Histoires de réussite

Au-delà des barrières acoustiques

Professeur Tony Sinclair (à droite), Université de Toronto, et étudiant à la maîtrise, Neelesh Bhadwal, collaborent avec des partenaires commerciaux quant aux moyens d’améliorer la précision et la fiabilité de l’imagerie acoustique utilisées pour surveiller l’intégrité de l’infrastructure essentielle.

Les images par ultrasons du fœtus sont devenues une étape importante à franchir pour les futurs parents, et bien que les conséquences émotionnelles de telles images soient évidentes, l’on ne tient souvent pas compte de la complexité de cette technologie d’imagerie. Tony Sinclair, pour sa part, s’est plongé dans les détails complexes de la détection par ultrasons d’une suite logicielle beaucoup plus large.

« J’utilise principalement les ultrasons à des fins industrielles pour trouver divers types de vices de matériaux et en déterminer la gravité, puis pour décider s’il faut prendre des mesures à cet égard », déclare-t-il. « Cela semble être un champ très restreint, mais en réalité, cela comprend plusieurs composantes. »

Sinclair, professeur de génie mécanique et industriel à l’Université de Toronto, tient compte des aspects matériels et logiciels des capteurs à ultrasons. Ceux-ci sont essentiellement des systèmes à commande de phase dans lesquels des centaines de minuscules transducteurs émettent des signaux dans une séquence soigneusement définie, qui reçoivent ensuite de l’information de la cible pour créer des points de données qui, une fois combinés, constitueront une image cohérente. Ces images sont essentielles au dévoilement des problèmes, tels que les soudures défectueuses ou les matériaux fissurés, qui représentent des conditions potentiellement désastreuses pour les infrastructures comme les pipelines et les centrales nucléaires.

« Le matériel a déjà progressé à un point tel qu’il présente un défi logiciel », explique-t-il. Par exemple, chaque élément d’un réseau peut générer 30 millions de points de donnée à la seconde. Si l’on multiplie ce nombre pour un ensemble de 256 éléments, cela augmente le nombre de points de données de deux ordres de grandeur.

« On doit traiter et enregistrer ceux-ci, puis les visualiser, les convertir en image et les afficher pour un opérateur qui peut ensuite décider s’il y a un grave défaut », affirme-t-il. « Cela représente un nombre incalculable de données. Il faut trouver des façons très efficaces de réduire le nombre de points de données et de traiter ceux-ci de manière à ce que l’opérateur obtienne une image claire et précise. »

Sinclair et ses élèves ne sont pas pour autant intimidés par cette perspective, et ils collaborent avec des partenaires commerciaux pour trouver des façons d’améliorer la collecte et la manipulation des données sur l’état des infrastructures dans les exploitations industrielles. Advanced Measurement and Analysis Group (AMAG), un cabinet d’ingénierie établi à Mississauga, en Ontario, et qui se spécialise dans l’instrumentation avancée pour les centrales nucléaires, souhaite ardemment collaborer à cette entreprise. Les opérateurs de ces installations voudraient obtenir des mises à jour en temps réel des transducteurs installés dans les endroits moins accessibles de ces installations, tels que les tuyaux transportant des fluides chauds. Dans de tels milieux hostiles, la température peut atteindre plusieurs centaines de degrés Celsius, ce qui fait fondre les composants de plastique des capteurs piézoélectriques courants et immobilise les éléments dans leur propre noyau.

« AMAG possède des transducteurs qu’elle achète sur le marché commercial, mais ceux-ci coûtent chacun des milliers de dollars et leur durée de vie est courte. Cela a donc été une entreprise très coûteuse pour elle », affirme Sinclair. « Si elle pouvait obtenir des transducteurs moins coûteux et plus fiables, elle serait en mesure de convaincre les entreprises d’en installer un plus grand nombre pour surveiller les emplacements critiques de ses installations. Cela lui permettrait aussi de se positionner sur d’autres marchés, tels que la surveillance des processus de raffinage à haute température. »

Dans le cadre de leurs efforts pour concevoir des capteurs plus robustes, l’équipe de l’Université de Toronto utilise des outils de conception assistée par ordinateur (CAO) et de fabrication assistée par ordinateur (FAO) de CMC Microsystèmes. Il y a environ cinq ans, Sinclair a commencé à utiliser les services offerts par CMC et a constaté qu’il s’agissait d’une source précieuse de ressources qui lui seraient autrement excessivement chères.

« Le matériel a déjà progressé à un point tel qu’il présente un défi logiciel »

« Ils sont conviviaux », affirme-t-il. « Le système ne tombe pas en panne, et CMC est très réceptive. Cela fonctionne très bien pour moi. »

Il ajoute qu’une telle fiabilité est essentielle, étant donné les demandes contraignantes que luimêne et ses collègues reçoivent. Ces demandes proviennent habituellement des représentants de l’industrie qui recherchent une solution à un problème précis, tel que l’utilisation d’un transducteur à ultrasons sur un tuyau soudé en acier inoxydable.

« Généralement, il existe une façon d’aborder de tels problèmes, bien qu’ils puissent parfois représenter un défi de taille pour les chercheurs », affirme Sinclair. « Les ingénieurs qui conçoivent les systèmes industriels recherchent toujours de nouvelles façons de nous lancer des défis. Les essais non destructifs par ultrasons nous offrent les outils requis pour générer des images de plus en plus précises pour éviter les catastrophes entraînées par les vices de matériaux. »

Crédit Photo : Rodney Daw Septembre 2018

September 2018

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