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Détection d’un Défaut par Ultrasons

Exercice : Détection de Défaut par Ultrasons

Détection d’un Défaut par Ultrasons

Contexte : Le Contrôle Non Destructif (CND) par ultrasonsMéthode d'inspection pour trouver des défauts internes dans un matériau sans l'endommager, en utilisant des ondes sonores de haute fréquence..

L'inspection par ultrasons est une méthode de CND fondamentale en ingénierie pour assurer l'intégrité des structures (pièces aéronautiques, soudures, etc.). Elle utilise le principe du sonar : une impulsion sonore est envoyée dans un matériau et les échos sont collectés. Le temps que met un écho à revenir permet de localiser des réflecteurs.

Dans cet exercice, nous allons analyser le signal (A-Scan) obtenu lors de l'inspection d'un bloc d'acier d'épaisseur connue. Un premier écho est détecté avant l'écho de fond, suggérant un défaut interne.

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à interpréter un signal A-Scan, à calculer la position d'un défaut en utilisant le temps de vol (Time of Flight, ToF), et à comprendre la relation entre fréquence et résolution.

Objectifs Pédagogiques

Comprendre le principe de l'inspection par écho (Mode A-Scan).
Calculer la profondeur d'un défaut en utilisant le temps de volLe temps total (généralement aller-retour) mis par une onde pour parcourir une distance. (ToF).
Vérifier la cohérence des mesures en utilisant l'écho de fond.
Calculer une longueur d'onde et comprendre son lien avec la résolution.

Données de l'étude

On inspecte un bloc d'acier avec un palpeur (transducteur) ultrasonore droit de 5 MHz. Le signal A-Scan résultant (Amplitude vs Temps) est présenté ci-dessous. On observe l'impulsion d'émission (E), un premier écho (D) et un second écho (F).

Fiche Technique

Caractéristique	Valeur
Matériau inspecté	Acier S235
Vitesse des ondes L (longitudinales)	5920 m/s
Épaisseur nominale du bloc (p)	100 mm

Signal A-Scan de l'Inspection

Réflecteur	Description ou Formule	Valeur (Temps de Vol)	Unité
Écho 1 (D)	Temps de vol aller-retour (t1)	16.9	µs
Écho 2 (F)	Temps de vol aller-retour (t2)	33.8	µs

Questions à traiter

Vérifier si l'Écho 2 (t2 = 33.8 µs) correspond bien à l'épaisseur nominale du bloc (p = 100 mm).
Calculer la profondeur (p1) de l'indication ayant généré l'Écho 1 (t1 = 16.9 µs).
Qu'est-ce que la zone morteRégion sous la surface de la pièce où la détection de défauts est impossible car masquée par l'impulsion d'émission. (dead zone) lors d'une inspection par écho ?
Si la fréquence du palpeur est de 5 MHz, quelle est la longueur d'ondeDistance physique d'un cycle complet d'une onde. (λ) de l'ultrason dans l'acier ?
Expliquer brièvement pourquoi une fréquence plus élevée améliore la résolution axiale (capacité à séparer deux défauts proches en profondeur).

Les bases sur l'Acoustique Ultrasonore

La méthode d'inspection par écho (pulse-echo) est la plus courante. Une impulsion ultrasonore est émise par un palpeur. L'onde voyage dans le matériau, se réfléchit sur les interfaces (comme un défaut ou la paroi du fond) et revient au palpeur, qui agit maintenant comme un récepteur.

1. Principe du Temps de Vol (ToF)
La relation entre la distance (profondeur), la vitesse de l'onde et le temps de vol est fondamentale. Comme le temps mesuré (t) est un aller-retour, la distance (profondeur p) est : \[ p = \frac{v \times t}{2} \] Où \(v\) est la vitesse de l'onde dans le matériau et \(t\) le temps de vol aller-retour.

