ISO 15548-1:2013
(Main)Non-destructive testing — Equipment for eddy current examination — Part 1: Instrument characteristics and verification
Non-destructive testing — Equipment for eddy current examination — Part 1: Instrument characteristics and verification
ISO 15548-1:2013 identifies the functional characteristics of a general-purpose eddy current instrument and provides methods for their measurement and verification. The evaluation of these characteristics permits a well-defined description and comparability of eddy current equipment. By careful choice of the characteristics, a consistent and effective eddy current examination system can be designed for a specific application. Where accessories are used, these are characterized using the principles of ISO 15548-1:2013. ISO 15548-1:2013 gives neither the extent of verification nor acceptance criteria for the characteristics. They are given in the application documents.
Essais non destructifs — Appareillage pour examen par courants de Foucault — Partie 1: Caractéristiques de l'appareil et vérifications
L'ISO 15548-1:2013 identifie les caractéristiques fonctionnelles d'un appareil à courants de Foucault à usage général et fournit des méthodes pour les mesurer et les vérifier. L'évaluation de ces caractéristiques permet de donner une description bien définie de l'appareillage à courants de Foucault et d'assurer la comparabilité entre appareillages. Un système d'examen par courants de Foucault, cohérent et efficace, peut être conçu en choisissant méticuleusement les caractéristiques pour une application spécifique. Lorsque des accessoires sont mis en oeuvre, ils sont caractérisés en appliquant les principes de l'ISO 15548-1:2013. L'ISO 15548-1:2013 ne donne ni l'étendue de la vérification ni les critères d'acceptation des caractéristiques. Celles-ci sont définies dans les documents d'application.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15548-1
Second edition
2013-12-01
Non-destructive testing — Equipment
for eddy current examination —
Part 1:
Instrument characteristics and
verification
Essais non destructifs — Appareillage pour examen par courants
de Foucault —
Partie 1: Caractéristiques de l’appareil et vérifications
Reference number
ISO 15548-1:2013(E)
©
ISO 2013
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ISO 15548-1:2013(E)
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ISO 15548-1:2013(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Eddy current instrument characteristics . 1
4.1 General characteristics . 1
4.2 Electrical characteristics . 2
5 Verification . 7
5.1 General . 7
5.2 Levels of verification . 7
5.3 Verification procedure . 8
5.4 Corrective actions . 8
6 Measurement of electrical characteristics of instrument . 8
6.1 Measuring requirements . 8
6.2 Generator unit . 9
6.3 Input stage characteristics .12
6.4 Signal processing.14
6.5 Output .23
6.6 Digitisation .23
Annex A (informative) Principle of frequency beat method .24
Annex B (informative) Method of measurement of linearity range between output and input .26
Annex C (normative) Alternative measurement of the input impedance .27
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ISO 15548-1:2013(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2. www.iso.org/directives
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any
patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on
the ISO list of patent declarations received. www.iso.org/patents
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
The committee responsible for this document is ISO/TC 135, Non-destructive Testing, Subcommittee
SC 4, Eddy current methods.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15548-1:2008), of which it constitutes a
minor revision. It also incorporates the Correction ISO 15548-1:2008/Cor 1:2010.
ISO 15548 consists of the following parts, under the general title Non-destructive testing — Equipment
for eddy current examination:
— Part 1: Instrument characteristics and verification
— Part 2: Probe characteristics and verification
— Part 3: System characteristics and verification
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15548-1:2013(E)
Non-destructive testing — Equipment for eddy current
examination —
Part 1:
Instrument characteristics and verification
1 Scope
This part of ISO 15548 identifies the functional characteristics of a general-purpose eddy current
instrument and provides methods for their measurement and verification.
The evaluation of these characteristics permits a well-defined description and comparability of eddy
current equipment.
By careful choice of the characteristics, a consistent and effective eddy current examination system can
be designed for a specific application.
Where accessories are used, these are characterised using the principles of this part of ISO 15548.
This part of ISO 15548 gives neither the extent of verification nor acceptance criteria for the
characteristics. They are given in the application documents.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 12718, Non-destructive testing — Eddy current testing — Vocabulary
ISO 15549, Non-destructive testing — Eddy current testing — General principles
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 12718 apply.
4 Eddy current instrument characteristics
4.1 General characteristics
4.1.1 Type of instrument
a) An instrument has a general-purpose application when the relationship between the measured
quantity and the display or output is established by the user. A range of probes can be connected
to the instrument. The instrument manufacturer shall provide details of the internal electrical
characteristics, in order that the user can design the examination system. The examination system
shall be in accordance with ISO 15549. The user shall be able to vary the value of frequency, gain,
balance (unless an automatic balance is used), phase, filters and gain and zero of the display.
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ISO 15548-1:2013(E)
b) An instrument is of specific application when the relationship between the measured quantity and
the display or output is explicitly defined in the range of application. The probe is specific to the
instrument. For this type of instrument, this part of ISO 15548 may be partially applied.
4.1.2 Power supply
The instrument can be powered by batteries or by the local AC power supply. The nominal values of voltage,
frequency and power consumption shall be stated, together with the tolerance for correct operation.
4.1.3 Safety
The instrument and its accessories shall meet the applicable safety regulations, for example, electrical
hazard, surface temperature, explosion, etc.
4.1.4 Technology
The instrument can be wholly analogue or partly analogue and partly digital.
The excitation can be single frequency, multifrequency, swept frequency or pulsed.
