ISO 10375-1997 Non-destructive testing - Ultrasonic inspection - Characterization of search unit and sound field《无损检测 超声波探伤 探测仪和声场特性》.pdf

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1、NORME INT.ERNATIONALE ISO 10375 Premire dition 1997-04-I 5 Essais non destructifs - Contrle par ultrasons - Caractrisation des traducteurs et des champs acoustiques Non-destructive testing - Ultrasonic inspection - Characterization of search unit and sound field Numro de rfrence ISO 10375:1997(F) IS

2、O 10375:1997(F) Sommaire Page 1 Domaine dapplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Rfrence normative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 Symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 Techniques et procdures . 2 4.1 Montage dessai . 3

4、 4.2 Rponse temporelle . 6 4.3 Rponse en frquence . 6 4.4 Paramtres de champ libre 11 4.5 Mesure acoustique de lcho . 14 4.6 Impdance 15 4.7 Sensibilit relative 17 0 ISO 1997 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publi- cation ne peut tre reproduite ni ut

5、ilise sous quelque forme que ce soit et par aucun pro- cd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. Organisation internationale de normalisation Case postale 56 l CH-l 211 Genve 20 l Suisse Internet centraIiso.ch x.400 c=ch; a=400net; p=iso; o

6、=isocs; s=central Imprim en Suisse ii ISO ISO 10375:1997(F) Avant-propos LYS0 (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de

7、IISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen- tales, en liaison avec IISO participent galement aux travaux. LISO colla- bore troitement avec la Commission lectrotechni

8、que internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votan

9、ts. La Norme internationale ISO 10375 a t labore par le comit technique lSO/rC 135, Essais non destructifs, sous-comit SC 3, Moyens acoustiques. ISO 10375:1997(F) ISO Introduction Dans le cadre dun essai non destructif aux ultrasons, les impulsions ultrasonores sont utilises afin de dtecter et dvalu

10、er les imperfections ou les dfauts dun matriau. II convient de spcifier, de contrler et de caractriser correctement la production, la propagation et la rception des impulsions ultrasonores, si lon veut obtenir des informations sur les dfauts qui soient reproductibles. De la connaissance des caractri

11、stiques du traducteur ou du transducteur, ainsi que du champ sonore associ et des modes opratoires dessai utiliss, dpend la prcision et la rptabilit de lexamen ultrasonore. Pour une description complte ou un choix appropri dun traducteur ou dun transducteur, un ensemble de caractristiques communment

12、 reconnu, relatif audit traducteur, doit tre spcifi. La prsente Norme internationale tablit les techniques utiliser en laboratoire pour caractriser les traducteurs ultrasonores laide de paramtres tels que la frquence centrale, la largeur de bande, la longueur du champ proche, le demi-angle de diverg

13、ence du faisceau, la profondeur de champ, le diamtre du faisceau et la longueur focale. La prsente Norme internationale spcifie les moyens de mesure des caractristiques des traducteurs dimmersion et de contact utiliss pour le contrle des matriaux. Elle fournit galement des guides pour lobtention de

14、paramtres mesurs dans le champ libre et par mesurage de lcho dimpulsion. Des exemples de calcul de ces paramtres sont donns. La prsente Norme internationale fournit les techniques et les procdures pour atteindre les objectifs suivants: a) b) d d slectionner et spcifier les caractristiques des traduc

15、teurs et des transducteurs; vrifier et garantir la constance des performances dun traducteur pendant toute sa dure de vie; faciliter la slection de traducteurs identiques ou dalternatives qui- valentes; tablir une base de comparaison des rsultats obtenus laide de diffrents appareils, rglages, oprate

16、urs, temps de fonctionnement et diffrentes priodes. NORME INTERNATIONALE ISO ISO 10375:1997(F) Essais non destructifs - Contrle par ultrasons - Caractrisation des traducteurs et des champs acoustiques 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale tablit les procdures de spcification de cert

17、aines caractristiques de traducteurs ultrasonores et de mesure du champ acoustique associ. Lobjectif est duniformiser les techniques dessai, de crer une base dinterprtation des rsultats obtenus par diffrents laboratoires et diffrents moments. On notera que la prsente Norme internationale ntablit pas

18、 de critres dacceptation; elle dtermine cependant une base technique concernant les critres qui peuvent tre dfinis par les utilisateurs. LISO 2400 dcrit un bloc dtalonnage utilis lors dun contrle de soudure pour vrifier les performances de lappareil ultrasonore et du traducteur. Pour une amlioration

19、 future des possibilits du contrle ultrasonore, linformation concernant la rponse temporelle du traducteur, sa rponse en frquence (galement appele spectre de frquence, analyse en frquence, analyse de spectre et analyse de signature) ainsi que le champ acoustique doivent tre connus avant de pouvoir r

