Chapitre 8 : Sons et Ultrasons Applications - échographie et
II) Les Ultrasons : Production et propagation 1- Nature des Ultrasons Les ultrasons sont des vibrations mécaniques de même nature physique que le son, seule la fréquence permet de les différencier La gamme de fréquences des ultrasons se situe entre 20 kHz et 1 00 MHz, trop élevées pour être perçues par l
Patrie 2 : Bases physiques des Ultrasons
- La célérité : La propagation des ultrasons varie selon les milieux traversés, elle est très faible dans l’air (340 m/sec), elle se fait à une vitesse d’environ 1540 m/sec dans les tissus mous et l’eau, elle est encore plus rapide dans l’os - l’absorption de l’onde ultrasonore dépond de la fréquence des ultrasons (a=K f²),
Les infrasons et les ultrasons
I – Les ultrasons (US) et infrasons (IS) P 4 • Les différentes sources et utilisations des IS et US • Les ultrasons dans la technologie : le piratage par ultrasons • Nocivité des IS et US sur la santé • Production d'US et IS • Propagation et atténuation des IS et US
Rappel sur les phénomènes de propagation dondes
haute fréquence (les ultrasons) dans un matériau •Ces ondes se propagent dans le matériau suivant différents modes de propagation •La présence d'une discontinuité, sous le trajet les ultrasons, provoque la réflexion partielle des impulsions •Le signal réfléchi est recueilli par un transducteur ultrasonore
Modélisation de la propagation ultrasonore en milieu
Modélisation de la propagation ultrasonore en milieu dispersif ; mesure de vitesse et application à la caractérisation des graphites A MOUCHTACHI, R EL GUERJOUMA, J C BABOUX et Y JAYET Laboratoire de Traitement du Signal et Ultrasons, UR4 1216 du CNRS, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, 20 Av
ULTRASONS - Ex-Machina
Les techniques de contrôle non destructif sont complémentaires Le choix de la technique est en fonction de la pièce, de la forme de la pièce , et de la qualité visée Les contrôles non destructifs usuels sont : 1 Visuel 2 Ressuage 3 Magnétoscopie 4 Ultrason 5 Radiographie complémentarités des technique des contrôle non destructif
TP N06 Exemple des ondes m ecaniques progressives : LES
Les ultrasons sont des ondes sonores de equence f sup erieure a celle des sons les plus aigus perceptibles par l’oreille humaine ( f sup erieure a 20 KHz ) Ils sont donc inaudibles pour nous (mais audibles par certains animaux) 1 Objectifs du TP : D eterminer la p eriode, la equence et la longueur d’onde d’une onde ultra-sonore, D
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Les ondes ultrasonoresLes ondes ultrasonoresCT04CT04
INTRODUCTIONINTRODUCTIONI - IntroductionI - Introduction•Méthode de contrôle qui consiste à transmettre des impulsions acoustiques de haute fréquence (les ultrasons) dans un matériau.•Ces ondes se propagent dans le matériau suivant différents modes de propagation.•La présence d'une discontinuité, sous le trajet les ultrasons, provoque la réflexion partielle des impulsions.•Le signal réfléchi est recueilli par un transducteur ultrasonore.
INTRODUCTIONINTRODUCTIONI - IntroductionI - Introduction•Il s 'agit d 'ondes mécaniques, donc induisant un déplacement de matière, dans un matériau fluide ou solide•On envoie l'onde : ce n 'est pas un phénomène d'émission acoustique qui, lui, est passif.
•On manipulera plutôt des faisceaux que des ondes illimitées dans l 'espace (ondes planes) ainsi que des ondes impulsionnelles plutôt que des ondes monochromatiques
II - Les types d'ondesII - Les types d'ondesDans les milieux solides, on considère la propagation d'ondes suivants différents types de critères :polarisationdomaine d'applicationmilieux d'existence
II - Les types d'ondes 1) PolarisationII - Les types d'ondes 1) PolarisationUne caractéristique fondamentale est la direction de vibration : la PolarisationLongitudinales (fluides, solides)Transversales (solides)Quasi L ou T (milieux anisotropes)
II - Les types d'ondes 1) PolarisationII - Les types d'ondes 1) PolarisationDans les fluides : une seule polarisation possible : OL
II - Les types d'ondes 1) PolarisationII - Les types d'ondes 1) PolarisationDans les solides isotropes : deux polarisations possibles : OL et OT
II - Les types d'ondes 2) Quantités en jeuII - Les types d'ondes 2) Quantités en jeuLes fréquences utilisées en Ultrasons vont du kilohertz kHz (103) au gigahertz GHz (109)
Domaines :20kHz500kHz : sifflets US, nettoyeurs500kHz100MHz : CND par US 100MHz10GHz : microscopie US
5MHz100MHz2GHzeau0.3mm15µm0.75µmacier1.2mm60µm3µmII - Les types d'ondes 2) Quantités en jeuII - Les types d'ondes 2) Quantités en jeuLes longueurs d'onde restent limitée à des valeurs très faiblesValeurs à prendre en considération lors de la détection de défauts