2. Longueur d'onde et Fréquence
La longueur d'onde (\(\lambda\)) est la distance physique d'un cycle d'onde. Elle est inversement proportionnelle à la fréquence (\(f\)) : \[ \lambda = \frac{v}{f} \] Une fréquence élevée donne une longueur d'onde courte, et vice-versa.

Correction : Détection d’un Défaut par Ultrasons

Question 1 : Vérification de l'écho de fond (t2)

Principe

Pour vérifier que notre équipement est bien calibré et que la vitesse de l'acier est correcte, nous allons calculer le temps de vol théorique nécessaire pour traverser l'épaisseur connue du bloc (100 mm) et le comparer à la valeur mesurée de l'Écho 2 (t2).

Mini-Cours

Nous utilisons la formule de base du temps de vol. Si \(p = (v \times t) / 2\), alors le temps \(t\) pour une profondeur \(p\) donnée est : \(t = (2 \times p) / v\).

Remarque Pédagogique

Cette étape est cruciale. Si le temps calculé ne correspond pas au temps mesuré, cela signifie que soit la vitesse \(v\) entrée dans la machine est fausse, soit l'épaisseur réelle de la pièce n'est pas celle attendue. On ne peut pas localiser un défaut si on n'est pas sûr de localiser le fond !

Normes

La procédure de calibration (étalonnage) de l'équipement avant inspection est requise par la plupart des normes de CND, comme l'ISO 16810 "Contrôle non destructif - Contrôle par ultrasons - Principes généraux".

Formule(s)

Nous cherchons le temps de vol théorique pour l'écho de fond.

Temps de vol de l'écho de fond

t_{\text{fond}} = \frac{2 \times p_{\text{nominale}}}{v}

Hypothèses

Nous supposons que la vitesse des ultrasons est constante (5920 m/s) dans tout le bloc et que les faces du bloc sont planes et parallèles.

Vitesse \(v\) = 5920 m/s
Épaisseur \(p\) = 100 mm

Donnée(s)

Nous utilisons les données de la fiche technique de l'énoncé.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Vitesse Ultrasons (Acier)	v	5920	m/s
Épaisseur nominale	p	100	mm

Astuces

Le piège N°1 est la gestion des unités. La vitesse est en mètres/seconde et l'épaisseur en millimètres. Il faut tout convertir dans une unité cohérente (le mètre est le plus simple).

Schéma (Avant les calculs)

On modélise l'impulsion faisant l'aller-retour sur l'épaisseur totale \(p\) du bloc.

Trajet de l'écho de fond

Calcul(s)

Nous allons détailler chaque étape pour convertir les unités et appliquer la formule.

Étape 1 : Conversion de l'épaisseur (p)

La formule utilise des mètres (m) car la vitesse est en m/s. Nous devons convertir les millimètres (mm) en mètres.

1 \text{ m} = 1000 \text{ mm} \Rightarrow p = \frac{100 \text{ mm}}{1000} = 0.1 \text{ m}

Étape 2 : Calcul du temps de vol théorique (t_fond)

Nous insérons nos valeurs (avec les bonnes unités) dans la formule : \( t_{\text{fond}} = \frac{2 \times p}{v} \)

\begin{aligned} t_{\text{fond}} &= \frac{2 \times 0.1 \text{ m}}{5920 \text{ m/s}} \\ &= \frac{0.2 \text{ m}}{5920 \text{ m/s}} \\ &= 0.00003378... \text{ s} \end{aligned}

Étape 3 : Conversion du temps en microsecondes (µs)

Le résultat est en secondes (s). Pour le comparer au graphique (en µs), nous convertissons :

1 \text{ s} = 1,000,000 \text{ µs} \] \[ t_{\text{fond}} = 0.00003378 \text{ s} \times 1,000,000 \text{ µs/s} \] \[ = 33.78 \text{ µs}

(Cela revient à décaler la virgule de 6 rangs vers la droite.)

Schéma (Après les calculs)

Le calcul confirme la mesure. On peut annoter le A-Scan avec confiance.

