ISO 10375:1997

NORME ISO
INT.ERNATIONALE 10375
Première édition
1997-04-I 5
Essais non destructifs - Contrôle
par ultrasons - Caractérisation des
traducteurs et des champs acoustiques
Non-destructive testing - Ultrasonic inspection - Characterization
of search unit and sound field
Numéro de référence
ISO 10375:1997(F)

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ISO 10375:1997(F)
Page
Sommaire
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1
2 Référence normative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4 Techniques et procédures . 2
4.1 Montage d’essai . 3
4.2 Réponse temporelle . 6
4.3 Réponse en fréquence . 6
4.4 Paramètres de champ libre . 11
4.5 Mesure acoustique de l’écho . 14
................................................................................ 15
4.6 Impédance
4.7 Sensibilité relative . 17
0 ISO 1997
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Internet centraI@iso.ch
c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central
x.400
Imprimé en Suisse
ii

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@ ISO ISO 10375:1997(F)
Avant-propos
LYS0 (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 10375 a été élaborée par le comité technique
lSO/rC 135, Essais non destructifs, sous-comité SC 3, Moyens acoustiques.

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@ ISO
ISO 10375:1997(F)
Introduction
Dans le cadre d’un essai non destructif aux ultrasons, les impulsions
ultrasonores sont utilisées afin de détecter et d’évaluer les imperfections
ou les défauts d’un matériau. II convient de spécifier, de contrôler et de
caractériser correctement la production, la propagation et la réception des
impulsions ultrasonores, si l’on veut obtenir des informations sur les
défauts qui soient reproductibles. De la connaissance des caractéristiques
du traducteur ou du transducteur, ainsi que du champ sonore associé
et des modes opératoires d’essai utilisés, dépend la précision et la
répétabilité de l’examen ultrasonore.
Pour une description complète ou un choix approprié d’un traducteur ou
d’un transducteur, un ensemble de caractéristiques communément
reconnu, relatif audit traducteur, doit être spécifié. La présente Norme
internationale établit les techniques à utiliser en laboratoire pour
caractériser les traducteurs ultrasonores à l’aide de paramètres tels que la
fréquence centrale, la largeur de bande, la longueur du champ proche, le
demi-angle de divergence du faisceau, la profondeur de champ, le diamètre
du faisceau et la longueur focale. La présente Norme internationale
spécifie les moyens de mesure des caractéristiques des traducteurs
d’immersion et de contact utilisés pour le contrôle des matériaux. Elle
fournit également des guides pour l’obtention de paramètres mesurés
dans le champ libre et par mesurage de l’écho d’impulsion. Des exemples
de calcul de ces paramètres sont donnés.
La présente Norme internationale fournit les techniques et les procédures
pour atteindre les objectifs suivants:
sélectionner et spécifier les caractéristiques des traducteurs et des
a)
transducteurs;
vérifier et garantir la constance des performances d’un traducteur
b)
pendant toute sa durée de vie;
faciliter la sélection de traducteurs identiques ou d’alternatives équi-
d
valentes;
établir une base de comparaison des résultats obtenus à l’aide de
d
différents appareils, réglages, opérateurs, temps de fonctionnement
et différentes périodes.

