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Dispositif de détection pour surveiller la corrosion d'une structure,
véhicule et procédé
La présente invention concerne un dispositif de détection pour
surveiller la corrosion d'une structure, un véhicule comportant ce
dispositif et un procédé.
Le domaine technique de l'invention est donc le domaine des
dispositifs et procédés de détection de la corrosion.
Une structure est sujette par nature à une corrosion galvanique
et/ou à une corrosion atmosphérique. En particulier, les conditions de
vol d'un aéronef peuvent rendre cet aéronef sujet à la corrosion.
Pour traiter le problème de la corrosion, diverses solutions
complémentaires sont envisageables.
Ainsi, une structure peut être recouverte d'une protection visant
à éviter que cette structure soit corrodée.
Alternativement ou de manière complémentaire, des inspections
visuelles peuvent être réalisées pour détecter un début de corrosion
sur une structure afin de réparer si nécessaire cette structure. Bien
qu'efficace, une telle détection visuelle peut être difficile à réaliser,
notamment sur un véhicule qui comporte des zones difficiles d'accès.
Dès lors, des dispositifs peuvent être utilisés pour faciliter la
détection d'une éventuelle corrosion à distance afin d'optimiser la
maintenance et les contrôles.
Ainsi, un capteur de corrosion atmosphérique connu peut
mesurer la résistance électrique d'une fine piste métallique. Lorsque
la piste métallique se corrode, la résistance électrique varie.
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Un aéronef peut alors comprendre une pluralité de capteurs de
corrosion atmosphérique répartis contre sa structure, chaque capteur
de corrosion atmosphérique effectuant une mesure relative à la
corrosion d'une zone particulière de la structure. Ces capteurs de
corrosion atmosphérique peuvent être reliés par des connections
filaires à une unité de traitement centralisée.
Lorsqu'il s'agit de surveiller un aéronef, un tel système peut
s'avérer volumineux et relativement lourd.
Un autre dispositif comporte un capteur à courant de Foucault.
Ca capteur à courant de Foucault comporte une bobine parcourue par
un courant électrique alternatif qui génère un champ magnétique
principal. Ce champ magnétique principal induit dans la structure
surveillée des courants de Foucault qui génèrent eux-mêmes un
champ magnétique secondaire capté par la bobine. Ce champ
magnétique secondaire peut varier en présence d'une corrosion et
peut donc fournir des informations sur l'état de la structure surveillée.
Un tel capteur à courant de Foucault est intéressant mais
permet uniquement de surveiller une zone limitée. Pour surveiller un
aéronef, il convient donc aussi d'agencer de multiples capteurs dans
cet aéronef.
Un autre type de capteurs comporte un circuit imprimé
fonctionnant sur le principe des ondes de Lamb.
Dans ce contexte, les systèmes munis de capteurs agencés en
parallèle sur un véhicule sont intéressants mais sont par nature
susceptibles d'être lourds et/ou difficiles à agencer et/ou onéreux.
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Une autre technologie consiste à utiliser sur un aéronef non pas
un capteur de corrosion mais un dispositif analysant l'atmosphère en
vol. Les mesures atmosphériques sont alors utilisées pour évaluer la
présence d'une éventuelle corrosion en fonction de la nature de
l'atmosphère ambiante.
Un autre système comporte un réseau de fibres optiques de
type réseau de Bragg. Lorsqu'une structure équipée de ce système se
corrode, une modification structurelle de la structure se produit et
entraine une contrainte mécanique sur la fibre optique.
Un tel système à fibres optiques peut être difficile à intégrer
et/ou fragile et/ou lourd voire cher.
Le document W02017129983 décrit un système de détection et
de localisation de corrosion pour surveiller la surface extérieure d'un
corps métallique. Ce système comprend un guide d'ondes
électromagnétiques adjacent à la surface extérieure. Ce guide
d'ondes électromagnétiques est muni d'un composant sacrificiel
subissant le même environnement que la surface extérieure du corps
métallique. Un générateur de forme d'ondes électromagnétiques est
relié au guide d'ondes électromagnétiques et injecte une forme
d'onde électromagnétique dans le guide d'ondes électromagnétiques.
Un analyseur de forme d'ondes électromagnétiques est aussi
connecté au guide d'ondes pour recevoir une partie réfléchie de la
forme d'onde électromagnétique injectée dans le guide d'ondes
électromagnétiques. Cette partie réfléchie de la forme d'onde
électromagnétique injectée est analysée par l'analyseur de forme
d'ondes électromagnétiques pour déterminer l'emplacement éventuel
d'une zone corrodée du composant sacrificiel du guide d'ondes.
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Le document YUNZE et Al Experimental Study on rebar
corrosion using the galvanic sensor combined with the electronic
resistance technique, vol 16, 1451, 8 septembre 2016, pages 1-19,
XP055576194 est en outre connu.
Le document Jian Guo Zhang et al. wiring fault detection with
boolean-chaos time-domain reflectometry , non linear dynamics, vol
80 n 1-2, 8 janvier 2015 ¨ pages 553-559- XP 55576827 est aussi
connu.
