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Trai
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Suc
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Est-a
(2)
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DANS
(1)
[11][_]
Seu
(1)
[12][_]
Ech
(1)
[13][_]
Rela
(1)
[14][_]
Physical
(5/ 6)
[15][_]
100 ns
(2)
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2521297 l
(1)
[17][_]
38 s
(1)
[18][_]
de 6 bits
(1)
[19][_]
2 L
(1)
[20][_]
Molecule
(2/ 3)
[21][_]
water
(2)
[22][_]
PORTES
(1)
[23][_]
Polymer
(1/ 2)
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Rayon
(2)
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Disease
(1/ 1)
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Rupture
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2521297A1
Family ID 2006336
Probable Assignee Rolls Royce
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ANALYSEUR DE SIGNAUX POUR DETECTEUR DE DEFAUTS DE PIECES
Abstract
_________________________________________________________________
A signal analyser for analysing the echo signals generated by an
ultrasonic flaw detector, particularly in the region of geometry
echoes comprises a number of signal processing channels (10), each
arranged to receive a portion of the echo signal via a time gate (34)
which is operated by a clock (14) or a clock (58) emitting gate
pulses, and a shift register (12). Each signal processing channel (10)
includes hold circuit (40) or (74) which holds the peak value of the
signal in the respective time gate, an averaging filter (42) or (76)
the output from which represents the average "grass" level, a first
comparator (44) or (78) the output from which represents the
difference between the outputs from the hold circuit and the averaging
filter, and a second comparator (46) or (80) which receives the output
of the first comparator and a threshold signal. The second comparator
only has an output if the output of the first comparator is greater
than the threshold signal, and thus represents a flaw and this output
enables a tri-state buffer to pass the output of the first comparator
to the output data bus.
L'INVENTION CONCERNE UN ANALYSEUR DE SIGNAUX POUR ANALYSER LES SIGNAUX
D'ECHO ENGENDRES PAR UN DETECTEUR ULTRASONIQUE DE DEFAUTS, NOTAMMENT
DE CRIQUES, DE PIECES DEVANT SUBIR UN CONTROLE NON DESTRUCTIF.
L'ANALYSEUR COMPORTE PLUSIEURS CANAUX DE TRAITEMENT DE SIGNAUX 10,
CHAQUE CANAL COMPORTANT UN CIRCUIT D'ECHANTILLONNAGE ET MAINTIEN DE
VALEUR DE CRETE 12 QUI RETIENT LA VALEUR DE CRETE DU SIGNAL DANS LE
CRENEAU TEMPOREL RESPECTIF, UN FILTRE ANALOGIQUE DONT LE SIGNAL DE
SORTIE REPRESENTE LE NIVEAU MOYEN DE L'ECHO DE BASE, UN PREMIER
AMPLIFICATEUR DIFFERENTIEL 44 SERVANT DE COMPARATEUR ET DONT LE SIGNAL
DE SORTIE REPRESENTE LA DIFFERENCE ENTRE LES SIGNAUX DE SORTIE DU
CIRCUIT DE MAINTIEN ET DU FILTRE, AINSI QU'UN SECOND AMPLIFICATEUR
DIFFERENTIEL, SERVANT EGALEMENT DE COMPARATEUR 46, QUI RECOIT LE
SIGNAL DE SORTIE DU PREMIER COMPARATEUR 44, ET UN SIGNAL DE SEUIL; LES
CANAUX DE TRAITEMENT DE SIGNAUX SONT COMMANDES PAR L'INTERMEDIAIRE
D'UNE HORLOGE 14, D'UN REGISTRE A DECALAGE 12 ET D'UN CIRCUIT A PORTES
38.
Description
_________________________________________________________________
25212.
La presente invention concerne un analyseur pour trait < et analyser
les signaux electriques engendres par un detectei ultrasonique de
defauts, tels que des criques, utilise pour: controle non-destructif
de pieces, en particulier les disques de turbines de moteurs a
turbines a gaz.
Des defauts internes tels que des criques, qui consti- tuent
essentiellement des affaiblissements dans la structure de telles
pieces, se produisent pendant le traitement de la matiere premiere,
pendant la fabrication de la piece et pen- dant la duree de service de
la piece La detection de ces criques est essentielle, en particulier
dans le cas de piece E fortement sollicitees, telles que des disques
de turbines.
Si la position et les dimensions de la ou des criques sont connues,
l'application de methodes modernes de definition mecanique de rupture
permet de determiner avec une precision considerable la duree de
service a laquelle on peut s'attendr pour la piece.
Un procede courant de controle non-destructif de disque de turbines
pour detecter des criques internes consiste a im- merger le disque
dans un bain d'water, a faire tourner le disqu et a exposer le disque
a des impulsions ultrasoniques emises par une sonde ultrasonique, qui
est deplacee lentement au- dessus du disque Chaque impulsion est
reflechie par la piece sous la forme d'une succession d'echos,
comprenant des echos provenant des surfaces avant et arriere de la
piece, un echo de grandeur variable appele "echo de base", resultant
de la structure de grains du materiau de la piece et, si l'impul- sion
a ete emise sur une crique, il se produit un echo cor- respondant a la
crique La dimension de la crique est en relation avec la grandeur de
l'echo correspondant Si l'im- pulsion a ete emise dans la zone d'une
variation de section droite de la piece, il se produit egalement
d'autres echos appeles des "echos geometriques".
