FR3154186A1 - METHOD FOR STANDARDIZING AN ACOUSTIC SIGNAL - Google Patents
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Abstract
Procédé de caractérisation d’un métal liquide, le procédé mettant en œuvre une sonde (1), comportant : un émetteur de mesure (11) configuré pour émettre une onde ultrasonore incidente dans le métal liquide; un récepteur (21) configuré pour détecter une onde ultrasonore réfléchie ou diffractée par le métal liquide, suite à l’émission de l’onde ultrasonore incidente ; le procédé comprenant une normalisation de l’onde ultrasonore détectée par le récepteur par une amplitude de normalisation. L’amplitude de normalisation est déterminée expérimentalement, à partir d’ondes ultrasonores détectées alors que le métal est considéré comme exempt d’inclusions de taille détectables. Figure 1B. A method for characterizing a liquid metal, the method implementing a probe (1), comprising: a measurement transmitter (11) configured to emit an incident ultrasonic wave into the liquid metal; a receiver (21) configured to detect an ultrasonic wave reflected or diffracted by the liquid metal, following the emission of the incident ultrasonic wave; the method comprising normalizing the ultrasonic wave detected by the receiver by a normalizing amplitude. The normalizing amplitude is determined experimentally, from ultrasonic waves detected while the metal is considered to be free of detectable inclusions. Figure 1B.
Description
Le domaine technique de l’invention est la caractérisation, par ultrasons, d’une coulée de métal liquide, par exemple une coulée d’un alliage d’aluminium.The technical field of the invention is the characterization, by ultrasound, of a casting of liquid metal, for example a casting of an aluminum alloy.
Dans le domaine de la coulée des métaux, il est nécessaire de contrôler la qualité du métal liquide, de façon à détecter des inclusions. C’est notamment le cas de l’aluminium. Certains produits en alliage d’aluminium, par exemple la bande pour application boîtage, ont des exigences élevées en termes de santé inclusionnaire. Ces inclusions sont générées lors de la fusion, l’élaboration et la coulée de ces alliages quand ils sont en phase liquide. La qualité du métal fondu est déterminée par une quantité et taille d’inclusions présentes dans le métal. Il peut s’agir d’oxydes, de nitrures, de carbures, de fluorures ou de borures. Des inclusions usuellement rencontrées dans de l’aluminium fondu sont par exemple des particules d’Al2O3, MgAl2O4, Al4C3, MgO, CaO, CaF2, TiB2, TiVB2,SiO2. Leur taille va de quelques microns à quelques centaines de microns.In the field of metal casting, it is necessary to control the quality of the liquid metal, in order to detect inclusions. This is particularly the case for aluminum. Some aluminum alloy products, for example, strip for casing applications, have high requirements in terms of inclusion health. These inclusions are generated during the melting, production and casting of these alloys when they are in the liquid phase. The quality of the molten metal is determined by the quantity and size of inclusions present in the metal. These can be oxides, nitrides, carbides, fluorides or borides. Inclusions commonly encountered in molten aluminum are, for example, particles of Al 2 O 3 , MgAl 2 O 4 , Al 4 C 3 , MgO, CaO, CaF 2 , TiB 2 , TiVB 2 , SiO 2 . Their size ranges from a few microns to a few hundred microns.
Il est possible de suivre, en ligne, la qualité inclusionnaire d’une coulée par des techniques de mesure par ultrasons. Selon ce type de mesures, une onde acoustique ultrasonore se propage à travers le métal liquide. En présence d’inclusions, une partie de l’onde acoustique émise est réfléchie ou diffractée et peut être détectée. L’amplitude de l’onde réfléchie permet de remonter à une taille d’inclusions dans le métal. La technique ultrasonore permet une caractérisation d’une partie du métal liquide, typiquement 2% quand le contrôle s’effectue dans la goulotte transportant le métal liquide du four vers le puits de coulée.It is possible to monitor the inclusion quality of a casting online using ultrasonic measurement techniques. In this type of measurement, an ultrasonic acoustic wave propagates through the liquid metal. In the presence of inclusions, part of the emitted acoustic wave is reflected or diffracted and can be detected. The amplitude of the reflected wave can be used to determine the size of the inclusions in the metal. The ultrasonic technique allows characterization of a portion of the liquid metal, typically 2% when the inspection is carried out in the chute transporting the liquid metal from the furnace to the casting pit.
Des sondes permettant d’effectuer des mesures, par ultrasons, sur des coulées, ont été décrites dans les brevets EP3204764B1, EP3204763B1.Probes for carrying out measurements, by ultrasound, on castings, have been described in patents EP3204764B1, EP3204763B1.