20、aliser une dtection et une valuation fiables des dfauts. II est question ici de traducteurs droits et de traducteurs dangle a frquence ultrasonore nominale allant de 0,5 MHz 15 MHz. Les traducteurs dondes de surface ne sont pas traits dans la prsente Norme internationale. Cette dernire fournit les p

21、rocdures de spcification des paramtres de champ acoustique, de mme que les mthodes de mesure par essais en immersion. La prsente Norme internationale ne concerne pas les mesures de champ acoustique lors des essais de contact. La prsente Norme internationale dcrit les procdures de mesure pour lvaluat

22、ion des caractristiques des traducteurs ultrasonores, ainsi que les techniques utilises pour obtenir des donnes de champ acoustique laide de traducteurs excits par impulsions lectriques et utiliss sur le terrain ou en laboratoire. Les paramtres des caractristiques traits dans la prsente Norme intern

23、ationale sont les frquences suprieures, infrieures et centrales, la longueur donde, la largeur de bande, les rponses temporelles et en frquence, la longueur de champ proche, le demi-angle de divergence du faisceau des traducteurs de diffrentes formes en un champ libre, mesures acoustiques de lcho, p

24、rofils de faisceaux, limpdance et la sensibilit relative. Les formats de prsentation du rsultat de contrle des traducteurs droits et des traducteurs focaliss sont donns. Afin de fournir les informations fondamentales et de vrifier lventuelle dgradation des performances, les proprits lectriques du tr

25、aducteur sont mesures indpendamment de linstrument ultrasonore. Limpdance lectrique et la sensibilit sont mesures des frquences spcifiques slectionnes pour chaque traducteur. Limpdance lectrique correspond limpdance complexe dentre du traducteur et la sensibilit est la mesure de lefficacit lectroaco

26、ustique du traducteur. Ces mthodes sont respectivement dcrites en 4.6 et 4.7. 2 Rfrence normative La norme suivante contient des dispositions qui, par suite de la rfrence qui en est faite, constituent des dispositions valables pour la prsente Norme internationale. Au moment de la publication, lditio

27、n indiqu tait en vigueur. Toute norme est sujette rvision et les parties prenantes des accords fonds sur la prsente Norme internationale sont invites rechercher la possibilit dappliquer ldition la plus rcente de la norme indique ci-aprs. Les membres de la CEI et de IISO possdent le registre des Norm

28、es internationales en vigueur un moment donn. ISO 2400: 1972, Soudures sur acier - Bloc de rfrence pour ltalonnage des appareils pour lexamen par ultra-sons. 1 ISO 10375:1997(F) 3 Symboles ISO Blfv CN D dFL FD FL f jci f U f C f P II, 12 NO PN sr Tk TPD V Vin V out x 2 a a P Y f2 8 Largeur de bande,

29、 en pourcentage Nombre de cycles Diamtre efficace, en millimtres, de llment transducteur du traducteur Diamtre de faisceau, en millimtres, la longueur focale Profondeur de champ (galement connue comme longueur de zone focale), en millimtres Longueur focale (galement connue comme la distance focale),

30、 en millimtres Frquence, en mgahertz, du traducteur Frquence infrieure (-3 dB pour le champ libre, -6 dB pour lcho, partir de lamplitude de crte), en mga hertz Frquence suprieure (-3 dB pour le champ libre, -6 dB pour lcho, partir de lamplitude de crte), en mga hertz Frquence centrale, en mgahertz F

31、rquence de crte, en mgahertz Dimensions efficaces, en millimtres, du traducteur rectangulaire Longueur, en millimtres, du champ proche Nombre de crtes Sensibilit relative, en dcibels paisseur du matriau, cest-a-dire la distance entre le traducteur et le rflecteur, en millimtres Dure dimpulsion, en m

32、icrosecondes Vitesse donde, en kilomtres par seconde, du support soumis a lessai Signal dentre crte-crte, ou amplitude du signal de la tension dexcitation, en volts Signal de tension de sortie crte-a-crte, en volts Axe longitudinal du traducteur Distance axiale, en millimtres, normale la face avant

33、du traducteur Longueur donde, en millimtres, dans le matriau dessai Angle incident, en degrs Angle de rfraction, en degrs Angle de bigle, en degrs Impdance, en ohms Demi-angle de divergence, en degrs, du faisceau 4 Techniques et procdures Les caractristiques dun traducteur ultrasonore sont dtermines