The instrument can be single or multichannel.
The instrument settings can be manual, remote controlled, stored or preset.
The instrument shall have component outputs and can be with or without a self-contained display.
4.1.5 Physical presentation
The instrument can be portable, cased or rack mounted, with the component parts integrated or modular.
The weight and size shall be specified for the instrument and its accessories.
The plugs and sockets shall be specified regarding type and pin interconnections.
The instrument model number and the serial number shall be clearly readable and located in a readily
accessible place.
4.1.6 Environmental effects
The warm-up time necessary for the instrument to reach stable operating conditions within specified
limits shall be stated.
The temperature, humidity and vibration ranges for normal use, storage and transport shall be specified
for the instrument and its accessories.
The instrument shall conform to relevant electromagnetic compatibility (EMC) regulations.
4.2 Electrical characteristics
4.2.1 General
The electrical characteristics of an instrument shall be evaluated after the warm-up time has elapsed.
The electrical characteristics are only valid for the stated operating conditions.
When relevant, the stability of the specified values with time, for specified environmental conditions,
shall be stated.
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ISO 15548-1:2013(E)
The electrical characteristics apply to various items of the functional block diagram of the instrument.
Where applicable, they are provided by the manufacturer. Some of these characteristics can be verified
according to the methodology described in Clause 6.
4.2.2 Functional block diagram
The functional block diagram of a typical general-purpose eddy current instrument is shown in Figure 1.
Figure 1 — Functional block diagram of eddy current instrument
4.2.3 Generator unit
The source of excitation is the generator unit.
In the case of alternating excitation (sinusoidal, triangular, rectangular, etc.), the characteristics to be
defined are as follows:
— type of generator: current or voltage;
— type of excitation: single or multifrequency;
— frequency setting: range, step size, deviation from nominal value;
— harmonic distortion;
— amplitude setting: range, step size, deviation from nominal value, maximum output voltage or current;
— source impedance with frequency dependence.
In the case of multifrequency excitation, it shall be stated whether frequencies are injected simultaneously
or multiplexed, independent or related, and the multiplexing sequence shall be specified, when relevant.
4.2.4 Input stage characteristics
The input stage interfaces the probe to the instrument. It provides impedance matching and
amplification, as required.
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ISO 15548-1:2013(E)
The characteristics to be defined are as follows:
— input impedance with frequency dependence;
— gain setting range, step size, deviation from nominal value;
— maximum input voltage;
— common-mode operating parameters, when relevant.
4.2.5 Balance
Balance is the compensation of the signal to achieve a predetermined operating point, e.g. zero. The
compensation may be performed manually or automatically, at the input stage, or during HF signal
processing, or during demodulated signal processing, or on the display.
The characteristics to be defined are as follows:
— maximum input range, which can be compensated;
— residual value at balance (expressed as a percentage of a specified range, e.g. full-scale output).
4.2.6 High-frequency signal processing
4.2.6.1 HF filtering
Filters reduce the signal frequency content which can have an undesirable effect on the test result.
The filters used before demodulation are referred to as carrier frequency filters (HF filters). These
are usually band-pass filters which suppress any signal frequencies which do not correspond to the
excitation frequency.
The characteristics to be defined are as follows:
— gain;
— bandwidth at 3 dB attenuation;
— rate of attenuation;
— transient response.
4.2.6.2 HF amplification
The characteristics to be defined are as follows:
— gain setting range, step size, deviation from nominal value;
— input signal range;
— bandwidth;
— output saturation level.
4.2.6.3 Demodulation
Synchronous demodulation extracts the vector components from the HF signal.
For positive polarity of demodulation, a delay in the signal will cause the signal vector to rotate clockwise.
The polarity of demodulation shall be positive and shall be confirmed.
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ISO 15548-1:2013(E)
The characteristics to be defined are as follows:
— wave shape of the reference signal, e.g. sine, square, pulse;
— bandwidth for each wave shape of the reference signal;
— phase-dependent amplitude deviations;
— phase-dependent phase deviations.
Amplitude demodulation extracts the low-frequency amplitude variations from the HF signal.
4.2.7 Demodulated signal processing
4.2.7.1 Vector amplification
Vector amplification generally consists of two transmission channels of identical design. These channels
amplify the vector components produced by synchronous demodulation. In some instruments, these
components can be amplified with different gains.
The characteristics to be defined are as follows:
— gain setting range, step size, deviation from nominal value;
— input signal ranges;
— bandwidth;
— output saturation level.
4.2.7.2 LF filtering
The filters used after demodulation are referred to as low-frequency filters (LF filters). The bandwidth
of the filter is chosen to suit the application, e.g. wobble, surface speed, etc.
The characteristics to be defined are as follows:
— gain;
— bandwidth at 3 dB attenuation;
— rate of attenuation;
— transient response.
4.2.7.3 Phase setting
Phase setting permits rotation of the demodulated signal vector on the complex plane display.
The characteristics to be defined are as follows:
— range;
— step size;
— amplitude variation of the signal vector with phase setting;
— deviation of indicated phase rotation from actual phase rotation.
4.2.8 Output and signal display
The type of display can be an indicator display, or a hard-copy display, or a screen display.
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ISO 15548-1:2013(E)
The type of presentation can be, for example, complex plane, ellipse, time-synchronous, frequency
spectrum, imaging.
The related characteristics to be defined include:
— size;
— graticule divisions, major and minor;
— full-scale-display voltage range or time range;
— transfer factor e.g. volts/division;
— linearity;
— bandwidth.
