Conception de méthodes de reconstruction ultrasonores pour le contrôle par multiéléments de composants complexes

Design of ultrasonic reconstruction methods for phased array inspection of complex components

• Auteur / Autrice : Thierry Porré
• Direction : Mathias Fink
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Acoustique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes élastiques

Fonctions d'une variable complexe

Géométrie différentielle

Contrôle non destructif

Essais par ultrasons

Résumé

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le développement de méthodes d'imagerie et de reconstruction adaptées au contrôle ultrasonore par capteur multi-éléments dans le cas de composants de géométrie complexe. Ce type de capteur offre une grande adaptabilité à différentes configurations ainsi que de nouvelles possibilités d'inspection (commutation électronique, balayage angulaire, adaptation du faisceau transmis par loi de retards. . . ). Ces nouvelles possibilités permettent de mettre en œuvre des méthodes de reconstruction a posteriori basées sur le contrôle sous différents angles, voire l'analyse des signaux élémentaires. Nous avons, lors de cette thèse, développé deux méthodes de natures différentes. La première est une méthode de repositionnement par modélisation de trajet reposant sur l'hypothèse selon laquelle le faisceau ultrasonore peut être approché par un trajet le long duquel seront disposés les échos reçus au cours du temps. Cette transformation s'appuie sur la modélisation du trajet ultrasonore. Afin de s'affranchir des limites inhérentes à l'hypothèse du faisceau approché par un trajet, une seconde méthode, complémentaire à la première, a été développée. Cette méthode est basée sur la comparaison d'une image expérimentale avec un ensemble de simulations de la réponse de réflecteurs situés en chaques points d'une zone d'inspection définie dans la pièce. Différents algorithmes de comparaison entre les données simulées et expérimentales ont été testés. Ces deux méthodes ont fait l'objet d'une campagne de validation pour des défauts artificiels donnant des résultats satisfaisants sur données expérimentales et simulées pour des interfaces planes et irrégulières.

This dissertation aims at developing new ultrasonic imaging and reconstruction methods based on phased array technology for complex geometries components. Such probes provide improved adaptability to different inspection configurations and include conventional or advanced techniques (electronic commutation, sectorial scanning, adaptive beam forming with delay laws. . . ). These new skills lead to an increased amount of acquired data which can be used for advanced processing tools (use of data collected by each element of the array, multiple angles inspections. . . ). During this PHD thesis, we have developed two different techniques: The first one is a model-based path reconstruction technique, which assumes that the ultrasonic beam propagating inside the component may be considered as a path along which detected signals will be reported. This technique relies on a simplified modeling of the beam as a unique propagation path. In order to overcome some inherent limits of this technique, a second method, complementary from this one, has been carried out. This technique is based on the comparison between the experimental acquired data and a set of simulated echoes arising from arbitrary flaws present at each location of a meshed reconstruction area. Different correlation and comparison algorithms between experimental and simulated data have been used to check the consistency of the method. Both techniques have been validated using experimental and simulated data from planar and irregular profile components containing artificial flaws.