Tous ces echos sont affiches sur un ecran et l'opera- teur doit
reconnaitre un echo qui augmente momentanement au- dessus du niveau de
l'echo de base, lorsque la crique passe en dessous de la sonde et
disparait a nouveau Le cas le plus critique est celui o il se produit
une crique dans la zone d'une variation de section et o l'echo de
crique est masque par l'echo geometrique; par exemple, le signal
d'echo de crique peut se produire momentanement sur le bord arriere du
signal d'echo geometrique relativement grand La detection visuelle
d'une telle crique necessite une concentration con- siderable pendant
de longues periodes, une experience et une habilete de reconnaissance
de motif Une perte momentanee de concentration pourrait signifier
qu'il est passe une crique non-detectee.
La-presente invention a pour but de fournir un appareil qui traite et
analyse les signaux produits par les echos'pro- venant d'une piece
soumise a un controle ultrasonique non- destructif, de maniere qu'une
grandeur et une position d'echo de crique, en particulier dans la zone
de modifications de section, soient indiquees et enregistrees sans
qu'il soit necessaire d'effectuer une surveillance visuelle continue
des signaux d'echos.
Conformement a la presente invention, il est prevu un analyseur de
signaux comprenant plusieurs canaux de traite- ment de signaux, chaque
canal etant agence pour recevoir des signaux a analyser par
l'intermediaire d'un moyen d'etablis- sement de creneau, tous les
moyens d'etablissement de creneau pouvant etre sollicites par une
commande d'etablissement de creneau pour permettre au signal d'etre
analyse sequentielle- ment par chaque canal, chaque canal comprenant
un circuit de maintien agence pour recevoir et maintenir la valeur de
crete du signal dans le creneau temporel respectif, un filtre
d'etablissement de valeur moyenne agence pour recevoir le signal de
sortie du circuit de maintien, un premier compa- rateur agence pour
recevoir les signaux de sortie du circuit de maintien et du filtre
d'etablissement de valeur moyenne, le signal de sortie du premier
comparateur etant transmis a un second comparateur qui recoit
egalement un signal de niveau de seuil, le signal de sortie du second
comparateur etant utilise pour determiner si le signal provenant du
premier comparateur est ou non significatif et, dans l'af- firmative,
pour enregistrer le signal de sortie du premier comparateur. Le signal
de sortie du second comparateur peut etre applique a un convertisseur
analogique-numerique (A-D) qui permet au signal de sortie du premier
comparateur d'etre converti sous une forme numerique si le signal de
sortie du premier comparateur est superieur au niveau de seuil
preregle La donnee convertie peut etre transmise a un bus de donnees
par l'intermediaire d'un tampon a trois etats, le bus de donnees etant
relie a une memoire du type "premier- entre-premier-sorti", a partir
de laquelle la donnee peut etre transmise a un affichage visuel et a
une imprimante et/ou a un ordinateur pour une analyse des donnees.
L'analyseur de signaux peut etre adapte en particulier pour analyser
les signaux d'echos engendres var un detecteur ultrasonique de criques
dans lequel des impulsions regulieres d'energie ultrasonique sont
dirigees sur une piece a des fins de controle Le signal d'entree
applique a l'analyseur com- prend les signaux d'echos provenant de la
piece et ces si- gnaux sont de preference traites par un attenuateur
variable et un amplificateur logarithmique avant de passer dans les
canaux de traitement de signaux par l'intermediaire du moyen
d'etablissement de creneau.
Le moyen d'etablissement de creneau peut comprendre un circuit
d'horloge a frequence variable qui produit des im- pulsions de
declenchement d'une largeur choisie, et un re- gistre a decalage, le
circuit d'horloge etant actionne par une impulsion emise par le
detecteur de criques par l'inter- mediaire d'un element de
retardement, ou bien directement par le signal d'echo sur paroi avant
provenant de la piece en cours de controle Le circuit d'horloge peut
produire des impulsions de declenchement de largeur uniforme, dont la
largeur peut etre modifiee par l'operateur, ou bien des impulsions de
declenchement peuvent etre produites par un second circuit d'horloge o
la largeur des impulsions de declenchement peut etre fonction de la
puissance du signal d'echo de maniere que les echo geometriques
puissent reduire la largeur d'impulsion de declenchement en permettant
un examen pousse des echos geometriques.
25212 e 7 Le signal-de sortie du premier comparateur represente le
signal en decibels (d B) au-dessus du niveau de "base" et, si ce
signal est audessus du niveau de seuil, le second comparateur
reconnait le signal comme constituant un signal de crique et il oblige
le convertisseur analogique-numerique a convertir le signal sous une
forme numerique La donnee de dimension de crique ainsi que la
profondeur de crique, sous la forme de nombres d'impulsions provenant
du circuit d'hor- loge uniforme, sont appliquees a la memoire
"premier-entre- premier-sorti (FIFO", au dispositif d'affichage visuel
et a l'imprimante et/ou a un ordinateur Le dispositif d'affichage
visuel et l'imprimante et/ou l'ordinateur recoivent egalement des
donnees indiquant le nombre total de criques qui ont ete detectees et
l'imprimante et/ou l'ordinateur recoivent des donnees provenant d'un
systeme de detection mecanique prevu dans l'appareil de controle et
indiquant la position de la crique. Chaque canal de traitement de
signaux peut comprendre des dispositifs analogiques ou numeriques et,
dans la forme analogique, le premier et le second comparateur
comprennent un amplificateur differentiel et un comparateur
analogique, tandis que le circuit de maintien comprend un circuit
capa- citif qui peut comprendre un condensateur et un tampon.