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NORME INTERNATIONALE @ ISO ISO 10375:1997(F)
Essais non destructifs - Contrôle par ultrasons -
Caractérisation des traducteurs et des champs acoustiques
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale établit les procédures de spécification de certaines caractéristiques de
traducteurs ultrasonores et de mesure du champ acoustique associé. L’objectif est d’uniformiser les techniques
d’essai, de créer une base d’interprétation des résultats obtenus par différents laboratoires et à différents
moments. On notera que la présente Norme internationale n’établit pas de critères d’acceptation; elle détermine
cependant une base technique concernant les critères qui peuvent être définis par les utilisateurs.
L’ISO 2400 décrit un bloc d’étalonnage utilisé lors d’un contrôle de soudure pour vérifier les performances de
l’appareil ultrasonore et du traducteur. Pour une amélioration future des possibilités du contrôle ultrasonore,
l’information concernant la réponse temporelle du traducteur, sa réponse en fréquence (également appelée spectre
de fréquence, analyse en fréquence, analyse de spectre et analyse de signature) ainsi que le champ acoustique
doivent être connus avant de pouvoir réaliser une détection et une évaluation fiables des défauts.
II est question ici de traducteurs droits et de traducteurs d’angle a fréquence ultrasonore nominale allant de
0,5 MHz à 15 MHz. Les traducteurs d’ondes de surface ne sont pas traités dans la présente Norme internationale.
Cette dernière fournit les procédures de spécification des paramètres de champ acoustique, de même que les
méthodes de mesure par essais en immersion. La présente Norme internationale ne concerne pas les mesures de
champ acoustique lors des essais de contact.
La présente Norme internationale décrit les procédures de mesure pour l’évaluation des caractéristiques des
traducteurs ultrasonores, ainsi que les techniques utilisées pour obtenir des données de champ acoustique à l’aide
de traducteurs excités par impulsions électriques et utilisés sur le terrain ou en laboratoire. Les paramètres des
caractéristiques traités dans la présente Norme internationale sont les fréquences supérieures, inférieures et
centrales, la longueur d’onde, la largeur de bande, les réponses temporelles et en fréquence, la longueur de champ
proche, le demi-angle de divergence du faisceau des traducteurs de différentes formes en un champ libre, mesures
acoustiques de l’écho, profils de faisceaux, l’impédance et la sensibilité relative. Les formats de présentation du
résultat de contrôle des traducteurs droits et des traducteurs focalisés sont donnés.
Afin de fournir les informations fondamentales et de vérifier l’éventuelle dégradation des performances, les
propriétés électriques du traducteur sont mesurées indépendamment de l’instrument ultrasonore. L’impédance
électrique et la sensibilité sont mesurées à des fréquences spécifiques sélectionnées pour chaque traducteur.
L’impédance électrique correspond à l’impédance complexe d’entrée du traducteur et la sensibilité est la mesure
de l’efficacité électroacoustique du traducteur. Ces méthodes sont respectivement décrites en 4.6 et 4.7.
2 Référence normative
La norme suivante contient des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, l’édition indiqué était en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente Norme
internationale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la plus récente de la norme indiquée
ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur à un
moment donné.
ISO 2400: 1972, Soudures sur acier - Bloc de référence pour l’étalonnage des appareils pour l’examen par ultra-sons.
1

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ISO 10375:1997(F)
@ ISO
3 Symboles
Largeur de bande, en pourcentage
Blfv
Nombre de cycles
CN
D Diamètre efficace, en millimètres, de l’élément transducteur du traducteur
Diamètre de faisceau, en millimètres, à la longueur focale
dFL
Profondeur de champ (également connue comme longueur de zone focale), en millimètres
FD
Longueur focale (également connue comme la distance focale), en millimètres
FL
Fréquence, en mégahertz, du traducteur
f
Fréquence inférieure (-3 dB pour le champ libre,
-6 dB pour l’écho, à partir de l’amplitude de crête), en
jci
méga hertz
Fréquence supérieure (-3 dB pour le champ libre,
-6 dB pour l’écho, à partir de l’amplitude de crête), en
f
U
méga hertz
Fréquence centrale, en mégahertz
f C
Fréquence de crête, en mégahertz
f
P
Dimensions efficaces, en millimètres, du traducteur rectangulaire
II, 12
Longueur, en millimètres, du champ proche
NO
Nombre de crêtes
PN
Sensibilité relative, en décibels
sr
Épaisseur du matériau, c’est-a-dire la distance entre le traducteur et le réflecteur, en millimètres
Tk
Durée d’impulsion, en microsecondes
TPD
V Vitesse d’onde, en kilométres par seconde, du support soumis a l’essai
Signal d’entrée crête-à-crête, ou amplitude du signal de la tension d’excitation, en volts
Vin
V Signal de tension de sortie crête-a-crête, en volts
out
x Axe longitudinal du traducteur
Distance axiale, en millimètres, normale à la face avant du traducteur
2
a Longueur d’onde, en millimètres, dans le matériau d’essai
a Angle incident, en degrés
Angle de réfraction, en degrés
P
Angle de bigle, en degrés
Y
f2 Impédance, en ohms
Demi-angle de divergence, en degrés, du faisceau
8
4 Techniques et procédures
Les caractéristiques d’un traducteur ultrasonore sont déterminées par la combinaison de ses propres paramètres
et des propriétés physiques du matériau avec lequel le traducteur est couplé. Le traducteur ultrasonore se
caractérise par des paramètres tels que la longueur d’onde, la fréquence centrale, la réponse temporelle, la
réponse en fréquence et la largeur de bande fractionnaire. La longueur d’onde, la fréquence du traducteur ainsi que
la vitesse de propagation d’une onde à travers un matériau sont liées par la relation suivante:
V
=-
a . . .
(1)
f
où
V est la vitesse de propagation de l’onde, en kilomètres par seconde, dans le matériau d’essai;
;I est la longueur d’onde, en millimètres, du traducteur;
est la fréquence, en mégahertz, du traducteur.
f
2