Les documents US 6114857, US 2007/1591887 et US
2015/268152 sont aussi connus.
La présente invention a alors pour objet de proposer un
dispositif innovant permettant de s'affranchir de certaines des
limitations mentionnées ci-dessus.
L'invention vise donc un dispositif de détection pour détecter
une zone corrodée d'une structure.
Ce dispositif de détection comporte au moins un capteur
sacrificiel et un capteur de référence, ledit au moins un capteur
sacrificiel comportant au moins un conducteur électrique sacrificiel
sujet à la corrosion, ledit au moins un conducteur électrique
sacrificiel étant isolé partiellement d'un milieu ambiant par une
protection isolante, ladite protection isolante comprenant au moins
une fenêtre mettant en contact ledit conducteur électrique sacrificiel
et le milieu ambiant situé à l'extérieur de la protection isolante, ledit
capteur de référence et ledit au moins un capteur sacrificiel étant
configurés pour être directement ou indirectement électriquement en
communication avec un outil de mesure.
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Dès lors, ce dispositif de détection comporte au moins deux
capteurs, à savoir un capteur sacrificiel et un capteur de référence.
Le capteur sacrificiel et le capteur de référence peuvent s'étendre
selon une même direction et une même distance, sensiblement en
parallèle l'un de l'autre voire au sein d'un même toron de câbles.
Le capteur sacrificiel comprend au moins un conducteur
électrique sacrificiel susceptible de se dégrader par corrosion
galvanique et/ou atmosphérique.
Ce conducteur électrique sacrificiel est isolé localement du
milieu ambiant par une protection isolante. Cette protection isolante
permet de protéger des zones isolées du conducteur électrique
sacrificiel à l'encontre d'un phénomène de corrosion en le recouvrant
localement. La protection isolante peut localement isoler
électriquement et protéger le conducteur électrique sacrificiel.
Toutefois, cette protection isolante présente au moins une
fenêtre, voire des fenêtres séparées l'une de l'autre par un secteur
isolé de la protection isolante. Chaque fenêtre représente un secteur
ouvert de la protection isolante mettant en contact une zone de
mesure du conducteur électrique sacrificiel avec l'air ambiant.
Par exemple, une fenêtre prend la forme d'une ouverture percée
dans une gaine ou encore d'un espace séparant deux tronçons de
deux gaines ou de deux couches de vernis ou d'un espace séparant
une gaine ou une couche de vernis... La protection isolante peut alors
être continue en présentant des ouvertures dans une gaine ou
discontinue en présentant plusieurs tronçons indépendants séparés
par des fenêtres.
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Au niveau de chaque fenêtre, la protection isolante est donc
inactive. Dès lors, le conducteur électrique sacrificiel comporte des
zones de mesure sujettes à la corrosion au droit de chaque fenêtre.
Ce conducteur électrique sacrificiel peut être choisi pour se corroder
sensiblement de la même manière ou plus rapidement que la
structure à surveiller afin que la corrosion du conducteur électrique
sacrificiel soit l'image de la corrosion de la structure à surveiller.
Le dispositif de détection présente alors une impédance
électrique caractéristique qui correspond aux paramètres R, L & C
(Résistivité, Inductance & Capacité) entre le capteur sacrificiel et le
capteur de référence. En vieillissant le capteur sacrificiel se corrode
au niveau de zones de mesures situées au droit d'une ou plusieurs
fenêtres. L'impédance caractéristique varie et donne alors une image
de la dégradation d'une ou plusieurs zones de la structure surveillée.
De la même manière, les paramètres R, L & C peuvent varier. L'outil
de mesure peut permettre de détecter une telle variation et permet
donc de déterminer si une action de maintenance est à prévoir.
De plus, l'outil de mesure peut éventuellement permettre de
déterminer au niveau de quelle fenêtre un phénomène corrosif est
apparu, et donc permet de déterminer quelles zones de la structure
sont corrodées.
Dès lors, l'invention permet d'utiliser un capteur sacrificiel
linéaire disposé le long d'une structure. Ce capteur sacrificiel est
muni de fenêtres dans les zones de la structure à surveiller.
Les fenêtres représentent des points de mesures particuliers qui
sont répartis sur la longueur du capteur sacrificiel. Les fenêtres
tendent à concentrer un phénomène corrosif uniquement dans les
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zones de mesure du conducteur électrique sacrificiel mis à l'air libre.
Ces fenêtres peuvent permettre une détection fiable de la corrosion.
Un tel dispositif de détection permet notamment d'effectuer et
d'optimiser une mesure de réflectométrie entre le capteur sacrificiel
faisant office de point chaud et le capteur de référence faisant office
de point froid et servant de guide d'ondes pour la réflectométrie. Si la
corrosion d'un capteur est continue sur toute la longueur de ce
capteur, il peut être difficile de fixer un seuil indiquant si une action
de maintenance est à prévoir. A l'inverse, l'invention permet d'isoler
chaque zone de mesure de zones isolées et d'associer chaque zone
de mesure avec au moins un seuil d'alerte. Lors d'un test réalisé à
l'aide d'un module de réflectométrie, une variation supérieure à un
seuil au niveau d'une fenêtre par rapport à une mesure précédente
indique une probable corrosion de la zone concernée. Un tel seuil
peut être déterminé par essais, retour d'expérience...