Dans la forme numerique, les comparateurs sont tous deux des
comparateurs numeriques, le circuit de maintien comprend un registre
numerique-et un seul convertisseur- analogique-numerique remplace les
convertisseurs dans les canaux de traitement individuels, et il est
agence pour convertir le signal d'entree provenant du detecteur de
criquesavant sa transmission a chaque canal de traitement.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention seront
mis en evidence dans la suite de la descrip- tion, donnee a titre
d'exemple non limitatif, en reference aux dessins annexes dans
lesquels:- la Fig 1 est une courbe d'echo typique donnant l'am-
plitude du signal d'echo en fonction du temps; la Fig 2 represente a
echelle agrandie une partie de la courbe d'echo pour un changement de
section dans la piece, sans la presence d'un signal de crique; la Fig
3 est semblable a la Fig 2, mais avec la pre- sence d'un signal de
crique; la Fig 4 est un schema ablocs d'une forme d'analyseur de
signaux conforme a la presente invention; la Fig 5 est un schema a
blocs d'un des canaux de traitement de signaux analogiques de
l'analyseur represente sur la Fig 4; la Fig 6 represente les formes
d'ondes de signal en differents points le long du canal represente sur
la Fig 5 la Fig 7 est un schema montrant l'analyseur de la Fig j relie
a un detecteur de criques et a un appareil de controle non-destructif;
et la Fig 8 est un schema a-blocs d'une forme numerique du canal de
traitement de signaux represente sur la Fig 5.
La Fig 1 represente une courbe correspondant a un echo recu en
provenance d'une piece comportant un changement de section Les signaux
A et B sont les signaux d'echos quisont recus en provenance des parois
avant et arriere de la piece, le signal C et le signal provenant du
changement de section et appele un echo geometrique et en outre il
existe un signal D qui represente les echos de fond resultant de la
structure de grains de la piece, ce signal etant appele
"signal de base".
La Fig 2 represente a echelle plus grande le bord arriere du train
d'oscillations relativement grandes et amorties de l'echo geometrique
C Les methodes existantes de localisation de criques exigent de
l'operateur la recon- naissance de la crique sous la forme d'un signal
supplemen- taire qui apparait brusquement dans ce train
d'oscillations, comme indique sur la Fig 3 L'analyseur de signaux
conforme a l'invention propose d'examiner le signal d'echo geometrique
dans une serie de creneaux de duree temporelle variable.
Les Fig 2 et 3 montrent ensemble l'effet de l'utilisation de largeurs
differentes d'impulsion de commande ou de de- clenchement.
Sur la Fig 2, le signal de crete, dans une impulsion de commande large
d'une duree tl, correspond a une des os- cillations de l'echo
geometrique Sur la Fig 3, pour un cren E de meme duree, le signal de
crete est le meme que sur la Fig 2
-du fait que, bien qu'un signal de crique E soit apparu pen- dant la
duree du creneau, il est inferieur a la partie ad- jacente de l'echo
geometrique.
La Fig 2 montre egalement les conditions de fonction- nement obtenues
avec une impulsion de commande etroite d'une duree t 2, et le signal
de crete apparaissant dans ce creneau correspond au cycle inferieur
suivant de l'echo geometrique.
Sur la Fig 3, l'echo de crique E apparaissant dans le meme creneau
etroit monte au-dessus de la valeur enregistree dans le creneau etroit
de la Fig 2 et, a condition que l'echo de crique depasse un niveau de
seuil predetermine, qui est un certain niveau au-dessus du niveau de
"base", la crique est reconnue et enregistree.
Comme cela sera decrit de facon plus detaillee dans la suite,
l'analyseur peut utiliser des impulsions de commande etroites
d'uneduree d'environ 100 ns dans la zone de l'echo geometrique et des
impulsions de commande plus larges en d'autres zones L'operateur peut
choisir d'utiliser l'un de deux generateurs d'horloge pour commander
la largeur d'im- pulsion de commande, une horloge uniforme ou bien une
horloge commandee par la dimension d'echo et qui engendre des impul-
sions d'une periode predeterminee jusqu'a ce qu'un echo substantiel,
par exemple un echo geometrique soit recu.
La dimension instantanee du signal recu determine la duree instantanee
des impulsions d'horloge, et par consequent les impulsions de
commande, qui sont plus etroites lorsqu'il se produit des echos de
plus grande amplitude.
La Fig 4 represente sous la forme d'un schema a blocs les principaux
composants de l'analyseur et les dispositifs peripheriques
d'enregistrement et d'affichage, l'analyseur etant commande dans son
mode operatoire le plus simple.
Le composant principal de l'analyseur est constitue par un groupe de
canaux de traitement de signaux 10 qui recoivent les signaux d'echos
provenant de la piece en train d'etre controlee Les canaux sont
commandes par un registre a decalage 12 qui engendre les impulsions de
commande et par une horloge uniforme de largeur d'impulsion reglable
14 qui assure le decalage d'un " 1 " logique au travers du registz
l'horloge etant declenchee par le signal d'echo de surface superieure
provenant de la piece Le " 1 " logique ouvre suc- cessivement la porte
de chaque canal.
Les donnees significatives provenant des canaux 10, c'est-a-dire les
donnees indiquant la presence et les dimen- sions d'une crique, sont
reconnues pour un circuit de detec- tion de donnees 16 et cela
provoque l'application des donnees a une memoire du type
"premier-entre-premier-sorti" (FIFO) 18 En meme temps, le circuit de
detection de donnees fait en sorte que le signal de sortie d'un
compteur de profondeur 20, indiquant la profondeur d'une crique par un
nombre de creneau temporels apparaissant a la sortie de l'horloge 14,
soit ap- plique a la memoire FIFO 18.
