Informations pour le choix d’une sonde à courants de Foucault

Le choix de la bonne sonde à courants de Foucault est d’une grande importance pour le succès de votre inspection. Dans ces pages, nous avons inclus des informations utiles pour vous aider à faire le bon choix.

Sondes absolues (sondes à bobine simple)

C’est la première forme de dispositif à courants de Foucault et elles fonctionnaient avec une sonde à bobine simple enroulée selon une fréquence spécifique. De nombreux modèles plus récents de dispositifs à courants de Foucault ont conservé cette configuration de circuit, populaire chez les utilisateurs, tout en y incorporant des fonctions plus sophistiquées. Pour fonctionner, ces sondes ont besoin d’une bobine d’équilibrage qui peut être réglée à partir du dispositif à courant de Foucault. La bobine est souvent intégrée au boîtier de la sonde, au connecteur de câble ou à un adaptateur séparé (voir Fig. 1).

Figure 1

Un problème peut survenir lorsque la valeur de l’inductance de la sonde n’est pas suffisamment proche de la valeur de la bobine d’équilibrage, ce qui entraîne un déséquilibre de l’instrument. Il en résulte de mauvaises performances (bruit ou insensibilité) ou une absence totale de réponse (saturation du signal).

Sondes de type pont

Dans cette configuration, les bobines de sonde sont situées dans un « pont » électrique (voir fig. 2). L’instrument équilibre le pont et tout changement d’équilibre s’affiche sous forme de signal. Dans cet agencement, la même bobine produit les courants de Foucault et détecte les changements d’impédance provoqués par les défauts (ou toute autre variable). Presque tous les instruments peuvent fonctionner avec ce type de configuration de bobine.

Figure 2

Sonde de type à réflexion

Ces sondes sont aussi appelées sondes à émission-réception séparées. Dans cette configuration, les courants de Foucault sont produits par une bobine reliée à l’oscillateur de l’instrument (émetteur). Les signaux reçus par la sonde sont détectés par des bobines séparées appelées capteurs (voir Fig. 3 et Fig. 4). Tous les nouveaux instruments à plan d’impédance ainsi que de nombreux modèles plus anciens peuvent fonctionner à la fois en mode pont et en mode réflexion. En cas de doute, appelez le fabricant ou appelez-nous.

Figure 3

Figure 4

Pont ou réflexion ?

C’est une question fréquemment posée par ceux qui tentent de sélectionner la meilleure sonde pour une inspection. La réponse : cela dépend. Examinons les deux systèmes.

Gain : Les sondes à réflexion donneront un gain plus élevé, en particulier si elles sont réglées sur une fréquence spécifique, mais normalement la différence est d’environ 6 dB en moyenne. Il est vrai que cela double le signal, mais si l’on considère que les instruments sont capables de fournir facilement cette augmentation de gain, ce n’est pas si important. Néanmoins, dans les applications critiques, cette augmentation est très appréciée.

Étendue de fréquences : les sondes à réflexion n’ont pas besoin d’équilibrer les bobines émettrices par rapport aux bobines réceptrices. Cela signifie qu’elles permettront une étendue de fréquences plus importante. Tant que la bobine émettrice produit des courants de Foucault, la bobine réceptrice les détecte et un signal s’affiche. Cela peut ne pas fournir de bonnes informations à certaines fréquences, mais la sonde fonctionne toujours !

Les sondes de type pont offrent généralement une étendue de fréquence limitée dans les instruments plus anciens, car ceux-ci doivent équilibrer un pont électrique à l’aide de ses autres bras (commandes X et R). Dans les instruments modernes, le pont est normalement formé de résistances de précision fixes ou d’un transformateur fixe à l’intérieur. Les signaux détectés de cette manière sont traités électroniquement sans aucun ajustement « mécanique », ce qui signifie une plus grande capacité d’équilibrage sur une étendue de fréquences plus importante.

Dérive : La dérive de la sonde est principalement causée par un changement de température dans les bobines. Cela peut être causé par une variation de la

température ambiante, ou par la chaleur produite par le courant de l’oscillateur, ou les deux. Il existe des paramètres de conception qui peuvent être optimisés pour réduire la dérive, comme le diamètre du fil et la sélection de la ferrite, mais les sondes à réflexion sont normalement un bon choix pour éviter encore plus ce problème.

