Les bruits de production dans la gamme audible sont efficacement filtrés par la caméra à ultrasons et n'affectent pas la détection des fuites ; il est donc possible d'effectuer des mesures fiables même dans des halls bruyants. De plus, dans de nombreux environnements de production, il n'y a pas ou peu de parasites ultrasonores ; la détection des fuites s'effectue alors immédiatement. Dans certains domaines, cependant, on rencontre des sources de parasites ultrasonores plus importantes. Pour ces situations plus complexes, il existe des méthodes éprouvées permettant de mieux gérer les parasites et de localiser malgré tout les fuites avec certitude. Ce guide vous explique comment procéder.
De nombreux bruits de production se situent dans la gamme des sons audibles et n'affectent que de manière limitée la détection des fuites par ultrasons. Même dans les zones d'installations présentant des sources de perturbation ultrasonores d'intensité moyenne, il est souvent possible de détecter de manière fiable, notamment pendant le fonctionnement, les fuites d'air comprimé de taille moyenne à importante – en particulier à des distances de mesure courtes à moyennes.
Il est toutefois important de noter que toute source ultrasonore visible ne correspond pas automatiquement à une fuite. Dans les installations automatisées, les purgeurs pneumatiques, les vannes, les mouvements des machines, les processus de frottement ou les réflexions peuvent également générer des signaux ultrasonores. Ce qui est alors déterminant, c’est de savoir si ces sources de perturbation se situent dans la même fenêtre de fréquence que le signal de fuite recherché. Une caméra à ultrasons localise les sources sonores au sein d’une plage de fréquences définie et rend visibles les points chauds suspects. L’évaluation s’effectue ensuite dans le contexte de l’installation – par exemple en tenant compte des composants sous pression, de la cadence, de l’angle de vue, du spectre de fréquences, de la distance de mesure et de la stabilité de l’affichage.
Dans le cas de l’air comprimé, ce sont généralement les fuites moyennes et importantes qui offrent le plus grand potentiel d’économies. En même temps, elles constituent des sources ultrasonores puissantes et doivent donc, la plupart du temps, être réparées en priorité. En revanche, pour les gaz techniques et les applications sous vide, même les fuites de faible ampleur peuvent revêtir une grande importance, notamment pour des raisons de qualité, de processus ou de sécurité. Lorsqu’il s’agit de détecter de très petites fuites dans des environnements acoustiquement complexes, des facteurs physiques tels que l’atténuation acoustique, les réflexions et le rapport signal/bruit sur le lieu de mesure jouent un rôle plus important.
Pour exploiter pleinement le potentiel de la technologie des caméras à ultrasons, il est recommandé d’adopter une stratégie de mesure adaptée, de choisir les appareils appropriés et d’interpréter les résultats de mesure avec précision. Nous nous ferons un plaisir de vous conseiller sur le détecteur de fuites le mieux adapté à votre environnement de production et de vous accompagner dans son utilisation optimale grâce à des formations en ligne ou sur site.
Exemple pratique issu d’une installation automatisée : plusieurs points chauds peuvent apparaître en raison des mouvements du processus, des systèmes pneumatiques ou des réflexions. Les fuites pertinentes doivent être attribuées à des composants sous pression.
Plus le rapport signal/bruit est élevé dans la fenêtre de fréquence correspondante, plus les fuites peuvent être détectées avec précision et à une plus grande distance. Dans un environnement ultrasonique calme, il est donc possible de détecter des fuites physiquement bien plus petites que dans des zones présentant de fortes sources de perturbation.
Vérifier la présence d’un point chaud sur le composant sous pression
Il convient tout d'abord de vérifier la plausibilité d'un point chaud au niveau de l'installation. Une véritable fuite se produit au niveau d'un point sous pression, par exemple au niveau d'un raccord vissé, d'un raccord rapide, d'une conduite, d'une robinetterie, d'un joint ou d'une vanne. En revanche, si un point chaud est détecté sur un mur, une tôle, une vitre de protection ou le sol, il peut s'agir d'une réflexion.
Principe physique : les ultrasons sont fortement réfléchis par les surfaces dures. La caméra peut alors sembler indiquer une source sonore au niveau de la surface réfléchissante, alors que la source sonore réelle se trouve ailleurs.
Mesure à prendre : modifier l’angle de vue et effectuer une nouvelle mesure. Une véritable fuite reste visible de manière stable sur le composant. Une réflexion se déplace, change de position ou disparaît.
Réduire la distance de mesure
Si le signal de fuite est trop faible par rapport au bruit de fond ultrasonique, il convient de réduire la distance par rapport à la source présumée, par exemple à environ 1 m ou encore plus près en cas de mesure à courte distance.
Principe physique : la pression acoustique d’une source diminue à mesure que la distance augmente. Si la distance par rapport à la fuite diminue, le niveau de pression acoustique mesuré au niveau du réseau de microphones augmente. Parallèlement, les sources de bruit plus éloignées perdent relativement de leur importance. Cela permet d’améliorer le rapport signal/bruit.