Une mesure de réflectométrie permet donc de détecter et de
localiser au travers de ce capteur sacrificiel et du capteur de
référence des variations de signaux dus à la corrosion, par rapport à
la même structure non corrodée.
Une mesure plus simple de résistance ou d'impédance est
envisageable pour détecter une corrosion.
Indépendamment de la mesure effectuée, l'invention propose
ainsi un dispositif de détection muni d'un capteur sacrificiel ayant des
fenêtres qui, par son comportement propre, reflète l'état de corrosion
d'une zone d'une structure.
Un tel dispositif de détection peut être adapté à diverses
structures et notamment à une structure d'aéronef. Le capteur
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sacrificiel peut présenter une grande longueur et de multiples
fenêtres pour couvrir de multiples zones de la structure à surveiller.
Le capteur sacrificiel ne représente pas un câblage électrique servant
uniquement à propager des signaux mais fait aussi office de capteur
de corrosion. Le terme sacrificiel indique que ce capteur
sacrificiel se dégrade sous l'effet de la corrosion mesurée.
Le dispositif de détection et notamment le capteur sacrificiel et
le capteur de référence peuvent être installés à demeure sur un
véhicule, par exemple un aéronef.
De plus, le dispositif de détection peut aussi permettre de
surveiller en temps réel une structure. Par exemple, l'outil de mesure
peut être embarqué dans un véhicule pour surveiller en permanence
une structure du véhicule.
Toutefois, le phénomène de corrosion d'une structure n'évolue
pas rapidement. Dès lors, des mesures peuvent être réalisées de
façon périodique, en mémorisant les signaux relevés à chaque
mesure. L'outil de mesure n'est donc pas nécessairement agencé à
demeure sur le véhicule ce qui permet d'alléger le véhicule.
Eventuellement, différentes mesures de corrosion sont réalisées
dans des conditions de températures environnantes, et d'humidité
similaires. Le temps passé entre deux mesures peut aussi être adapté
en fonction des zones géographiques dans lesquelles se trouve la
structure surveillée.
En outre, le capteur sacrificiel et le capteur de référence
peuvent prendre la forme de câbles standards tenus par des supports
habituels. L'invention est donc applicable sur des structures
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existantes. Par exemple, un aéronef peut être équipé d'un dispositif
de détection selon l'invention lors d'une opération de maintenance.
Un tel dispositif de détection peut en outre permettre un
contrôle délocalisé sans démontage d'un véhicule et/ou peut avoir un
impact massique limité et être facilement agencé et/ou peut être
relativement compact et robuste.
Le dispositif de détection peut comporter une ou plusieurs des
caractéristiques qui suivent.
Selon un aspect, l'outil de mesure électrique appartient au
dispositif de détection et/ou l'outil de mesure comprend soit un
réflectomètre soit un RLC mètre soit un réflectomètre et un RLC
mètre.
Selon un exemple, l'outil de mesure peut être embarqué dans le
véhicule ou seulement connecté aux capteurs sacrificiel et de
référence lors de phases de mesure de corrosion.
L'outil de mesure peut comporter une mémoire pour mémoriser
les signaux reçus.
L'outil de mesure peut être relié à un calculateur configuré pour
comparer le signal de mesure reçu par l'outil de mesure avec des
seuils et pour générer une alerte.
L'outil de mesure peut comprendre un réflectomètre, par
exemple du type fonctionnant dans une gamme de fréquences de 6 à
260 MHz. Un tel réflectomètre peut permettre de localiser les zones
de mesure éventuellement corrodées.
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Eventuellement, une valise de mesure comporte un
réflectomètre et un RLC mètre. Un interrupteur peut mettre en
communication soit le réflectomètre et soit le RLC mètre avec des
connecteurs de la valise qui sont configurés pour être reliés à au
moins un capteur sacrificiel et un capteur de référence. Le RLC mètre
peut alors être utilisé pour détecter si de la corrosion est apparue, et
le réflectomètre peut être utilisé pour localiser cette corrosion.
Selon un aspect, ledit au moins un conducteur électrique
sacrificiel peut s'étendre selon une direction longitudinale d'une
première extrémité configurée pour être reliée électriquement à l'outil
de mesure électrique jusqu'à une deuxième extrémité, ladite au moins
une fenêtre pouvant s'étendre selon ladite direction longitudinale sur
une distance comprise entre un et cinq centimètres.
Selon un aspect, ladite au moins une fenêtre peut comprendre
plusieurs fenêtres, deux fenêtres adjacentes pouvant être séparées
par un écart important par exemple compris entre dix et vingt
centimètres ou de l'ordre de plusieurs mètres.
Selon une première réalisation, ledit au moins un conducteur
électrique sacrificiel peut comporter un unique organe sacrificiel
électriquement conducteur.
Un conducteur électrique sacrificiel peut comprendre un unique
fil électrique ou un unique ruban électrique, par exemple en cuivre ou
en zinc.