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EXEMPLE 1
a) Considérons un traducteur droit de 5 MHz, lors d’un essai de contact dans l’acier. La longueur d’onde
longitudinale de l’impulsion dans l’acier est déterminée comme suit:
La vitesse de propagation de l’onde longitudinale dans l’acier est donnée par
vlong = 5,92 km/s = 5,92 x 106 mm/s
a 5,92 x 1 o6
= 1,18 mm (longueur d’onde longitudinale)
l ** long =
5x106
b) Considérons un traducteur d’angle (onde transversale) de 5 MHz, lors d’un essai de contact dans l’acier. La
longueur d’onde transversale de l’impulsion dans l’acier est déterminée comme suit:
La vitesse de propagation de l’onde transversale dans l’acier est donnée par
vtrans = 3,26 km/s = 3,26 x 106 mm/s
3,26x106
a = 0,65 mm (longueur d’onde transversale)
l ** Vans =
5x106
Ces paramètres sont mesurés par contrôle échographique, décrit ici. L’écho est transmis par une porte de
sélection, afin d’éliminer les signaux non significatifs. L’écho transmis agit en entrée a la fois sur I’oscilloscope pour
analyser sa réponse temporelle, et sur un analyseur de fréquence pour analyser sa réponse en fréquence.
L’impulsion de tension électrique appliquée au traducteur produit un spectre d’énergie suffisamment large pour
permettre d’évaluer la réponse du traducteur. Le niveau d’impulsion de l’excitation, les types de cibles utilisées
pour chaque essai ainsi que Ea distance par rapport au traducteur doivent être enregistrés.
4.7 Montage d’essai
La figure 1 illustre de manière schématique un montage d’essai pour la technique d’impulsion de tension électrique
couramment utilisée lors des essais échographiques. Le système se compose d’un générateur d’impulsions, d’un
récepteur, d’une porte (ou d’un instrument à écho ultrasonore avec terminal de sortie pour un signal d’écho transmis),
d’un oscilloscope, d’un analyseur de fréquences et d’un traducteur. La gamme de fréquences de I’oscilloscope et de
l’analyseur ne doit pas être inférieur à 50 MHz. Des câbles coaxiaux de 50 fi doivent être utilisés pour le mesurage;
l’entrée des câbles vers I’oscilloscope et l’analyseur de fréquences doit être couplée avec une terminaison de 50 Q.
Une impulsion d’excitation est appliquée au traducteur et l’écho provenant d’une cible spécifique est analysé.
Dans le cas de contrôles en immersion, le traducteur doit être orienté de manière à fournir une amplitude de signal
maximale depuis la surface cible. Les cibles couramment utilisées lors de contrôles en immersion sont soit une
petite bille d’acier inoxydable ou un fil d’acier pour la mesure du champ acoustique, soit un réflecteur plan, tel qu’un
bloc de verre, pour l’analyse de la forme d’onde d’un écho. Le diamètre standard d’une sphère est de 4 mm et celui
du fil en acier est de 2,5 mm. Sur accord entre les parties, des sphères et des cibles de différentes dimensions
peuvent également être utilisées. Afin d’éviter des réflexions dans la cuve, la distance entre la bille ou le câble cible
et le fond de la cuve doit être au moins de 50 mm. La figure 2 illustre un contrôle en immersion avec une bille
d’acier inoxydable ou la section d’un fil en acier et d’un bloc de verre pris comme cible.
Dans le cas de contrôles par contact, les traducteurs à faisceau droit et à faisceau incliné sont utilisés. Un élément
simple en mode échographique ou un élément double en mode émetteur-récepteur, et un bloc de référence à
gradins de multiple épaisseur, sont utilisés avec les traducteurs à faisceau droit lors des contrôles par contact.
Entre le traducteur et la surface de contact, un milieu de couplage approprié, tel qu’une huile minérale ou de la
glycérine, doit être utilisé et une pression uniforme doit être maintenue. L’épaisseur du bloc doit être supérieure à
la durée spatiale de l’impulsion d’excitation utilisée. La platitude et le parallélisme du bloc de référence doivent être
tous deux supérieurs à 0,02 mm. L’état de surface du haut et du bas du bloc de référence doit se situer entre
1,6 prn et 3,2 prn. La figure 3 illustre un contrôle par contact sur un bloc d’étalonnage à gradins.