Vérification sur le A-Scan

Réflexions

Le temps calculé (33.78 µs) est quasiment identique au temps mesuré (33.8 µs). L'écart minime est dû aux arrondis ou à une infime variation de la vitesse. Nous pouvons donc valider que l'Écho 2 (F) est bien l'écho de fondL'écho reçu de la paroi arrière (ou fond) de la pièce inspectée..

Points de vigilance

L'erreur la plus commune est d'oublier de convertir les millimètres (mm) en mètres (m), ce qui donnerait un résultat 1000 fois plus petit. Une autre erreur est d'oublier le facteur 2 (pour l'aller-retour).

Points à retenir

La vérification de l'écho de fond est l'étape de calibration la plus importante en inspection ultrasonore. La formule à retenir est : \(t = (2 \times p) / v\).

Le saviez-vous ?

Dans l'acier, il existe aussi des ondes ultrasonores transversales (ondes S ou shear waves) qui sont plus lentes (environ 3250 m/s). Elles sont souvent utilisées en inspection d'angle, notamment pour les soudures.

FAQ

Questions fréquentes sur cette étape.

Résultat Final

Le temps de vol théorique pour l'épaisseur de 100 mm est de 33.78 µs, ce qui correspond à la mesure de l'Écho 2 (33.8 µs). L'Écho 2 est donc bien l'écho de fond.

A vous de jouer

Si le bloc était en Aluminium (vitesse \(v \approx 6300 \text{ m/s}\)), quel serait le temps de vol (en µs) pour l'écho de fond (épaisseur 100 mm) ?

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 1 :

Concept Clé : Calibration par l'écho de fond.
Formule Essentielle : \(t = (2 \times p) / v\).
Point de Vigilance Majeur : Cohérence des unités (m, s) et (mm, µs).

Question 2 : Calcul de la profondeur du défaut (t1)

Principe

Maintenant que nous avons confiance en notre vitesse \(v\), nous utilisons le même principe pour l'Écho 1 (D). Puisque cet écho arrive *avant* l'écho de fond, il provient d'un réflecteur situé *à l'intérieur* du matériau. Nous allons calculer sa profondeur \(p1\).

Mini-Cours

Nous appliquons la formule de base de la profondeur, cette fois en utilisant \(t1\) comme temps d'entrée.

Remarque Pédagogique

Tout écho significatif qui n'est pas l'écho de fond (ou un de ses multiples, appelés "échos de répétition") est une "indication". Le travail de l'opérateur CND est de déterminer si cette indication est un défaut réel (fissure, inclusion, porosité) ou un artefact (géométrie de la pièce, etc.).

Normes

La caractérisation des indications (localisation, dimensionnement) est décrite dans des normes comme l'ISO 16811 "Contrôle par ultrasons - Réglage de la sensibilité et de la base de temps".

Formule(s)

Profondeur du défaut

p_1 = \frac{v \times t_1}{2}

Hypothèses

Nous supposons que le réflecteur (défaut) est approximativement plat et perpendiculaire au faisceau ultrasonore pour donner un écho direct.

Donnée(s)

Nous utilisons la vitesse et le temps de vol de l'Écho 1.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Vitesse Ultrasons (Acier)	v	5920	m/s
Temps de vol (Défaut)	t1	16.9	µs

Astuces

Attention aux unités : \(v\) en m/s et \(t1\) en microsecondes (µs). \(1 \mu s = 10^{-6} s\). Le résultat sera en mètres (m), il faudra le convertir en millimètres (mm) pour qu'il soit plus parlant.

Schéma (Avant les calculs)

On modélise l'aller-retour de l'onde sur le défaut à la profondeur \(p1\).

Trajet de l'écho de défaut

Calcul(s)

Étape 1 : Conversion du temps (t1)

La vitesse (v) est en m/s, donc nous devons convertir le temps t1 de microsecondes (µs) en secondes (s).

