Que sont les courants de Foucault ?

En général, les personnes qui se déplacent produisent un effet. En va-t-il de même pour les électrons ? La réponse est : oui. Leur mouvement, qui constitue un courant — le courant de Foucault —, crée à son tour un champ magnétique alternatif qui s'oppose au champ magnétique excitateur et l'affaiblit. Ce champ magnétique alternatif créé par les courants de Foucault est appelé champ secondaire, lequel apparaît sous l'effet du champ magnétique excitateur. Le champ magnétique alternatif excitateur est le champ primaire.

Le champ magnétique alternatif primaire est généralement créé par des bobines parcourues par un courant alternatif. Celles-ci font en sorte que le champ primaire pénètre dans le matériau et y excite les courants de Foucault. Les électrons « excités » se déplacent alors en va-et-vient le long de lignes courbes. Plus la conductivité électrique du matériau est élevée, mieux fonctionne la génération des courants de Foucault.

Les courants de Foucault eux-mêmes ne sont pas passifs et créent, du fait de leur mouvement, un champ magnétique alternatif secondaire qui affaiblit le champ primaire et peut ainsi être détecté à l'extérieur du matériau. Le champ secondaire peut donc renseigner sur le comportement des courants de Foucault à l'intérieur du matériau.

Les courants de Foucault sont des électrons qui se déplacent en va-et-vient le long de lignes courbes dans le matériau. Ces électrons peuvent pour ainsi dire servir d'« espions » — ils indiquent si tout est en ordre à l'intérieur du matériau ou s'il existe des perturbations. Une telle perturbation pourrait par exemple être une fissure dans un métal. Pour les électrons en mouvement, ce serait un obstacle majeur susceptible de leur barrer la route, de sorte qu'ils devraient trouver un autre chemin. Pour reprendre la comparaison avec une grande ville, ce pourrait être, par exemple, une rue barrée.

Comment un tel obstacle agit-il alors sur les électrons dans le matériau ? Les électrons ne peuvent pas franchir l'obstacle, de sorte qu'aucun courant de Foucault ne circule ici. Cela signifie aussi qu'il n'y a pas de champ magnétique secondaire à l'emplacement de l'obstacle, ce qui implique à son tour que le champ excitateur primaire n'est pas affaibli. Il s'ensuit que les défauts dans un matériau conducteur de l'électricité peuvent être détectés grâce à l'amplitude du champ magnétique alternatif résultant de la superposition du champ excitateur et du champ secondaire.

Si les électrons sont contraints à un détour en raison de l'obstacle, ce qui demande un temps supplémentaire, cela signifie — par rapport au cas non perturbé — un décalage temporel entre le champ magnétique primaire et le champ magnétique secondaire. On parle ici d'un déphasage entre les deux champs. Celui-ci peut également être mesuré.

Pour détecter les défauts dans le matériau, on dispose donc des amplitudes et des phases des variations de champ magnétique provoquées par les courants de Foucault. Des défauts différents dans le matériau provoquent manifestement des comportements différents des courants de Foucault et de leurs signaux, ce qui permet de distinguer les divers défauts. Par exemple, les pertes de matière ou les amincissements de paroi dus à la corrosion donnent des réponses de signal différentes de celles des fissures. C'est pourquoi l'application du contrôle des matériaux par courants de Foucault peut être très polyvalente.

Les sondes de mesure utilisées en technologie des courants de Foucault se composent normalement d'une bobine émettrice destinée à créer le champ primaire excitateur et d'une bobine réceptrice destinée à mesurer le champ magnétique résultant. Pour cette raison, la fabrication des bobines est relativement simple et économique.

On utilise des tensions et des courants électriques dans une gamme de fréquences allant jusqu'à quelques mégahertz. En règle générale, les signaux analogiques des sondes sont convertis en signaux numériques, de sorte que les signaux de courants de Foucault peuvent être analysés rapidement et facilement. Comme il s'agit de signaux électromagnétiques, leur effet est rapide et des vitesses de contrôle élevées peuvent être atteintes. Les signaux, ainsi que leur traitement et leur analyse, permettent de concevoir des systèmes de contrôle par courants de Foucault entièrement automatiques pour le contrôle en ligne des pièces pendant la production.