Dans une sonde à réflexion, le courant émetteur ne circule pas à travers les bobines réceptrices ; en fait, le champ magnétique reçu en retour est normalement beaucoup plus petit et, par conséquent, le courant circulant dans les bobines réceptrices est également réduit. La plupart des types de sondes (crayon, ponctuelle, annulaire, pour trou de boulon, etc.) peuvent être fabriquées en type pont ou réflexion. Gardez à l’esprit qu’une sonde à réflexion est presque invariablement plus difficile à fabriquer et elle est donc plus coûteuse.

Sondes absolues, pont et différentielles

C’est un sujet pour lequel une certaine confusion existe. De nombreux utilisateurs ont qualifié une sonde de « différentielle » lorsque le signal affiché donne un mouvement de haut en bas ou un signal de type figure 8. Cela est dû au fait que les deux bobines détectent le défaut en séquence. Lorsque les deux bobines de détection sont sur la surface de la sonde, elles compensent l’entrefer et, par conséquent, aucune ligne n’est visible (voir Fig. 5).

Figure 5

En revanche, un affichage absolu ou pont est produit par une seule bobine de détection (voir Fig. 1 à Fig. 4), ce qui donne un seul mouvement ascendant avec une ligne d’entrefer presque horizontale. D’autres ont qualifié une sonde de « différentielle » simplement lorsque les bobines étaient connectées de manière différentielle, comme dans un circuit en pont. Le problème avec cette définition, c’est que les sondes peuvent être connectées de manière différentielle dans un système à réflexion, ainsi que lors de l’utilisation de deux bobines réceptrices (comme la plupart des sondes pour trou de boulon pilotées par scanner). Dans ce cas, les deux bobines réceptrices sont positionnées à proximité l’une de l’autre et contenues dans une bobine émettrice (voir Fig. 6).

Figure 6

Le meilleur moyen d’éviter cette confusion est souvent de désigner la sonde comme absolue, pont, réflexion, pont différentiel ou réflexion différentielle, selon les besoins. Il est plus logique de qualifier la description en fonction du signal affiché, car c’est ce qui compte vraiment, et peu de gens sont concernés par la façon dont les bobines sont connectées à l’intérieur.

Sondes blindées et non blindées

Les sondes sont normalement disponibles en versions blindées et non blindées ; cependant, il y a une augmentation

de la demande pour la variété blindée. Le blindage restreint le champ magnétique produit par les bobines à la taille physique de la sonde. Le blindage peut être fait de divers matériaux, mais les plus courants sont la ferrite (un type de céramique faite d’oxydes de fer), le mumétal et l’acier doux. La ferrite constitue le meilleur blindage, car elle offre un chemin facile pour le champ magnétique, mais a une faible conductivité. Ce qui signifie que la perte de courants de Foucault est faible dans le blindage lui-même. L’acier doux entraîne plus de pertes, mais il est largement utilisé pour les sondes ponctuelles et les sondes annulaires en raison de sa facilité d’usinage lorsque la ferrite n’est pas disponible dans certaines tailles ou formes. Le mumétal est parfois destiné aux sondes crayon, car il est disponible en feuille mince ; cependant, il est moins efficace que la ferrite.

Le blindage présente plusieurs avantages : premièrement, il permet à la sonde d’être utilisée à proximité de changements de géométrie, comme les bords, sans donner de fausses indications ; ensuite, il permet à la sonde d’entrer en contact avec les têtes de fixation ferreuses en ne générant qu’une interférence minimale ; enfin, il permet la détection de petits défauts en raison du champ magnétique plus fort concentré dans une zone plus petite.

D’autre part, les sondes non blindées permettent une pénétration un peu plus profonde en raison du champ magnétique plus important. Elles sont également légèrement plus tolérantes à l’entrefer. Les sondes non blindées sont recommandées pour l’inspection des fissures de surface sur les matériaux ferreux (acier), et en particulier avec les multimètres. En effet, la réponse du multimètre est trop lente pour permettre au signal d’une sonde blindée de s’afficher à des vitesses de balayage normales en raison de la zone sensible plus petite.

Adaptateurs

Pour connecter une sonde avec un connecteur différent de celui utilisé sur l’instrument, il faut utiliser un adaptateur. Un adaptateur se compose de deux connecteurs différents reliés et câblés pour correspondre aux entrées et sorties, si nécessaire. Il est normalement logé dans un boîtier court qui peut être positionné à l’entrée de l’instrument. Parfois, il est également possible d’utiliser un « adaptateur de câble » conçu pour s’adapter à un connecteur situé sur le boîtier de la sonde. Selon le câblage de l’instrument, il peut être possible d’avoir un seul adaptateur pour les sondes à pont et à réflexion. Dans d’autres cas, il est nécessaire d’avoir deux adaptateurs séparés ou d’utiliser un connecteur commutable.