Un tel conducteur électrique est notamment adapté pour
détecter une trace de corrosion atmosphérique
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Selon une deuxième réalisation, ledit au moins un conducteur
électrique sacrificiel peut comporter deux organes sacrificiels
électriquement conducteurs qui s'étendent longitudinalement et qui
sont en contact l'un avec l'autre transversalement, lesdits deux
organes sacrificiels présentant un couple galvanique configuré pour
être supérieur au couple galvanique de la structure, un seul desdits
deux organes sacrificiels électriquement conducteurs étant configuré
pour être électriquement en communication avec ledit outil de mesure
à savoir branché directement ou via un autre organe à l'outil de
mesure.
Un tel conducteur électrique sacrificiel est muni de deux
organes sacrificiels de manière à créer un couple galvanique calibré
entre eux. Plus les organes sacrificiels sont proches l'un de l'autre,
plus le courant électrique de corrosion est important.
Selon une première variante d'un tel conducteur électrique
sacrificiel, les deux organes sacrificiels peuvent comporter deux fils
torsadés, par exemple disposés dans une gaine munie d'ouvertures
radiales. Les deux organes sacrificiels sont alors torsadés au sein
d'un même câble, en réalisant par exemple plusieurs tours par mètre
pour favoriser le couplage galvanique et la robustesse.
Selon une deuxième variante d'un tel conducteur électrique
sacrificiel, les deux organes sacrificiels peuvent comporter deux
bandes accolées l'une à côté de l'autre et recouvertes localement
d'un vernis formant une protection isolante.
L'utilisation de deux organes sacrificiels est aussi intéressante
dans le cadre de compatibilité EMI/EMC.
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Quelle que soit la variante, les deux organes sacrificiels sont
réalisés à partir de matières différentes. Selon un exemple un organe
sacrificiel peut être un alliage d'aluminium et l'autre organe sacrificiel
peut être du cuivre. Selon un autre exemple, un organe sacrificiel
peut être du nickel, l'autre organe sacrificiel pouvant être du chrome.
Quelle que soit la réalisation, selon un aspect ledit au moins un
conducteur électrique sacrificiel peut comporter au moins deux
conducteurs électriques sacrificiels disposés l'un dans le
prolongement de l'autre.
Il est possible de prévoir des conducteurs électriques
sacrificiels d'un même capteur sacrificiel démontables et agencés en
série, en étant par exemple connectés par des connecteurs. Deux
conducteurs électriques sacrificiels d'un même capteur sacrificiel
peuvent comprendre des matériaux différents adaptés à la détection
de corrosion dans des zones différemment exposées ou à des
tronçons différents d'une même structure.
Selon un aspect, la protection isolante peut comporter au moins
une gaine et/ou un vernis.
Selon une première alternative du capteur de référence, le
capteur de référence peut comporter un organe électrique de
référence isolé du milieu ambiant et cheminant à côté dudit au moins
un capteur sacrificiel selon toute une longueur de ce capteur
sacrificiel.
Le capteur de référence est alors un câble muni d'un fil disposé
dans une gaine fermée, ou une bande recouverte d'un vernis.
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Selon une deuxième alternative du capteur de référence, le
capteur de référence peut comporter un fil électrique de référence
configuré pour être relié électriquement à ladite structure. La
structure elle-même fait alors office de capteur de référence
Par ailleurs, selon un aspect le capteur de référence peut
s'étendre d'une première zone extrémale à une deuxième zone
extrémale, ledit au moins un capteur sacrificiel s'étendant d'une
premier extrémité à une deuxième extrémité, la deuxième extrémité
étant reliée à la deuxième zone extrémale par une résistance
électrique.
Une telle caractéristique peut être par exemple mise en oeuvre
en présence d'un outil de mesure aussi bien de type réflectomètre
que de type RLC mètre.
Selon un aspect, ledit au moins un capteur sacrificiel pouvant
comprendre plusieurs capteurs sacrificiels, lesdits plusieurs capteurs
sacrificiels peuvent être reliés électriquement à un multiplexeur, ledit
multiplexeur étant configuré pour être relié électriquement à l'outil de
mesure.
Par exemple, un multiplexeur peut être utilisé pour réaliser
différentes mesures de corrosion avec un même capteur de référence.
En effet, un outil de mesure est alors relié au multiplexeur et au
capteur de référence.
Le multiplexeur est alors relié à divers câbles sacrificiels qui
cheminent en parallèle les uns des autres et du capteur de référence,
et par exemple des câbles sacrificiels sur lesquels les fenêtres
peuvent être situées à différents endroits, des câbles sacrificiels
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présentant des matériaux différents et dont les matériaux sont plus ou
moins sensibles à la corrosion, un câble sacrificiel avec deux organes
sacrificiels pour effectuer des mesures de corrosion galvanique, un
câble sacrificiel avec un seul organe sacrificiel pour détecter la
corrosion due à l'environnement externe.
L'invention vise en outre un véhicule muni d'une structure. Ce
véhicule comporte au moins un dispositif de détection selon
l'invention, ledit au moins un capteur sacrificiel cheminant contre
ladite structure.