Lecircuit de detection de donnees 16 applique egalement des
coordonnees d'analyse dans une memoire FIFO independante 22 Les
coordonnees d'analyse sont obtenues a partir de transducteurs de
positions incorpores au systeme d'analyse de piece Ces coordonnees
sont normalement des nombres deci- maux codes en binaires (BCD) ou des
nombres binaires et, dans le cas o la piece est un disque de turbine,
ils repre- sentent la position instantanee de la sonde ultrasonique
par rapport au disque, a savoir par la distance a partir du centr
(rayon) et par la rotation a partir d'un repere de reference (angle)
Le circuit de detection de donnees 16, outre qu'il assure le
chargement des memoires FIFO, applique egalement une impulsion a un
compteur de criques 26.
Les donnees provenant de la memoire FIFO 18 sont trans- mises par
l'intermediaire de bus de donnees 28 et 39 a un dis positif
d'affichage 32 et a l'imprimante 24 et/ou a l'ordina- teur 34 qui
recoivent egalement des donnees provenant du compteur de criques 26
par l'intermediaire d'un bus de donnee 36 L'imprimante et/ou
l'ordinateur recoivent egalement des donnees provenant de la memoire
FIFO 22 par l'intermediaire d'un bus de donnees 37 L'ensemble complet
de donnees se rapportant a chaque crique comporte une dimension
exprimee en d B, une profondeur exprimee en nombre de creneaux
temporel un rayon exprime en millimetres ou en pouces, et un angle
2521297 l exprime en degres, cet ensemble etant imprime, en meme temps
que le nombre total de criques, par l'imprimante 24 a une cadence
d'environ une ligne par seconde Si le temps d'affi- chage est regle a
une cadence differente, le systeme permet a l'imprimante de
fonctionner a sa propre vitesse, independam- ment du systeme
d'affichage.
La memoire FIFO 18 est utilisee comme une memoire tempo- raire pour
adapter l'acquisition rapide possible a partir d'une zone localisee du
disque a la vitesse relativement lente qui est necessaire pour un
affichage et un enregistrement.
La capacite de la memoire est adaptee au nombre eventuel de criques
et, dans le cas d'un disque de turbine, puisque seu- lement une ou
deux criques risquent d'etre rencontrees dans le cas le plus
defavorable, la memoire a une capacite de memo- risation des donnees
concernant seize criques Aussitot que les donnees de criques sont
chargees dans la memoire FIFO, elles apparaissent sur le dispositif
d'affichage 32 pendant un temps determine par la commande de temps
d'affichage.
A la fin de cette periode, la nouvelle serie de donnees se trouvant
dans la memoire FIFO est affichee, etainsi de suite.
Si un groupe de defauts provoque une augmentation jusqu'a une
succession rapide de donnees de criques provenant des canaux de
traitement de signaux 10, les groupes de donnees sont memorises
temporairement dans la memoire FIFO et ils sont transmis au dispositif
d'affichage a une cadence appro- priee qui est determinee par
l'operateur Si la memoire FIFO est remplie temporairement, ou bien si
l'operateur ne fait pas attention a la crique indiquee sur le
dispositif d'af- fichage 30, le nombre total de criques detectees peut
etre verifie par le compte de criques apparaissant sur le dispo- sitif
d'affichage.
Le dispositif d'affichage n'indique pas les coordonnees d'analyse du
fait qu'elles sont habituellement affichees par le systeme d'analyse
de disque, mais elles sont enregistrees sur l'imprimante 24 et/ou dans
l'ordinateur 34.
En reference aux Fig 5, 6 et 7, chaque canal de trai- tement de
signaux 10 comprend un circuit de declenchement 38, un circuit
d'echantillonnage de crete et de maintien 40, i qui comprend un
condensateur et un amplificateur a gain egal a l'unite, un filtre
d'etablissement de moyenne 42, un ampli- ficateur differentiel 44, un
comparateur 46, un convertisseur analogiquenumerique (A-D) 48 et un
tampon a trois etats 50 dont le signal de sortie est transmis par
l'intermediaire du bus de donnees relie au circuit de detection de
donnees 16 et a la memoire FIFO 18.
Les canaux de traitement de signaux 10 sont disposes en parallele et
ils recoivent successivement des signaux d'echos traites provenant de
la piece Les signaux d'echos sont d'abord attenues ou amplifies par un
dispositif a gain variab
54 qui regle le niveau du signal a une valeur la mieux appro- priee
pour un amplificateur logarithmique 56 dont la tension de sortie
represente le logarithme de sa tension d'entree et represente par
consequent la tension d'entree en decibels.
Les circuits de declenchement 38 des canaux sont ouverts suc-
cessivement de maniere que chaque porte du circuit correspon- dant
puisse inspecter des parties successives du signal d'ech Les circuits
de declenchement ou a portes sont commandes par le registre a decalage
12, qui est commande a son tour par l'horloge uniforme variable 14 ou
bien par une horloge commandee par dimension d'echo 58 Les circuits
d'horloge 14 et 58 comporte des commutateurs permettant a l'horloge
res- pective d'assurer l'activation du registre a decalage 12.
Cependant, l'horloge 14 continue a faire fonctionner le compteur de
profondeur 20 lorsque l'horloge 58 est en service Les deux horloges
peuvent etre declenchees par l'echo de paroi avant par l'intermediaire
du circuit de declenche- ment d'interface 59 En variante, les deux
horloges peuvent etre declenchees par l'impulsion d'emetteur apres un
retard etabli par l'element de retardement 60.