Le document EP1194772B1 décrit un procédé de calibration d’une sonde, dans lequel on dispose des réflecteurs à l’extrémité de tiges, ces dernières étant disposées dans du métal liquide. Les réflecteurs peuvent être de différentes tailles. On peut ainsi établir une corrélation entre la taille de chaque réflecteur et l’amplitude de l’onde acoustique détectée. Une telle méthode nécessite d’être appliquée pour chaque sonde. De plus, elle suppose la disposition de réflecteurs calibrés dans un métal liquide, ce qui peut être complexe.Document EP1194772B1 describes a method for calibrating a probe, in which reflectors are placed at the end of rods, the latter being arranged in liquid metal. The reflectors can be of different sizes. It is thus possible to establish a correlation between the size of each reflector and the amplitude of the detected acoustic wave. Such a method needs to be applied for each probe. In addition, it assumes the arrangement of calibrated reflectors in a liquid metal, which can be complex.
Une autre possibilité pour estimer la taille des inclusions est d’utiliser une courbe de corrélation entre les mesures résultant d’une sonde ultrasonore et des mesures résultant d’une méthode considérée comme une méthode de référence. La méthode de référence peut par exemple être une méthode d’analyse de type « LIMCA » (Liquid Metal Cleanliness Analysis – Analyse de la propreté de métal liquide), basée sur une analyse de la résistance électrique d’un échantillon de métal liquide. Il peut également s’agir de la méthode décrite dans EP1194772B1, mettant en œuvre des réflecteurs calibrés. On peut ainsi établir une fonction de corrélation entre une taille d’inclusions, mesurées par la méthode de référence, et l’amplitude du signal ultrasonore.Another possibility for estimating the size of inclusions is to use a correlation curve between measurements resulting from an ultrasonic probe and measurements resulting from a method considered to be a reference method. The reference method may, for example, be a “LIMCA” (Liquid Metal Cleanliness Analysis) type analysis method, based on an analysis of the electrical resistance of a sample of liquid metal. It may also be the method described in EP1194772B1, using calibrated reflectors. It is thus possible to establish a correlation function between the size of inclusions, measured by the reference method, and the amplitude of the ultrasonic signal.
Une difficulté liée à l’utilisation de sondes ultrasonores est que leur réponse peut varier d’une sonde à une autre. Or, il est difficilement envisageable d’effectuer un étalonnage de chaque sonde avec une méthode de référence, de type LIMCA ou telle que décrite dans EP1194772B1. Un tel étalonnage nécessite du temps.A difficulty with using ultrasonic probes is that their response can vary from one probe to another. However, it is difficult to envisage calibrating each probe with a reference method, such as LIMCA or as described in EP1194772B1. Such calibration requires time.
La variabilité de la réponse entre deux sondes, de structures identiques, est due notamment à des différences pouvant affecter les circuits électroniques, ou les matériaux utilisés. Face à des inclusions identiques, deux sondes différentes, de conception identique, peuvent générer des signaux de détection d’amplitudes différentes, du fait de la variabilité de la réponse des sondes.The variability of the response between two probes with identical structures is due in particular to differences that can affect the electronic circuits or the materials used. Faced with identical inclusions, two different probes with identical designs can generate detection signals of different amplitudes, due to the variability of the probes' response.
Il est préférable, voire nécessaire, de tenir compte d’une telle variabilité, par exemple si l’on souhaite appliquer une même courbe de corrélation à des mesures résultant de différentes sondes ultrasonores.It is preferable, even necessary, to take such variability into account, for example if one wishes to apply the same correlation curve to measurements resulting from different ultrasonic probes.
Les inventeurs proposent un procédé permettant une prise en compte de la variabilité de réponses de deux sondes différentes. L’objectif est que deux sondes, de conception identique, génèrent des signaux identiques, ou pouvant être considérés comme tels, en présence d’une d’inclusions identiques.The inventors propose a method for taking into account the variability of responses of two different probes. The objective is that two probes, of identical design, generate identical signals, or signals that can be considered as such, in the presence of identical inclusions.
