Etude d'un pachomètre.

[invite4d02ada1]

Bonjour à toutes et à tous.

je suis actuellement en stage en entreprise et j'étudie le fonctionnement d'un pachomètre.

Pour expliquer rapidement ce qu'est un pachomètre, c'est un système qui permet de mesurer l'épaisseur de l'enrobage en béton d'une armature renforcée en acier. Il permet aussi de déterminer le diamètre des barres d'armature.

Le pachomètre est relié à une sonde et cette sonde possède une bobine. La bobine va être attaquée par un courant pulsé et donc elle va créer un champ magnétique variable.

Ce champ magnétique variable au contact de l'acier va induire des courants de Foucault sur la surface de l'acier. Les courants de Foucault vont à leur tour créer un champ mégnétique induit qui selon la loi de Lens sera de direction opposée au champ magnétique "excitateur".

Le champ magnétique induit va modifier la tension de la bobine de la sonde. Cette modification sera fonction de l'épaisseur de la couverture de béton et du diamètre de la barre d'acier.

Je pense avoir compris le principe. Cependant, les choses se compliquent.

Le pachomètre dispose d'un tranformateur qui va permettre la comparaison de la fem initiale (càd, la fem de la bobine non altérée par le champ induit) et la fem modifiée.

Comment se fait cette comparaison ? Et pourquoi on utilise un transformateur ? Là je vois vraiment pas comment ça se passe.

De plus, j'essaye de mettre des formules sur tout ça, car aucune n'est fournie. Mes connaissances en éléctromagnétique étant médiocre, j'arrive à peine a déterminer le champ magnétique de la bobine non altérée.

Soit B en Tesla, l'intesité du champ magnétique de la bobine.
B=4π10^-7*N*i(t)/L
Avec N le nombre de spire et L la longueur de la bobine.

Après, c'est le vide. Peut-on déterminer le courant de foucaul sur l'acier ?

Merci pour vos réponses !
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[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Il est normal que n'ayez rien trouvé comme formule. La seule que vous avez trouvée n'est valable que pour des solénoïdes (bobines) longs (longueur très grande devant le diamètre) avec un bobinage serré.
Il n'y a pas de formule pour calculer le champ d'un solénoïde avec un bout de fer de géométrie connue ou inconnue à une certaine distance. Seuls les calculs avec un logiciel spécialisé (si le logiciel existe) pourraient donner la réponse.

Votre appareil doit être étalonné avec des cas connus et même ainsi, je me demande comment il fait la différence entre des fers fins et proches et des fers gros et éloignés.

Pour ce qui est de la physique, la présence des mases de fer a deux influences opposées sur le champ magnétique et donc sur l'auto-inductance (self) de la bobine.
Pour des fréquences faibles, le fer augmente le champ et la self. Et induit des pertes à cause des courants de Foucault.
Pour des fréquences élevées l'effet de peau empêche le champ d'entrer dans le métal, et le champ diminue, ainsi que les courants de Foucault et les pertes.
Pour de l'acier, l'effet de peau à 50 Hz est de l'ordre de 1 mm.

Avec le peu que vous avez dit sur la méthode de mesure, je ne peux pas vous répondre. Logiquement on devrait mesurer la self (les changements) et les pertes et encore plus logiquement on devrait le faire à plusieurs fréquences.
Mais dans cette page, il semblerait que c'est un peu plus "rapide".
Au revoir.

[invite4d02ada1]

Merci pour votre réponse.

En effet, plus je fais des recherches, plus je me rend compte qu'on ne peut pas traiter empiriquement les courants de Foucault.

Le dernier schéma que vous montrez est bien celui du pachomètre. En fait, j'ai fait directement une recherche sur la mesure d'épaisseur de revêtement et j'ai obtenue une méthode identique à celle du pachomètre.
http://www.pfonline.com/articles/coa...e-fundamentals

L'article nous dit que la bobine dans la sonde est attaquée par un courant pulsé et donc va créer un champ magnétique alternatif. Quand la sonde est placée sur une paroi, sous l'effet du champ magnétique, un courant de foucault est créer sur le matériau conducteur. Ce matériau va à son tour créer un champ magnétique et va modifier l'impédance de la bobine. Cette modification d'impédance va donc représenter la distance entre la bobine et le matériau conducteur.

Je pense que cette méthode traduit le schéma que vous m'avez proposé. Cependant, même si la quantification du courant de foucault est très difficile, comment fait le système pour convertir une impédence en distance ? C'est ça surtout qui me tracasse.

J'ai pu voir que l'impédence d'une bobine serait de Z=2πf*L
avec f la fréquance du courant qui attaque la bobine et L l'inductance de la bobine.
Si ces 2 paramètres sont connus, est-il possible avec une variation dZ d'en déduire une distance ?

De plus, je déduis de l'effet de peau que la distance mesurée ne sera pas exactement par rapport à la surface du matériau conducteur.

[invite6dffde4c]

Re.
La présence de métaux modifie l'inductance de la bobine et donc, son impédance. Comme dans un détecteur de mines ou de métaux.
Mais la détermination de la profondeur est faite "au pif" par l'appareil. La précision ne doit pas être terrible.
Je pense que d'autres systèmes doivent être plus fiables: le radar, l'échographie, par exemple.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4d02ada1]

Tu veux dire quoi par "pif" ?

[invite6dffde4c]

Re.
Que c'est un étalonnage approximatif pour que cela donne des valeurs acceptables dans les cas les plus courants.

Si vous avez accès à un de ces appareils, faites des mesures. Sans le béton, évidemment, pour voir comment la mesure dépend de la quantité et de la forme des fers.
A+

[invite4d02ada1]

Oui, les mesures sont en projet.

Merci pour ton aide.