Enfin Un Moyen “Universel” De Mesurer La Conductivité Électrique

Le 01/01/2013 à 14:00  

Connaître la conductivité électrique d'un matériau est riche d'enseignements. Celle d'un alliage d'aluminium, par exemple, est liée à sa souplesse. La conductivité d'un métal renseigne sur sa pureté. De même il est possible de connaître la composition d'un alliage, ou d'avoir des indications sur le procédé mis en œuvre dans sa fabrication. Quant à la conductivité des produits métalliques, elle est liée aux traitements thermiques qu'ils ont subis… Dans l'industrie des matériaux, il est donc souvent nécessaire de mesurer cette grandeur. Pour ce faire, ce ne sont pas les méthodes qui manquent. Il existe tout d'abord des procédés à contact, tels que la méthode dite “des quatre points”. Celle-ci consiste à injecter un courant électrique dans le matériau à l'aide de deux électrodes, puis à mesurer la chute de ten-sion sur le parcours du courant grâce à deux autres électrodes. La solution est efficace, mais elle ne convient pas à tout type d'applications: si le matériau est peint, recouvert d'un emballage, ou constitué de plusieurs couches isolées les unes des autres, le procédé n'est pas utilisable.

Les capteurs à courants de Foucault sont utilisés dans de multiples applications. Ici une sonde à champ tournant permet d'obtenir une cartographie des défauts présents dans un tube d'échangeur de vapeur de centrale nucléaire.

Photos : Sciensoria

Autre méthode employée, une technique de mesure sans contact basée sur les courants de Foucault. Ces derniers se développent dans tout le volume des matériaux conducteurs, et fournissent des indications précises sur la conductivité électrique de l'ensemble. En pratique, la méthode consiste à soumettre le matériau à un champ magnétique alternatif à l'aide d'une bobine d'excitation. On génère ainsi l'apparition de courants induits (courants de Foucault) dont l'intensité dépend des caractéristiques du matériau. Ces courants engendrent un champ magnétique secondaire que l'on mesure indirectement à travers l'impédance de la bobine,oudirec-tement, grâce à un capteur de champ ma-gnétique. On en déduit alors la conductivité électrique du matériau. Rappelons en effet qu'outre les caractéristiques de la bobine et la fréquence du courant d'excitation, l'impédance (Z) dépend des caractéristiques du matériau contrôlé, et en particulier de sa conductivité électrique (s), sa perméabilité magnétique (µ), son épaisseur (e), et la distance entre la bobine et la cible ( lift-off ) : Z = f (s, µ, e, lift-off ) où Z est une impédance complexe (Z=R+jX),dont les composantes R et X sont mesurables par un analyseur d'impédance. Ce procédé offre plusieurs avantages. La bobine d'excitation peut être placée à quelques dixièmes de millimètres (voire quelques millimètres) de la surface du matériau, de même que l'élément de détection du champ magnétique secondaire. Il n'y a aucun contact, et donc aucun frottement. De plus, il est possible de réaliser le contrôle à travers des couches de peinture oud'embal-lage, ainsi que sur des pièces en défilement rapide dans le domaine de la production. La méthode est d'ores et déjà employée dans de multiples applications, avec des contraintes plus ou moins importantes. Si elle est utilisée par exemple pour mesurer la conductivité électrique des métaux non magnétiques (à condition toutefois que l'épaisseur de la pièce contrôlée soit assez importante), il n'existe en revanche aucun instrument capable de mesurer cette grandeur avec les métaux magnétiques comme les aciers. Les applications se font alors au cas par cas, au prix d'études et de matériels spécifiques.

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