Un premier objet de l’invention est un procédé de caractérisation d’un métal liquide, le procédé mettant en œuvre une sonde, comportant :
- un émetteur de mesure, configuré pour émettre une onde ultrasonore incidente dans le métal liquide;
- un récepteur, configuré pour détecter une onde ultrasonore réfléchie ou diffractée par une inclusion dans le métal liquide, suite à l’émission de l’onde ultrasonore incidente ;
- a measuring transmitter, configured to emit an incident ultrasonic wave into the liquid metal;
- a receiver, configured to detect an ultrasonic wave reflected or diffracted by an inclusion in the liquid metal, following the emission of the incident ultrasonic wave;
le procédé comprenant les étapes suivantes :
- disposition de la sonde, de telle sorte que l’émetteur de mesure et le récepteur soient disposés dans le métal liquide ou face au métal liquide ;
- alimentation de l’émetteur de mesure, de façon que l’émetteur de mesure émette une onde ultrasonore incidente se propageant dans le métal liquide ;
- détection, par le récepteur, d’une onde ultrasonore réfléchie ou diffractée par une inclusion dans le métal liquide sous l’effet de l’onde incidente ;
- réitération des étapes b) à c) durant différents instants de mesure, les instants de mesure formant une plage temporelle de mesure, et mesure d’une amplitude de l’onde ultrasonore détectée par le récepteur en chaque instant de mesure ;
- sélection, dans la plage temporelle de mesure, d’une période de normalisation, la période de normalisation regroupant des instants de mesure consécutifs ;
- calcul d’une amplitude de normalisation en fonction des amplitudes mesurées aux instants de la période de normalisation ;
- normalisation des amplitudes mesurées durant la plage temporelle de mesure, durant chaque étape c), par l’amplitude de normalisation calculée lors de l’étape f).
- arrangement of the probe, such that the measuring transmitter and the receiver are arranged in the liquid metal or facing the liquid metal;
- power supply to the measuring transmitter, so that the measuring transmitter emits an incident ultrasonic wave propagating in the liquid metal;
- detection, by the receiver, of an ultrasonic wave reflected or diffracted by an inclusion in the liquid metal under the effect of the incident wave;
- repeating steps b) to c) during different measurement times, the measurement times forming a measurement time range, and measuring an amplitude of the ultrasonic wave detected by the receiver at each measurement time;
- selection, within the measurement time range, of a normalization period, the normalization period grouping together consecutive measurement times;
- calculation of a normalization amplitude as a function of the amplitudes measured at the times of the normalization period;
- normalization of the amplitudes measured during the measurement time range, during each step c), by the normalization amplitude calculated during step f).
Selon une possibilité, l’étape f) comporte :
- assignation d’une valeur de normalisation à l’amplitude de normalisation ;
- multiplication des amplitudes normalisées par la valeur de normalisation.
- assigning a normalization value to the normalization amplitude;
- multiplication of the normalized amplitudes by the normalization value.
La période de normalisation peut correspondre à une partie prédéfinie de la plage temporelle de mesure.The normalization period can correspond to a predefined part of the measurement time range.
La période de normalisation peut correspondre à des derniers instants de de la plage temporelle de mesure.The normalization period can correspond to the last moments of the measurement time range.
La période de normalisation peut s’étendre durant les dernières minutes de la plage temporelle de mesure.The normalization period may extend into the last few minutes of the measurement time range.
L’étape e) peut comporter :
- ei) analyse des amplitudes respectivement mesurées durant la plage temporelle de mesure ;
- eii) identification d’une période d’amplitude minimale, comportant différents instants de mesure successifs, durant laquelle les amplitudes mesurées sont minimales, par rapport aux intensités mesurées en dehors de la période d’intensité minimale ;
de façon que la période de normalisation comprenne tout ou partie de la période d’amplitude minimale.
- ei) analysis of the amplitudes respectively measured during the measurement time range;
- (eii) identification of a period of minimum amplitude, comprising different successive measurement times, during which the measured amplitudes are minimal, compared to the intensities measured outside the period of minimum intensity;
so that the normalization period includes all or part of the minimum amplitude period.
Selon une possibilité,
- la sous-étape ei) comporte un calcul d’une moyenne glissante ou d’une médiane glissante des amplitudes respectivement mesurées durant la plage temporelle de mesure, la moyenne ou la médiane étant calculée selon différentes fenêtres temporelles successives ;
- lors de la sous-étape eii), la période d’amplitude minimale correspond à une période dans laquelle la moyenne ou la médiane glissante est minimale.
- sub-step ei) comprises a calculation of a moving average or a moving median of the amplitudes respectively measured during the measurement time range, the average or the median being calculated according to different successive time windows;
- during sub-step eii), the period of minimum amplitude corresponds to a period in which the moving average or median is minimal.
Selon une possibilité,
- le métal liquide s’écoule le long d’une goulotte ;
- l’émetteur et le récepteur sont disposés face à la goulotte.
- the liquid metal flows along a chute;
- the transmitter and receiver are arranged facing the chute.
Selon une possibilité,
- l’émetteur de mesure est couplé à un premier guide d’onde, immergé dans le métal liquide ;
- le récepteur est couplé à un deuxième guide d’onde, immergé dans le métal liquide.