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@ ISO
ISO 10375:1997(F)
Dimensions en millimètres
Oscilloscope
Signal en réception \I
Signal transmis
Appareil à ultrasons
-------------------------------------------------------
Synchronisation
l Signal transmis
Signal en réception
L-,---,-,,-------, -------------------------------------J
Analyseur de fréquence
Traducteur- P
Traducteur
/-
7
1 .,
m
-
Eau
+ Synchronisation
L
t
Z t
* Signal transmis
Bille de @ 4 mm
/ R 100
m
-Réflecteur plat
a) Traducteurdroitpour b) Traducteurd'anglepour CI Traducteurdroitouafaisceau
contr8le par contact contr8le par contact focalisé pour contr8le en immersion
Figure 1 - Dispositions pour contrôle ultrasonore par réflexion avec excitation électrique
longueur du champ proche)
(Tk = 0,75No à 1,5No;No =
4

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ISO 10375:1997(F)
Dimensions en millimètres
r
Eau
Bille de @ 4 mm
/-
Tk = longueur de champ proche du traducteur droit
= longueur focale du traducteur à faisceau focalisé
Figure 2 -
Contrôle en immersion avec le traducteur placé
au-dessus d’une bille cible ou réflecteur plat
(Ce dernier sert à la mesure de réponse en fréquence;
la bille cible sert à la mesure du champ acoustique)
Largeur du bloc d’étalonnage
supérieure au diamètre du traducteur
Méthode par
/Bloc d’étalonnage à gradins
transmission
Tk = épaisseur
NO = longueur du champ proche
Figure 3 - Dispositions pour contrôle par contact avec traducteur droit
0,75N0 à 1 ,5N0; pour un essai par transmission, Tk > NO)
(Pour un essai par réflexion, Tk =

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ISO 10375:1997(F) @ ISO
Le faisceau incliné est produit par un élément transducteur construit à un angle de l’axe des z de la sonde, défini
comme l’angle d’incidence a, ou en utilisant un coin absorbant d’un traducteur droit, pour produire un faisceau
sonore, refracté a un angle du materiel soumis à l’essai. Le faisceau incliné transmis au matériau peut consister en
une onde réfractée longitudinale ou une onde réfractée transversale.
Dans le cas de traducteurs d’angles utilisés lors de contrôles par contact, le bloc provenant de l’Institut international
de la soudure (Ils) doit être utilisé comme bloc d’étalonnage, comme décrit dans I’ISO 2400. Le traducteur d’angle
doit être positionné de manière à émettre son faisceau ultrasonore en direction du rayon de 100 mm. Avec un bon
positionnement du traducteur destiné à maximaliser l’écho reçu, le point d’émergence du traducteur, c’est-à-dire
le point de sortie du faisceau ultrasonore, est marqué sur le traducteur au point central du rayon de 100 mm sur le
bloc Ils.
Après avoir déterminé le point d’émergence du traducteur, l’angle de réfraction p du traducteur, c’est-à-dire l’angle
compris entre la direction d’emission du faisceau et la direction normale de la surface contrôlée, peut être mesuré
comme suit. Pour un angle de réfraction compris entre 40” et 75O, placer le faisceau ultrasonore en direction du
trou de 50 mm de diamètre signifie que l’angle marqué en degrés sur le bloc IIS correspondant au point
d’émergence du traducteur est l’angle de réfraction du traducteur. Pour les angles de réfraction d’environ 80°, on
place le faisceau ultrasonore en direction du trou de 1,5 mm de diamètre. Lorsque le traducteur est positionné de
façon a obtenir un écho maximal, l’angle marqué en degrés sur le bloc IIS correspondant au point d’émergence du
traducteur est l’angle de réfraction du traducteur. L’angle de bigle y est la déviation angulaire de la direction du
faisceau ultrasonore par rapport à son axe longitudinal X.
L’écho réfléchi a partir de la surface du rayon de 10 mm du bloc IIS doit être utilisé pour l’analyse de la forme
d’onde. Lorsque deux traducteurs d’angle sont placés en mode émetteur-récepteur, le signal d’amplitude de crête
réfléchi a partir du côté plan du bloc IIS est utilisé pour l’analyse de la forme d’onde.
La figure 4 illustre le traducteur à faisceau angulaire ainsi que le bloc IIS utilisés lors d’un contrôle par contact. Dans
le cas d’un traducteur à large faisceau incline, le reflecteur doit être au moins aussi large que le diamètre de
l’élément transducteur du traducteur.
Dans le cas de l’analyse de la forme d’onde, l’écho transmis à partir de la surface arrière du bloc de référence,
c’est-à-dire à partir d’un réflecteur infini, est caractérisé en termes de réponse temporelle et de réponse en
fréquence.
4.2 Réponse temporelle
La réponse temporelle d’un signal d’écho est enregistrée pour la cible spécifique choisie en fonction du type de
contrôle et du type de traducteur évalué, c’est-à-dire contrôle en immersion ou par contact, traducteur droit ou
traducteur d’angle. La durée du signal d’écho donne une mesure des caractéristiques d’amortissement du
traducteur. La forme d’onde de l’impulsion se caractérise par le nombre de crêtes PN, défini comme le nombre de
demi-cycles d’une amplitude supérieure ou égale à 20 % (-14 dB) de l’amplitude de crête d’une demi-onde. La
durée, à partir de la première crête jusqu’à la fin de la dernière crête, est définie comme la durée d’impulsion TPD,
mesurée en microsecondes. Le nombre de crêtes de la fo
...

