Courant de Foucault Principe : Lorsque l'on place un corps conducteur dans un champ magntique variable dans le temps ou dans l'espace, des courants induits se dveloppent en circuit ferm l'intrieur de celui - ci, ce sont les courants de Foucault (physicien franais 1819 - 1868). Ainsi, une bobine parcourue par un courant variable, alternatif par exemple, gnre de tels courants induits qui, crant eux - mmes un flux magntique qui s'oppose au flux gnrateur, modifient par la mme l'impdance de cette bobine. C'est l'analyse de cette variation d'impdance qui fournira les indications exploitables pour un contrle, en effet, le trajet, la rpartition et l'intensit des courants de Foucault dpendent des caractristiques physiques et gomtriques du corps considr, ainsi bien entendu que des conditions d'excitation (paramtres lectriques et gomtriques du bobinage).

On conoit ds lors qu'un dfaut, constituant une discontinuit lectrique venant perturber la circulation des courants de Foucault, puisse engendrer une variation d'impdance dcelable au niveau de la bobine d'excitation (ou de tout autre bobinage situ dans le champ). Ce principe simple est surtout utilis pour dtecter des dfauts superficiels, dans la mesure o les courants de Foucault ont tendance se rassembler la surface des corps conducteurs (effet de peau). Mise en uvre : Les principaux paramtres prendre en compte pour un contrle rsultent des considrations prcdentes et peuvent se rpartir en pratique en trois catgories. 1. Paramtres lis au matriau sonder: outre ceux lis sa forme gomtrique (diamtre), ce sont sa conductivit lectrique s et sa permabilit magntique m dont il importera de prendre en compte le niveau de stabilit le long de la pice ou d'une pice l'autre, toute variation locale entranant un dplacement du point de fonctionnement moyen de la sonde, comme cela apparat sur la figure suivante.

2. Paramtres lis au montage, qui gouvernent le couplage entre la ou les bobines et le matriau: il s'agit soit du coefficient de remplissage pour les babines encerclantes, rapport entre la section de la barre et celle de la bobine; soit du lift off, terme dsignant universellement la distance entre une sonde plate et la surface de la pice au-dessus de laquelle elle volue. La constance de ces paramtres est aussi rechercher pour viter des effets perturbateurs trop importants sur le point moyen de fonctionnement. 3. Paramtres lectriques: c'est essentiellement la frquence d'excitation de la bobine, paramtre dont on est matre et qui sera choisi en fonction des considrations prcdentes, savoir l'obtention d'un effet de peau adquat eu gard en particulier la profondeur des dfauts, et d'un point de fonctionnement sur le diagramme complexe permettant une bonne discrimination des diffrents paramtres perturbateurs de l'impdance Z (figure ci - dessus).L'intensit de magntisation alternative, lie l'intensit lectrique envoye dans la bobine, n'est pas un facteur dterminant du contrle, dans la mesure o elle est choisie suffisamment faible pour viter une saturation magntique qui introduirait des non linarits rendant inextricable l'exploitation des signaux, et suffisamment forte pour que le rapport signal sur bruit soit convenable au niveau des amplifications et autres traitements lectroniques.

Applications La technique de dtection des dfauts par courants de Foucault l'aide de bobines encerclantes se trouve trs bien adapte au contrle industriel grande cadence de tous les produits longs mtalliques; aussi est - elle trs utilise dans les industries mtallurgiques des ferreux et des non - ferreux, o l'on dtecte ainsi des dfauts superficiels de nature varie sur des fils, des barres et des tubes de petits diamtres (infrieurs quelques centimtres).Une telle technique peut mettre en vidence, sur ces produits, non seulement des dfauts de sant superficiels tels que criques, piqres, petites pailles, mais aussi des dfauts de gomtrie, tels que des variations brusques de diamtre ou d'paisseur de paroi, des htrognits de structure telles que des zones gros grains, etc. Le contrle en ligne de fabrication est possible et est couramment utilis en sidrurgie, par exemple, directement en sortie de laminoirs chaud, le fil machine passant plus de 100 km/h et plus de 600C dans une bobine protge en consquence. La technique de la projection de phase permet en gnral de bien liminer, dans ces contrles, l'influence nfaste que produisent les vibrations du fil sur le signal utile. Le procd sonde encerclante devient toutefois insuffisamment sensible lorsque l'on veut contrler des produits longs de gros diamtre ou lorsque l'on recherche de trs petits dfauts sur des produits bien calibrs et prsentant un bon tat de surface tels que les tirs et les trfils. On prfre dans ce cas utiliser les procds dits sondes tournantes, bass sur l'auscultation de la surface selon des pistes hlicodales; 2 ou 4 sondes pick - uptournent grande vitesse autour du produit lui mme en dfilement lent l'intrieur du rotor de la machine. Les sondes sont constitues de petites bobines qui effleurent la surface du produit et prsentent ainsi une grande sensibilit aux fins dfauts longitudinaux tais que les longues criques appeles lignes dont la profondeur peut tre infrieure 100 mm. La bonne tenue des sondes tournantes implique un bon guidage et un bon centrage du produit dans le rotor de la machine qui constitue gnralement le cur d'un banc de contrle " barre par barre " ; celui - ci comporte en outre un bobinage de saturation magntique et un bobinage de dmagntisation lorsqu'il s'agit de contrles des produits en acier ferromagntique, ainsi qu'un systme de marquage des dfauts