The output can be analogue, digitised or logical.
The characteristics of analogue outputs to be defined are as follows:
— voltage or current range;
— output impedance;
— linearity;
— bandwidth.
The characteristics of digitised outputs to be defined are as follows:
— data protocol;
— serial or parallel;
— voltage and current levels;
— speed and format;
— sampling rate;
— analogue/digital A/D resolution, range and linearity.
The characteristics of logical outputs to be defined are as follows:
— voltage and current levels;
— settling delay;
— hysteresis;
— actively high or low.
4.2.9 Digitisation
4.2.9.1 General
Whenever digitisation is performed, the following characteristics shall be defined:
— stage of digitisation in the signal processing;
— digitisation technique;
— A/D resolution;
6 © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO 15548-1:2013(E)
— sampling rate.
The information supplied by the manufacturer shall therefore include data on the parameters in 4.2.9.2
to 4.2.9.5.
4.2.9.2 Stage of digitisation
Digitisation may be performed either before or after signal demodulation.
4.2.9.3 Digitisation technique
Digitisation can be performed using an internal clock or an external encoder.
4.2.9.4 A/D resolution
Resolution is the nominal value of the converter input voltage corresponding to one digitisation bit.
The number of digitisation bits is equally useful information, even though it can be directly accessed
through the maximum input voltage and the resolution.
4.2.9.5 Sampling rate
The sampling rate is the frequency, in hertz, at which the A/D conversion is made.
5 Verification
5.1 General
For a consistent and effective eddy current examination, it is necessary to verify that the performance of
the component parts of the eddy current test system is maintained within acceptable limits.
The physical condition of the reference blocks shall be verified to be within acceptable limits before
being used to verify the system or probes.
The measuring equipment used for verification shall be in a known state of calibration.
For a better understanding, the verification procedure is described identically in all three parts of ISO 15548.
5.2 Levels of verification
There are three levels of verification. Each level defines the time intervals between verification and the
complexity of the verification.
It is understood that initial type testing has already been carried out by the manufacturer or under his
control.
a) Level 1: Global functional check
A verification is performed at regular intervals of time on the eddy current test system, using
reference blocks to verify that the performance is within specified limits.
The verification is usually performed at the examination location.
The time interval and the reference pieces are defined in the verification procedure.
b) Level 2: Detailed functional check and calibration
A verification on an extended time scale is performed to ensure the stability of selected characteristics
of the eddy current instrument, probe, accessories and reference blocks.
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ISO 15548-1:2013(E)
c) Level 3: Characterisation
A verification is performed on the eddy current instrument, probe accessories and reference blocks
to ensure conformity with the characteristics supplied by the manufacturer.
The organization requiring the verification shall specify the characteristics to be verified.
The main features of verification are shown in Table 1.
Table 1 — Verification levels
Level Object Typical time period Instruments Responsible entity
1
Stability of system Frequently,
Global functional Reference blocks User
performance e.g. hourly, daily
check
Stability of selected
2 Less frequently but Calibrated measur-
characteristics of the
Detailed functional at least annually and ing instruments, User
instrument, probes
check and calibration after repair reference blocks
and accessories
All characteristics Calibrated labora-
Once
3 of the instrument, tory measuring
(on release) Manufacturer, user
Characterisation probes and acces- instruments and
and when required
sories reference blocks
5.3 Verification procedure
The characteristics to be verified are dependant on the application. The essential characteristics and the
level of verification shall be specified in a verification procedure.
The examination procedure for the application shall refer to the verification procedure. This can restrict
the number of characteristics to be verified for a defined application.
Sufficient data on the characteristics featured in an instrument, probe and reference piece shall be
provided, in order that verification can be performed within the scope of this part of ISO 15548.
5.4 Corrective actions
Level 1: When the performance is not within the specified limits, a decision shall be made concerning
the product examined since the previous successful verification. Corrective actions shall be made to
bring the performance within the acceptable limits.
Level 2: When the deviation of the characteristic is greater than the acceptable limits specified by the
manufacturer or in the application document, a decision shall be made concerning the instrument, the
probe or the accessory being verified.
Level 3: When the characteristic is out of the acceptable range specified by the manufacturer or by the
application document, a decision shall be made concerning the instrument, the probe or the accessory
being verified.
6 Measurement of electrical characteristics of instrument
6.1 Measuring requirements
All measurements described in the following subclauses are made at the inputs and outputs of the
instrument. These measurements do not require opening the instrument (black-box concept).
Keeping the black-box concept, any alternative method, the equivalence of which shall be
demonstrated, may be used.
8 © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO 15548-1:2013(E)
Shielded, non-inductive resistors shall be used as loads. The resistors shall have a value of 50 Ω. Additional
measurements may be made with other values of the resistor. However, it needs to be stressed that
the characteristics of an instrument can be significantly altered if a different load is necessary for the
instrument or the application. In such a case, the load used shall be noted in the test report.
The measurements described hereafter shall be made at three values in each decade of the frequency
range, for example, using multiplication factors 1, 2 and 5. For example, in the decade between 10 and
100 kHz use 10, 20 and 50 kHz.
It should be noted that the filter settings used for a specific application will modify the characteristics,
for example, bandwidth, gain setting accuracy and phase-setting accuracy. In this case, the measurement
conditions for verification shall be specified in the application document.