- the measuring transmitter is coupled to a first waveguide, immersed in the liquid metal;
- the receiver is coupled to a second waveguide, immersed in the liquid metal.
Un deuxième objet de l’invention est une sonde ultrasonore, comportant :
- un émetteur de mesure (11) configuré pour émettre une onde ultrasonore incidente dans le métal liquide;
- un récepteur (21) configuré pour détecter une onde ultrasonore réfléchie ou diffractée par une inclusion dans le métal liquide, suite à l’émission de l’onde ultrasonore incidente ;
- une unité de traitement (32), configurée pour :
- mesurer une amplitude de l’onde ultrasonore détectée par le récepteur en différents instants de mesure, les différents instant de mesure formant une plage temporelle de mesure;
- mettre en œuvre les étapes e) à g) d’un procédé selon le premier objet de l’invention à partir des amplitudes mesurées durant la plage temporelle de mesure.
- a measuring transmitter (11) configured to emit an ultrasonic wave incident into the liquid metal;
- a receiver (21) configured to detect an ultrasonic wave reflected or diffracted by an inclusion in the liquid metal, following the emission of the incident ultrasonic wave;
- a processing unit (32), configured to:
- measuring an amplitude of the ultrasonic wave detected by the receiver at different measurement times, the different measurement times forming a measurement time range;
- implementing steps e) to g) of a method according to the first subject of the invention from the amplitudes measured during the measurement time range.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exposé des exemples de réalisation présentés, dans la suite de la description, en lien avec les figures listées ci-dessous.The invention will be better understood by reading the description of the exemplary embodiments presented in the remainder of the description, in conjunction with the figures listed below.
La
La
La
La
La
La
La
La
La
On a représenté, en lien avec la
Le transducteur est par exemple une pastille de matériau piézoélectrique émettant une onde acoustique à une fréquence de 15 MHz. D’une façon générale, la fréquence de l’onde acoustique émise est préférentiellement comprise entre 1 MHz et 20 MHz.The transducer is, for example, a pellet of piezoelectric material emitting an acoustic wave at a frequency of 15 MHz. Generally speaking, the frequency of the emitted acoustic wave is preferably between 1 MHz and 20 MHz.
La sonde est destinée à une détection d’inclusions dans un milieu liquide 2 à analyser, et plus précisément dans un métal liquide, le métal étant par exemple un alliage d’aluminium. Sur les figures 1A et 1B, la ligne horizontale en pointillés représente une interface entre le métal liquide 2 et un milieu ambiant 3, ce dernier étant par exemple de l’air.The probe is intended for detecting inclusions in a liquid medium 2 to be analyzed, and more precisely in a liquid metal, the metal being for example an aluminum alloy. In Figures 1A and 1B, the dotted horizontal line represents an interface between the liquid metal 2 and an ambient medium 3, the latter being for example air.
La sonde 1 comporte un guide d’onde 13, destiné à être plongé dans le métal liquide 2. Le guide d’onde est configuré pour faciliter une propagation d’une onde acoustique entre le transducteur, faisant office d’émetteur récepteur, et le métal liquide 2. Le guide d’onde 13 est par exemple formé d’un matériau de type nitrure de silicium ou en oxynitrure de silicium (SiAlON), ou d’une façon plus générale un matériau, de type métal ou céramique réfractaire, considéré comme inerte au métal liquide 2. Le recours à un tel guide d’onde a été décrit dans EP3204763B1 ou dans EP1194772B1.The probe 1 comprises a waveguide 13, intended to be immersed in the liquid metal 2. The waveguide is configured to facilitate propagation of an acoustic wave between the transducer, acting as a transmitter-receiver, and the liquid metal 2. The waveguide 13 is for example formed from a material of the silicon nitride or silicon oxynitride (SiAlON) type, or more generally a material, of the refractory metal or ceramic type, considered to be inert to the liquid metal 2. The use of such a waveguide has been described in EP3204763B1 or in EP1194772B1.
Sur les figures 1A et 1B, on a schématisé un champ ultrasonore 5, qui correspond à une partie du métal liquide inspectée par la sonde 1. Lorsqu’une inclusion 4 traverse le champ ultrasonore, une partie de l’onde acoustique émise par l’émetteur de mesure 11 est réfléchie ou diffractée vers le récepteur 21. Les caractéristiques de l’onde réfléchie, en particulier son amplitude, permettent la détection d’une inclusion et sa caractérisation, par exemple une estimation de sa taille.In Figures 1A and 1B, an ultrasonic field 5 is shown diagrammatically, which corresponds to a part of the liquid metal inspected by the probe 1. When an inclusion 4 passes through the ultrasonic field, a part of the acoustic wave emitted by the measuring transmitter 11 is reflected or diffracted towards the receiver 21. The characteristics of the reflected wave, in particular its amplitude, allow the detection of an inclusion and its characterization, for example an estimation of its size.
