la définition des différentes composantes de l’équation (1) :

• « N » correspond au nombre d’éléments d’émission et « M » correspond au nombre d’éléments de réception.
• « T_i » correspond à la réponse d’émission du i-ième élément d’émission. La valeur maximale de 1 représente une émission parfaite, c’est-à-dire que l’intensité transmise au pixel correspond à l’intensité à la surface de l’élément d’émission.
• « R_j » correspond à la réponse de réception du j-ième élément de réception. La valeur maximale de 1 représente une réception parfaite, c’est-à-dire que l’intensité diffusée est reçue parfaitement à la surface de l’élément de réception.
• « α_ij » correspond au coefficient de diffusion à partir du i-ième élément d’émission jusqu’au j-ième élément de réception. La valeur maximale de 1 représente une diffusion parfaite, c’est-à-dire que l’intensité incidente au pixel est parfaitement diffusée en direction de l’élément de réception.

L’équation (1) indique que la valeur maximale théorique de la sensibilité est « NM », où « N » correspond au nombre d’éléments d’émission et « M » au nombre d’éléments de réception. Toutefois, cette valeur ne pourrait pas être obtenue avec les configurations TFM typiques.

Différences d’indice de sensibilité pour les types de diffuseurs planaires et sphériques

Comme dans les versions précédentes de l’outil AIM, la version actuelle intégrée à MXU 5.10 prend en charge les diffuseurs sphériques et planaires. Dans le modèle AIM remanié, le diffuseur sphérique est traité en tant que diffuseur de points idéal, où l’intensité incidente au pixel est parfaitement diffusée en direction de l’élément de réception, c’est-à-dire que la valeur de α_ij est 1 pour toutes les combinaisons d’émetteurs et de récepteurs.

Le diffuseur planaire est modélisé dans l’outil AIM comme un vide circulaire d’un diamètre de 3 mm. Le coefficient de diffusion α_ij est une fonction complexe de la fréquence, de même que les vecteurs normaux, incidents, réfléchis et d’observation dans l’espace 3D. Voici un schéma montrant ces vecteurs :

Schéma illustrant les différents vecteurs (normal, incident, réfléchi et d’observation) pour un vide circulaire

Pour le vide circulaire, l’angle réfléchi θ_r serait égal à l’angle d’incidence θ_i s’il n’y a pas de conversion de mode à la surface du diffuseur directionnel. Notez que le vecteur d’observation ne peut pas se situer sur le plan formé par les vecteurs normal, incident et réfléchi.

Pour ce type de diffuseur, la valeur α_ij maximale de 1 est obtenue si les vecteurs incident, réfléchi et d’observation coïncident tous avec le vecteur normal. Ce serait le cas en mode par écho d’impulsion si les faisceaux d’émission et de réception étaient parfaitement perpendiculaires au défaut directionnel. Puisque la valeur de α_ij correspond à 1 seulement pour un sous-ensemble précis de combinaisons d’éléments d’émission et de réception, l’indice de sensibilité associé aux cartographies AIM pour un diffuseur planaire serait généralement inférieur à l’indice de sensibilité correspondant pour un diffuseur sphérique idéal.

Interprétation et comparaison des indices de sensibilité normalisés de l’outil AIM

Cette section présente des exemples de cartographies AIM et de leurs indices de sensibilité pour trois configurations différentes utilisant la même sonde linéaire 5L32-A32. Sous chaque exemple, vous trouverez une explication sur la façon de l’interpréter.

Pour la première configuration, la sonde est utilisée pour une inspection par contact en mode L-L. La cartographie AIM correspondante pour un diffuseur sphérique est présentée ici :

Configuration 1 : cartographie AIM avec réflecteur sphérique créée pour une inspection TFM effectuée en mode L-L au moyen d’une sonde de contact (indice de sensibilité = 19,91)

Pour cette configuration, l’indice de sensibilité normalisé est de 19,91, même si la valeur maximale théorique est de 1024 (32 éléments d’émission et 32 éléments de réception). La déviation de la valeur maximale est principalement attribuable à la directivité des éléments et à la propagation géométrique du faisceau.

Pour la deuxième configuration, la sonde est couplée à un sabot SA32LS-N55S-Group D et est utilisée en mode T-T pour une géométrie COD. Le diamètre extérieur du tuyau est réglé à 273,05 mm (10,75 po). La cartographie AIM correspondante pour un diffuseur sphérique est présentée ici :

Configuration 2 : cartographie AIM avec réflecteur sphérique créée pour une inspection TFM en mode T-T pour une géométrie COD (indice de sensibilité = 1,25)

Dans cette cartographie AIM, on peut voir quelques pixels noirs près de la surface extérieure, directement devant le sabot. Ces pixels noirs indiquent qu’au moins un chemin acoustique ne peut pas être tracé depuis un élément vers le pixel, en raison des limites physiques du sabot. Remarquez que l’indice de sensibilité est maintenant de 1,25, ce qui indique qu’un gain supplémentaire de 24 dB est nécessaire pour atteindre le même niveau d’amplitude attendu pour le défaut que celui de la configuration d’inspection par contact précédente. La diminution de l’indice de sensibilité est principalement attribuable à la propagation géométrique accrue du faisceau et aux coefficients de réfraction complexes de l’interface sabot/pièce.

La troisième configuration est semblable à la seconde, mais cette cartographie AIM est associée à un réflecteur planaire :

Configuration 3 : cartographie AIM avec réflecteur planaire créée pour une inspection TFM en mode T-T pour une géométrie COD (indice de sensibilité = 1,25)

L’angle du défaut a été réglé à 27°, de sorte que le vecteur normal du défaut est principalement perpendiculaire à la direction de propagation du faisceau. Même avec une orientation optimale du défaut, l’indice de sensibilité pour le diffuseur planaire est de seulement 0,44. L’indice de sensibilité est inférieur à celui de 1,25 de la cartographie précédente, car il n’est pas possible d’obtenir une perpendicularité parfaite entre la surface du défaut et la direction de propagation du faisceau pour toutes les combinaisons d’éléments d’émission et de réception.

Vous pouvez accéder à notre page Téléchargements de logiciels (et faire défiler la page vers le bas jusqu’à « OmniScan ») pour passer à la version MXU 5.10 et commencer à tirer parti des nouvelles améliorations apportées à l’outil AIM.

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