6.2 Generator unit
6.2.1 Excitation frequency
6.2.1.1 Definition and measurement conditions
The frequency shall be measured at the generator output of the instrument loaded in accordance with 6.1.
The percentage deviation from the displayed value is:
VV−
dm
×100 (1)
V
d
where
V is the displayed value;
d
V is the measured value.
m
The maximum modulus of deviation in the total range of frequencies measured shall be reported.
6.2.1.2 Measurement method
The frequency may be measured using the beat frequency method, a frequency meter or a spectrum analyser.
In the case of multifrequency, multiplexed instruments then appropriate instrumentation shall be used,
e.g. spectrum analyser.
6.2.2 Harmonic distortion
6.2.2.1 Definition and measurement conditions
For a generator producing a sinusoidal waveform, the harmonic content is used as a measure of the
deviation from a pure sinusoid.
The harmonic distortion is described by the distortion factor, k.
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ISO 15548-1:2013(E)
k is the ratio of the RMS value of harmonics and the RMS value of alternating quantity:
2
kU= U (2)
∑ n
An approximate value is given by:
2 2
UU−
1
k= (3)
U
where
U is the RMS value of the alternating quantity;
U is the RMS value of the first harmonic (fundamental);
1
U is the RMS value of the nth harmonic.
n
The distortion factor shall be measured at the generator output of the instrument loaded in
accordance with 6.1.
In the case of multifrequency instruments, sufficient instrumentation shall be used, e.g. spectrum analyser.
The value to be stated is the maximum distortion factor for each frequency.
6.2.2.2 Measurement method
The distortion factor may be measured using a distortion-factor bridge, a spectrum analyser or a
high-pass filter.
6.2.3 Source impedance
6.2.3.1 Definition and measurement conditions
The source impedance, Z , is the internal impedance of the generator unit (see Figure 2), measured at
s
each independent output.
a) Voltage-driven generator
10 © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO 15548-1:2013(E)
Current-driven generator Equivalent voltage-driven generator
b) Current-driven generator
Key
I source impedance Z
s
Figure 2 — Internal impedance of generator unit
6.2.3.2 Measurement method
The method proposed is based on the assumption that the complex source impedance Z can be
s
considered as resistive.
The generator output is loaded with a resistor R (normally 50 Ω). The voltage V is measured with
1 1
an appropriate voltmeter. It is important to verify that the measured value is less than the maximum
output voltage.
Repeat the measurement with a resistor R (normally R = 0,5 R ) and measure V .
2 2 1 2
Z , expressed in ohms, is:
s
VV−
12
Z = (4)
s
()VR −()VR
22 11
NOTE 1 Verify that the values of V and V and the intensities V /R and V /R are less than the maximum
1 2 1 1 2 2
output voltage and current.
NOTE 2 The choice of R and R determines the precision of the measured value of Z .
1 2 s
6.2.4 Maximum output voltage, V
Omax
6.2.4.1 Definition and measurement conditions
The maximum output voltage is the peak-to-peak voltage at the generator terminals with no load applied
and the generator set to give its maximum output.
6.2.4.2 Measurement method
The maximum output voltage is measured using an oscilloscope or an adequate voltmeter. The
measuring instrument shall have a high input impedance (>1 MΩ) and a bandwidth compatible with
the frequency range of the eddy current instrument. Typically, the maximum usable frequency of the
measuring instrument shall be at least twice the maximum frequency of the eddy current instrument.
The measured values can be presented in graphical format.
© ISO 2013 – All rights reserved 11
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ISO 15548-1:2013(E)
6.2.5 Maximum output current, I
Omax
6.2.5.1 Definition and measurement conditions
The maximum output current is the peak value of the current measured at the generator terminals when
terminated with the lowest permissible resistive load, as defined by the manufacturer. The generator is
set to give its maximum output.
6.2.5.2 Measurement method
The maximum output current is measured with a current probe connected to an oscilloscope or with an
ammeter. The measuring instrument shall have a low impedance (typically less than 10 % of the smallest
resistive load), and a bandwidth compatible with the frequency range of the eddy current instrument.
The measured values can be presented in graphical format.
6.3 Input stage characteristics
6.3.1 Maximum allowable input voltage
6.3.1.1 Definition and measurement conditions
The maximum allowable input voltage is related to safety, saturation and nonlinearity.
It is respectively the peak input voltage at minimum gain, corresponding to the following:
a) the maximum value given by the manufacturer; this is the safe input voltage such that the instrument
is not damaged; it includes common-mode operating limits when relevant;
b) 90 % of the output at saturation;
c) the nonlinearity exceeding a given value. The maximum
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15548-1
Deuxième édition
2013-12-01
Essais non destructifs —
Appareillage pour examen par
courants de Foucault —
Partie 1:
Caractéristiques de l’appareil et
vérifications
Non-destructive testing — Equipment for eddy current
examination —
Part 1: Instrument characteristics and verification
Numéro de référence
ISO 15548-1:2013(F)
©
ISO 2013
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ISO 15548-1:2013(F)
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
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Fax + 41 22 749 09 47
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Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO 15548-1:2013(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Caractéristiques de l’appareil à courants de Foucault . 1
4.1 Caractéristiques générales. 1
4.2 Caractéristiques électriques . 2
5 Vérification . 7
5.1 Généralités . 7
5.2 Niveaux de vérification . 7
5.3 Mode opératoire de vérification. 8
5.4 Actions correctives . 8
6 Mesurage des caractéristiques électriques de l’appareil. 9
6.1 Exigences relatives au mesurage . 9
6.2 Générateur . 9
6.3 Caractéristiques de l’étage d’entrée .12
6.4 Traitement du signal .14
6.5 Sortie.24
6.6 Numérisation .24
Annexe A (informative) Méthode du battement de fréquence .25
Annexe B (informative) Méthode de mesure de la zone de linéarité entre une sortie et
une entrée .27
Annexe C (normative) Autre méthode de mesure de l’impédance d’entrée .29
© ISO 2013 – Tous droits réservés iii
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ISO 15548-1:2013(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/brevets).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 135, Essais non destructifs, sous-
comité SC 4, Méthodes par courants de Foucault.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15548-1:2008), dont elle une révision
mineure. Elle incorpore également le Rectificatif technique ISO 15548-1:2008/Cor. 1:2010.