34、 par la combinaison de ses propres paramtres et des proprits physiques du matriau avec lequel le traducteur est coupl. Le traducteur ultrasonore se caractrise par des paramtres tels que la longueur donde, la frquence centrale, la rponse temporelle, la rponse en frquence et la largeur de bande fracti

35、onnaire. La longueur donde, la frquence du traducteur ainsi que la vitesse de propagation dune onde travers un matriau sont lies par la relation suivante: a V =- f . . . (1) o V est la vitesse de propagation de londe, en kilomtres par seconde, dans le matriau dessai; ;I est la longueur donde, en mil

36、limtres, du traducteur; f est la frquence, en mgahertz, du traducteur. 2 EXEMPLE 1 a) Considrons un traducteur droit de 5 MHz, lors dun essai de contact dans lacier. La longueur donde longitudinale de limpulsion dans lacier est dtermine comme suit: La vitesse de propagation de londe longitudinale da

37、ns lacier est donne par vlong = 5,92 km/s = 5,92 x 106 mm/s 5,92 x 1 o6 l * a long = 5x106 = 1,18 mm (longueur donde longitudinale) b) Considrons un traducteur dangle (onde transversale) de 5 MHz, lors dun essai de contact dans lacier. La longueur donde transversale de limpulsion dans lacier est dte

38、rmine comme suit: La vitesse de propagation de londe transversale dans lacier est donne par vtrans = 3,26 km/s = 3,26 x 106 mm/s a 3,26x106 l * Vans = 5x106 = 0,65 mm (longueur donde transversale) Ces paramtres sont mesurs par contrle chographique, dcrit ici. Lcho est transmis par une porte de slect

39、ion, afin dliminer les signaux non significatifs. Lcho transmis agit en entre a la fois sur Ioscilloscope pour analyser sa rponse temporelle, et sur un analyseur de frquence pour analyser sa rponse en frquence. Limpulsion de tension lectrique applique au traducteur produit un spectre dnergie suffisa

40、mment large pour permettre dvaluer la rponse du traducteur. Le niveau dimpulsion de lexcitation, les types de cibles utilises pour chaque essai ainsi que Ea distance par rapport au traducteur doivent tre enregistrs. 4.7 Montage dessai La figure 1 illustre de manire schmatique un montage dessai pour

41、la technique dimpulsion de tension lectrique couramment utilise lors des essais chographiques. Le systme se compose dun gnrateur dimpulsions, dun rcepteur, dune porte (ou dun instrument cho ultrasonore avec terminal de sortie pour un signal dcho transmis), dun oscilloscope, dun analyseur de frquence

42、s et dun traducteur. La gamme de frquences de Ioscilloscope et de lanalyseur ne doit pas tre infrieur 50 MHz. Des cbles coaxiaux de 50 fi doivent tre utiliss pour le mesurage; lentre des cbles vers Ioscilloscope et lanalyseur de frquences doit tre couple avec une terminaison de 50 Q. Une impulsion d

43、excitation est applique au traducteur et lcho provenant dune cible spcifique est analys. Dans le cas de contrles en immersion, le traducteur doit tre orient de manire fournir une amplitude de signal maximale depuis la surface cible. Les cibles couramment utilises lors de contrles en immersion sont s

44、oit une petite bille dacier inoxydable ou un fil dacier pour la mesure du champ acoustique, soit un rflecteur plan, tel quun bloc de verre, pour lanalyse de la forme donde dun cho. Le diamtre standard dune sphre est de 4 mm et celui du fil en acier est de 2,5 mm. Sur accord entre les parties, des sp

45、hres et des cibles de diffrentes dimensions peuvent galement tre utilises. Afin dviter des rflexions dans la cuve, la distance entre la bille ou le cble cible et le fond de la cuve doit tre au moins de 50 mm. La figure 2 illustre un contrle en immersion avec une bille dacier inoxydable ou la section

46、 dun fil en acier et dun bloc de verre pris comme cible. Dans le cas de contrles par contact, les traducteurs faisceau droit et faisceau inclin sont utiliss. Un lment simple en mode chographique ou un lment double en mode metteur-rcepteur, et un bloc de rfrence gradins de multiple paisseur, sont uti

47、liss avec les traducteurs faisceau droit lors des contrles par contact. Entre le traducteur et la surface de contact, un milieu de couplage appropri, tel quune huile minrale ou de la glycrine, doit tre utilis et une pression uniforme doit tre maintenue. Lpaisseur du bloc doit tre suprieure la dure spatiale de limpulsion dexcitation utilise. La platitude et le paralllisme du bloc de rfrence doivent tre tous deux suprieurs 0,02 mm. Ltat de surface du haut et du bas du bloc de rfrence doit se situer entre 1,6 prn et 3,2 prn. La figure 3 illustre un contrle p