Mesure à prendre : se rapprocher du composant sous pression et balayer à nouveau la zone. Cela s’avère souvent déterminant, en particulier dans le cas de fuites faibles.
Vérifier le spectre de fréquences et décaler la fenêtre de fréquence
L'affichage FFT permet d'identifier les fréquences parasites dominantes dans l'environnement de mesure. Si des composantes ultrasonores importantes se trouvent dans la fenêtre de fréquence actuellement sélectionnée, l'affichage peut devenir instable ou masquer un signal de fuite.
Contexte physique : les fuites génèrent généralement des ultrasons à large bande. Les sources de perturbation, en revanche, peuvent dominer certaines plages de fréquences. Si la fenêtre de fréquence active est décalée de manière à ce que les composantes parasites importantes se situent en dehors de la fenêtre, la séparation entre la fuite et la perturbation s'en trouve améliorée.
Mesure à prendre : décaler la fenêtre de fréquence vers une plage moins sujette aux interférences. Dans la pratique, il est souvent judicieux de tester des plages de fréquences plus élevées. Il convient toutefois de noter que les ultrasons à haute fréquence sont davantage atténués par l’air. Pour les distances plus importantes, les plages de fréquences basses ou moyennes peuvent donc s’avérer plus avantageuses.
Réglage de la sensibilité, du seuil et de la dynamique
Sur l'UltraCam LD 500/510, l'utilisateur peut adapter la sensibilité acoustique et le seuil à l'environnement. Le seuil définit à partir de quel niveau de pression acoustique un événement acoustique est affiché sous forme de point chaud visible. Si le seuil est augmenté ou si la sensibilité est réduite, les signaux de fond faibles sont masqués. L'image ultrasonore paraît plus claire et est plus facile à interpréter. La LeakCam 600 aide en outre l'utilisateur grâce à un ajustement automatique de la dynamique de l'image ultrasonore. En mode automatique, le système analyse la répartition des niveaux dans l’image ultrasonore et adapte l’affichage de manière à obtenir une image aussi claire que possible. En mode manuel, l’utilisateur peut ajuster lui-même le seuil en fonction des conditions locales.
Contexte physique : une réduction de la sensibilité ou un seuil plus élevé n’améliore pas le signal réel de fuite, mais masque les signaux plus faibles. L’affichage gagne ainsi en stabilité, mais les fuites très petites ou très éloignées peuvent, dans certaines circonstances, ne plus être visibles.
Mesure à prendre : en cas de fortes interférences, augmenter le seuil ou réduire la sensibilité. Si l’on recherche des micro-fuites, apaiser l’environnement, se rapprocher de la source, choisir une fenêtre de fréquence propre et augmenter à nouveau la sensibilité en conséquence.
Éliminer d’abord les sources sonores dominantes
Les fuites importantes, les évacuations à l'air libre, les bains à ultrasons, les ventilateurs, les soufflantes ou d'autres sources dominantes peuvent masquer les fuites plus faibles.
Contexte physique : en présence de plusieurs sources ultrasonores dans la gamme de mesure, la source la plus puissante domine l’affichage. Les fuites plus petites peuvent ainsi disparaître de l’image ultrasonore ou ne pas pouvoir être évaluées avec certitude.
Mesure à prendre : marquer, documenter, éliminer ou désactiver temporairement les sources dominantes en premier lieu. Ensuite, balayer à nouveau la zone. Souvent, les fuites plus faibles n’apparaissent qu’après avoir éliminé les sources les plus puissantes.
Surveiller l’état du processus
Dans les installations automatisées, de nombreuses sources ultrasonores n’apparaissent que de manière intermittente. Citons par exemple les synchronisations pneumatiques, les vannes, les vérins, les processus de vissage, le pressage, le meulage, le perçage, le fraisage ou les purges cadencées.
Contexte physique : une véritable fuite génère généralement un signal ultrasonore relativement stable et reproductible tant que la pression est maintenue. En revanche, les sources liées au processus apparaissent souvent de manière synchrone avec des mouvements, des cadences ou des étapes d’usinage.
Mesure à prendre : vérifier si le point chaud est visible en permanence ou s’il n’apparaît que pendant une étape spécifique du processus. Si nécessaire, répéter la mesure pendant une phase d’arrêt ou un temps hors production.
Augmenter temporairement la pression du système
Si le processus le permet, la pression du système peut être augmentée temporairement jusqu’à la pression de service maximale admissible.
Principe physique : en cas de fuite, l'augmentation de la pression différentielle entraîne généralement une augmentation du débit volumique sortant. Le niveau d'ultrasons généré augmente alors, ce qui facilite la détection de la fuite.
Mesure à prendre : augmenter la pression uniquement dans les limites de fonctionnement admissibles, puis effectuer une nouvelle mesure. Cette mesure est particulièrement utile en cas de fuites de faible ampleur ou difficilement détectables.
Effectuer la mesure pendant les phases calmes du processus
Si, malgré des réglages optimisés et une distance de mesure réduite, aucune localisation fiable n’est possible, la mesure doit être répétée lors d’une phase plus calme.
Principes physiques : la plus petite fuite détectable est largement limitée par le rapport signal/bruit. Plus le bruit de fond ultrasonique est faible, plus les signaux de fuite faibles peuvent être détectés.