L’ISO 15548 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Essais non destructifs —
Appareillage pour examen par courants de Foucault:
— Partie 1: Caractéristiques de l’appareil et vérifications
— Partie 2: Caractéristiques des capteurs et vérifications
— Partie 3: Caractéristiques du système et vérifications
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NORME INTERNATIONALE ISO 15548-1:2013(F)
Essais non destructifs — Appareillage pour examen par
courants de Foucault —
Partie 1:
Caractéristiques de l’appareil et vérifications
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 15548 identifie les caractéristiques fonctionnelles d’un appareil à courants
de Foucault à usage général et fournit des méthodes pour les mesurer et les vérifier.
L’évaluation de ces caractéristiques permet de donner une description bien définie de l’appareillage à
courants de Foucault et d’assurer la comparabilité entre appareillages.
Un système d’examen par courants de Foucault, cohérent et efficace, peut être conçu en choisissant
méticuleusement les caractéristiques pour une application spécifique.
Lorsque des accessoires sont mis en œuvre, ils sont caractérisés en appliquant les principes de la
présente partie de l’ISO 15548.
La présente partie de l’ISO 15548 ne donne ni l’étendue de la vérification ni les critères d’acceptation des
caractéristiques. Celles-ci sont définies dans les documents d’application.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 12718, Essais non destructifs — Contrôle par courants de Foucault — Vocabulaire
ISO 15549, Essais non destructifs — Contrôle par courants de Foucault — Principes généraux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 12718 s’appliquent.
4 Caractéristiques de l’appareil à courants de Foucault
4.1 Caractéristiques générales
4.1.1 Type d’appareil
a) Un appareil est d’usage général lorsque la relation entre la grandeur mesurée et l’affichage ou la
valeur de sortie est établie par l’utilisateur. Une gamme de capteurs peut être raccordée à l’appareil.
Le constructeur de l’appareil doit fournir le détail des caractéristiques électriques internes de
l’appareil afin que l’utilisateur puisse concevoir le système d’examen. Ce système d’examen doit
être conforme à l’ISO 15549. L’utilisateur doit pouvoir faire varier les valeurs de fréquence, de gain,
d’équilibrage (sauf s’il est automatique), de phase, de filtres et de point zéro de l’affichage.
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ISO 15548-1:2013(F)
b) Un appareil est d’usage spécifique lorsque la relation entre la grandeur mesurée et l’affichage ou
la valeur de sortie est définie de façon explicite dans la gamme des applications. Le capteur est
spécifique de l’appareil. Pour ce type d’appareil, la présente partie de l’ISO 15548 ne s’applique que
partiellement.
4.1.2 Alimentation électrique
L’appareil peut être alimenté par des batteries ou raccordé au secteur. Les valeurs nominales de tension,
de fréquence et de puissance consommée doivent être indiquées, ainsi que les tolérances admises pour
un fonctionnement correct de l’appareil.
4.1.3 Sécurité
L’appareil et ses accessoires doivent être conformes aux règles de sécurité applicables en matière, par
exemple, de risques électriques, de température de surface, de risque d’explosion, etc.
4.1.4 Technologie
L’appareil peut être entièrement ou partiellement analogique, ou partiellement numérique.
L’appareil peut être monofréquence, multifréquence, à balayage de fréquences ou à excitation pulsée.
L’appareil peut être monovoie ou multivoie.
Les réglages de l’appareil peuvent être manuels, télécommandés, mémorisés ou préétablis.
L’appareil doit avoir des sorties vidéo et peut comporter un écran de visualisation autonome.
4.1.5 Présentation physique
L’appareil peut être portable, en valise, monté en baie, avec des parties intégrées ou modulaires.
Le poids et les dimensions doivent être spécifiés pour l’appareil et ses accessoires.
Le type et les interconnexions des prises et embases doivent être spécifiés.
Le numéro de modèle et le numéro de série de l’appareil doivent être clairement lisibles et placés à un
endroit facilement accessible.
4.1.6 Effets liés à l’environnement
Le temps de préchauffage requis pour que l’appareil atteigne des conditions de fonctionnement stables
dans des limites spécifiées doit être précisé.
Les gammes de température, d’humidité et de vibrations pour une utilisation normale doivent être
spécifiées pour l’appareil et ses accessoires, ainsi que les conditions de transport et de stockage.
L’appareil doit être conforme à la réglementation en matière de compatibilité électromagnétique (CEM).
4.2 Caractéristiques électriques
4.2.1 Généralités
Les caractéristiques électriques d’un appareil doivent être évaluées à l’issue de la période de préchauffage.