ou d'aiguillage pour liminer les barres ou tubes dfectueux. Le contrle des tubes en service est une application importante du contrle par courants de Foucault, tant donn l'importance que revt la maintenance des chaudires, des changeurs et surtout des gnrateurs de vapeur de centrales nuclaires. On sonde ici les tubes par l'intrieur en utilisant un " furet " pouss et tir par un cble et constitu par une ou des bobines longitudinales et concentriques au tube. L'utilisation spare ou conjointe (systme multi - frquence) de frquences bien choisies permet d'identifier les diffrents types de dfauts recherchs, fissures en paroi externe ou interne du tube, cavit de corrosion, etc., tout en liminant les signaux parasites dus l'environnement du tube (entretoise, renforts).

Contrle des surfaces planes Le contrle des surfaces planes, en ce qui concerne la recherche de petites criques, fissures ou htrognits locales, peut tre ralis l'aide d'une sonde pick up que l'on glisse avec ou sans contact, qui comporte une bobine plate souvent associe un noyau ferromagntique destin concentrer et bien dfinir la zone sensible de la sonde. De trs fins dfauts peuvent tre ainsi dtects sur tout produit conducteur, toutefois, le caractre ponctuel de la zone sensible oriente plus volontiers l'usage du procd vers le contrle de petites surfaces correspondant aux zones critiques dans la dgradation d'une pice mcanique plutt que vers l'examen systmatique de grandes surfaces comme les tles. C'est ainsi que les courants de Foucault sont

couramment utiliss pour la recherche de fissures de fatigue au cours des oprations de maintenance du matriel aronautique. Le contrle peut tre manuel mais, dans certains cas de contrle en srie, on pourra aisment automatiser le procd en utilisant un bras manipulateur pour dplacer la sonde et un systme de traitement de l'information conduisant une cartographie et un archivage desrsultats du contrle.

On trouve aussi quelques applications des courants de Foucault dans le domaine des mesures dimensionnelles, l'intrt tant de disposer ainsi d'une mthode de mesure sans contact avec la pice, ce qui n'est pas le cas en mtrologie traditionnelle ou avec les procds ultrasonores. On mesure ainsi des diamtres de tubes et l'on peut mettre en vidence des amincissements de parois.

Notons enfin que les procds de dtection par courants de Foucault sont utiliss en dehors de l'industrie dans des domaines trs varis, dont le plus connu est sans doute celui de la dtection d'objets mtalliques dans un environnement isolant. Qu'il s'agisse des dtecteurs de mines ou des appareils de scurit dans les aroports ou autres lieux publics, on base la dtection sur l'emploi de bobines de grandes dimensions susceptibles de crer un champ suffisamment volumineux pour tre perturb bonne distance par la prsence d'un objet mtallique dans lequel vont se dvelopper les courants de Foucault. La mise au point et le rglage de ces appareils prsentent les mmes subtilits et utilisent les mmes fondements thoriques que dans le cas des appareils ddis l'industrie. Performance et limitations Les possibilits offertes par la sensibilit de dtection et l'automatisation aise du contrle par courants de Foucault sont trs apprcies sur le plan industriel. L'absence de contact entre la sonde et la pice contrler, la possibilit de dfilement grande vitesse et la facilit d'intgration du procd dans les chanes de production donnent cette technique de contrle un avantage certain par rapport aux autres procds. Les courants de Foucault constituent par ailleurs un moyen de contrle exceptionnellement fidle et ce malgr la complexit des phnomnes lectromagntiques mis en uvre et la multitude des paramtres d'action. Ce caractre d'excellente reproductibilit est trs important pour les contrles en maintenance, ainsi que pour la qualit des procdures d'talonnage du matriel. Il est possible, avec les courants de Foucault, de dtecter d'infimes htrognits de surface, toutefois cette grande sensibilit concerne bien entendu tous les paramtres perturbateurs, ce qui fait que, pour certaines applications, on pourra avoir du mal, malgr des rglages optimaliss de la frquence et de la phase, obtenir un rapport signal/bruit satisfaisant et donc un contrle fiable, sans fausses alarmes. Plusieurs remdes cette situation pouvaient tre utiliss : techniques multifrquences, saturation magntique des aciers pour minimiser l'effet perturbateur des variations locales de la permabilit magntique, traitement du signal par filtrage ou par des procdures plus complexes apparentes au traitement d'image. En ce sens, le

contrle par courants de Foucault bnficie pleinement des progrs constants de l'lectronique et de l'informatique.