NORME ISO
INT.ERNATIONALE 10375
Première édition
1997-04-I 5
Essais non destructifs - Contrôle
par ultrasons - Caractérisation des
traducteurs et des champs acoustiques
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of search unit and sound field
Numéro de référence
ISO 10375:1997(F)

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1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
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2 Référence normative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4 Techniques et procédures . 2
4.1 Montage d’essai . 3
4.2 Réponse temporelle . 6
4.3 Réponse en fréquence . 6
4.4 Paramètres de champ libre . 11
4.5 Mesure acoustique de l’écho . 14
................................................................................ 15
4.6 Impédance
4.7 Sensibilité relative . 17
0 ISO 1997
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Internet centraI@iso.ch
c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central
x.400
Imprimé en Suisse
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Avant-propos
LYS0 (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 10375 a été élaborée par le comité technique
lSO/rC 135, Essais non destructifs, sous-comité SC 3, Moyens acoustiques.

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@ ISO
ISO 10375:1997(F)
Introduction
Dans le cadre d’un essai non destructif aux ultrasons, les impulsions
ultrasonores sont utilisées afin de détecter et d’évaluer les imperfections
ou les défauts d’un matériau. II convient de spécifier, de contrôler et de
caractériser correctement la production, la propagation et la réception des
impulsions ultrasonores, si l’on veut obtenir des informations sur les
défauts qui soient reproductibles. De la connaissance des caractéristiques
du traducteur ou du transducteur, ainsi que du champ sonore associé
et des modes opératoires d’essai utilisés, dépend la précision et la
répétabilité de l’examen ultrasonore.
Pour une description complète ou un choix approprié d’un traducteur ou
d’un transducteur, un ensemble de caractéristiques communément
reconnu, relatif audit traducteur, doit être spécifié. La présente Norme
internationale établit les techniques à utiliser en laboratoire pour
caractériser les traducteurs ultrasonores à l’aide de paramètres tels que la
fréquence centrale, la largeur de bande, la longueur du champ proche, le
demi-angle de divergence du faisceau, la profondeur de champ, le diamètre
du faisceau et la longueur focale. La présente Norme internationale
spécifie les moyens de mesure des caractéristiques des traducteurs
d’immersion et de contact utilisés pour le contrôle des matériaux. Elle
fournit également des guides pour l’obtention de paramètres mesurés
dans le champ libre et par mesurage de l’écho d’impulsion. Des exemples
de calcul de ces paramètres sont donnés.
La présente Norme internationale fournit les techniques et les procédures
pour atteindre les objectifs suivants:
sélectionner et spécifier les caractéristiques des traducteurs et des
a)
transducteurs;
vérifier et garantir la constance des performances d’un traducteur
b)
pendant toute sa durée de vie;
faciliter la sélection de traducteurs identiques ou d’alternatives équi-
d
valentes;
établir une base de comparaison des résultats obtenus à l’aide de
d
différents appareils, réglages, opérateurs, temps de fonctionnement
et différentes périodes.