Le capteur sacrificiel est installé dans le véhicule, par exemple
en respectant les règles d'installation relatives aux installations
électriques. Le capteur sacrificiel peut cheminer dans l'aéronef pour
surveiller de multiples zones de la structure du véhicule, la corrosion
pouvant être très différente entre deux zones distinctes du véhicule.
Eventuellement, ledit au moins un dispositif de détection
comporte au moins un premier dispositif de détection et un deuxième
dispositif de détection, ledit au moins un capteur sacrificiel du
premier dispositif de détection étant relié électriquement par un
connecteur au dit au moins un capteur sacrificiel du deuxième
dispositif de détection, ledit capteur de référence du premier
dispositif de détection étant relié électriquement au dit capteur de
référence du deuxième dispositif de détection.
Le véhicule comporte alors un réseau complexe de capteurs,
chaque branche du réseau pouvant être reliée à un outil de mesure.
L'invention vise aussi un procédé pour détecter de la corrosion
sur une structure. Ce procédé peut comporter les étapes suivantes :
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- agencement d'au moins un capteur sacrificiel et un capteur
de référence sur la structure, ledit capteur sacrificiel comportant
au moins un conducteur électrique sacrificiel sujet à la
corrosion, ledit conducteur électrique sacrificiel isolé
partiellement d'un milieu ambiant par une protection isolante,
ladite protection isolante comprenant au moins une fenêtre
mettant en communication ledit conducteur électrique sacrificiel
et le milieu ambiant situé à l'extérieur de la protection isolante,
- agencement d'un outil de mesure électrique communiquant
électriquement avec ledit capteur de référence et ledit au moins
un capteur sacrificiel,
- réalisation d'une mesure de corrosion avec l'outil de mesure.
Eventuellement la mesure de corrosion peut être réalisée avec
un outil de mesure de type réflectomètre. Dès lors, le procédé
comporte les étapes suivantes :
- injection avec l'outil de mesure d'une onde
électromagnétique dans ledit capteur de référence qui fait office
de point froid, et réception avec l'outil de mesure d'une partie
réfléchie de la forme d'onde électromagnétique injectée via le
capteur sacrificiel qui fait office de point chaud, ladite partie
réfléchie présentant un pic par fenêtre,
- comparaison de chaque pic de ladite partie réfléchie avec un
seuil, par exemple avec un calculateur ou avec l'outil de
mesure,
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- génération d'une alerte lorsqu'un pic dépasse le seuil
associé, par exemple avec ledit calculateur ou avec l'outil de
mesure.
L'outil de mesure peut fonctionner à puissance constante, la
sensibilité du dispositif dépendant du type des matériaux des divers
capteurs, ainsi que du nombre et de la forme de fenêtres.
Le système peut être étalonné par essais afin de détecter
chaque seuil.
Pour chaque fenêtre, plusieurs seuils peuvent être établis. Par
exemple, un premier seuil correspond à une exposition de 1000
heures à du bouillard salin, un deuxième seuil correspondant à une
exposition de 2000 heures à du bouillard salin et indiquant qu'une
action de maintenance doit être entreprise.
Les seuils de détections peuvent être adaptés uniquement en
fonction du matériau de la structure complexe et/ou selon la longueur
du câble si des tronçons ont des matériaux différents entre chaque
tronçon.
Avec un outil de mesure de type RLC mètre, l'outil de mesure
peut mesurer une résistance électrique et/ou une impédance
électrique et/ou une capacité électrique entre le capteur sacrificiel et
le capteur de référence et comparer la mesure à un seuil.
L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails
dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à
titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent :
- la figure 1, une vue d'un dispositif de détection comprenant
un capteur sacrificiel muni de deux fils électriques,
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- la figure 2, une vue d'un dispositif de détection comprenant
un capteur sacrificiel muni d'un unique fil électrique,
- la figure 3, une vue d'un dispositif de détection comprenant
un capteur de référence muni d'un fil électrique de référence
relié électriquement à la structure à surveiller,
- la figure 4, une vue présentant un capteur sacrificiel
comprenant des rubans électriquement conducteurs,
- la figure 5, une vue d'un dispositif de détection comprenant
un multiplexeur,
- la figure 6, une vue expliquant le fonctionnement d'un
dispositif de détection selon l'invention,
- les figures 7 à 9 divers agencements de dispositifs de
détection selon l'invention sur des véhicules.
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont
affectés d'une seule et même référence.
Les figures 1 à 6 illustrent diverses réalisations d'un dispositif
de détection 1 selon l'invention.
Quelle que soit la réalisation et en référence à la figure 1, un tel
dispositif de détection 1 a pour but de permettre la détection d'une
zone corrodée d'une structure 90, et éventuellement d'évaluer le
niveau de corrosion.
Un tel dispositif de détection 1 comporte au moins un capteur
sacrificiel 10. De plus, le dispositif de détection 1 peut comporter au
moins un capteur de référence 30, voire un unique capteur de
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référence 30. Un capteur sacrificiel 10 et un capteur de référence 30
sont différents et cheminent en parallèle l'un de l'autre
Chaque capteur de référence 30 et chaque capteur sacrificiel 10
d'un dispositif de détection sont configurés pour être électriquement
en communication avec un outil de mesure 80 électrique, à savoir
pour être branchés directement à cet outil de mesure 80 ou
indirectement via au moins un organe électrique intermédiaire.