Le signal de commande d'une porte particuliere, fourni par le registre
a decalage, sert egalement a assurer la remise a zero du convertisseur
analogique-numerique de cette porte, et le signal provenant de la
porte precedente est utilise pour la remise a zero du circuit
d'echantillonnage de crete et de maintien 40 et pour la validation du
tampon a trois etats 50 L'analyseur est agence pour recevoir des
signaux provenant d'un detecteur de criques 62 qui peut ega- lement
comporter un oscilloscope associe 64, et egalement des signaux
provenant de dispositifs d'indication de position (non representes)
qui indiquent la position d'une sonde 66 par rapport a une piece 68
qui est immergee dans un reservoir d'water 70, Chaque circuit
d'etablissement de creneau ou a porte 38 permet au canal de traitement
de signal associe 10 d'examiner le signal d'echo ultrasonique
provenant d'une section hori- zontale mince du disque en train d'etre
controle La Fig 5 montre les formes d'ondes du signal dans differentes
positions le long du canal de traitement La forme d'onde (i) definit
l'affichage des signaux electroniques provenant du detecteur de
criques, ces signaux etant repetes plusieurs fois pour montrer le
resultat de changements dans les echos recus lorsque le disque tourne
La base de temps a ete representee comprimee pour faciliter la
presentation.
La forme d'onde (ii) correspond a la forme d'onde d'im- pulsion de
commande qui est affichee.
La forme d'onde (iii) represente seulement une des im- pulsions de
commande, c'est-a-dire celle qui ouvre la porte dans le canal
represente sur la Fig 5.
La forme d'onde (iv) montre la tension apparaissant dans le
condensateur du circuit d'echantillonnage de crete et de maintien 40
et elle correspond a la sortie de l'ampli- ficateur a gain egal a
l'unite a forte impedance d'entree qui agit comme-un tampon Quand la
porte 38 s'ouvre, le con- densateur se charge jusqu'a la tension de
crete du signal ultrasonique qui se produit pendant l'intervalle de
creneau.
En a, le signal correspond au niveau d'"echo de base" et il est
momentanement a une valeur faible Le condensateur main- tient cette
valeur faible jusqu'a ce que la porte s'ouvre a nouveau, dans la
periode de repetition suivante, en b.
En b, le niveau d"'echo de base" est plus eleve, et ce niveau
superieur est maintenu jusqu'a c En c, une valeur encore plus elevee
est saisie jusqu'a d En d, le niveau d"'echo de base" diminue, et une
valeur inferieure est maintenue jusqu'en e En e, il se produit un echo
de crique, et il il en resulte qu'une valeur bien superieure doit etre
maintenue jusqu'en f.
La forme d'onde (v) correspond a la sortie du filtre d'etablissement
de moyenne 42, qui a une constante de temps d'environ 0,1 seconde, et
qui filtre des variations trace- par-trace se manifestant dans le
niveau de signal, en eta- blissant une valeur moyenne du niveau d'echo
de base.
Le signal de sortie de l'amplificateur differentiel 44 est la
difference entre le dernier niveau de signal maintenu par le
condensateur d'echantillonnage de crete et de maintien et le niveau
moyen d'echo de base Toutes les tensions de signal representent le
dernier niveau de signal en decibels au-dessus du niveau de base, de
sorte que la forme d'onde (vi) represente le dernier niveau de signal
en "db au-dessus du niveau de base" Les variations relativement faible
du niveau de signal pour la forme d'onde (iv) font en sorte que la
valeur de "db au-dessus du niveau de base" devienne lege- rement
negative ou positive Cela n'a aucune influence sur le comparateur 46.
Cependant, un signal d'echo suffisamment grand pour etre interprete
comme une crique (e pour la forme d'onde; (iv fait en sorte que le
signal "db au-dessus du niveau de base" depasse le niveau de seuil
predetermine a l'entree du compa- rateur 46, qui enclenche alors le
convertisseur analogique- numerique 48.
Le convertisseur analogique-numerique 48 convertit le signal de "db
audessus du niveau de base" en un nombre binaire de 6 bits
correspondants, et un temps maximal de 80 pw est necessaire pour
executer cette operation La forme d'onde
(vii) montre que la sortie du convertisseur analogique-nume- rique est
reliee au bus de donnees par l'intermediaire du tampon a trois etats
50 pendant la duree de l'impulsion de commande du canal precedent dans
la periode de repetition suivante Le convertisseur analogiquenumerique
est alors disponible pour recevoir un signal d'entree dans le cycle
suivant. La sonde ultrasonique se deplace seulement lentement sur la
face du disque et des changements de section sont detectes lentement
par le systeme d'analyse ultrasonique.
En consequence, meme lorsque le disque est positionne excen-
triquement, il faut une revolution complete pour amener une lisiere
nouvelle en dessous de la sonde, cela necessitant pour les vitesses
maximales de controle un temps de l'ordre de une seconde Si un echo
geometrique se produit dans la portee du canal de traitement de
signaux represente sur la Fig 5, l'echo geometrique a un effet
semblable a de petites modifications du niveau d'echo de base
apparaissant dans la zonecomprise entre a et d pour la forme d'onde
(iv) de la Fig 5.
La puissance du signal d'echo augmente seulement lentement et le
filtre passe-bas 42, qui a une constante de temps de 0,1 seconde, suit
effectivement la puissance croissante du signal En consequence, le
signal de "d B au-dessus du niveau de base" reste trop petit pour
depasser leniveau de seuil et les echos geometriques sont ignores.