Les caractéristiques électriques ne sont valables que pour les conditions opératoires énoncées.
Le cas échéant, la stabilité des valeurs spécifiées en fonction du temps, pour les conditions
environnementales spécifiées, doit être établie.
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ISO 15548-1:2013(F)
Les caractéristiques électriques s’appliquent aux différents points du schéma fonctionnel de l’appareil.
Lorsque cela est applicable, elles sont fournies par le constructeur. Certaines de ces caractéristiques
peuvent être vérifiées selon la méthodologie décrite à l’Article 6.
4.2.2 Schéma fonctionnel
Le schéma fonctionnel d’un appareil à courants de Foucault d’usage général est représenté à la Figure 1.
Figure 1 — Schéma fonctionnel d’un appareil à courants de Foucault
4.2.3 Générateur
Le générateur est la source d’excitation.
Dans le cas d’une excitation alternative (sinusoïdale, triangulaire, rectangulaire, etc.), les caractéristiques
à définir sont les suivantes:
— le type de générateur: de courant ou de tension;
— le type d’excitation: monofréquence ou multifréquence;
— le réglage de fréquence: gamme, valeur du pas, écart par rapport à la valeur nominale;
— la distorsion harmonique;
— le réglage d’amplitude: gamme, valeur du pas, écart par rapport à la valeur nominale, tension ou
courant maximal de sortie;
— l’impédance de source en fonction de la fréquence.
Dans le cas d’une excitation multifréquence, il doit être spécifié si les fréquences sont injectées
simultanément ou multiplexées, de manière indépendante ou associée, la séquence de multiplexage
devant également être spécifiée le cas échéant.
4.2.4 Caractéristiques de l’étage d’entrée
L’étage d’entrée assure l’interface entre le capteur et l’appareil. Il fournit l’adaptation d’impédance et
l’amplification requises.
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Les caractéristiques à définir sont les suivantes:
— l’impédance d’entrée en fonction de la fréquence;
— la gamme de réglage du gain, la valeur du pas, l’écart par rapport à la valeur nominale;
— la tension d’entrée maximale;
— les paramètres opératoires du mode commun, le cas échéant.
4.2.5 Équilibrage
L’équilibrage est la compensation du signal pour atteindre un point de fonctionnement prédéterminé,
par exemple zéro. La compensation peut s’effectuer manuellement ou automatiquement, à l’étage
d’entrée ou pendant le traitement du signal HF ou pendant le traitement du signal démodulé, ou encore
sur l’affichage.
Les caractéristiques à définir sont les suivantes:
— le signal d’entrée compensable maximal;
— la valeur résiduelle à l’équilibre (exprimée en pourcentage d’une valeur spécifiée, par exemple de la
tension de sortie maximale).
4.2.6 Traitement du signal haute fréquence
4.2.6.1 Filtrage HF
Les filtres réduisent la part du contenu fréquentiel du signal qui peut avoir un effet indésirable sur le
résultat de l’essai.
Les filtres utilisés avant démodulation sont désignés sous le nom de filtres de fréquence porteuse ou
filtres haute fréquence (filtres HF). Il s’agit habituellement de filtres passe-bande qui suppriment toute
fréquence du signal qui ne correspond pas à la fréquence d’excitation.
Les caractéristiques à définir sont les suivantes:
— le gain;
— l’atténuation de la bande passante à 3 dB;
— le taux d’atténuation;
— la réponse transitoire.
4.2.6.2 Amplification HF
Les caractéristiques à définir sont les suivantes:
— la gamme de réglage du gain, la valeur du pas, l’écart par rapport à la valeur nominale;
— la gamme de valeurs du signal d’entrée;
— la bande passante;
— le niveau de saturation en sortie.
4.2.6.3 Démodulation
La démodulation synchrone extrait les composantes vectorielles du signal HF.
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ISO 15548-1:2013(F)
Une polarité positive de la démodulation est obtenue lorsqu’un retard dans le signal entraîne une
rotation du signal vectoriel dans le sens des aiguilles d’une montre. La polarité de démodulation doit
être positive et la confirmation doit en être apportée.
Les caractéristiques à définir sont les suivantes:
— la forme d’onde du signal de référence, par exemple sinusoïdale, carrée, impulsionnelle;
— la bande passante pour chaque forme d’onde du signal de référence;
— les écarts d’amplitude en fonction de la phase;
— les écarts de phase en fonction de la phase.
La démodulation d’amplitude extrait les variations basses fréquences du signal HF.
4.2.7 Traitement du signal démodulé
4.2.7.1 Amplification vectorielle
L’amplification vectorielle se compose généralement de deux voies de transmission identiques. Ces voies
amplifient les composantes vectorielles produites par démodulation synchrone. Dans certains appareils,
ces composantes peuvent être amplifiées avec des gains différents.
Les caractéristiques à définir sont les suivantes:
— la gamme de réglage du gain, la valeur du pas, l’écart par rapport à la valeur nominale;
— les gammes de valeurs d’entrée;
— la bande passante;
— le niveau de saturation en sortie.
4.2.7.2 Filtrage BF
Les filtres utilisés après démodulation sont désignés sous le nom de filtres basse fréquence (filtres
BF). La bande passante du filtre est choisie pour s’adapter aux contraintes de l’application, par exemple
ballottement, vitesse effective d’examen, etc.
Les caractéristiques à définir sont les suivantes:
— le gain;
— l’atténuation de la bande passante à 3 dB;
— le taux d’atténuation;
— la réponse transitoire.
