Effet de peau
Lorsque des courants de Foucault sont induits dans un conducteur, ils génèrent leur propre champ magnétique, quelle que soit la profondeur à laquelle ils circulent. Ce champ induit s’oppose au champ magnétique primaire, réduisant l’intensité des courants de Foucault à mesure que la profondeur augmente. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet de peau.
La profondeur de pénétration des courants de Foucault diminue lorsque la conductivité électrique, la perméabilité magnétique du conducteur ou la fréquence d’excitation augmentent. Par convention, la profondeur de pénétration standard est définie comme la profondeur à laquelle la densité du courant de Foucault a diminué à 36,8 % (ou 1/e) de sa valeur en surface, où e = 2,718 est la base du logarithme naturel.
La profondeur de pénétration standard δ (en millimètres) est donnée par :
δ = 50√(ρ / (f μr))
où :
- ρ est la résistivité électrique en µΩ·cm,
- f est la fréquence d’excitation en Hz,
- μr est la perméabilité magnétique relative du matériau par rapport à l’air.
Pour les matériaux non magnétiques (et le vide), μr = 1. L’équation ci-dessus ne s’applique qu’à un matériau d’épaisseur infinie (épaisseur > 5δ) et à une onde électromagnétique plane, telle que celle produite par une bobine de grand diamètre. Comme ces conditions sont rarement réunies en pratique, l’équation doit être considérée comme une approximation de la profondeur de pénétration réelle.
Dans les tubes à paroi mince, comme les tubes de générateurs de vapeur, les courants de Foucault sont confinés à l’épaisseur de la paroi du tube. En conséquence, une partie du champ magnétique s’étend au-delà de la paroi, ce qui entraîne une densité de courant de Foucault plus élevée à l’intérieur du tube que ne le prédirait l’équation de profondeur de pénétration standard.
Sources
- « Samson, R. (1999). Eddy current hybrid probe with movable magnetic field altering member. United States Patent US5926020A.
- Bisiaux, B., Réboud, C., Prémél, D., Pichenot, G., & Lesselier, D. (2006). Simulation of 3D eddy current testing of tubes with external probes: modelling approach and experimental validations. Proceedings of ECNDT 2006, paper We.2.3.1, pp. 1–8.
- Demaldent, E., Réboud, C., Sollier, T., & Cattiaux, G. (2014). Efficient simulation of steam generator tube inspection with the PlusPoint eddy-current probe. 11th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT 2014) / e-Journal of Nondestructive Testing, Vol. 19(12), article id. »