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NORME INTERNATIONALE @ ISO ISO 10375:1997(F)
Essais non destructifs - Contrôle par ultrasons -
Caractérisation des traducteurs et des champs acoustiques
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale établit les procédures de spécification de certaines caractéristiques de
traducteurs ultrasonores et de mesure du champ acoustique associé. L’objectif est d’uniformiser les techniques
d’essai, de créer une base d’interprétation des résultats obtenus par différents laboratoires et à différents
moments. On notera que la présente Norme internationale n’établit pas de critères d’acceptation; elle détermine
cependant une base technique concernant les critères qui peuvent être définis par les utilisateurs.
L’ISO 2400 décrit un bloc d’étalonnage utilisé lors d’un contrôle de soudure pour vérifier les performances de
l’appareil ultrasonore et du traducteur. Pour une amélioration future des possibilités du contrôle ultrasonore,
l’information concernant la réponse temporelle du traducteur, sa réponse en fréquence (également appelée spectre
de fréquence, analyse en fréquence, analyse de spectre et analyse de signature) ainsi que le champ acoustique
doivent être connus avant de pouvoir réaliser une détection et une évaluation fiables des défauts.
II est question ici de traducteurs droits et de traducteurs d’angle a fréquence ultrasonore nominale allant de
0,5 MHz à 15 MHz. Les traducteurs d’ondes de surface ne sont pas traités dans la présente Norme internationale.
Cette dernière fournit les procédures de spécification des paramètres de champ acoustique, de même que les
méthodes de mesure par essais en immersion. La présente Norme internationale ne concerne pas les mesures de
champ acoustique lors des essais de contact.
La présente Norme internationale décrit les procédures de mesure pour l’évaluation des caractéristiques des
traducteurs ultrasonores, ainsi que les techniques utilisées pour obtenir des données de champ acoustique à l’aide
de traducteurs excités par impulsions électriques et utilisés sur le terrain ou en laboratoire. Les paramètres des
caractéristiques traités dans la présente Norme internationale sont les fréquences supérieures, inférieures et
centrales, la longueur d’onde, la largeur de bande, les réponses temporelles et en fréquence, la longueur de champ
proche, le demi-angle de divergence du faisceau des traducteurs de différentes formes en un champ libre, mesures
acoustiques de l’écho, profils de faisceaux, l’impédance et la sensibilité relative. Les formats de présentation du
résultat de contrôle des traducteurs droits et des traducteurs focalisés sont donnés.
Afin de fournir les informations fondamentales et de vérifier l’éventuelle dégradation des performances, les
propriétés électriques du traducteur sont mesurées indépendamment de l’instrument ultrasonore. L’impédance
électrique et la sensibilité sont mesurées à des fréquences spécifiques sélectionnées pour chaque traducteur.
L’impédance électrique correspond à l’impédance complexe d’entrée du traducteur et la sensibilité est la mesure
de l’efficacité électroacoustique du traducteur. Ces méthodes sont respectivement décrites en 4.6 et 4.7.
2 Référence normative
La norme suivante contient des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, l’édition indiqué était en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente Norme
internationale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la plus récente de la norme indiquée
ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur à un
moment donné.
ISO 2400: 1972, Soudures sur acier - Bloc de référence pour l’étalonnage des appareils pour l’examen par ultra-sons.
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ISO 10375:1997(F)
@ ISO
3 Symboles
Largeur de bande, en pourcentage
Blfv
Nombre de cycles
CN
D Diamètre efficace, en millimètres, de l’élément transducteur du traducteur
Diamètre de faisceau, en millimètres, à la longueur focale
dFL
Profondeur de champ (également connue comme longueur de zone focale), en millimètres
FD
Longueur focale (également connue comme la distance focale), en millimètres
FL
Fréquence, en mégahertz, du traducteur
f
Fréquence inférieure (-3 dB pour le champ libre,
-6 dB pour l’écho, à partir de l’amplitude de crête), en
jci
méga hertz
Fréquence supérieure (-3 dB pour le champ libre,
-6 dB pour l’écho, à partir de l’amplitude de crête), en
f
U
méga hertz
Fréquence centrale, en mégahertz
f C
Fréquence de crête, en mégahertz
f
P
Dimensions efficaces, en millimètres, du traducteur rectangulaire
II, 12
Longueur, en millimètres, du champ proche
NO
Nombre de crêtes
PN
Sensibilité relative, en décibels
sr
Épaisseur du matériau, c’est-a-dire la distance entre le traducteur et le réflecteur, en millimètres
Tk
Durée d’impulsion, en microsecondes
TPD
V Vitesse d’onde, en kilométres par seconde, du support soumis a l’essai
Signal d’entrée crête-à-crête, ou amplitude du signal de la tension d’excitation, en volts
Vin
V Signal de tension de sortie crête-a-crête, en volts
out
x Axe longitudinal du traducteur
Distance axiale, en millimètres, normale à la face avant du traducteur
2
a Longueur d’onde, en millimètres, dans le matériau d’essai
a Angle incident, en degrés
Angle de réfraction, en degrés
P
Angle de bigle, en degrés
Y
f2 Impédance, en ohms
Demi-angle de divergence, en degrés, du faisceau
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4 Techniques et procédures
Les caractéristiques d’un traducteur ultrasonore sont déterminées par la combinaison de ses propres paramètres
et des propriétés physiques du matériau avec lequel le traducteur est couplé. Le traducteur ultrasonore se
caractérise par des paramètres tels que la longueur d’onde, la fréquence centrale, la réponse temporelle, la
réponse en fréquence et la largeur de bande fractionnaire. La longueur d’onde, la fréquence du traducteur ainsi que
la vitesse de propagation d’une onde à travers un matériau sont liées par la relation suivante:
V
=-
a . . .
(1)
f
où
V est la vitesse de propagation de l’onde, en kilomètres par seconde, dans le matériau d’essai;
;I est la longueur d’onde, en millimètres, du traducteur;
est la fréquence, en mégahertz, du traducteur.
f
2

