Essais & Simulations 151

MESURES
SOLUTION
Une nouvelle méthode
pour la localisation
Cet article aborde le sujet de la visualisation des fuites dans les structures automobiles en se basant sur
un nouveau concept de capteur qui implique un capteur rotatif muni de plusieurs microphones à ultrasons
balayant une zone circulaire. Cette solution est extensible à de nombreuses applications industrielles pour la
recherche de fuites.
Le microphone à ultrasons est un dispositif de détection
largement répandu pour détecter les fuites dans les
infrastructures industrielles, par exemple les conduites
d’air comprimé, les gazoducs et les réservoirs sous
pression. L’empreinte acoustique de la fuite dépend
de paramètres tels que la géométrie du défaut, la pression
différentielle et le type de gaz, mais les premières indications
d’une fuite peuvent généralement être détectées dans la gamme
de 30 à 40 kHz [1]. Pour permettre à l’homme de rechercher une
fuite, le signal acoustique capturé est converti dans la bande de
fréquences audibles.
Lors de la détection de fuites sur une structure automobile
telle qu’une porte, une fenêtre, un coffre ou une cloison, le son
s’échappant par les joints d’étanchéité et autres imperfections
doit être généré. Pour ce faire, un émetteur à ultrasons est placé
à l’intérieur de la cavité ou de l’habitacle concerné. Ce dispositif
comprend généralement une série de haut-parleurs émettant des
sons de manière omnidirectionnelle à de multiples fréquences
distinctes autour de 40 kHz, créant ainsi un champ de pression
acoustique homogène aux endroits où les fuites doivent être
recherchées.
L’imagerie par ultrasons est une alternative intéressante à la
vérification des limites de surfaces avec un microphone à ultrasons,
car la visualisation à distance des fuites dans les structures
automobiles permet de couvrir une plus grande surface en une
seule fois, d’obtenir une quantification cohérente sur cette surface
et de ne pas déformer le champ de pression acoustique causé par
la présence du dispositif de mesure.
Les dispositifs d’imagerie par ultrasons sont généralement mis en
œuvre sous forme de réseaux de microphones à deux dimensions
comprenant jusqu’à près de 130 microphones à ultrasons répartis
sur une zone circulaire d’un diamètre inférieur à 15 cm et une
caméra pour superposer la cartographie acoustique et l’image
graphique de la scène de mesure.
Étant donné que les fuites ultrasonores dans les applications
automobiles sont généralement mesurées à une distance de 0,75
à 1,5 mètre et que les structures automobiles présentent une
isolation améliorée à chaque nouvelle génération, le rapport
signal sur bruit et, par conséquent, le nombre de microphones
deviennent essentiels. De plus, comme les structures automobiles
comportent des joints disposés en parallèle et séparés de quelques
centimètres seulement, la résolution spatiale à la fréquence d’excitation
de l’émetteur d’ultrasons est essentielle.
Ces critères de performance et d’ergonomie ont conduit Sevenbel
à proposer un nouveau concept de capteur visant une résolution
spatiale et une plage dynamique élevées, un faible niveau de
pression sonore minimum détectable et une utilisation aisée.
CONCEPT DU CAPTEUR
La pièce maîtresse du concept du capteur est un réseau linéaire
rotatif avec cinq microphones répartis qui pivotent autour d’un
microphone de référence immobile. La trajectoire des autres
microphones mobiles est décrite par des cercles concentriques.
Un codeur magnétique rotatif, aligné de façon coaxiale avec l’axe
Réseau linéaire rotatif comprenant cinq microphones pivotant autour du
microphone de référence
28 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°151 • Novembre - Décembre 2022 - Janvier 2023