De préférence, la sonde peut comporter un émetteur de puissance 12, configuré pour émettre une onde acoustique de puissance c’est-à-dire supérieure à 10W, et de préférence supérieure à 100 W, par exemple 120W, comme décrit dans EP3204764. En effet, l’application d’une onde acoustique de forte puissance permet d’obtenir le mouillage du premier guide d’onde 13 par le métal liquide 2. L’émetteur de puissance 12 est activé à intervalles réguliers, de façon à permettre un maintien d’un bon mouillage du guide d’onde 13 par le métal liquide 2.Preferably, the probe may comprise a power transmitter 12, configured to emit an acoustic wave of power, i.e. greater than 10W, and preferably greater than 100W, for example 120W, as described in EP3204764. Indeed, the application of a high-power acoustic wave makes it possible to obtain the wetting of the first waveguide 13 by the liquid metal 2. The power transmitter 12 is activated at regular intervals, so as to allow good wetting of the waveguide 13 by the liquid metal 2 to be maintained.
La
Dans ce mode de réalisation, la sonde peut comporter un premier émetteur de puissance 12, et un deuxième émetteur de puissance 22, comme décrits en lien avec le premier mode de réalisation. Les premier et deuxième émetteurs de puissance sont activés périodiquement, de façon à améliorer le mouillage du premier guide d’onde 13 et du deuxième guide d’onde 23, respectivement, par le métal liquide 2.In this embodiment, the probe may comprise a first power emitter 12, and a second power emitter 22, as described in connection with the first embodiment. The first and second power emitters are activated periodically, so as to enhance the wetting of the first waveguide 13 and the second waveguide 23, respectively, by the liquid metal 2.
La sonde comporte une unité de commande 31, configurée pour permettre une commande de l’émission d’une onde acoustique par l’émetteur de mesure 11, et pour permettre une commande de l’émission d’une onde acoustique de puissance par l’émetteur de puissance 12 lorsque la sonde comporte un tel émetteur.The probe comprises a control unit 31, configured to allow control of the emission of an acoustic wave by the measurement transmitter 11, and to allow control of the emission of a power acoustic wave by the power transmitter 12 when the probe comprises such a transmitter.
S’agissant des ondes acoustiques émises par l’émetteur de mesure 11, elles sont généralement émises par séries. En pratique, chaque série d’ondes acoustiques est émise par l’émetteur de mesure 11 à une fréquence régulière, par exemple 10 Hz. Une série comporte au moins une onde acoustique, et de préférence plusieurs ondes acoustiques successives. Au sein d’une même série, la fréquence d’émission des ondes acoustiques peut être comprise entre 100 Hz et 300 Hz, ce qui correspond à la fréquence d’excitation du transducteur piézoélectrique de l’émetteur de mesure. Sur la figure 2, on a schématisé trois ondes détectées par le récepteur 21, suite à l’émission d’une série de trois ondes par l’émetteur de mesure 11. L’accolade indique que les trois ondes appartiennent à une même série. Sur la figure 2, l’axe des ordonnées correspond su signal détecté
La sonde comporte une unité de traitement 32, configurée pour calculer une amplitude des ondes détectées par le récepteur 21 en réponse à une série d’ondes acoustiques émises par l’émetteur de mesure 11. L’amplitude calculée, ou amplitude mesurée, peut être une moyenne des amplitudes maximales de chaque onde acoustique détectée, ou l’amplitude maximale de l’ensemble des ondes acoustiques détectées suite à l’émission d’une série d’ondes. Par la suite, l’amplitude calculée est notée
L’unité de traitement 32 peut comporter un ou plusieurs microprocesseurs ou circuits électroniques, configurés pour déterminer l’amplitude mesurée et mettre en œuvre les étapes décrites par la suite.The processing unit 32 may comprise one or more microprocessors or electronic circuits, configured to determine the measured amplitude and implement the steps described below.
La présence d’une inclusion 4, de taille significative, dans le métal liquide, fait varier l’amplitude mesurée
Une même courbe de corrélation peut être utilisée sur différentes sondes ultrasonores, de conception identique, sous réserve que les amplitudes résultant desdites sondes ultrasonores soient comparables. Or, comme précédemment indiqué, il est nécessaire de tenir compte de la variabilité des sondes, mêmes si ces dernières sont similaires les unes des autres : mêmes dimensions et mêmes matériaux utilisés.The same correlation curve can be used on different ultrasound probes of identical design, provided that the amplitudes resulting from said ultrasound probes are comparable. However, as previously indicated, it is necessary to take into account the variability of the probes, even if they are similar to each other: same dimensions and same materials used.