1 \text{ µs} = 0.000001 \text{ s} \text{ (on divise par 1 million)} \] \[ t_1 = 16.9 \text{ µs} = 16.9 \times 10^{-6} \text{ s} = 0.0000169 \text{ s}

(Cela revient à décaler la virgule de 6 rangs vers la gauche.)

Étape 2 : Calcul de la profondeur p1

Nous insérons les valeurs dans la formule : \( p_1 = \frac{v \times t_1}{2} \)

\begin{aligned} p_1 &= \frac{5920 \text{ m/s} \times 0.0000169 \text{ s}}{2} \\ &= \frac{0.099968 \text{ m}}{2} \text{ (distance aller-retour)} \\ &= 0.049984 \text{ m} \text{ (profondeur aller simple)} \end{aligned}

Étape 3 : Conversion en millimètres (mm)

Le résultat en mètres est peu lisible. Convertissons-le en millimètres :

1 \text{ m} = 1000 \text{ mm} \] \[ p_1 = 0.049984 \text{ m} \times 1000 \text{ mm/m} \] \[ = 49.984 \text{ mm}

(On décale la virgule de 3 rangs vers la droite.) On peut arrondir à 50.0 mm.

Schéma (Après les calculs)

On peut maintenant positionner le défaut dans le bloc : il est à 50 mm de la surface, soit exactement à la moitié de l'épaisseur du bloc.

Localisation du Défaut

Réflexions

Le calcul montre un réflecteur à 50 mm, soit à mi-épaisseur. Le fait que le temps \(t1\) (16.9 µs) soit exactement la moitié du temps \(t2\) (33.8 µs) confirme ce résultat. C'est une indication claire qui doit être investiguée.

Points de vigilance

L'erreur classique est d'oublier de diviser par 2. Le calcul \((5920 \times 16.9 \times 10^{-6})\) donne 0.0999 m, soit 100 mm. On pourrait conclure à tort que l'Écho 1 est l'écho de fond, ce qui est faux.

Points à retenir

La formule de base est \(p = (v \times t) / 2\).
Tout écho avant l'écho de fond est un réflecteur, potentiellement un défaut.

Le saviez-vous ?

L'amplitude (la hauteur) de l'écho (D) est souvent comparée à l'amplitude d'échos provenant de "trous à fond plat" (trous de référence) pour estimer la taille "équivalente" du défaut.

FAQ

Questions fréquentes sur cette étape.

Résultat Final

Le réflecteur (défaut suspecté) ayant causé l'Écho 1 est situé à une profondeur de 50.0 mm.

A vous de jouer

Avec les mêmes données (\(v = 5920 \text{ m/s}\)), quelle serait la profondeur (en mm) d'un défaut si on mesurait un temps \(t = 10 \text{ µs}\) ?

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 2 :

Concept Clé : Localisation d'un défaut.
Formule Essentielle : \(p = (v \times t) / 2\).
Résultat Clé : \(t_1 = t_2 / 2 \Rightarrow p_1 = p_2 / 2\).

Question 3 : Qu'est-ce que la zone morte ?

Mini-Cours

La zone morteRégion sous la surface de la pièce où la détection de défauts est impossible car masquée par l'impulsion d'émission. (ou "dead zone" en anglais) est la région située juste sous la surface de la pièce (côté palpeur) où la détection de défauts est impossible.

Elle est causée par l'impulsion d'émission (Écho E sur notre A-Scan). Cette impulsion a une certaine durée (elle n'est pas instantanée). Pendant que le palpeur "crie", il ne peut pas "écouter" les échos. Les échos provenant de défauts très proches de la surface reviennent alors que le palpeur est encore en train d'émettre, et sont donc masqués par l'impulsion d'émission.

Remarque Pédagogique

C'est un point critique : l'inspection par ultrasons en écho direct est "aveugle" près de la surface. Si vous cherchez des fissures de surface, cette méthode n'est pas la bonne.