Mesure à prendre : rechercher les micro-fuites si possible pendant les périodes sans production, les phases d’arrêt ou lorsque les sources de perturbation sont désactivées.
| Source de perturbation | Comment les reconnaître ? | Mesures pratiques pour y remédier |
| Vannes et vérins pneumatiques | Impulsions ultrasonores courtes et cadencées. Le point chaud apparaît périodiquement ou suit le cycle de mouvement. | Observer le cycle de processus, contrôler les raccords de manière ciblée et, si nécessaire, effectuer une nouvelle mesure pendant une phase d'arrêt. |
| Buses de purge et utilisation ouverte de l'air comprimé | Source ultrasonique très puissante, stable ou cadencée. D’autres fuites peuvent disparaître de l’image. | Si possible, les désactiver temporairement ou les marquer comme consommateurs réguliers. Ensuite, scanner à nouveau la zone. |
| Autres fuites importantes à proximité | Une fuite dominante masque les sources plus petites. | Commencez par répertorier ou réparer les fuites importantes, puis effectuez une nouvelle mesure. |
| Convoyeurs, presses, points de frottement et de contact | Composantes ultrasonores à large bande ou impulsionnelles, souvent liées au mouvement ou au contact. | Inspecter minutieusement les points sensibles situés en dehors des composants sous pression, tenir compte des conditions de processus et adapter la fenêtre de fréquence. |
| Meulage, perçage, fraisage et autres processus de frottement | Signaux ultrasonores souvent à large bande, continus ou impulsionnels dus au contact avec l’outil, à la formation de copeaux ou au frottement des matériaux. | Effectuer la mesure si possible en dehors du processus d’usinage ou décaler la fenêtre de fréquence vers une plage moins sujette aux interférences |
| Visseuses électriques et outils cadencés | Impulsions ultrasonores courtes synchronisées avec le cycle de vissage ou de travail. | Synchroniser le « hotspot » avec le fonctionnement de l’outil et le vérifier à nouveau lorsque l’outil est à l’arrêt. |
| Convertisseurs de fréquence, électronique de puissance et entraînements électriques | Points chauds dépendants de la fréquence ou stables au niveau des composants électriques, et non au niveau des points sous pression. | Vérifier le contexte de l'installation, analyser la FFT et ne pas considérer automatiquement la source comme une fuite d'air comprimé. |
| Décharges électriques / effets corona | Ultrasons sur des composants électriques, souvent sans rapport avec les conduites d’air comprimé. | Respecter les consignes de sécurité, vérifier la source en tenant compte du contexte de l'installation et ne pas considérer qu'il s'agit d'une perte d'air comprimé. |
| Lampes, luminaires et ballasts électroniques | Point chaud au niveau d’un luminaire ou d’un composant électronique, souvent fixe et indépendant des composants d’air comprimé. | Éteindre l'éclairage à titre d'essai, si cela est autorisé, et contrôler le spectre de fréquences. |
| Bains à ultrasons et installations de nettoyage par ultrasons | Source technique d’ultrasons très puissante, présentant souvent des composantes de fréquence dominantes. | Si possible, les mettre hors tension, augmenter la distance ou effectuer la mesure en dehors de la zone d'exploitation. |
| Ventilateurs, soufflantes et courants d’air puissants | Ultrasons à large bande dus à des turbulences, des bruits de roulements ou des mouvements de pales. | Identifier la source du flux, modifier l'angle de vue, ajuster la fenêtre de fréquence et contrôler de manière ciblée les composants sous pression. |
| Fluides à vitesse d’écoulement élevée dans la tuyauterie | Point chaud au niveau de la tuyauterie, des vannes, des étrangleurs ou des changements de section, sans point de fuite identifiable. | Tenir compte du tracé des conduites, des robinetteries et des conditions de process. Vérifier le point de fuite réel avant de considérer le point chaud comme une fuite. |
| Surfaces réfléchissantes et réflexions | Le point chaud apparaît sur le sol, un mur, une tôle, un revêtement, une vitre de protection ou du plexiglas. | Modifier l'angle de vue ou la distance. Une véritable fuite reste stable au niveau de l'élément, tandis qu'une réflexion se déplace ou disparaît. |
Une détection fiable des fuites ne repose pas uniquement sur une sensibilité maximale de l'appareil, mais aussi sur une séparation aussi nette que possible entre le signal de fuite et les bruits parasites. Les paramètres de réglage les plus importants sont la distance de mesure, l'angle de visée, la fenêtre de fréquence, le seuil, la sensibilité, l'état du processus et la réduction des sources ultrasonores dominantes.
Une image ultrasonore stable est utile, mais ne doit pas être confondue avec une performance de détection physique plus élevée. Si l'on réduit la sensibilité ou augmente le seuil, les petites fuites peuvent être masquées.
Pour les micro-fuites, il convient donc de mesurer le plus près possible, de réduire les sources de perturbation, de choisir une fenêtre de fréquence propre et d’effectuer la mesure dans un environnement aussi calme que possible.
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