Les principes de base du contrôle par ultrasons s’appliquent toujours
En premier lieu, il est important de rappeler que la méthode de focalisation en tout point (total focusing method, TFM) est soumise aux mêmes lois physiques que celles régissant l’inspection par ultrasons conventionnels (UT) et multiéléments (PA). La focalisation électronique avec les ultrasons multiéléments est la capacité de faire converger les multiples fronts d’onde des éléments individuels de la sonde sur une petite zone appelée point focal. Une telle convergence n’est possible que dans les limites du champ proche de la sonde multiélément.
La fin du champ proche constitue le point où le champ sonore atteint son amplitude maximale le long de l’axe de propagation d’un faisceau ultrasonore non focalisé. Cette limite est définie par les paramètres de la sonde, comme la taille et la fréquence des éléments, ainsi que la vitesse de propagation de l’onde ultrasonore dans le matériau. En mode PA, le champ proche est la zone où la focalisation peut se produire. En dehors de cette plage, l’inspection est considérée comme non focalisée ; l’amplitude du faisceau et la résolution se dégraderont au même rythme que le parcours sonore, de la même façon qu’en mode UT conventionnel. La méthode TFM est soumise aux mêmes limites liées au champ proche et à la focalisation : ce qui s’avère pour l’approche PAUT s’avère aussi pour l’approche TFM.
Considérations relatives aux caractéristiques de la sonde et compromis en matière de capacité de focalisation
La fréquence de la sonde, la taille et le nombre de ses éléments sont quelques-uns des facteurs influençant la configuration de l’inspection et sa qualité. Par exemple, comme la longueur du champ proche est directement proportionnelle à la fréquence de la sonde et à la taille de son ouverture, une sonde ayant une fréquence plus élevée et une ouverture active plus grande se focalisera donc sur une zone plus éloignée de sa face ; il en résultera une région focalisée plus importante et une imagerie TFM améliorée. En revanche, cela influencera négativement la résolution à faible profondeur.
Compte tenu de l’ensemble des variables à considérer, il n’est pas pratique de s’appuyer sur des tests expérimentaux pour déterminer quelle serait la sonde idéale pour les configurations TFM. Cela justifie l’importance d’un outil de modélisation pour la configuration de votre inspection TFM.
Nécessité des outils de modélisation pour le choix des sondes appropriées pour l’inspection TFM
L’outil de cartographie de l’influence acoustique AIM (Acoustic Influence Map) intégré à l’OmniScan™ X3 vous aide à anticiper la qualité du signal TFM que vous obtiendrez. Il vous permet de visualiser la réponse ultrasonore attendue au moyen d’une combinaison de sonde et de sabot donnée pour un réflecteur particulier en fonction d’un mode d’acquisition déterminé. Par conséquent, il vous aide à faire les meilleurs choix selon votre configuration d’inspection, notamment pour ce qui est de la sonde et du sabot appropriés.
Si vous réfléchissez à l’outil AIM comme à une sorte de carte thermique indiquant l’endroit où la réponse en amplitude serait la plus élevée, l’indice de sensibilité représenterait la température maximale. Sur la base de cette réflexion, on ne peut établir de limite supérieure stricte quant au niveau de « température maximale » à atteindre, mais on peut certainement affirmer que plus il fait « chaud », mieux c’est. En comparant l’indice de sensibilité anticipé par une cartographie AIM générée pour un ensemble donné de paramètres – soit la sonde, le sabot, la forme et l’angle du réflecteur et le mode d’acquisition sélectionnés, à celui d’une autre cartographie AIM différente, vous aurez une bonne idée de la configuration la plus appropriée en fonction de vos exigences d’inspection.
Outil AIM : exemple de l’importance du pas de la sonde sur la sensibilité
Les images suivantes montrent des simulations de cartographies AIM dans lesquelles certains paramètres sont les mêmes, comme la fréquence de sonde (5 MHz), mais d’autres sont différents, comme la taille des éléments (émission). Dans cet exemple, lorsque la taille des éléments augmente sur l’axe actif, l’indice de sensibilité augmente également.
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Sonde 5L64-A32 : ouverture active totale de 32 × 10 mm, pas de 0,5 mm, élévation de 10 mm, mode d’acquisition TT |
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Sonde 5L64-A12 : ouverture active totale de 38,4 × 10 mm, pas de 0,60 mm, élévation de 10 mm, mode d’acquisition TT |
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Sonde 5L64-NW1 : ouverture totale active de 64 × 7 mm, pas de 1,00 mm, élévation de 7 mm, mode d’acquisition écho d’impulsion TT |
Outil AIM : exemple de l’importance de la fréquence de la sonde sur la sensibilité et la couverture
La fréquence de la sonde influence également la simulation AIM, et au bout du compte, l’inspection TFM : en effet, plus la fréquence de la sonde est élevée, plus la transition entre le champ proche et le champ lointain est éloignée. Dans les exemples ci-dessous, vous remarquerez que la valeur de l’indice de sensibilité est plus élevée avec la sonde de fréquence plus élevée et que la représentation en couleurs de la cartographie AIM est plus uniforme tout au long du rebond (« skip ») entier, ce qui signifie une variation inférieure de l’amplitude et donc de la taille de l’indication à mesure de la progression du parcours sonore.
Sonde 5L64-A32 : fréquence de 5 MHz, ouverture active totale de 32 × 10 mm, pas de 0,5 mm, élévation de 10 mm, mode d’acquisition TT-TT, index de sensibilité : 18,68
Sonde 10L64-A32 : fréquence de 10 MHz, ouverture active totale de 32 × 10 mm, pas de 0,5 mm, élévation de 10 mm, mode d’acquisition TT-TT, index de sensibilité : 27,38
Si l’utilisation d’un outil de modélisation comme l’AIM s’avère pratique pour la préparation et l’établissement adéquats d’un bon plan d’inspection TFM, il faut aussi toujours prévoir une tactique liée au choix de la sonde et des essais de faisabilité afin d’assurer la couverture appropriée de la zone d’intérêt et un signal de bonne qualité.
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