L'analyseur recoit deux signaux d'entree, a savoir le signal
ultrasonique a traiter (VIDEO IN), et un signal de declenchement (TRIG
IN), et il fournit trois signaux de sortie, dont deux facilitent le
reglage du fonctionnement de l'analyseur Ces signaux sont constitues
par le signal de sortie de l'amplificateur logarithmique 56 (VIDEO
OUT), et par les impulsions de commande, representees par la forme
d'onde (ii) sur la Fig 6 Le troisieme signal de sortie correspond a la
connexion a voies multiples avec l'imprimante 24 et/ou l'ordinateur
34.
Les signaux a traiter sont des signaux ultrasoniques redresses et
filtres et ils constituent essentiellement les signaux affiches sur
l'ecran d'oscilloscope du detecteur de criques.
Le signal d'entree TRIG IN doit etre un signal de declenchement qui
est synchronise avec l'impulsion de sortie d'emetteur provenant du
detecteur de criques, ou bien qui doit differer de cette impulsion
d'un petit intervalle de temps fixe Une impulsion de declenchement se
produisant peu avant l'impulsion d'emetteur peut etre acceptee par
reglage de la commande de retard (Fig 7) Une impulsion de
declenchement ulterieure doit se produire avant l'echo
2 L 21 9 provenant de la surface superieure du disque, si on utilise
le mode de fonctionnement avec impulsions de commande declen- chees
par echo.
Le signal de sortie VIDEO OUT peut etre represente par l'oscilloscope
64 en meme temps que les impulsions de command pour verifier le
declenchement correct des impulsions de commande en relation avec
l'echo provenant de la paroi avant du disque La largeur des impulsions
de commande peut etre reglee pour faire en sorte que le train
d'impulsions de commande comprenne tous les signaux ultrasoniques
interessant L'operateur peut egalement verifier que les reglages de
gain effectues sur le detecteur de criques etsur l'analyseur sont tels
que des criques contenues dans le disque produisent des signaux VIDEO
OUT ayant une gamme dynamique correcte.
La largeur des impulsions de commande peut etre reglee pour faire en
sorte que le train d'impulsions de commande comprenne tous les signaux
ultrasoniques interessants L'operateur peut egalement controler que
les reglages de gain effectues sur le detecteur de criques et sur
l'analyseur sont tels que des criques apparaissant dans le disque
produisent des signaux
VIDEO OUT ayant la gamme dynamique correcte.
On peut faire fonctionner l'analyseur suivant un certaii nombre de
manieres differentes en fonction de l'objectif a atteindre et le mode
operatoire est determine par les re- glages de commande d'analyseur
(Figure 7).
Dans le premier mode operatoire, qui a ete decrit ci- dessus, la
commande de mode est reglee dans la condition normale, la largeur des
impulsions de commande est reglee a une valeur uniforme et le
declenchement des impulsions de commande est regle pour un
declenchement par echo.
La premiere impulsion de commande est declenchee par la premiere
impulsion d'echo recue a l'entree VIDEO IN apres que l'impulsion de
declenchement a ete recue a l'entree TRIG IN Les impulsions de
commande ont toutes la meme duree et leur largeur peut etre reglee a
l'aide de-la commande de largeur d'impulsion de creneau entre 100 ns
et 1,0 ps. w Pour plus de commodite, la sortie GATE PULSE doit etre
affichee, en meme temps que les signaux ultrasoniques, sur l'ecran du
detecteur de criques 62 de maniere que (a) on puisse verifier que les
impulsions de commande commencent lors de l'arrivee de l'echo
provenant de la surface superieure de la piece, et (b) la commande de
largeur uniforme peut etre ajustee de maniere que le train
d'impulsions de commande contienne tous les echos ultrasoniques
interessants, et que la largeur de creneau ait une valeur appropriee
pour un etalonnage de profondeur En variante, les sorties VIDEO OUT et
GATE PULSE peuvent etre affichees sur un oscilloscope 64 de maniere
que les processus (a) et (b) puissent etre effec- tues. Le commutateur
de gain d'entree est utilise pour amener les signaux VIDEO OUT a
l'interieur de la gamme dynamique de l'analyseur La vitesse de
rotation de la piece 68 est reglee de facon que, lorsqu'on utilise la
frequence de repetition d'impulsions du detecteur de criques, une
crique soit observee au moins trois fois quand elle passe en dessous
de la sonde.
La dimension d'echo de crique est indiquee en decibels au-dessus du
niveau moyen d'echo de base, a condition que cette valeur depasse la
valeur de reglage du commutateur de seuil A chaque fois qu'une crique
est detectee, la profon- deur de crique correspondante est affichee
et, dans ce mode uniforme, la profondeur est mesuree en valeurs de
creneaux temporels correspondant aux impulsions de commande.
La crique est egalement ajoutee au compte de criques.
Dans le mode normal, le declenchement des impulsions de commande peut
etre retarde de maniere que la premiere impulsion de commande soit
declenchee apres un retard succedant a l'im- pulsion de declenchement
TRIG IN La duree du retard est etablie a l'aide de la commande de
retard et le debut des impulsions de commande peut etre verifie en
fonction des signaux ultrasoniques comme auparavant.
Egalement, dans le mode normal, la largeur d'impulsion de commande
peut etre commandee par la dimension d'echo, en utilisant l'horloge
commandee par dimension d'echo 58.
