Development of ultrasonic reconstruction method for the localization and characterization of defects
Développement d’une méthode de reconstruction ultrasonore pour la localisation et la caractérisation de défauts
Résumé
Techniques for nondestructive testing based on ultrasonic phased array probe are now increasingly used in industry. These probes offer many advantages, in particular use versatility and adaptability to complex configurations. More advanced acquisition techniques, such as “Full Matrix Capture”, provide access to collection of data richer and more complete than those provided by conventional techniques, offering so new possibilities in terms of localization and characterization of defects. The work of this thesis aims to implement imaging and reconstruction methods for various operating modes of UT array inspection. For this, we propose different methods derived from the so-called synthetic focusing. These methods rely on forward models developed at CEA LIST and implemented in the CIVA software platform. These models can also take into account the complex inspection configurations, especially in regard to the -irregular- surface inspected parts. At first, we were interested in locating point-like scatterer. Under this hypothesis, we evaluated the performance of the proposed methods when they are applied with different types of inspection operating mode. Next work has been refocused on the study of the Full Matrix Capture coupled to the algorithm called Focalisation en Tous Points (FTP), this combination has shown good performance in terms of defect localization. In a second step, we generalized our approach to extended defects and multiple ultrasonic paths. In particular, we applied the latest FTP algorithm to the localization and characterization of notch near the bottom of the part with corner echoes, echoes due to successive ultrasonic wave reflections on the bottom and defect. The different methods considered in this work have been applied with both simulated data and experimental measurements.
Les techniques de contrôle non-destructif s’appuyant sur des traducteurs ultrasons multi-éléments sont maintenant de plus en plus utilisées dans l’industrie. Ces traducteurs offrent en effet de nombreux avantages, en particulier une polyvalence d’utilisation et une adaptabilité à des configurations complexes. De plus des techniques d’acquisition avancées, telle que la Full Matrix Capture, permettent d’avoir accès à des données beaucoup plus riches et complètes que celles fournies par les techniques conventionnelles, offrant ainsi de nouvelles possibilités en terme de localisation et de caractérisation de défauts. Les travaux de cette thèse ont pour objectif de mettre en œuvre des méthodes d’imagerie et de reconstruction adaptées aux diverses acquisitions multi-éléments possibles. Pour cela, nous proposons différentes méthodes dérivées de l’approche dite de focalisation synthétique. Ces méthodes s’appuient sur des modèles directs développés au CEA LIST et implémentés dans la plateforme CIVA. Ces derniers peuvent, en outre, prendre en compte les configurations de contrôle complexes, notamment en ce qui concerne l’état de surface -irrégulier- des pièces inspectées. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la localisation de diffracteur quasi-ponctuel. Sous cette hypothèse, nous avons évalués les performances des méthodes proposées lorsqu’elles sont appliquées à différents types d’acquisitions. La suite des travaux s’est recentrée sur l’étude de la Full Matrix Capture couplée à l’algorithme dit de « Focalisation en Tous Points (FTP) », cette combinaison ayant montré de bonnes performances en terme de localisation. Dans un second temps, nous avons prolongé notre approche à la reconstruction de défauts étendus et à la prise en compte de trajets ultrasonores multiples. En particulier, nous avons appliqué la généralisation de l’algorithme FTP à la localisation et à la caractérisation d’entaille proche du fond de la pièce à l’aide d’échos de coin, échos dus à des réflexions successives de l’onde ultrasonore sur le fond et le défaut. Les différentes méthodes envisagées dans ces travaux ont été appliquées avec des données simulées ainsi qu’avec des mesures expérimentales.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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