Le mécanisme de travail de base d'un détecteur de défauts à ultrasons est essentiellement l'utilisation des propriétés de propagation des ondes sonores à haute fréquence (généralement plus de 20 kHz) dans les matériaux solides pour détecter les défauts internes. Sa base physique est le principe de réflexion, de transmission et de diffraction des ondes.
L'ensemble du processus commence par les ultrasons émis par la sonde. La plaquette piézoélectrique à l'intérieur de la sonde génère des vibrations mécaniques à haute fréquence, c'est - à - dire des ultrasons, sous excitation par impulsions électriques. Cette onde sonore pénètre dans la pièce examinée à une vitesse et dans une direction spécifiques. La vitesse du son, qui dépend du module d'élasticité et de la densité du matériau, est un paramètre clé sous - jacent aux calculs de positionnement effectués par les détecteurs de défauts.
Lorsque les ondes ultrasonores se propagent dans le matériau, si le matériau est uniformément dense, les ondes sonores progresseront en douceur jusqu'à ce qu'elles soient réfléchies par la face inférieure ou l'autre extrémité. Cependant, dès qu'un défaut est rencontré (par example une stomate, une fissure, une inclusion), une réflexion se produit à l'interface en raison d'une différence significative d'impédance acoustique (produit de la densité par la vitesse du son) du défaut par rapport au matériau de la matrice de la pièce. L'onde ultrasonore réfléchie en partie (appelée écho de défaut) est reçue par la sonde et convertie à nouveau en signal électrique par la plaquette piézoélectrique.
La fonction principale du détecteur de défauts est de traiter précisément ces signaux d'écho. Il amplifie, filtre et affiche le signal électrique sur l'écran. L'axe transversal de l'écran représente le temps de propagation de l'onde sonore (ou la distance convertie) et l'axe longitudinal représente l'amplitude de l'écho. L'opérateur de l'instrument juge le défaut en observant la position et l'altitude du signal d'écho apparaissant sur l'écran:
Localisation des défauts: en fonction de la différence de temps entre l'onde émise et l'écho du défaut, ainsi que de la vitesse acoustique connue du matériau, l'instrument peut calculer avec précision la profondeur du défaut par rapport à la surface de détection.
Quantification des défauts: la hauteur de l'écho d'un défaut est généralement liée à la taille de la surface réfléchissante du défaut. La taille équivalente du défaut peut être évaluée en comparant la hauteur d'écho d'un "défaut artificiel" de taille connue, tel qu'un trou à fond plat sur un bloc d'essai standard.
Identification des défauts: les défauts de nature différente (p. ex. inclusions ponctuelles, fissures planes) peuvent produire des formes d'onde de caractéristiques différentes. Un opérateur expérimenté peut combiner les caractéristiques de la forme d'onde et la position du défaut pour un jugement assisté.
En résumé, le détecteur de défauts à ultrasons agit comme un médecin qui fait des « ultrasons B» pour les matériaux industriels, en émettant activement des ondes sonores et en « écoutant» les échos de la structure interne, sur la base de principes physiques ondulatoires solides, permettant un positionnement précis, la quantification et l'évaluation des défauts invisibles, garantissant ainsi la sécurité et l'intégrité des structures critiques.