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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEURET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université de Jijel Faculté de des Sciences et de la Technologie Département d’Electronique Projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme de Master en Electronique Option Electronique et Systèmes de Communication Thème Présenté par Encadré par : Bouchefirat Messaoud Dr. DIB Samira Année universitaire : 2018-2019 Analyse spectrale en contrôle non destructif par Ultrasons Tout d’abord, je tiens à remercier le bon dieu le tout puissant de m’avoir donné la force et le courage de mener à bien ce modeste travail. Egalement je remercie mes parent qui m’ont encouragé et aidé à arriver à ce stade de ma formation. Je tiens à remercier tous ceux et celles qui m’ont aidé pour la rédaction de ce mémoire. Mes remerciements vont au docteur DIB Samira, mon encadreur, pour ses précieux conseils et de m’avoir guidé pour la réalisation de ce travail. Mes remerciements vont également aux membre de jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à ma recherche en acceptant d’examiner mon travail Durant ces cinq années, j'ai eu l'occasion de rencontrer un grand nombre de personnes qui ont pris le temps d'échanger avec moi et de partager leur connaissance, C.Hadji, Merdjana, S.Heddad, Boukabou, R.Beghoul, Kemmih et surtout à M.Grimes qui m’a fourni les signaux utilisés dans cette étude, je les remercie de tout mon cœur. Un merci tout particulier à Monsieur BENKDIDEH Toufik, chef de département, pour son aide précieuse et qui m’a accordé un peu de son temps pour discuter autour de divers sujets. Remercieme nts Dédicaces Je dédie cet évènement marquant de ma vie à : La mémoire de ma grand-mère, décédée récemment, qui m'a toujours poussé et motivé dans mes études. Je ne saurais exprimer mon grand chagrin en ton absence j’aurais aimé que tu sois à mes cotes ce jour,"yemma" t’es plus là pour me voir, que ce travail soit une prière pour le repos de ton âme. A mes chers parents qui m’ont toujours soutenu, aucune dédicace ne saurait exprimer mon grand respect, et la reconnaissance pour les sacrifices que vous avez consentis pour mon éducation. A mes frères et sœurs et tous les membres de ma famille. Table des matières Sommaire…………….……………………………..……………………………………………………V IX XI XIII XIV 1 Chapitre 1 Généralités sur les ultrasons et le Contrôle Non Destructif 2.1. Définition ……………………………………………………………………………………4 3.3.2. Les ondes transversales Chapitre 2 Les méthodes de traitement du signal - Théorie et Simulation 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. Chapitre 3 Analyse des résultats expérimentaux V 2.3.1 Détermination de l’épaisseur de l’échantillon et la position du défaut Conclusion générale………………………..………………………………………………….96 Liste des Figures VI Chapitre 1 Figure 1.1 Les différents types de sons suivant la fréquence……. …………. 5 Figure 1.2 Principe de la piézoélectricité…………………………………... …….. 9 Figure 1.3 Schéma d’un traducteur d’onde longitudinale mono- élément... 1 0 Figure 1.4 Traducteur d’onde longitudinale bi élément ……………….. ……. 1 1 Figure 1.5 La réflexion et la transmission à incidence normale …………… 1 2 Figure 1.6 Incidence oblique…..……………………………………………... ……... 1 3 Figure 1.7 Principe de la technique CND par courants de Foucault …………….... 1 4 Figure 1.8 Principe de la technique CND par magnétoscopie ………………. 1 8 Figure 1.9 Les étapes de la technique CND par ressuage …………………… 1 8 Figure 1.10 Principe de la technique CND par US ……………………..……… 1 9 Figure 1.11 Contrôle par transmission …………………………………... ………. 2 0 Figure 1.12 Contrôle par écho ………………………………….………. ………….. 2 1 Chapitre 2 Figure 2.1 Calcul du temps de décalage entre deux signaux………………. … 2 8 Figure 2.2 Transformée de Fourier à court terme …. ………………………….... 3 0 Figure 2.3 Type des ondelettes ………………………………………………... …….. 3 3 Figure 2.4 Comparaison entre le pavage TFCT et T.O……….…….. …………. 3 4 VII Figure 2.5 Etapes 1 et 2 dans le calcul de la TOC …………….….. …………….. 3 7 Figure 2.6 Etape 3 dans le calcul de la TOC ………………………….……..….. 3 7 Figure 2.7 Etape 4 dans le calcul de la TOC …………………………..…….. ….. 3 7 Figure 2.8 l’application de la TH sur le signal simulé …………………….... ….. 3 8 Figure 2.9 l’application de la FFT sur le signal simulé ……………………... … 3 9 Figure2.1 0 La distribution de Wigner Ville de signal ………….. ……………….. 4 0 Figure2.1 1 Distribution de Wigner Ville de (S1), (S2, S3 et S4) ……………. 4 0 Figure2.1 2 Distribution de choi williams de signal …………. …………………… 4 1 Figure2.1 3 Distribution de choi-williams de (S1), (S2, S3 et S4) ……………. 