Formation de faisceau
Le temps de réponse d’un système d’inspection par ultrasons dépend de plusieurs facteurs : la sonde, le type d’appareil et ses réglages, ainsi que les propriétés acoustiques du matériau inspecté. La réponse des sondes multiéléments, comme celles de toutes les autres sondes à ultrasons pour le contrôle non destructif, dépend des paramètres de conception de la sonde (fréquence, taille et amortissement mécanique), et des paramètres de l’impulsion d’excitation utilisés pour exciter la sonde.
Quatre paramètres importants ont un certain nombre d’effets interdépendants sur le rendement de la sonde.
Fréquence-- Comme indiqué dans la section précédente, la fréquence d’inspection a un effet significatif sur la longueur du champ proche et sur la propagation du faisceau. Dans la pratique, les fréquences élevées peuvent offrir un meilleur rapport signal sur bruit que les basses fréquences, car ils ont un potentiel de focalisation plus grand et donc un point focal resserré et optimisé. Par contre, la pénétration diminue lors d’utilisation de fréquences élevées, du fait d’une augmentation de l’atténuation du matériau. Les applications comportant de très longs parcours sonores ou un matériau à forte atténuation ou diffusion nécessitent l’utilisation de basses fréquences. Généralement, les sondes multiéléments industrielles sont offertes dans des fréquences variant de 1 MHz à 15 MHz.
Taille de l’élément-- Au fur et à mesure que la taille des éléments d’un réseau diminue, la capacité de déflexion du faisceau augmente. Dans la pratique, la taille minimale des éléments d’une sonde commerciale est généralement d’environ 0,2 mm. Toutefois, si la taille des éléments est inférieure à une longueur d’onde, de puissants lobes secondaires indésirables se formeront.
Nombre d’éléments-- Au fur et à mesure que le nombre d’éléments augmente, la zone de couverture physique de la sonde et sa sensibilité, ainsi que sa capacité de focalisation et de déflexion, augmentent également. Cependant, il faut peser le pour et le contre de l’utilisation de grands réseaux d’éléments par rapport à la complexité et les coûts des systèmes.
Pas et ouverture-- Le pas correspond à la distance entre les éléments et l’ouverture correspond à la taille réelle d’un élément émetteur. Or, cette ouverture est habituellement composée d’un groupe d’éléments qui envoient des impulsions simultanément. Pour optimiser l’étendue de déflexion, le pas doit être de petite taille. Une grande ouverture est nécessaire pour obtenir une sensibilité optimale, un étalement indésirable du faisceau minimal et une forte focalisation. Les appareils multiéléments modernes supportent habituellement des ouvertures de lois focales allant jusqu’à 16 éléments. Les systèmes les plus avancés supportent des ouvertures allant jusqu’à 32 éléments, voire même 64 éléments.
Les concepts clés généraux des faisceaux multiéléments peuvent se résumer comme suit : un groupe d’éléments est excité sous une loi focale programmée. Cela génère l’ouverture de la sonde et les caractéristiques du faisceau souhaitées.