Astuces

Pour inspecter près de la surface, on utilise des palpeurs spécifiques :

Palpeurs à ligne à retard : Ajoutent un bloc (plexiglas, eau) entre le cristal et la pièce pour "décaler" l'écho de surface et voir juste en dessous.
Palpeurs TR (Transmitter-Receiver) : Possèdent deux cristaux séparés (un émetteur, un récepteur) pour réduire la saturation.

Schéma

Visualisation de la zone morte sur un A-Scan et sur la pièce.

Illustration de la Zone Morte

Points de vigilance

Ne pas confondre la "zone morte" (près de la surface) avec la "résolution axiale" (capacité à séparer deux défauts en profondeur) ou la "pénétration" (profondeur maximale atteignable).

Points à retenir

La zone morte est une zone d'aveuglement près de la surface.
Elle est causée par la durée de l'impulsion d'émission qui masque les premiers échos.

Le saviez-vous ?

Pour les contrôles de surface et sub-surface, on préfère d'autres méthodes de CND, comme les courants de Foucault (pour les matériaux conducteurs), le ressuage (pour les fissures débouchantes) ou la magnétoscopie (pour les matériaux ferromagnétiques).

FAQ

Questions fréquentes sur cette étape.

Résultat Final

La zone morte est la région sous la surface d'inspection où le palpeur est "aveugle" aux défauts, car les échos potentiels sont masqués par la forte impulsion d'émission initiale.

A vous de jouer

Si la zone morte de votre système est estimée à 5 mm, pouvez-vous détecter un défaut situé à 3 mm de la surface ? (Entrez 0 pour Non, 1 pour Oui).

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 3 :

Concept Clé : Zone Morte (Dead Zone).
Cause : Masquage par l'impulsion d'émission.
Conséquence : Cécité (aveuglement) en proche surface.

Question 4 : Calcul de la longueur d'onde (λ)

Principe

Nous allons calculer la longueur d'onde (\(\lambda\)) de l'onde ultrasonore de 5 MHz lorsqu'elle se propage dans l'acier, en utilisant la relation de base des ondes.

Mini-Cours

La longueur d'onde (\(\lambda\)) est la distance physique que l'onde parcourt pendant un cycle complet. Elle est liée à la vitesse (\(v\)) et à la fréquence (\(f\)) par la formule : \(\lambda = v / f\).

Remarque Pédagogique

La longueur d'onde est un paramètre crucial. En CND, on dit souvent que la taille minimale d'un défaut détectable est de l'ordre de \(\lambda / 2\). Une longueur d'onde plus courte (donc une fréquence plus élevée) permet de "voir" des défauts plus petits.

Normes

N/A (Calcul physique de base).

Formule(s)

Relation Onde

\lambda = \frac{v}{f}

Hypothèses

La fréquence du palpeur (5 MHz) est stable.

Donnée(s)

Nous utilisons la vitesse et la fréquence données.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Vitesse Ultrasons (Acier)	v	5920	m/s
Fréquence du palpeur	f	5	MHz

Astuces

Attention aux unités ! La vitesse est en m/s. La fréquence doit être convertie de MégaHertz (MHz) en Hertz (Hz).
\(1 \text{ MHz} = 1,000,000 \text{ Hz} = 10^6 \text{ Hz}\).

Schéma (Avant les calculs)

Visualisation de la longueur d'onde.

Longueur d'onde (λ)

Calcul(s)

Étape 1 : Conversion de la fréquence (f)

La vitesse (v) est en m/s. L'unité Hertz (Hz) équivaut à 1/s. Nous devons donc convertir les MégaHertz (MHz) en Hertz (Hz).

1 \text{ MHz} = 1,000,000 \text{ Hz} \] \[ f = 5 \text{ MHz} = 5 \times 1,000,000 \text{ Hz} = 5,000,000 \text{ Hz}

Étape 2 : Calcul de la longueur d'onde (λ)

Nous insérons les valeurs (avec les bonnes unités) dans la formule : \( \lambda = \frac{v}{f} \)

\begin{aligned} \lambda &= \frac{5920 \text{ m/s}}{5,000,000 \text{ Hz (ou 1/s)}} \\ &= 0.001184 \text{ m} \end{aligned}

(Le résultat est en mètres, car (m/s) divisé par (1/s) donne des mètres).