L’unité de traitement 32 comporte un amplificateur, destiné à amplifier le signal résultant du récepteur 21, et dont le gain d’amplification G0est généralement fixé en usine, suite à la fabrication de la sonde. Le gain n’est généralement pas modifié en cours de procédure. Il peut faire l’objet d’un ajustement dépendant des conditions d’utilisation de la sonde.The processing unit 32 comprises an amplifier, intended to amplify the signal resulting from the receiver 21, and whose amplification gain G 0 is generally fixed in the factory, following the manufacture of the probe. The gain is generally not modified during the procedure. It can be subject to an adjustment depending on the conditions of use of the probe.
La sonde 1 est destinée à être plongée dans un métal liquide 2 s’écoulant depuis un four. Le métal liquide peut par exemple s’écouler depuis un four, ou être présent dans une poche ou un creuset. Par exemple, le métal liquide s’écoule dans une goulotte. Le ou les guide d’ondes de la sonde sont immergés dans la goulotte. La sonde peut être disposée directement au débouché du four, ou plus en aval, au débouché d’un filtre ou d’un dégazeur. Il peut s’agir d’un filtre à lit de gravier (Deep Bed filter) ou d’un filtre de type CFF (Ceramic Foam Filter – Filtre en mousse céramique) ou tout autre type de filtre. Lorsque la sonde est plongée dans une coulée en aval d’un filtre de type CFF, la présence de bulles dans le métal liquide 2 peut nécessiter un ajustement du gain d’amplification G0de façon à tenir compte de l’effet d’atténuation induit par les bulles. La sonde peut également être disposée en aval d’un dégazeur et dans un creuset.The probe 1 is intended to be immersed in a liquid metal 2 flowing from a furnace. The liquid metal may, for example, flow from a furnace, or be present in a ladle or crucible. For example, the liquid metal flows into a chute. The probe's waveguide(s) are immersed in the chute. The probe may be placed directly at the outlet of the furnace, or further downstream, at the outlet of a filter or degasser. This may be a deep bed filter or a CFF (Ceramic Foam Filter) or any other type of filter. When the probe is immersed in a melt downstream of a CFF filter, the presence of bubbles in the liquid metal 2 may require adjustment of the amplification gain G 0 to take into account the attenuation effect induced by the bubbles. The probe can also be placed downstream of a degasser and in a crucible.
Pour des raisons de coût, et de temps, il n’est pas réaliste d’effectuer, pour chaque sonde, une courbe de corrélation avec une méthode de référence. Cependant, il est nécessaire de tenir compte de la variabilité de la réponse de chaque sonde. L’inventeur propose un procédé permettant d’obtenir une réponse comparable pour chaque sonde, de façon à pouvoir utiliser une courbe de corrélation telle que décrite par la suite, en lien avec la
Les principales étapes du procédé sont illustrées sur la
Etape 100: réalisation de mesure en différents instant de mesure. Step 100 : Carrying out measurements at different measurement times.
Au cours de la coulée, des mesures sont régulièrement effectuées, par exemple à des instants de mesure
Etape 110: sélection d’une période de normalisation. Step 110 : Selecting a normalization period.
Un aspect important de l’invention est qu’au cours de la plage temporelle de mesure
La période de normalisation
Selon une autre possibilité, la période de normalisation est identifiée a postériori, suite à une analyse des amplitudes
Lorsque la sonde est disposée au débouché du four, en fonction des procédés mis en œuvre, il peut être considéré que le métal liquide comporte une quantité élevée d’inclusions au début et à la fin de la coulée.When the probe is placed at the outlet of the furnace, depending on the processes implemented, it can be considered that the liquid metal contains a high quantity of inclusions at the start and end of the casting.
Etape 120: détermination d’une amplitude de normalisation Step 120 : Determining a normalization amplitude
Après que la période de normalisation
Etape 130: normalisation Step 130 : Normalization
Au cours de cette étape, les amplitudes
où :
-
correspond à la fonction de normalisation. -
est l’amplitude normalisée -
peut être par exemple à 20. Dans ce cas, l’amplitude normalisée est exprimée en %. La valeur de 20% correspond à une coulée considérée comme propre., c’est-à-dire dont les éventuelles inclusions ne produisent pas de signaux ultrasonores significatifs. -
est l’amplitude de normalisation précédemment définie.
Or :
-
corresponds to the normalization function. -
is the normalized amplitude -
can be for example 20. In this case, the normalized amplitude is expressed in %. The value of 20% corresponds to a casting considered clean, that is to say, any inclusions of which do not produce significant ultrasonic signals. -
is the previously defined normalization amplitude.
