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Control nedistructiv cu microunde

L’ installation de défectoscopie à micro-ondes dans la bande X


     Introduction

    La défectoscopie est apparue comme une conséquence du développement des recherches sur l’interaction des micro-ondes avec la substance. Les méthodes de contrôle non déstructif à micro-ondes sont utilisées pour vérifier la qualité et les dimensions géométriques des pièces en matériaux thermo-isolantes, en plaque de verre, fibre, bois aggloméré, matériaux de construction et cetera. À cet effet on envisage la  production des équipements pour le côntrole en temps réel des matériaux diélectriques, ce qui permettrait le réglage des outillages aux paramètres optimaux. La  défectoscopie à micro-ondes est utilisée aussi pour la vérification des repères en matériaux diélectriques qui sont utilisés dans l’astronautique, l’aviation, la technique militaire, la médecine et cetera.

    De point de vue physique, les matériaux testés influent sur la transmission, la réflexion, l’absorption et la diffusion des micro-ondes. Il faut étudier et mesurer l’amplitude, la phase et la polarisation des micro-ondes. La déstruction de la continuité et de la structure des matériaux est accompagnée par la variation des paramètres électro-magnétiques et donc par la modification de l’interaction des micro-ondes avec les  matériaux.Dans le cas des matériaux synthétiques, les défauts peuvent survenir pendant une de ces phases: 1) la fabrication du matériel , 2) la fabrication des pièces (par: couléé, extrusion, pression, laminage, traitement mécanique par usinage), 3) pendant l’exploitation, à cause des sollicitations sur le matériel. Le contrôle non déstructif à micro-ondes peut être utilisé pendant toutes les trois phases, en apportant des informations sur la présence et la  localisation des discontinuités intérieures. S’en servir dans la première phase permet le réglage des paramètres technologiques de fabrication du matériel afin de réduire au minimum ou même d’annuler les défauts. Dans la deuxième phase, le contrôle non déstructif mène au découpage précis des portions de matériel qui contiennent des défauts, en évitant  les traitements mécaniques qui seraient inutiles. La vérification des pièces et des assemblages pendant la troisième phase rend possible le remplacement à temps des éléments usés et donne des indications sur les nouveaux dessins dans le but d’en augmenter la fiabilité.

    Structure de l’installation

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Fig.1.1- le module d’émission, réception et détection des signaux de micro-ondes; 2- le système d’alimentation du générateur de micro-ondes; 3- le générateur de  modulation; 4- l’amplificateur de mesure; 5- le système d’exploration plane et d’enregistrement sur les coordonnées XY; 6- le système d’enregistrement;

 

    Le  module d’émission,réception et détection des signaux de micro-ondes(MM)

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Fig.2.1-générateur de micro-ondes, 2-isolateur, 3- modulateur, 4,6- atténuateurs réglables, 5- jonction T- hybride, 7- court-circuit réglable, 8- antenne, 9-détecteur

 

    La structure du module de micro-ondes est illustré dans la figure 2. L’élément qui ramifie la puissance des micro-ondes et obtient le signal d’après l’interaction avec le matériel testé est une jonction en T-hybride à guide rectangulaire. Par le type de connexion celle-ci est un pont interférometrique de micro-ondes. Le signal de micro-ondes qui part du générateur est appliqué à la porte no.3, étant divisé vers les portes colinéaires 1* et 2* d’amplitudes et phases égales. À la porte 1* on a connecté le bras de mesure constitué par un tronçon de guide droit auquel on a fixé une antenne horn ou un guide à diaphragme qui vise le matériel testé.  À la porte no. 2* on a connecté en série un atténuateur et un court-circuit, tous les deux réglables; ces éléments forment le bras de référence et réalisent une impédance variable. À la porte no. 4* on a couplé un détecteur de micro-ondes.

Selon les proprietés de la jonction T-hybride, si les bras 1* et 2* sont symétriques, la puissance transmise du bras d’alimentation 3*(H) au bras de test 4* est nulle, même si ceux-ci sont inadaptés; dans des conditions d’équilibrage du pont, le signal détecté au bras 4* est nul. Pour un diélectrique donné, sur une portion étalon sans déplacement du module à micro-ondes, il faut équilibrer le pont interférométrique.

    La graduation de l’installation DRAF-02. Défectogrammes-étalons

    L’installation DRAF –02 détecte l’existence de différents types de défauts. Pour vérifier le fonctionnement de l’installation et pour déterminer  la sensibilité et la graduation, on a utilisé des étalons de défaut réalises  par analogie avec les étalons utilisés  dans les installations de défectoscopie à ultra-sons et à rayons gamma. Ce sont des plaques du matériel qu’on teste, avec la même épaisseur nominale et dans lesquelles on exécute par fraisage des caneaux de dimensions précises. Dans la figure 3 on présente un étalon de ce type, en indiquant la significance des valeurs utilisées dans les défectogrammes. 

 

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Fig.3  Étalon – défaut aux caneaux

 

    Défectogramme no.1/Étalon PVC011/

Table 3.2.1      
Caractéristiques
étalon (mm)
h
(mm)
S1
(mV)
S2
(mV)
l=6 0,3 11 4
i0=7,5
j1=100
0,5 44 16
P=40 0,8 182 72
j2=55,   PVC 011 1,1 - 115

 

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La fig.4 présente l’enregistrement d’une plaque-étalon aux canaux, ayant une augmentation pas à pas de la profondeur h.

 

    Sur la portion j2 on a réalisé l’équillibrage du pont interféromètrique, la modification de l’épaisseur 1 provoquant une augmentation de la tension fournie par l’amplificateur. La surface du canal étant grand en comparaison de la fente, on peut considérer que dans son centre, les effets d’extremité sont négligeables. Dans la figure 5 on présente la fonction S=S(h) pour deux valeurs de l’amplification du système selon les dates de table 3.2.1 Si l varie dans un domaine restraint de valeurs, par exemple entre 0,8 et 1,2mm, l’indication peut être considérée comme linéaire. Selon la réalisation de l’équilibre du pont, une déviation de la même épaisseur en sens positif ou négatif par rapport à l’épaisseur nominale sera indiquée de la même manière par l’installation. Pour avoir une indication du sens dans lequel on modifie l’épaisseur 1, sur la portion-étalon j2, on déséquilibre le pont et on l’emplace dans la région linéaire des indications. Toute modification d’épaisseur dans les limites admises est indiquée graphiquement par l’enregistreur.

 

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Fig.5 La fonction S= S(h) pour deux amplifications de l’installation correspondant au défectogramme no. 1

 

    Une utilisation optimale de l’installation de défectoscopie DRAF-02 exige le traitement des données et l’interpretation des résultats d’après des étalonnages. L’interconnexion avec un système électronique de calcul ayant enmagasiné dans la mémoire les formes des signaux pour des différents types de défauts permettra la croissance de la vitesse de travail et la réalisation des corrections en temps réel pour annuler ou diminuer les défauts du matériel.. L’installation permet l’analyse en régime de laboratoire des repères en matériaux diélectriques qui supportent des sollicitations dans des équipements spéciaux.

Gradient

Codrescu nr. 17, Iasi 700495, Romania