Chaque capteur de référence et chaque capteur sacrificiel voire
l'outil de mesure peuvent par exemple être embarqués dans un
véhicule.
Par ailleurs, un tel outil de mesure 80 électrique peut
comprendre un réflectomètre 81 effectuant une mesure de
réflectométrie. Par exemple, le réflectomètre 81 comporte un
calculateur interne 82 configuré pour générer un signal de mesure en
sollicitant les capteurs sacrificiels et de référence. Le réflectomètre
81 peut comporter une mémoire interne 83 configurée pour mémoriser
le signal de mesure
Selon d'autres formes de l'invention, un tel outil de mesure 80
peut comprendre un RLC mètre, ou encore un réflectomètre 81 et un
RLC mètre 84.
L'outil de mesure 80 peut être relié à une mémoire externe 85
configurée pour mémoriser le signal de mesure et/ou un calculateur
externe 86 et/ou un afficheur 87 et/ou un générateur d'alerte 79. Par
exemple, un tel afficheur 87 peut comprendre un écran affichant un
graphique présentant au moins le signal de mesure ou une
imprimante imprimant un tel graphique. Un générateur d'alerte 79
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peut générer une alerte, par exemple visuelle ou sonore, lorsqu'un
seuil est dépassé par le signal de mesure.
Chaque capteur sacrificiel 10 chemine le long de la structure
90, par exemple à proximité de cette structure 90 voire contre cette
structure 90. En présence de plusieurs capteurs sacrificiels 10, ces
capteurs sacrificiels 10 peuvent par exemple être des parties d'un
même toron de câbles.
Au moins un voire chaque capteur sacrificiel 10 comporte en
outre au moins un conducteur électrique sacrificiel 13 qui est sujet à
la corrosion galvanique et/ou atmosphérique. Un conducteur
électrique sacrificiel 13 comporte au moins un organe sacrificiel qui
est électriquement conducteur. Un organe sacrificiel peut prendre la
forme d'un fil ou d'un ruban électrique plat par exemple.
Selon une première réalisation illustrée sur la figure 2, un
conducteur électrique sacrificiel 13 comporte un unique organe
sacrificiel 15 prenant la forme d'un fil électrique.
Un tel conducteur électrique sacrificiel 13 est notamment adapté
à la détection de la corrosion atmosphérique.
Selon la deuxième réalisation de la figure 1, un capteur
sacrificiel peut comporter deux organes sacrificiels 15, 16. Un tel
conducteur électrique sacrificiel 13 est notamment adapté à la
détection de la corrosion galvanique.
Les deux organes sacrificiels 15, 16
s'étendent
longitudinalement le long d'une direction dite direction longitudinale
150 par commodité. De plus les deux organes sacrificiels 15, 16
sont en contact l'un avec l'autre, au moins localement. Dès lors, les
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deux organes sacrificiels 15, 16 présentent un couple galvanique
entre eux. Ce couple galvanique est éventuellement configuré pour
être supérieur au couple galvanique de la structure 90 afin que le
capteur sacrificiel se corrode plus rapidement que la structure 90.
Par ailleurs, un seul des deux organes sacrificiels est configuré
pour être électriquement branché directement ou indirectement à
l'outil de mesure 80. L'autre organe sacrificiel n'est branché
directement ou indirectement à l'outil de mesure 80.
Selon la première variante de la figure 1, chaque organe
sacrificiel prend la forme d'un fil électrique. Les deux organes
sacrificiels 15, 16 sont en outre éventuellement torsadés entre eux.
Toutefois, les deux organes sacrificiels peuvent selon une deuxième
variante prendre la forme de rubans, éventuellement de mêmes
longueurs, accolés l'un à côté de l'autre.
Quelle que soit la forme prise par le ou les organes sacrificiels
15, 16 d'un conducteur électrique sacrificiel 13, un conducteur
électrique sacrificiel 13, 14 s'étend selon une direction longitudinale
150 d'une première extrémité 151 jusqu'à une deuxième extrémité
152. En outre, la première extrémité 151 est à relier électriquement à
l'outil de mesure 80 électrique.
Par exemple et indépendamment du nombre d'organe sacrificiel,
un unique organe sacrificiel s'étend entre deux extrémités formant
respectivement la première extrémité 151 et la deuxième extrémité
152.
Selon un autre aspect, chaque organe sacrificiel 15, 16 d'un
conducteur sacrificiel est isolé partiellement d'un milieu ambiant 200
par une protection isolante 50.
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Une telle protection isolante 50 est munie d'au moins une
fenêtre 60 par laquelle chaque organe sacrificiel 15, 16 est mis en
communication directe avec le milieu ambiant 200 situé à l'extérieur
EXT de la protection isolante 50.
Par suite, chaque organe sacrificiel 15, 16 comprend au moins
une zone isolée 41 qui est recouverte entièrement de la protection
isolante 50. Une zone isolée n'est alors pas en contact avec le milieu
ambiant.
