Find Your Next Job
Stage - Simulations Numériques Pour La Conception De Capteurs Emat H/F
Posted on Dec. 10, 2024
- Gif-Sur-Yvette, France
- 0 - 0 USD (yearly)
- Internship
Description du poste
Domaine
Electromagnétisme, génie électrique
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
STAGE - Simulations numériques pour la conception de capteurs EMAT H/F
Sujet de stage
Le stage porte sur une technologie de contrôle par ultrasons sans couplage faisant appel à des capteurs EMAT (ElectroMagnetic Acoustic Transducer).
De nombreuses applications, comme les contrôles à grande vitesse ou en environnement sévère (haute température…) excluant l'utilisation de couplant, pourraient bénéficier de ce type de technologie. Cependant, la transduction EMAT est de faible rendement par nature et il est donc important d'optimiser la conception du capteur.
Le besoin de disposer d'un outil de simulation quantitatif du comportement d'un EMAT permettrait d'éviter des phases de tests expérimentaux lourdes et de réaliser des études paramétriques permettant d'optimiser le capteur pour l'application visée.
L'objectif du stage est donc de développer un outil de simulation fidèle dédié à l'optimisation de la conception de capteur EMAT.
De nombreuses applications, comme les contrôles à grande vitesse ou en environnement sévère (haute température…) excluant l'utilisation de couplant, pourraient bénéficier de ce type de technologie. Cependant, la transduction EMAT est de faible rendement par nature et il est donc important d'optimiser la conception du capteur.
Le besoin de disposer d'un outil de simulation quantitatif du comportement d'un EMAT permettrait d'éviter des phases de tests expérimentaux lourdes et de réaliser des études paramétriques permettant d'optimiser le capteur pour l'application visée.
L'objectif du stage est donc de développer un outil de simulation fidèle dédié à l'optimisation de la conception de capteur EMAT.
Durée du contrat (en mois)
6 mois
Description de l'offre
Le Contrôle Non Destructif (CND) vise à détecter des défauts dans les structures pour lesquelles la sécurité d’opération est primordiale (nucléaire, aéronautique, ferroviaire, pétrole…).
En contrôle par ultrasons, il existe 2 catégories de capteur principales : avec couplage (capteur piézoélectrique) et sans couplage. Parmi ces derniers, les EMAT (ElectroMagnetic Acoustic Transducer) présentent plusieurs avantages. Leur mise en œuvre est relativement accessible, ils sont potentiellement sans contact et capable de générer une grande variété de types d'ondes élastiques tout en étant relativement insensibles à un état de surface complexe.
En contrôle par ultrasons, il existe 2 catégories de capteur principales : avec couplage (capteur piézoélectrique) et sans couplage. Parmi ces derniers, les EMAT (ElectroMagnetic Acoustic Transducer) présentent plusieurs avantages. Leur mise en œuvre est relativement accessible, ils sont potentiellement sans contact et capable de générer une grande variété de types d'ondes élastiques tout en étant relativement insensibles à un état de surface complexe.
Un EMAT est généralement constitué d'une bobine alimentée d'un courant alternatif générant des courants de Foucault dans le matériau conducteur à inspecter, auxquels est superposé un champ magnétique statique induit par un aimant permanent. Cela résulte en des sources électromagnéto-élastiques dynamiques produisant à leur tour des ondes élastiques pouvant se propager dans le volume ou à la surface du matériau.
De nombreuses applications, comme les contrôles à grande vitesse ou en environnement sévère (haute température…) excluant l’utilisation de couplant, pourraient bénéficier de ce type de technologie. Cependant, la transduction EMAT est de faible rendement par nature et il est donc primordial d’optimiser la conception du capteur et de sa chaîne d'acquisition. Cela implique :
- la maîtrise du système de génération des signaux électriques transmis à la bobine et de son adaptation d’impédance pour maximiser le transfert d’énergie dans la bobine,
- la conception optimisée de la bobine afin de maximiser l’admittance et limiter les effets perturbateurs (effets capacitifs, sensibilité aux perturbations électromagnétiques, etc…),
- la maîtrise des interférences électromagnétiques (réduction de boucle de masse, blindage, filtrage, etc…).