Quelle que soit la maniere dont la premiere impulsion de commande est
declenchee, la largeur d'impulsion de commande est ensuite reglee par
la commande de largeur en fonction de la dimension d'echo entre les
limites de 100 ns et 1,0 ps.
La largeur est egalement affectee par l'amplitude des signau
ultrasoniques, de grands signaux provoquant une reduction de largeur,
la largeur minimale admissible etant encore de 100 La commande de
sensibilite et la commande de largeur associee sont utilisees pour
regler le train d'impulsions
* d'horloge de maniere a l'adapter a tous les signaux ultra- soniques
interessants et, simultanement, a faire en sorte que les impulsions de
commande etroite soient engendrees a chaque fois qu'il se produit des
echos geometriques rela- tivement grands La profondeur des criques est
encore mesures en termes de nombres d'impulsions provenant de
l'horloge uniforme. L'analyseur peut etre utilise pour examiner les
signau, ultrasoniques dans un creneau ou intervalle de temps selec-
tionne et cela est obtenu en reglant le commutateur de mode sur des
signaux d'echos et en selectionnant le nombre desire de creneaux
L'analyseur affiche maintenant seulement des criques se produisant
dans le creneau ou intervalle de temps selectionne Si la largeur
d'impulsion de commande est unifoi les intervalles de temps sont
identiques aux nombres de creneaux, en fonction de la selection
pouvant etre faite.
Si la largeur d'impulsion de commande est commandee en fonction de la
dimension d'echo, le commutateur de nombres de creneaux peut etre
utilise pour selectionner le nombre de creneaux pour la crique a
afficher Pour une crique d'une profondeur donnee, son nombre de
creneaux est fonction des commandes de sensibilite de largeur S'il se
produit une crique dans ce creneau, sa profondeur est encore affichee
en termes d'intervalles de temps fournis par l'horloge uni- forme.
Dans le mode de realisation represente sur la Fig 8, chaque canal 10
comporte des dispositifs numeriques a la place de dispositifs
analogiques et le convertisseur analo- gique-numerique 48 est supprime
dans chaque canal.
Les signaux d'entree provenant du detecteur de criques, apres avoir
ete traites par l'element de reglage de gain d'entree 54, sont
appliques a un convertisseur analogique- numerique 72 avant de
parvenir dans chaque canal 10, de sorte que les signaux sont
maintenant fournis aux canaux sous une forme numerique.
Les composants des canaux 10 comprennent maintenant un registre
numerique 74 qui forme le circuit d'echantillonnage de crite et de
maintien, un filtre numerique d'etablissement de moyenne 76, un
premier comparateur numerique 78, et un second comparateur numerique
80.
Le premier comparateur numerique correspond a l'ampli- ficateur
differentiel 44 et il recoit des signaux en prove- nance du registre
74 et du filtre d'etablissement de moyenne 76 La sortie du premier
comparateur represente le niveau de "decibels au-dessus de l'echo de
base" qui est applique au second comparateur 80 correspondant au
comparateur 46, le comparateur 80 recevant egalement le signal de
seuil provenant du dispositif 45 Le signal de niveau en "decibels au-
dessus de l'echo de base" est egalement applique au tampon a trois
etats 50, qui est seulement valide par le signal de sortie d'une porte
ET 82, qui recoit a ses entrees le signal de sortie du registre-a
decalage transmis au circuit a porte precedent, et le signal de sortie
du second comparateur 80.
En consequence, la porte ET autorise seulement le tampon a trois etats
a recevoir le signal de niveau en "decibels au- dessus de l'echo de
base" s'il se produit un signal a la sortie du second comparateur 80,
ce dernier signal de sortie se produisant seulement si le signal de
"decibels au-dessus de l'echo de base" depasse le niveau de seuil A
tous les autres aspects, l'analyseur de signaux est construit et
fonctionne comme indique en reference aux Fig 1 a 7, et comme
precedemment decrit.
Bien que l'analyseur de signaux ait ete decrit en par- ticulier en
reference a un disque de turbine d'un moteur a turbine a gaz, il peut
etre applique a d'autres pieces dans
' lesquelles il existe une variation de section.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Analyseur de signaux, caracterise en ce qu'il compr plusieurs
canaux (10) de traitement de signaux, chaque canal (10) etant agence
pour recevoir les signaux a analyser par l'intermediaire d'un moyen de
declenchement (38), tous lesmoyens de declenchement pouvant etre
actionnes par une com-mande de declenchement afin de permettre au
signal a analyser par chaque canal de passer successivement dans les
canaux de traitement de signaux, chaque canal comportant un circuit de
maintien (40; 74) agence pour recevoir et maintenir la valeur de crete
du signal dans le creneau temporel respectif, unfiltre d'etablissement
de moyenne (42; 76) agence pour rece-voir le signal de sortie du
circuit de maintien (40; 74), un premier comparateur (44; 78) agence
pour recevoir lessignaux de sortie du circuit de maintien et du filtre
d'eta-blissement de moyenne, le signal de sortie du premier
compa-rateur etant applique a un second comparateur (46; 80) qui
recoit egalement un signal de niveau de seuil, le signal de sortie du
second comparateur etant utilise pour determiner siue signal provenant
du premier comparateur est ou non significatif et, dans l'affirmative,
pour enregistrer lesignal de sortie du premier comparateur.2.