4.2.7.3 Réglage de phase
Le réglage de phase permet la rotation du signal vectoriel démodulé dans la représentation du plan complexe.
Les caractéristiques à définir sont les suivantes:
— la gamme de réglage de la rotation de phase;
— la valeur du pas de l’indication;
— la variation de l’amplitude du signal vectoriel avec la rotation du réglage de phase;
— l’écart de la rotation de phase indiquée par rapport à la rotation de phase réelle.
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4.2.8 Sortie et visualisation du signal
La visualisation peut se faire par l’intermédiaire d’un témoin, d’un support papier ou d’un écran.
La représentation peut être, par exemple, du type plan complexe, ellipse, base de temps, fonction du
spectre de fréquences, imagerie.
Les caractéristiques à définir, pour chaque axe, sont les suivantes:
— sa dimension;
— les divisions de la grille, principales et secondaires;
— l’intervalle de tension ou de temps pour la représentation pleine échelle;
— le coefficient de transfert, par exemple volts/division;
— la linéarité;
— la bande passante.
La sortie peut être analogique, numérique ou logique.
Les caractéristiques des sorties analogiques à définir sont les suivantes:
— la gamme de tension ou de courant;
— l’impédance de sortie;
— la linéarité;
— la bande passante.
Les caractéristiques des sorties numériques à définir sont les suivantes:
— le protocole de données;
— le type de port: série ou parallèle;
— les niveaux de tension et de courant;
— la vitesse et le format;
— le taux d’échantillonnage;
— la résolution analogique-numérique, la gamme et la linéarité.
Les caractéristiques des sorties logiques à définir sont les suivantes:
— les niveaux de tension et de courant;
— la temporisation;
— l’hystérésis;
— les niveaux logiques.
4.2.9 Numérisation
4.2.9.1 Généralités
Lorsqu’une numérisation est mise en œuvre, les caractéristiques suivantes doivent être définies:
— stade de la numérisation dans le traitement du signal;
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— technique de numérisation;
— résolution analogique-numérique;
— taux d’échantillonnage.
Les informations fournies par le constructeur doivent dès lors reprendre les paramètres donnés de
4.2.9.2 à 4.2.9.5.
4.2.9.2 Stade de la numérisation
La numérisation peut être réalisée avant ou après démodulation du signal.
4.2.9.3 Technique de numérisation
La numérisation peut être réalisée en utilisant une horloge interne ou un codeur externe.
4.2.9.4 Résolution analogique-numérique
La résolution est la valeur nominale de la tension d’entrée du convertisseur correspondant à un bit de
numérisation.
Le nombre de bits de numérisation représente une information tout aussi utile, même si elle peut être
directement déduite de la tension d’entrée maximale et de la résolution.
4.2.9.5 Taux d’échantillonnage
Le taux d’échantillonnage est la fréquence, en hertz, à laquelle la conversion analogique-numérique
est réalisée.
5 Vérification
5.1 Généralités
Pour qu’un examen par courants de Foucault soit cohérent et efficace, il est nécessaire de s’assurer que
les performances des composants du système de contrôle par courants de Foucault restent dans des
limites acceptables.
Il faut s’assurer que les paramètres physiques des blocs de référence restent dans des limites acceptables
avant d’utiliser ceux-ci pour vérifier le système ou les capteurs.
L’état d’étalonnage de l’équipement de mesure utilisé pour la vérification doit être connu.
Afin de faciliter la compréhension, le mode opératoire de vérification est décrit à l’identique dans les
trois parties de l’ISO 15548.
5.2 Niveaux de vérification
Il existe trois niveaux de vérification. Chaque niveau définit les intervalles de temps entre les vérifications
ainsi que la complexité de cette vérification.
Il est entendu que des essais de type initiaux ont déjà été réalisés par le constructeur ou sous son contrôle.
a) Niveau 1: Contrôle global des fonctionnalités
Ce contrôle est effectué à intervalles de temps réguliers sur le système de contrôle par courants
de Foucault, à l’aide de blocs de référence, pour s’assurer que les performances restent dans les
limites spécifiées.
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La vérification est habituellement réalisée sur le lieu d’examen.
L’intervalle de temps et les pièces de référence sont définis dans le mode opératoire de vérification.
b) Niveau 2: Contrôle détaillé des fonctionnalités et étalonnage
Il implique une vérification sur une période plus longue afin de garantir la stabilité de caractéristiques
choisies de l’appareil à courants de Foucault, du capteur, des accessoires et des blocs de référence.
c) Niveau 3: Caractérisation
Il implique une vérification effectuée sur l’appareil à courants de Foucault, le capteur, les accessoires
et les blocs de référence pour garantir la conformité avec les caractéristiques mentionnées par le
constructeur.
L’organisme qui requiert la vérification doit préciser les caractéristiques à vérifier.
Le Tableau 1 reprend les principaux aspects de la vérification.