4 2 Figure2.1 4 La transformée en ondelette continue de signal ………….…. …… 4 3 Figure2.1 5 Contour de la transformée en ondelette continue de signal…… 4 3 Chapitre 3 Figure 3.1 Processus de traitement du signal sur un matériau …………. … 7 2 Figure 3.2 Système de mesure ….………………………………………….. …….... 7 3 Figure 3.3 Echo reçu de l’échantillon d’acier.…………………………..…... …….. 7 4 Figure 3.4 Les trois échos recueillis à partir du spécimen acier ……………. 7 4 Figure 3.5 Représentation temporale du signal par la TH ………. ………….. 7 5 Figure 3.6 Représentation spectrale du signal ……………………….…….. ….. 7 7 Figure Représentation Temps-fréquence par la 7 VIII 3.7 DWV…………………….. 8 Figure 3.8 Analyse par la DVW (séparation des échos)…………….... …….... 7 9 Figure 3.9 La distribution de Choi-williams du signal avec : σ → 1………. … 8 1 Figure 3.10 La distribution de Choi-williams du signal avec : σ → ∞……….. 8 1 Figure 3.11 Représentation du scalogramme du signal sur une échelle à 160 8 3 Figure3.1 2 Contours temps-échelle (scalogramme) du signal …………. …… 8 3 Figure3.1 3 Analyse en ondelettes (séparation des échos)…………….. ………. 8 4 Figure3.1 4 Système de mesure ………….…………………………………….. …… 8 6 Figure3.1 5 Echo reçu de l’échantillon d’aluminium …………………………. … 8 7 Figure3.1 6 Représentation temporale du signal par la TH……………………. 8 9 Figure3.1 7 Représentation Temps-fréquence par la WVD ………….….. …… 9 0 Figure3.1 8 Représentation Temps-fréquence par la DCW…………….. ………. 9 1 Figure3.1 9 Représentation Temps-fréquence par la TOC ………….……. …… 9 3 Liste des Tableaux Chapitre 2 Tableau 2.1 Paramètres du signal simulé ………...………………………………. 3 7 IX Tableau 2.2 Résultats (emplacement des échos, temps de décalage) par TH 3 9 Tableau 2.3 Résultats (temps de décalage) par la TH……………………………. 3 9 Tableau 2.4 Calcul des fréquences de signal par la FFT. ……………………….... 4 0 Tableau 2.5 Calcul des temps et fréquences des signaux par WVD………… 4 1 Tableau 2.6 Résultats (temps de décalage) par la DWV………………………. 4 1 Tableau 2.7 Calcul des temps des signaux par CWD.………………................. 4 2 Tableau 2.8 Résultats (temps de décalage) par CWD…………………………… 4 2 Tableau 2.9 Calcul des temps des signaux par TOC …………………………….. 4 3 Tableau2.1 0 Résultats (temps de décalage) par la TOC.. ……………………...... 4 3 Chapitre 3 Tableau 3.1 Détermination des temps des échos et de temps de vol par la TH 7 6 Tableau 3.2 détermination des temps des échos et de temps de vol par la DWV 7 9 Tableau 3.3 détermination des temps des échos et de temps de vol par la CWD 8 2 Tableau 3.4 détermination des temps des échos et de temps de vol par la TOC 8 4 Tableau 3.5 détermination des temps des échos et de temps de vol par la TH 8 9 Tableau 3.6 détermination des temps des échos et de temps de vol par la WVD 9 0 Tableau 3.7 détermination des temps des échos et de temps de vol par la CWD 9 2 Tableau détermination des temps des échos et de temps de vol par 9 X 3.8 la TOC 3 Tableau 3.9 valeurs de : vitesse de propagation, épaisseur d’échantillon, position de défaut et de transducteur trouvées par les deux expériences. 9 4 Tableau3.1 0 Module d’Young pour l’échantillon d’acier et d’aluminium déterminé par les différentes méthodes étudiées. 9 5 Liste des abréviations XI CND Contrôle Non Destructif NDT Non Destructif Testing FFT TFCT Fast Fourier Transform Transformée de Fourier à court terme TH Transformée de Hilbert CWD Choi-Williams distribution WVD Wigner-Ville distribution TOC Transformée en Ondelettes Continue XII Liste des notations f Fréquence de propagation λ Longueur d’onde v Vitesse de propagation z Impédance acoustique ρ Masse volumique T Coefficient de transmission R Coefficient de réflexion I r Energie réfléchie I i Energie incidente I t Energie transmise x Distance traversée par l’onde A Amplitude à la distance x A0 Amplitude initiale α Coefficient d’atténuation bi(t) Bruit blanc gaussien τ Temps d’arrivé α Facteur de bande passante f c Fréquence centrale β Amplitude φ Phase H (t) Transformée de Hilbert h0 (t ) Réponse impulsionnelle du filtre de Hilbert z(t) Signal analytique ψ Ondelette XIII a Paramètre d’échelle (dilatation) b Paramètre de position d’ondelette (translation) |a| −1 2 Facteur de normalisation ψ ¿ Complexe conjugué de l’ondelette W f Coefficient d’ondelette Sa Signal d'approximation Sd Signal de détail E1 Echo de face E2 Echo de fond Ed Echo de défaut XIV Introduction générale Introduction générale Le contrôle non destructif est devenu un champ de croissance continu. Il joue un rôle très important dans différents domaines, en uploads/Geographie/ memoire-bouchefirat-fiiiinn.pdf