Étape 3 : Conversion en millimètres (mm)

Pour une meilleure lisibilité, nous convertissons les mètres en millimètres.

1 \text{ m} = 1000 \text{ mm} \] \[ \lambda = 0.001184 \text{ m} \times 1000 \text{ mm/m} = 1.184 \text{ mm}

(On décale la virgule de 3 rangs vers la droite.)

Schéma (Après les calculs)

N/A.

Réflexions

La longueur d'onde est de 1.18 mm. Cela signifie que notre système est théoriquement capable de détecter des défauts de l'ordre de \(\lambda / 2\), soit environ 0.6 mm, ce qui est une très bonne résolution.

Points de vigilance

Ne pas inverser la formule (\(f / v\)). Pensez-y logiquement : si la vitesse augmente (l'onde va plus vite), la distance parcourue en un cycle (\(\lambda\)) doit augmenter. Si la fréquence augmente (plus de cycles par seconde), la distance de chaque cycle doit diminuer.

Points à retenir

Formule : \(\lambda = v / f\).
\(f\) élevée \(\Rightarrow\) \(\lambda\) courte \(\Rightarrow\) Détection de petits défauts.

Le saviez-vous ?

En médecine (échographie), les fréquences sont similaires (1 à 20 MHz). Les fréquences basses (1-3 MHz) sont utilisées pour voir en profondeur (organes abdominaux), tandis que les fréquences hautes (10-20 MHz) sont utilisées pour voir des détails près de la surface (thyroïde, tendons).

FAQ

Questions fréquentes sur cette étape.

Résultat Final

La longueur d'onde \(\lambda\) de l'onde ultrasonore de 5 MHz dans l'acier est de 1.184 mm.

A vous de jouer

Quelle serait la longueur d'onde (en mm) si on utilisait un palpeur de 2 MHz ? (\(v = 5920 \text{ m/s}\))

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 4 :

Concept Clé : Longueur d'onde.
Formule Essentielle : \(\lambda = v / f\).
Point de Vigilance Majeur : Conversion MHz \(\rightarrow\) Hz.

Question 5 : Fréquence et Résolution Axiale

Principe

Cette question est conceptuelle et relie la fréquence (Q4) à la capacité de séparer deux échos proches, appelée "résolution axiale" (ou en profondeur).

Mini-Cours

La résolution axiale est la distance minimale entre deux défauts superposés (l'un derrière l'autre) pour qu'ils apparaissent comme deux échos distincts sur le A-Scan.

Cette résolution ne dépend pas directement de la fréquence, mais de la durée de l'impulsion (le "paquet d'ondes" émis). Une impulsion plus courte donne une meilleure résolution.

Or, pour créer une impulsion courte, on a besoin d'une fréquence élevée. Une onde de 10 MHz peut "démarrer" et "s'arrêter" (être amortie) beaucoup plus rapidement qu'une onde de 1 MHz. Une impulsion typique dure quelques cycles (ex: 3 cycles).

Impulsion 3 cycles à 1 MHz (\(\lambda=5.9\text{mm}\)) = Longueur d'impulsion \(\approx 17.7 \text{ mm}\)
Impulsion 3 cycles à 5 MHz (\(\lambda=1.18\text{mm}\)) = Longueur d'impulsion \(\approx 3.5 \text{ mm}\)

Approximation : \( R_{\text{axiale}} \approx \frac{N \times \lambda}{2} = \frac{N \times v}{2 \times f} \)
Où \(N\) est le nombre de cycles dans l'impulsion (généralement 2 à 5). On voit que si \(f\) augmente, \(R_{\text{axiale}}\) diminue (ce qui est mieux, car on peut résoudre des objets plus proches).

