De l'élément indépendant à un système intégré,  une réponse à chaque besoin

LES CAPTEURS D' EMISSION ACOUSTIQUE
 

Le choix du capteur d’émission acoustique est tout à fait primordial dans la réussite d’une application. Le capteur d’EA est sélectionné en fonction du type de source à étudier, mais également en fonction de l’atténuation due à la propagation dans le matériau.
Physical Acoustics fabrique et développe ses propres capteurs avec un souci constant de qualité et de satisfaction du besoin des utilisateurs. Cette capacité d’innovation est basée sur une expérience de plus de 40 ans qui a débuté avec Dunegan Corporation en 1968.

Nos capteurs sont utilisés sur des appareils à pression, des bacs de stockage, des échangeurs, des pipes, des cuves, des appareils de centrales nucléaires, mais également pour des programmes de recherche universitaire. Dans tous les cas, la recherche de fiabilité et de performance est le succès du développement de nouvelles applications et de la réussite et fiabilité des contrôles non destructifs.
Les capteurs Physical Acoustics sont disponibles en différentes tailles, formes et gammes de fréquence et de température afin de répondre aux conditions de leur utilisation. De plus, des capteurs modifiés ou spéciaux sont disponibles sur demande.


Pour apprendre un peu plus sur les capteurs d’EA, cliquez sur le lien ci-contre :



Catégories  de Capteurs :
             Utilisation générale                                 Préamplificateurs intégrés
             Large bande                                            Basse température
             Miniatures                                             Basse fréquence
             Haute Température                                 Sécurité intrinsèque
             Sous marins                                           Couplage air
             Unidirectionnel                                        Capteur à roue
             Couplage fluide

 
 L'effet piézo-électrique a été mis en évidence en 1880 par les frères Pierre et Jacques Curie. La découverte de ce phénomène a pour origine un travail expérimental, il apparaît lorsqu’une pression est appliquée sur un cristal taillé de telle façon qu’il ne présente pas de centre symétrie ionique. Il se créé alors une polarisation électrique sous l'action d'une contrainte mécanique et réciproquement le cristal peut se déformer lorsqu'on lui applique un champ électrique. Les deux effets sont indissociables. Le premier est appelé effet piézoélectrique direct ; le second effet piézoélectrique inverse.

Un capteur d’émission est le fruit de l’optimisation des paramètres piézo-électrique du transducteur (partie sensible) allié avec le savoir-faire délicat de l’assemblage final. La constitution d’un capteur d’EA le plus simple est basée sur un élément sensible unique nommé « cristal » (figure 1). La réponse finale du capteur sera basée sur la précision de densité et dimensionnelle, de la capacitance des liaisons électriques et du facteur de dissipation en champ faible.

                                                                                Figure 1 :  Schéma de principe d’un capteur d’EA asymétrique

Nous contrôlons et vérifions tous les paramètres essentiels de nos éléments piézoélectriques avant assemblage (impédances et fréquences propres) selon les normes IEEE. Les capteurs sont conçus  par des ingénieurs spécialisés possédant une solide expérience.

Deux types de capteurs sont distingués. Les capteurs asymétriques composés d’un seul élément sensible (single-ended :S) apportant une très grande sensibilité omnidirectionnelle, c'est-à-dire sans effet de la direction d’où proviennent les ondes.  Les capteurs différentiels  (D) permettent d’utiliser un mode de rejection commun des composantes de l’onde non désirées et également une grande protection contre les interférences électromagnétiques (EMI). La sortie d’un capteur différentiel doit être dirigée vers un préamplificateur avec au moins 24 dB de rejection en mode commun.

Dans notre atelier de fabrication de capteurs, la qualité des fournitures employées ainsi que la formation des équipes assurent une production de capteurs de haute sensibilité. Le blindage de tous les capteurs et l’emploi de préamplificateurs intégrés pour certaines gammes permettent d’éliminer les perturbations d’origine radiofréquences et électromagnétiques (RFI et EMI)

La traçabilité et la vérification de performance selon les différentes normes internationales (ISO) issues notamment des travaux du National Institute of Standards and Technology  (USA) est un élément primordial dans le processus de fabrication des capteurs.

La réponse d’un capteur est donnée par la courbe de sensibilité en fonction de la fréquence. Une méthode de calibration basée sur les ondes de surface, a été développée afin de s’adapter au caractère transitoire de l’EA.

Nous utilisons à la fois la méthode du NIST basée sur les transitoires (ASTM E1106-86, Standard Method for Primary Calibration of AE Sensors) et la méthode du bruit blanc afin de répondre au caractère continu de l’EA (ASTM E976-84, Standard Guide for Determining the Reproducibility of AE Sensor Response), cette méthode est plus connue sous le nom de réciprocité ou face à face. Le choix de la méthode de calibrage est dicté par son utilisation, car la réponse du capteur à une stimulation discrète (ex rupture de fibre) est très différente de celle d’un signal continu (ex fuite).

Tous les capteurs Physical Acoustics sont livrés avec un certificat de calibrage.

La sensibilité est exprimée en Volt par mètre par seconde (vitesse) en fonction de la fréquence pour l’étalonnage en transitoire. Pour la technique de réciprocité la sensibilité est exprimée en Volt par unité de pression en fonction de la fréquence.
Le choix du capteur n’est pas déterminé que par sa réponse fréquentielle mais aussi par les conditions d’environnement : température, bruit, radiation, pression, agents corrosifs,…

COUPLAGE ET MONTAGE DU CAPTEUR

Le couplage du capteur est tout à fait essentiel, et peut être plus que pour les autres techniques ultrasonores car en émission acoustique l’intensité de la source n’est pas maîtrisée.

Il faut s’assurer que la surface de couplage est propre et sans dépôt ou peinture non adhérente. L’application d’un couplant en couche fine permet de combler les imperfections de la surface et d’éliminer les vides d’air. La vérification du couplage permet d’assurer une mesure reproductible. Le capteur doit être maintenu fermement durant la durée du test sans chasser le couplant. Les couplants les plus couramment utilisés sont des graisses à vide, résines, glycols solubles, et autres fluides de couplage ultrasonore. Néanmoins ces derniers sont trop fluides et ne garantissent pas toujours une bonne stabilité dans le temps.

Le capteur doit rester relativement immobile, particulièrement par rapport au matériau. Dans les essais où les vibrations sont importantes, les capteurs peuvent être collés (colle céramique,…), le câble de liaison est généralement très souple afin de ne pas induire de mouvements relatifs. Avant d’utiliser une colle, il faut penser à la façon de retirer le capteur après l’essai, de la manière la plus appropriée pour ne pas le détruire (ex : solvant, cisaillement dans la colle et/ou petits chocs pour colle cyanoacrylate). La face avant généralement en céramique est conçue pour protéger le capteur.

Le capteur peut être maintenu par des dispositifs à ressort, supports spécifiques aimantés, bracelets élastiques, pinces de bricolage à condition de serrer modérément pour ne pas endommager le capteur mais surtout pour ne pas chasser le couplant. Bien souvent la face avant du capteur est isolante électriquement, il faut donc éviter les bouclages de masse qui seraient introduits par le dispositif de maintien (ex : isoler la face arrière).

En cas de variations de température, il est important de veiller à la stabilité physicochimique du couplant : ébullition et cristallisation sont deux sources d’EA. En cas de température extrêmement élevées, l’emploi d’un guide d’onde approprié permet de réaliser des mesures (métallique, céramique,…).

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