Analyseur de signaux selon la revendication 1, agentpour analyser les
signaux engendres par un detecteur ultra-sonique de criques lors du
controle d'une piece, caracterise en ce que, dans chacun des canaux
(10) de traitement de signaux, le signal de sortie du filtre
d'etablissement de moyenne (42; 76) represente le niveau moyen d'"echo
de base" dans le canal de traitement respectif, en ce que le signal de
sortie du premier comparateur (44; 78) represente la difference entre
le dernier niveau de signal emmagasine par le circuit de maintien (40;
74) et le niveau moyen d'"echo de base", et en ce que le signal de
sortie du second comparateur (46; 80) indique si le signal de sortie
du premie:comparateur a depasse ou non le niveau de seuil.3. Analyseur
selon la revendication 1, caracterise en ce que la commande de
declenchement a portes comprend au moins un circuit d'horloge (14, 58)
excite par une impulsion-.W 18 -.de declenchement, le circuit
d'horloge emettant des impulsions de commande qui sont appliquees a un
registre a decalage (12)qui ouvre la porte de chaque canal de
traitement successive-ment, le temps pendant lequel chaque porte est
maintenue ouverte etant determine par la largeur des impulsions
decommande qui sont engendrees par le circuit d'horloge.4. Analyseur
selon la revendication 2, caracterise en ce qu'il comprend au moins
deux circuits d'horloge (14, 58), en ce que la largeur d'impulsion de
commande engendree par un des circuits d'horloge est uniforme pour
tous les moyens de declenchement de canal et peut etre pre- reglee
entre des limites dependant du nombre de canaux disponibles, de
l'epaisseur de la piece en train d'etre examinee et de lalargeur
minimale du signal qui doit etre examine.5 Analyseur selon la
revendication 4, caracterise en ce que la largeur d'impulsion de
commande engendree par l'autre desdites horloges (14, 58) est
commandee par la grandeur d'echo et varie en fonction de la grandeur
du signal d'echo provenant de la piece de telle sorte que, dans la
region d'un echo geometrique, la largeur d'impulsion decommande soit
reduite en permettant a chaque canal de trai-tement d'examiner une
plus courte duree du signal d'echo dans la region d'une forte
variation d'epaisseur dans la piece, l'horloge uniforme (14) etant
encore utilisee pour mesurer la profondeur de la crique par
l'intermediaire d'uncircuit de comptage (20).6. Analyseur selon la
revendication 4, caracterise en ce qu'il comprend un moyen de
commutateur autorisant les deux circuits d'horloge (14, 58) a recevoir
des impulsions de declenchement a partir des signaux emis par le
detecteur de criques par l'intermediaire d'un element de retardement
(60), ou bien a partir des signaux d'echo provenant du detecteur de
criques et en ce que le signal d'entree applique au registre a
decalage (12) est selectionne a partir dessignaux de sortie des deux
circuits d'horloge (14, 58).7. Analyseur selon la revendication 1,
caracterise en ce que le signal transmis par la commande a portes a un
canal de traitement de signal est agence pour effacer le25212signal
contenu dans le circuit de maintien du canal immedia-tement suivant.8.
Analyseur selon la revendication 1, caracterise en ce que les donnees
numeriques engendrees par chaque canal sont transmises par
l'intermediaire d'un tampon a trois etat: (50) a un dispositif
d'affichage visuel (64) et/ou a uneimprimante (24) et/ou a un
ordinateur (34) par l'interme-diaire d'un ou plusieurs bus de
donnees.9. Analyseur selon la revendication 8, caracterise en ce que
le signal provenant du moyen a portes (38) est agencepour valider le
tampon a trois etats (50) du canal de trai-tement immediatement
suivant.10. Analyseur selon la revendication 1, caracterise en ce que
le circuit de maintien comprend un circuit capacitif, en ce que le
premier comparateur comprend un amplificateur differentiel (44) et en
ce que le second comparateur comprencun comparateur analogique
(46).11. Analyseur selon la revendication 10, caracterise er ce que le
circuit capacitif comprend un condensateur et untampon.12. Analyseur
selon la revendication 1, caracterise en ce que chaque canal de
traitement de signaux (10) comprendun convertisseur
analogique-numerique (48) agence pour rece-voir le signal de sortie du
premier comparateur (44) lorsque le convertisseur est valide par le
signal de sortie du second comparateur (46), le signal provenant du
moyen a portes (38) et applique a un canal de traitement etant agence
pour effacele convertisseur analogique-numerique du meme canal de
trai-tement. 13 Analyseur selon la revendication 1, caracterise en ce
que les signaux analogiques sont traites par un attenuateu
amplificateur variable et un amplificateur logarithmique avan d'etre
examines par chacun des canaux de traitement de signau(10).14
Analyseur selon la revendication 1, caracterise en ce que le circuit
de maintien comprend un registre numerique (74) et en ce que le
premier et le second comparateur sontchacu 4 des comparateurs
numeriques (78, 80).15. Analyseur selon la revendication 14,
caracterise en ce que lesignal de sortie du second comparateur (80)
est applique a un dispositif de commutation logique dont le signal de
sortie autorise un tampon a trois etats (50) a recevoir le signal de
sortie du premier comparateur (78)lorsque ce signal de sortie depasse
le niveau de seuil.16. Analyseur selon la revendication 15,
caracterise en ce que le dispositif de commutation logique comprend
une porte ET recevant un signal d'entree provenant de la
commanded'etablissement de creneaux aportes (38) du canal de
traite-ment de signal precedent.17. Analyseur selon la revendication
14, caracterise ence que les signaux a analyser sont traites par un
attenuateur-amplificateur variable et par un convertisseur
analogique-numerique avant d'etre examines par chacun des canaux de
trai-tement de signaux.
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