De plus, chaque organe sacrificiel 15, 16 comprend au moins
une zone de mesure 40 qui n'est pas entièrement recouverte par la
protection isolante 50 voire pas du tout recouverte par la protection
isolante 50. Chaque organe sacrificiel 15, 16 peut comprendre au
moins deux zones de mesure 40, au moins trois zones de mesure...
Chaque zone de mesure 40 est alors en contact avec le milieu
ambiant 200. En présence d'organes sacrificiels 15 filaires et
torsadés, ces organes sacrificiels se croisent au niveau de n uds. Au
moins un noeud peut se trouver au niveau d'une fenêtre.
Selon l'exemple de la figure 1, la protection isolante comporte
une unique gaine 51 qui présente des ouvertures formant les
fenêtres. Selon un autre exemple, la protection isolante peut
comporter plusieurs gaines agencées les unes après les autres, deux
gaines adjacentes étant disposées longitudinalement de part et
d'autre d'une fenêtre. Selon un autre exemple, la protection isolante
comporte des bandes de vernis.
Par ailleurs, au moins une voire chaque fenêtre 60 peut
s'étendre selon la direction longitudinale 150 sur une distance D1
comprise entre un et cinq centimètres.
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Selon un autre aspect et en présence de plusieurs fenêtres 60,
deux fenêtres adjacentes peuvent être longitudinalement séparées
par un écart D2 compris entre dix et vingt centimètres.
Selon un autre aspect, le capteur de référence 30 comporte un
organe électriquement conducteur de référence 31 qui chemine en
parallèle du capteur sacrificiel, à savoir sensiblement selon le même
chemin et selon toute la longueur du capteur sacrificiel.
Selon la première alternative de la figure 1, le capteur de
référence 30 comporte un organe électriquement conducteur de
référence 31 qui est isolé du milieu ambiant 200. Par exemple,
l'organe électriquement conducteur de référence 31 peut prendre la
forme d'un fil ou d'un ruban électrique disposé dans une gaine ou
recouvert de vernis.
Selon une deuxième alternative illustrée sur la figure 2, le
capteur de référence 30 comporte un fil électrique de référence 32
fixé à la structure 90 à surveiller. La structure elle-même fait office
d'organe électriquement conducteur de référence. Le câble sacrificiel
étant avantageusement dimensionné dans ce cas pour se corroder
plus vite que la structure, la structure elle-même peut servir de
référence. La corrosion de la structure impacte de plus peu les
mesures, cette structure étant assimilable électriquement à un plan
de masse nécessitant énormément de corrosion pour modifier sa
résistance linéaire de même que son impédance ou sa capacité
électrique.
Dans ce contexte, les figures 1 à 5 illustrent diverses formes
possibles de l'invention, d'autres formes étant évidemment
envisageables suivant les combinaisons réalisées.
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La figure 1 illustre ainsi une forme de l'invention munie d'un
unique capteur sacrificiel à deux fils électriques disposés dans une
gaine fenêtrée ainsi que d'un capteur de référence ayant un unique fil
électrique disposé dans une gaine 51.
Indépendamment de cette architecture, une résistance
électrique 75 peut relier en bout de ligne le capteur de référence et le
capteur sacrificiel. Le capteur de référence 30 s'étend alors d'une
première zone extrémale 311 à une deuxième zone extrémale 312 qui
est reliée électriquement à une deuxième extrémité 152 du capteur
sacrificiel par la résistance électrique 75.
La figure 2 illustre une forme de l'invention munie d'un unique
capteur sacrificiel ayant un fil électrique ainsi que d'un capteur de
référence ayant un fil électrique branché sur la structure à surveiller.
La figure 3 illustre une forme de l'invention munie d'un unique
capteur sacrificiel ayant deux conducteurs sacrificiels à deux fils
électriques ainsi que d'un capteur de référence ayant un unique fil
électrique branché sur la structure à surveiller.
En effet, un capteur sacrificiel peut comprendre au moins deux
conducteurs électriques sacrificiels 13, 14 disposés l'un dans le
prolongement de l'autre. Le capteur sacrificiel comporte alors de
multiples conducteurs sacrificiels connectés deux à deux par des
connecteurs électriques 400.
La figure 4 illustre une forme de l'invention munie d'un unique
capteur sacrificiel ayant deux rubans 15, 16 accolés l'un à l'autre
.. ainsi que d'un capteur de référence ayant un fil électrique branché
sur la structure à surveiller. Les rubans sont recouverts localement
d'un vernis 52 isolant.
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La figure 5 illustre une forme de l'invention munie de plusieurs
capteurs sacrificiels 61, 62, 63, 64 branchés chacun sur un
multiplexeur 70 lui-même branché à un outil de mesure. De plus, le
dispositif de détection 1 comporte un capteur de référence 30 ayant
un fil électrique disposé dans une gaine.
Les capteurs sacrificiels peuvent être différents pour réaliser
diverses mesures dans diverses zones de la structure à surveiller.