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EXEMPLE 1
a) Considérons un traducteur droit de 5 MHz, lors d’un essai de contact dans l’acier. La longueur d’onde
longitudinale de l’impulsion dans l’acier est déterminée comme suit:
La vitesse de propagation de l’onde longitudinale dans l’acier est donnée par
vlong = 5,92 km/s = 5,92 x 106 mm/s
a 5,92 x 1 o6
= 1,18 mm (longueur d’onde longitudinale)
l ** long =
5x106
b) Considérons un traducteur d’angle (onde transversale) de 5 MHz, lors d’un essai de contact dans l’acier. La
longueur d’onde transversale de l’impulsion dans l’acier est déterminée comme suit:
La vitesse de propagation de l’onde transversale dans l’acier est donnée par
vtrans = 3,26 km/s = 3,26 x 106 mm/s
3,26x106
a = 0,65 mm (longueur d’onde transversale)
l ** Vans =
5x106
Ces paramètres sont mesurés par contrôle échographique, décrit ici. L’écho est transmis par une porte de
sélection, afin d’éliminer les signaux non significatifs. L’écho transmis agit en entrée a la fois sur I’oscilloscope pour
analyser sa réponse temporelle, et sur un analyseur de fréquence pour analyser sa réponse en fréquence.
L’impulsion de tension électrique appliquée au traducteur produit un spectre d’énergie suffisamment large pour
permettre d’évaluer la réponse du traducteur. Le niveau d’impulsion de l’excitation, les types de cibles utilisées
pour chaque essai ainsi que Ea distance par rapport au traducteur doivent être enregistrés.
4.7 Montage d’essai
La figure 1 illustre de manière schématique un montage d’essai pour la technique d’impulsion de tension électrique
couramment utilisée lors des essais échographiques. Le système se compose d’un générateur d’impulsions, d’un
récepteur, d’une porte (ou d’un instrument à écho ultrasonore avec terminal de sortie pour un signal d’écho transmis),
d’un oscilloscope, d’un analyseur de fréquences et d’un traducteur. La gamme de fréquences de I’oscilloscope et de
l’analyseur ne doit pas être inférieur à 50 MHz. Des câbles coaxiaux de 50 fi doivent être utilisés pour le mesurage;
l’entrée des câbles vers I’oscilloscope et l’analyseur de fréquences doit être couplée avec une terminaison de 50 Q.
Une impulsion d’excitation est appliquée au traducteur et l’écho provenant d’une cible spécifique est analysé.
Dans le cas de contrôles en immersion, le traducteur doit être orienté de manière à fournir une amplitude de signal
maximale depuis la surface cible. Les cibles couramment utilisées lors de contrôles en immersion sont soit une
petite bille d’acier inoxydable ou un fil d’acier pour la mesure du champ acoustique, soit un réflecteur plan, tel qu’un
bloc de verre, pour l’analyse de la forme d’onde d’un écho. Le diamètre standard d’une sphère est de 4 mm et celui
du fil en acier est de 2,5 mm. Sur accord entre les parties, des sphères et des cibles de différentes dimensions
peuvent également être utilisées. Afin d’éviter des réflexions dans la cuve, la distance entre la bille ou le câble cible
et le fond de la cuve doit être au moins de 50 mm. La figure 2 illustre un contrôle en immersion avec une bille
d’acier inoxydable ou la section d’un fil en acier et d’un bloc de verre pris comme cible.
Dans le cas de contrôles par contact, les traducteurs à faisceau droit et à faisceau incliné sont utilisés. Un élément
simple en mode échographique ou un élément double en mode émetteur-récepteur, et un bloc de référence à
gradins de multiple épaisseur, sont utilisés avec les traducteurs à faisceau droit lors des contrôles par contact.
Entre le traducteur et la surface de contact, un milieu de couplage approprié, tel qu’une huile minérale ou de la
glycérine, doit être utilisé et une pression uniforme doit être maintenue. L’épaisseur du bloc doit être supérieure à
la durée spatiale de l’impulsion d’excitation utilisée. La platitude et le parallélisme du bloc de référence doivent être
tous deux supérieurs à 0,02 mm. L’état de surface du haut et du bas du bloc de référence doit se situer entre
1,6 prn et 3,2 prn. La figure 3 illustre un contrôle par contact sur un bloc d’étalonnage à gradins.

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@ ISO
ISO 10375:1997(F)
Dimensions en millimètres
Oscilloscope
Signal en réception \I
Signal transmis
Appareil à ultrasons
-------------------------------------------------------
Synchronisation
l Signal transmis
Signal en réception
L-,---,-,,-------, -------------------------------------J
Analyseur de fréquence
Traducteur- P
Traducteur
/-
7
1 .,
m
-
Eau
+ Synchronisation
L
t
Z t
* Signal transmis
Bille de @ 4 mm
/ R 100
m
-Réflecteur plat
a) Traducteurdroitpour b) Traducteurd'anglepour CI Traducteurdroitouafaisceau
contr8le par contact contr8le par contact focalisé pour contr8le en immersion
Figure 1 - Dispositions pour contrôle ultrasonore par réflexion avec excitation électrique
longueur du champ proche)
(Tk = 0,75No à 1,5No;No =
4