Des travaux existants ont permis de caractériser les divers phénomènes de transduction et de modéliser la transduction EMAT afin de calculer le champ ultrasonore rayonné. Le CEA List développe le logiciel CIVA permettant de simuler cette transduction à l’aide de modèles semi-analytiques. Cet outil propose des simulations rapides mais néglige certains phénomènes physiques, en particulier, le comportement de la bobine est idéalisé, la diversité des designs limités et le circuit électronique d'acquisition n'est pas pris en compte.
Le besoin de disposer d’un outil de simulation quantitatif du comportement d’un EMAT permettrait d’éviter de lourds tests expérimentaux, de réduire le nombre de capteurs fabriqués et de réaliser des études paramétriques permettant d’optimiser le design du capteur pour l’application visée. En outre, l’optimisation du rendement énergétique permettrait de répondre aux enjeux de sobriété environnementale impliquant l’écoconception de ces capteurs.
Moyens / Méthodes / Logiciels
Simulations numériques / Comsol / CIVA
Profil du candidat
Mission : L’objectif du stage est de développer un outil de simulation fidèle dédié à optimiser la conception de capteur EMAT incluant le système complet :
- le matériau,
- la bobine (géométrie, dimensions, matériaux des conducteurs et isolants, entrefer…),
- l’aimant,
- les éléments de la chaîne d’émission (circuit d’adaptation d’impédance, générateur de signaux, etc…).
L’outil permettra notamment de veiller à maximiser la génération de contraintes dans le matériau tout en minimisant l’énergie électrique consommée en entrée du transducteur.
Pour cela, les logiciels de simulation CIVA et Comsol seront mis à disposition pour réaliser le développement de cet outil numérique.
Le stage est essentiellement numérique, mais une partie expérimentale peut être envisagée selon les envies du candidat.
Le stage est essentiellement numérique, mais une partie expérimentale peut être envisagée selon les envies du candidat.
Mots clés : Contrôle Non Destructif, Simulations multi physiques, Comsol, Électromagnétisme, Acoustique.
Formation : Le candidat ou la candidate prépare un diplôme de BAC+5 (master 2 ou dernière année d'école d'ingénieur) dans un ou plusieurs des domaines suivants : Physique, Électromagnétisme, Électrotechnique, Mécatronique, Méthodes Numériques, Acoustique.
Rémunération : Selon le profil. Accès aux facilités de transports et restauration CEA.
Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration de personnes en situation de handicap, cet emploi est ouvert à tous et toutes.
Localisation du poste
Site
Saclay
Localisation du poste
France, Ile-de-France, Essonne (91)
Ville
Gif-Sur-Yvette
Critères candidat
Langues
Anglais (Intermédiaire)
Diplôme préparé
Bac+5 - Master 2
Formation recommandée
Physique, Electromagnétisme, Mécatronique, Electrotechnique, Méthodes Numériques, Acoustique
Possibilité de poursuite en thèse
Non
Demandeur
Disponibilité du poste
03/03/2025
Informations générales
Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
- La conscience des responsabilités
- La coopération
- La curiosité
Référence
2024-34429Description de l'unité
Situé sur le plateau de Saclay en région parisienne, au sein du CEA-LIST, le Département d'Instrumentation Numérique (DIN) développe des méthodes et outils de simulation et d'instrumentation pour les domaines du Contrôle Non Destructif (CND) visant à détecter des défauts dans les structures pour lesquelles la sécurité d'opération est primordiale (nucléaire, aéronautique, ferroviaire, pétrole…). Le laboratoire d'accueil du stage, le Laboratoire d'Acoustique pour le Contrôle et la Caractérisation (LA2C), se concentre sur les méthodes de CND par ultrasons.
Tailor Your Resume for this Job
Share with Friends!