Un avantage du procédé est que la valeur de l’amplitude normalisée
La normalisation suppose qu’il est admis que le métal liquide, considéré comme propre, c’est-à-dire exempt d’inclusion détectable, génère des ondes acoustiques dont l’amplitude est assimilée à un bruit. Cette amplitude correspond à l’amplitude de normalisation
La normalisation rend possible le recours à une courbe de corrélation telle que schématisée sur la figure 4. La courbe de corrélation est établie expérimentalement avec une sonde, après application de la fonction de normalisation déterminée pour ladite sonde. Ainsi, l’axe des ordonnées correspond à
Sur la
La fonction de corrélation ainsi établie peut être appliquées à des amplitudes normalisées issues de différentes sondes. La courbe de corrélation peut être mise en œuvre en utilisant, en tant qu’ordonnées, des valeurs normalisées
On a mis en œuvre une sonde telle que décrite en lien avec la figure 1B dans une coulée d’aluminium, la sonde étant disposée à une sortie d’un filtre CFF. La durée de la plage temporelle de mesure était de 60.5 minutes. La figure 5A correspond à des amplitudes mesurées
L’invention peut s’appliquer en mettant en œuvre des sondes ultrasonores de même type, c’est-à-dire présentant une même structure, la variabilité étant due aux différences affectant les composants de la sonde.The invention can be applied by implementing ultrasonic probes of the same type, that is to say having the same structure, the variability being due to the differences affecting the components of the probe.
Si l’on souhaite que les mesures soient utilisées à des fins de caractérisation des dimensions des inclusions, il est préférable, voire nécessaire, que pour au moins une sonde, une corrélation ait été effectuée entre les amplitudes mesurées et des mesures des dimensions d’inclusion. Ces dernières sont obtenues par une méthode de mesure de référence. Il est préférable que les différentes sondes, que l’on met en œuvre, soient alors disposées à la même position, ou à des positions considérées comme équivalentes, par rapport à la coulée.If the measurements are to be used for characterizing inclusion dimensions, it is preferable, or even necessary, that for at least one probe, a correlation has been made between the measured amplitudes and measurements of the inclusion dimensions. The latter are obtained by a reference measurement method. It is preferable that the different probes used are then placed in the same position, or in positions considered equivalent, relative to the casting.
Claims (11)
- un émetteur de mesure (11) configuré pour émettre une onde ultrasonore incidente dans le métal liquide;
- un récepteur (21) configuré pour détecter une onde ultrasonore réfléchie ou diffractée par une inclusion dans le métal liquide, suite à l’émission de l’onde ultrasonore incidente ;
- disposition de la sonde (1), de telle sorte que l’émetteur de mesure et le récepteur soient disposés dans le métal liquide ou face au métal liquide ;
- alimentation de l’émetteur de mesure, de façon que l’émetteur de mesure émette une onde ultrasonore incidente se propageant dans le métal liquide ;
- détection, par le récepteur, d’une onde ultrasonore réfléchie ou diffractée par une inclusion dans le métal liquide sous l’effet de l’onde incidente ;
- réitération des étapes b) à c) durant différents instants de mesure (
), les instants de mesure formant une plage temporelle de mesure ( ), et mesure d’une amplitude ( ) de l’onde ultrasonore détectée par le récepteur en chaque instant de mesure ; - sélection, dans la plage temporelle de mesure (
), d’une période de normalisation ( ), la période de normalisation comportant des instants de mesure consécutifs ; - calcul d’une amplitude de normalisation (
) en fonction des amplitudes mesurées aux instants de la période de normalisation ; - normalisation des amplitudes mesurées durant la plage temporelle de mesure, durant chaque étape c), par l’amplitude de normalisation calculée lors de l’étape f).
- a measuring transmitter (11) configured to emit an ultrasonic wave incident into the liquid metal;
- a receiver (21) configured to detect an ultrasonic wave reflected or diffracted by an inclusion in the liquid metal, following the emission of the incident ultrasonic wave;
- arrangement of the probe (1), such that the measuring transmitter and the receiver are arranged in the liquid metal or facing the liquid metal;
- power supply to the measuring transmitter, so that the measuring transmitter emits an incident ultrasonic wave propagating in the liquid metal;
- detection, by the receiver, of an ultrasonic wave reflected or diffracted by an inclusion in the liquid metal under the effect of the incident wave;
- repetition of steps b) to c) during different measurement times (
), the measurement instants forming a measurement time range ( ), and measurement of an amplitude ( ) of the ultrasonic wave detected by the receiver at each measurement instant; - selection, in the measurement time range (
), of a period of normalization ( ), the standardization period comprising consecutive measurement times; - calculation of a normalization amplitude (
) as a function of the amplitudes measured at the times of the normalization period; - normalization of the amplitudes measured during the measurement time range, during each step c), by the normalization amplitude calculated during step f).