II - Les types d'ondes 2) Quantités en jeuII - Les types d'ondes 2) Quantités en jeuPlusieurs paramètres relatifs à l'onde sont d'un grand interêt :•déplacement de matière (=> trajectoires ??)•déformation du milieu•contraintes (~Pa)ces quantités sont :•saclaires•vectorielles•tensorielles
II - Les types d'ondes 3) Domaines d'existenceII - Les types d'ondes 3) Domaines d'existenceOn distingue les ondes de Volume (OL, OT.....)Onde Longitudinale : déplacement rectiligne parallèle à la direction de propagation))((
s-s+r s-=r=2111ECV11
LII - Les types d'ondes 3) Domaines d'existenceII - Les types d'ondes 3) Domaines d'existenceOn distingue les ondes de Volume (OL, OT.....)Onde Transversale : déplacement rectiligne perpendiculaire à la direction de propagation)(s+r=r=12
ECV44 TII - Les types d'ondes 3) Domaines d'existenceII - Les types d'ondes 3) Domaines d'existence.....des ondes de Surface (Rayleigh, Lamb.....)Onde de Rayleigh : déplacement elliptique parallèle à la direction de propagations+
s+»1121870VVTR
II - Les types d'ondes 3) Domaines d'existenceII - Les types d'ondes 3) Domaines d'existence.....des ondes de Surface (Rayleigh, Lamb.....)s+
s+»1121870VVTR
II - Les types d'ondes 3) Domaines d'existenceII - Les types d'ondes 3) Domaines d'existenceAutre présentations : ondes sismiques
III - Les surfaces des lenteurs 1) fluidesIII - Les surfaces des lenteurs 1) fluidesDans les fluides, les surfaces des lenteurs sont des sphères ==> des cercles dans le plan d'incidence
III - Les surfaces des lenteurs 2) solides isoIII - Les surfaces des lenteurs 2) solides isoDans les solides isotropes, les surfaces des lenteurs sont (aussi) des sphères ==> des cercles dans le plan d'incidence
III - Les surfaces des lenteurs 2) solides anisoIII - Les surfaces des lenteurs 2) solides anisoDans les solides anisotropes, les surfaces des lenteurs sont complexes ==> dans le plan d'incidence également
III - Les surfaces des lenteurs 2) solides anisoIII - Les surfaces des lenteurs 2) solides anisoDans les solides anisotropes, les surfaces des lenteurs sont complexes ==> dans le plan d'incidence également
III - Les surfaces des lenteurs 2) solides anisoIII - Les surfaces des lenteurs 2) solides anisoProblèmes d'interfaces plus complexes
IV - Spécificités du contrôle par USIV - Spécificités du contrôle par USPlusieurs caractéristiques sont à prendre en compte lors d'un contrôle de CND•couplage mécanique de la sonde avec la pièce à contrôler•conversion de modes éventuels aux interfaces•atténuation du milieu à considérer•diffraction du faisceau d'US•diffusion des ondes dans le matériau
IV - Spécificités CND US 1) couplantIV - Spécificités CND US 1) couplantLes Ultrasons ne se propagent pas dans l'air ==> nécéssité d'un couplant entre la sonde et la pièce à contrôlerContrôle en immersion : eau
IV - Spécificités CND US 1) couplantIV - Spécificités CND US 1) couplantLes Ultrasons ne se propagent pas dans l'air ==> nécéssité d'un couplant entre la sonde et la pièce à contrôlerContrôle en immersion : eauContrôle par contact : adhésion avec la pièce
IV - Spécificités 2) conversion de modes IV - Spécificités 2) conversion de modes Lors d'un phénomène de réflexion/transmission, il peut apparaître des conversions de modes :OL ==> OTou inversement
IV - Spécificités 3) atténuationIV - Spécificités 3) atténuationAu cours de sa propagation, le signal est, en général, soumis à une atténuation de son amplitudesur une distance d, l'amplitude diminue d'un facteur b :a1=ba0
Si l'épaisseur double : a2=ba1=b2a0
on a une progression géométrique de l'amplitude==> donc une loi exponentielle :pour une épaisseur xd : a(x)=bxa0
comme bx=exp(xLn(b))=10xlog(b)==> a(x)=a0exp(xLn(b))IV - Spécificités 3) atténuationIV - Spécificités 3) atténuationAu cours de sa propagation, le signal est, en général, soumis à une atténuation de son amplitudeEn général, on exprimera souvent l'atténuation par des coefficients dépendant de b :a = - Ln(b) ou b = -20 log(b)==> a(x) = a0 e-ax = a0 10-(b/20)xa s'exprime en N/m ou N/cm et b en dB/m ou dB/cm
IV - Spécificités 3) atténuationIV - Spécificités 3) atténuationAu cours de sa propagation, le signal est, en général, soumis à une atténuation de son amplitudeOn aura donc :ax = Ln(a0/a(x)) et bx= 20 log(a0/a(x))b (en dB) = 8.68 a (en N)
IV - Spécificités 3) atténuationIV - Spécificités 3) atténuationQuelques valeurs d'attuénation caractéristiques pour les ondes longitudinales (en dB/m) :acier5 à 50aluminium1 à 5eau1
fonte20 à 200laiton50 à 200plexiglass500quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46