Par exemple, trois capteurs sacrificiels 61, 62, 63 comportent chacun
un unique ruban circulant dans des gaines et présentent des fenêtres
différentes. Un quatrième capteur sacrificiel 64 est muni de deux fils
torsadés.
Les capteurs sacrificiels s'étendent en parallèle les uns des
autres, par exemple au sein d'un même toron. Le capteur de
référence peut s'étendre dans ce toron.
Dans ces conditions, un dispositif de détection selon l'invention
peut appliquer le procédé illustré par la figure 6. Ce procédé est
associé au dispositif de détection de la figure 1 à titre illustratif
uniquement.
Selon ce procédé, au moins un capteur sacrificiel 10 et un
capteur de référence 30 sont donc agencés sur la structure 90.
Au moins lors d'une phase de test, un outil de mesure 80
électrique est relié, directement ou indirectement par exemple via un
multiplexeur, au capteur de référence 30 et à chaque capteur
sacrificiel 10.
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Selon cet exemple, l'outil de mesure comporte un réflectomètre
qui injecte une onde électromagnétique dans le capteur de référence
30.
Cet outil de mesure 80 réceptionne une partie réfléchie 300 de
la forme d'onde électromagnétique injectée via le capteur sacrificiel.
Dans un graphe présentant en abscisse le temps et en ordonnée une
tension électrique, le temps étant l'image d'une distance mesurée à
partir de l'outil de mesure en connaissant la vitesse de propagation
de l'onde, la partie réfléchie 300 présente un pic 301, 302, 303 par
fenêtre 60. Chaque pic 301, 302, 303 est comparé à un seuil maximal
Si, S2, S3 qui lui est propre et une alerte est émise lorsqu'un pic
dépasse le seuil associé.
Eventuellement, des seuils intermédiaires peuvent être définis.
Par exemple, pour chaque fenêtre un seuil intermédiaire
correspondant à une utilisation de 1000 heures dans un brouillard
salin est défini, le seuil maximal correspondant à une utilisation de
2000 heures dans un brouillard salin.
La courbe Cl représente la partie réfléchie en l'absence de
corrosion.
La courbe C2 représente la partie réfléchie en présence d'un
début de corrosion. Les trois pics 301, 302, 303 étant en dessous des
seuils correspondants, aucune action de maintenance n'est requise.
Enfin, la courbe C3 représente la partie réfléchie lorsque le
capteur sacrificiel est rompu. Le troisième pic 303 dépasse clairement
le troisième seuil S3 associé. Une alerte est émise pour requérir une
action de maintenance.
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Alternativement, un outil de mesure de type RLC mètre est
branché au capteur sacrificiel et au capteur de référence pour
mesurer une résistance électrique et/ou une impédance électrique
et/ou une capacité électrique entre ce capteur sacrificiel et ce capteur
de référence. Le capteur de référence étant considéré comme étant
non corrodé, une variation de résistance électrique et/ou d'impédance
électrique et/ou d'une capacité électrique est symptomatique de la
présence d'une corrosion sur le capteur sacrificiel.
Par ailleurs, un dispositif de détection 1 peut être agencé sur un
véhicule.
Selon l'exemple de la figure 7, un véhicule est un aéronef 95
muni d'une structure 90. Un dispositif de détection muni d'au moins
un capteur sacrificiel 10 et d'un capteur de référence 30 est
embarqué dans l'aéronef, le capteur sacrificiel 10 cheminant sur la
structure 90. Eventuellement, le dispositif de détection comporte un
outil de mesure 80, agencé à titre illustratif dans une baie avionique
98.
Selon l'exemple de la figure 8, le véhicule comporte plusieurs
dispositifs de détection 2, 3, 4 formant un réseau. Chaque dispositif
de détection est muni d'au moins un capteur sacrificiel 10 ainsi que
d'un capteur de référence 30 et éventuellement d'un outil de mesure
80.
De plus, au moins un capteur sacrificiel 10 du premier dispositif
de détection 2 est connecté électriquement par un connecteur 400 à
un capteur sacrificiel 10 d'un deuxième dispositif de détection 3. De
même, le capteur de référence 30 du premier dispositif de détection 2
est connecté électriquement par un connecteur 400 à un capteur de
référence 30 du deuxième dispositif de détection 3.
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De même, le premier dispositif de détection 2 est connecté
électriquement au troisième dispositif de détection 4.
Les outils de mesure peuvent communiquer entre eux pour
réaliser par exemple une mesure de réflectométrie distribuée.
La figure 9 illustre un véhicule ne comprenant pas un outil de
mesure 80 embarqué.
Par contre, l'outil de mesure 80 non embarqué peut être
connecté aux capteurs sacrificiels 10 et de référence 30 lorsqu'une
mesure de corrosion doit être effectuée.
Un tel outil de mesure peut comprendre un réflectomètre 81
et/ou un RLC mètre 84, voire un interrupteur 88 permettant de relier
soit le réflectomètre 81 soit le RLC mètre 84 aux capteurs sacrificiels
10 et de référence 30.
Naturellement, la présente invention est sujette à de
nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs
modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est
pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes
possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit
par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente
invention.
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