- assignation d’une valeur de normalisation (
) à l’amplitude de normalisation ; - multiplication des amplitudes normalisées par la valeur de normalisation.
- assignment of a normalization value (
) to the normalization amplitude; - multiplication of the normalized amplitudes by the normalization value.
- ei) analyse des amplitudes respectivement mesurées durant la plage temporelle de mesure ;
- eii) identification d’une période d’amplitude minimale, comportant différents instants de mesure successifs, durant laquelle les amplitudes mesurées sont minimales, par rapport aux intensités mesurées en dehors de la période d’intensité minimale ;
- ei) analysis of the amplitudes respectively measured during the measurement time range;
- (eii) identification of a period of minimum amplitude, comprising different successive measurement times, during which the measured amplitudes are minimal, compared to the intensities measured outside the period of minimum intensity;
- la sous étape ei) comporte un calcul d’une moyenne glissante ou d’une médiane glissante des amplitudes respectivement mesurées durant la plage temporelle de mesure, la moyenne ou la médiane étant calculée selon différentes fenêtres temporelles successives ;
- lors de la sous-étape eii), la période d’amplitude minimale correspond à une période dans laquelle la moyenne ou la médiane glissante est minimale.
- sub-step ei) comprises a calculation of a moving average or a moving median of the amplitudes respectively measured during the measurement time range, the average or the median being calculated according to different successive time windows;
- during sub-step eii), the period of minimum amplitude corresponds to a period in which the moving average or median is minimal.
- le métal liquide s’écoule le long d’une goulotte ;
- l’émetteur et le récepteur sont disposés face à la goulotte.
- the liquid metal flows along a chute;
- the transmitter and receiver are arranged facing the chute.
- l’émetteur de mesure est couplé à un premier guide d’onde (13), immergé dans le métal liquide ;
- le récepteur est couplé à un deuxième guide d’onde (23), immergé dans le métal liquide.
- the measuring transmitter is coupled to a first waveguide (13), immersed in the liquid metal;
- the receiver is coupled to a second waveguide (23), immersed in the liquid metal.
- un émetteur de mesure (11) configuré pour émettre une onde ultrasonore incidente dans le métal liquide;
- un récepteur (21) configuré pour détecter une onde ultrasonore réfléchie ou diffractée par une inclusion dans le métal liquide, suite à l’émission de l’onde ultrasonore incidente ;
- une unité de traitement (32), configurée pour
- mesurer une amplitude (
) de l’onde ultrasonore détectée par le récepteur en différents instants de mesure ( ), les différents instant de mesure formant une plage temporelle de mesure ( ); - mettre en œuvre les étapes e) à g) d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes à partir des amplitudes mesurées (
) durant la plage temporelle de mesure.
- a measuring transmitter (11) configured to emit an ultrasonic wave incident into the liquid metal;
- a receiver (21) configured to detect an ultrasonic wave reflected or diffracted by an inclusion in the liquid metal, following the emission of the incident ultrasonic wave;
- a processing unit (32), configured to
- measure an amplitude (
) of the ultrasonic wave detected by the receiver at different measurement times ( ), the different measurement moments forming a measurement time range ( ); - implementing steps e) to g) of a method according to any one of the preceding claims from the measured amplitudes (
) during the measurement time range.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2311022A FR3154186A1 (en) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | METHOD FOR STANDARDIZING AN ACOUSTIC SIGNAL |
| PCT/FR2024/051223 WO2025078742A1 (en) | 2023-10-13 | 2024-09-18 | Method for normalizing an acoustic signal |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR2311022 | 2023-10-13 | ||
| FR2311022A FR3154186A1 (en) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | METHOD FOR STANDARDIZING AN ACOUSTIC SIGNAL |
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|---|---|
| FR3154186A1 true FR3154186A1 (en) | 2025-04-18 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2311022A Pending FR3154186A1 (en) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | METHOD FOR STANDARDIZING AN ACOUSTIC SIGNAL |
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Citations (4)
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| EP3204764A1 (en) | 2014-10-07 | 2017-08-16 | Constellium Issoire | Method for inspecting a liquid metal by ultrasounds |
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- 2023-10-13 FR FR2311022A patent/FR3154186A1/en active Pending
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2024
- 2024-09-18 WO PCT/FR2024/051223 patent/WO2025078742A1/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025078742A1 (en) | 2025-04-17 |
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