Tableau 1 — Niveaux de vérification
Niveau Objet Périodicité type Instruments Responsable
Fréquemment,
1
Stabilité de la perfor-
par exemple toutes
Blocs de référence Utilisateur
Contrôle global des
mance du système
les heures, tous les
fonctionnalités
jours
Stabilité de carac-
2
Moins fréquemment,
téristiques choisies Appareils de mesu-
mais au moins tous
Contrôle détaillé des
de l’appareil, des rage étalonnés et Utilisateur
les ans et après répa-
fonctionnalités et
capteurs et des blocs de référence
ration
étalonnage
accessoires
Toutes les caractéris- Appareils de mesu-
3
tiques de l’appareil, Une fois (à la livrai- rage de laboratoire Constructeur, utili-
des capteurs et des son) et sur demande étalonnés et blocs de sateur
Caractérisation
accessoires référence
5.3 Mode opératoire de vérification
Les caractéristiques à vérifier dépendent de l’application. Les caractéristiques essentielles et le niveau
de vérification doivent être spécifiés dans un mode opératoire de vérification.
Le mode opératoire d’examen de l’application doit se référer au mode opératoire de vérification. Cette
spécification peut restreindre le nombre de caractéristiques à vérifier pour une application déterminée.
Des données suffisantes relatives aux caractéristiques d’un appareil, d’un capteur et de pièces de
référence, doivent être fournies afin de pouvoir réaliser une vérification conformément au domaine
d’application de la présente partie de l’ISO 15548.
5.4 Actions correctives
Niveau 1: lorsque les performances sortent des limites spécifiées, une décision doit être prise concernant
le produit examiné depuis la dernière vérification satisfaisante. Des actions correctives doivent être
menées pour ramener les performances dans les limites acceptables.
Niveau 2: lorsque l’écart de la caractéristique dépasse les limites acceptables spécifiées par le
constructeur ou le document d’application, une décision doit être prise concernant l’appareil, le capteur
ou l’accessoire soumis à la vérification.
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ISO 15548-1:2013(F)
Niveau 3: lorsque la caractéristique sort de la fourchette acceptable spécifiée par le constructeur ou dans
le document d’application, une décision doit être prise concernant l’appareil, le capteur ou l’accessoire
soumis à la vérification.
6 Mesurage des caractéristiques électriques de l’appareil
6.1 Exigences relatives au mesurage
Tous les mesurages décrits dans les paragraphes qui suivent sont effectués aux entrées et sorties de
l’appareil. Ces mesurages ne nécessitent pas l’ouverture de l’appareil (concept de la boîte noire).
En conservant le concept de la boîte noire, il est également possible d’appliquer toute autre méthode de
mesure dont l’équivalence doit être démontrée.
Une résistance pure doit être utilisée comme charge. Sa valeur doit être de 50 Ω. Des mesurages
supplémentaires peuvent être effectués avec d’autres valeurs de la résistance. Cependant, il faut
souligner que les caractéristiques de l’appareil peuvent être modifiées de manière significative si une
charge différente est nécessaire pour l’appareil ou l’application. Dans ce cas, la valeur de la charge
utilisée doit être consignée dans le rapport d’examen.
Les mesurages décrits plus loin doivent être effectués pour trois valeurs dans chaque décade de la
gamme de fréquence, par exemple en utilisant les coefficients multiplicateurs 1, 2, et 5. Par exemple,
dans la décade entre 10 kHz et 100 kHz, il convient d’utiliser 10 kHz, 20 kHz et 50 kHz.
Il convient de noter que les réglages de filtres spécifiques à une application donnée entraîneront des
modifications de caractéristiques telles que la bande passante, la précision de réglage du gain et la
précision de réglage de phase. Dans ce cas, les conditions du mesurage pour la vérification doivent être
spécifiées dans le document d’application.
6.2 Générateur
6.2.1 Fréquence d’excitation
6.2.1.1 Définition et conditions du mesurage
La fréquence doit être mesurée à la sortie du générateur de l’appareil chargé conformément à 6.1.
L’écart par rapport à la valeur affichée est, en pourcentage:
VV−
dm
×100 (1)
V
d
où
V est la valeur affichée;
d
V est la valeur mesurée.
m
L’écart maximal, en valeur absolue, dans la gamme complète des fréquences mesurées doit être consigné
dans le rapport d’examen.
6.2.1.2 Méthode de mesure
La fréquence peut être mesurée en utilisant la méthode des battements de fréquence, un fréquencemètre
ou un analyseur de spectre.
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ISO 15548-1:2013(F)
Dans le cas d’appareils multifréquences ou multiplexés, un instrument adéquat doit être utilisé, par
exemple un analyseur de spectre.
6.2.2 Distorsion harmonique
6.2.2.1 Définition et conditions du mesurage
Pour un générateur produisant une onde sinusoïdale, le contenu harmonique est utilisé comme mesure
de l’écart par rapport à une sinusoïde pure.
La distorsion harmonique est décrite par le facteur de distorsion, k.
k est le rapport entre la valeur efficace des harmoniques et la valeur efficace de la grandeur alternative:
2
kU= U (2)
∑ n
Une valeur approchée est donnée par:
2 2
UU−
1
k= (3)
U
où
U est la valeur efficace de la grandeur alternative;
U est la valeur efficace de la première harmonique (fréquence fondamentale);
1
U est la valeur efficace de la nème harmonique.
n
Le facteur de distorsion doit être mesuré à la sortie du générateur de l’appareil chargé conformément à 6.1.
Dans le cas d’appareils multifréquences, un instrument adéquat doit être utilisé, par exemple un
analyseur de spectre.
La valeur à rapporter est le facteur de distorsion maximal pour chaque fréquence.
6.2.2.2 Méthode de mesure
Le facteur de distorsion peut être mesuré à l’aide d’un distorsiomètre, d’un analyseur de spectre ou d’un
filtr
...
Questions, Comments and Discussion
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