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ISO 10375:1997(F)
Dimensions en millimètres
r
Eau
Bille de @ 4 mm
/-
Tk = longueur de champ proche du traducteur droit
= longueur focale du traducteur à faisceau focalisé
Figure 2 -
Contrôle en immersion avec le traducteur placé
au-dessus d’une bille cible ou réflecteur plat
(Ce dernier sert à la mesure de réponse en fréquence;
la bille cible sert à la mesure du champ acoustique)
Largeur du bloc d’étalonnage
supérieure au diamètre du traducteur
Méthode par
/Bloc d’étalonnage à gradins
transmission
Tk = épaisseur
NO = longueur du champ proche
Figure 3 - Dispositions pour contrôle par contact avec traducteur droit
0,75N0 à 1 ,5N0; pour un essai par transmission, Tk > NO)
(Pour un essai par réflexion, Tk =

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ISO 10375:1997(F) @ ISO
Le faisceau incliné est produit par un élément transducteur construit à un angle de l’axe des z de la sonde, défini
comme l’angle d’incidence a, ou en utilisant un coin absorbant d’un traducteur droit, pour produire un faisceau
sonore, refracté a un angle du materiel soumis à l’essai. Le faisceau incliné transmis au matériau peut consister en
une onde réfractée longitudinale ou une onde réfractée transversale.
Dans le cas de traducteurs d’angles utilisés lors de contrôles par contact, le bloc provenant de l’Institut international
de la soudure (Ils) doit être utilisé comme bloc d’étalonnage, comme décrit dans I’ISO 2400. Le traducteur d’angle
doit être positionné de manière à émettre son faisceau ultrasonore en direction du rayon de 100 mm. Avec un bon
positionnement du traducteur destiné à maximaliser l’écho reçu, le point d’émergence du traducteur, c’est-à-dire
le point de sortie du faisceau ultrasonore, est marqué sur le traducteur au point central du rayon de 100 mm sur le
bloc Ils.
Après avoir déterminé le point d’émergence du traducteur, l’angle de réfraction p du traducteur, c’est-à-dire l’angle
compris entre la direction d’emission du faisceau et la direction normale de la surface contrôlée, peut être mesuré
comme suit. Pour un angle de réfraction compris entre 40” et 75O, placer le faisceau ultrasonore en direction du
trou de 50 mm de diamètre signifie que l’angle marqué en degrés sur le bloc IIS correspondant au point
d’émergence du traducteur est l’angle de réfraction du traducteur. Pour les angles de réfraction d’environ 80°, on
place le faisceau ultrasonore en direction du trou de 1,5 mm de diamètre. Lorsque le traducteur est positionné de
façon a obtenir un écho maximal, l’angle marqué en degrés sur le bloc IIS correspondant au point d’émergence du
traducteur est l’angle de réfraction du traducteur. L’angle de bigle y est la déviation angulaire de la direction du
faisceau ultrasonore par rapport à son axe longitudinal X.
L’écho réfléchi a partir de la surface du rayon de 10 mm du bloc IIS doit être utilisé pour l’analyse de la forme
d’onde. Lorsque deux traducteurs d’angle sont placés en mode émetteur-récepteur, le signal d’amplitude de crête
réfléchi a partir du côté plan du bloc IIS est utilisé pour l’analyse de la forme d’onde.
La figure 4 illustre le traducteur à faisceau angulaire ainsi que le bloc IIS utilisés lors d’un contrôle par contact. Dans
le cas d’un traducteur à large faisceau incline, le reflecteur doit être au moins aussi large que le diamètre de
l’élément transducteur du traducteur.
Dans le cas de l’analyse de la forme d’onde, l’écho transmis à partir de la surface arrière du bloc de référence,
c’est-à-dire à partir d’un réflecteur infini, est caractérisé en termes de réponse temporelle et de réponse en
fréquence.
4.2 Réponse temporelle
La réponse temporelle d’un signal d’écho est enregistrée pour la cible spécifique choisie en fonction du type de
contrôle et du type de traducteur évalué, c’est-à-dire contrôle en immersion ou par contact, traducteur droit ou
traducteur d’angle. La durée du signal d’écho donne une mesure des caractéristiques d’amortissement du
traducteur. La forme d’onde de l’impulsion se caractérise par le nombre de crêtes PN, défini comme le nombre de
demi-cycles d’une amplitude supérieure ou égale à 20 % (-14 dB) de l’amplitude de crête d’une demi-onde. La
durée, à partir de la première crête jusqu’à la fin de la dernière crête, est définie comme la durée d’impulsion TPD,
mesurée en microsecondes. Le nombre de crêtes de la fo
...