Remarque Pédagogique

Imaginez taper sur un tambour (basse fréquence) vs taper sur une cymbale (haute fréquence). Le son de la cymbale est beaucoup plus court et net. C'est pareil pour les ultrasons. Un son "net" (haute fréquence, impulsion courte) permet de mieux séparer les échos.

Astuces

Retenez simplement :
Haute Fréquence = Haute Résolution (voit les petits détails, sépare bien les échos proches).
Basse Fréquence = Haute Pénétration (voit loin, mais flou).

Schéma

Comparaison de la résolution avec une fréquence basse et haute.

Impact de la Fréquence sur la Résolution

Réflexions

Pour notre exercice, le palpeur de 5 MHz offre un bon équilibre. Il a réussi à pénétrer 100 mm d'acier (comme le prouve l'écho de fond F) tout en ayant une bonne résolution (longueur d'onde courte de 1.18 mm).

Points de vigilance

Ne pas confondre résolution axiale (en profondeur, dépend de \(f\)) et résolution latérale (côte à côte, dépend du diamètre du faisceau).

Points à retenir

La résolution axiale est la capacité à séparer deux échos dans le temps (profondeur).
Elle dépend de la durée de l'impulsion.
Haute Fréquence \(\Rightarrow\) Impulsion Courte \(\Rightarrow\) Meilleure Résolution Axiale.

Le saviez-vous ?

Les palpeurs "Phased Array" (multi-éléments) utilisent des dizaines de petits cristaux. En les activant avec de minuscules décalages de temps (déphasage), ils peuvent "focaliser" l'énergie ultrasonore et "balayer" électroniquement le faisceau, un peu comme un radar militaire, pour créer des images 2D (B-Scan ou S-Scan) en temps réel.

FAQ

Questions fréquentes sur cette étape.

Résultat Final

Une fréquence plus élevée (\(f\)) génère une longueur d'onde (\(\lambda\)) plus courte. Cela permet de créer une impulsion (paquet d'ondes) physiquement plus courte. Une impulsion courte peut se "glisser" entre deux réflecteurs très proches, produisant deux échos distincts au lieu d'un seul écho large et fusionné.

A vous de jouer

Pour améliorer votre capacité à séparer deux défauts très proches (améliorer la résolution axiale), devez-vous augmenter ou diminuer la fréquence ? (Entrez 1 pour Augmenter, 0 pour Diminuer).

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 5 :

Concept Clé : Résolution Axiale.
Relation : \(f \uparrow \Rightarrow \lambda \downarrow \Rightarrow \text{Durée Impulsion} \downarrow \Rightarrow \text{Résolution} \uparrow\) (mieux).

Outil Interactif : Calculateur de Profondeur

Utilisez cet outil pour voir comment la vitesse du matériau et le temps de vol influencent la profondeur calculée d'un défaut. Le calcul de longueur d'onde suppose une fréquence fixe de 5 MHz.

Paramètres d'Entrée

Vitesse Ultrasonore (v) 5920 m/s

Temps de Vol (t) 16.9 µs

Résultats Clés

Profondeur (p) - mm

Longueur d'onde (λ à 5MHz) - mm

Glossaire

A-Scan: Affichage de l'amplitude du signal ultrasonore (Axe Y) en fonction du temps de vol (Axe X).
CND (Contrôle Non Destructif): Ensemble de méthodes permettant de vérifier l'intégrité d'un matériau ou d'une structure sans l'endommager.
Écho de fond: L'écho ultrasonore réfléchi par la paroi arrière (le fond) de la pièce inspectée.
Longueur d'onde (λ): La distance physique d'un cycle complet d'une onde. Calculée par \(\lambda = v / f\).
Résolution Axiale: Capacité du système à distinguer deux réflecteurs situés l'un derrière l'autre (en profondeur).
Temps de Vol (ToF): Le temps total (généralement aller-retour) mis par une onde pour parcourir une distance.
Zone Morte: Région sous la surface de la pièce où la détection de défauts est impossible car masquée par l'impulsion d'émission.

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