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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TP-
Electromagnetisme 2018-2019TP N.06
"Exempledes ondes mecaniques progressives : LES ULTRASONS"Les ultrasons sont des ondes sonores de frequence f superieure a celle des sons les plus aigus perceptibles
par l'oreille humaine ( f superieure a 20 KHz ). Ils sont doncinaudiblespour nous (mais audibles par certains animaux).1 Objectifs du TP :
Determiner la periode, la frequence et la longueur d'onde d'une onde ultra-sonore, Determiner la celerite de propagation des ultrasons,Mesurer le retard d'une salve d'ultrasons.
2 Description du materiel :
2.1 Materiels :
Emetteur d'ultrasons de frequence 40 kHz
Recepteurs d'ultrasons
Oscilloscope
Alimentation continue 12V
Regle graduee
Fils de connexion2.2 Principe :
Une salve d'ultrasons est une breve per-
turbation sonore, de frequence 40 kHz.Cette frequence est inaudible (20 Hz a
20 kHz pour le domaine audible).
Les ultrasons sont emis par un emet-
teur E ( a gauche) et detectes par un (ou plusieurs) recepteur R (a droite), qui delivre(nt) une tension proportionnelle au deplacement des tranches d'air mises en mouvement lors de la propagation de l'onde.Le dispositif permet d'emettre des
salves soit de faconperiodique, soit de faconcontinue, en fonction du reglage de l'emetteur.MP 1 http ://prepanouar.sup.fr TP-Electromagnetisme 2018-20192.3 Branchements :
(1): L'emetteur doit ^etre alimente en15 V (
^eche 1) . (2): Brancher le c^able adaptateur sur la prise BNC ( ^eche 2) de l'emetteur.Brancher la prise rouge sur la voie de
l'oscilloscope, et la prise noire sur une masse de l'oscilloscope. (3): Sur l'emetteur, choisir le modeContinuou le modesalve(interrup-
teur indique par la ^eche 3 ). (4): Mettre en marche l'alimentation et l'emetteur (interrupteur indique par la ^eche 4 ).(5): Tourner le reglage de frequence (bouton no5 ) de l'emetteur, an d'obtenir un signal d'amplitude maximale au niveau du recepteur.3 Experimentation :
3.1 Manipulation 1 : Determination de la celerite des ultrasons..
Reglez l'emetteur sur salve/rapide et
le potentiometre (rapport cyclique ) de telle facon que celui-ci soit faible.Realisez le montage experimental pour
relier le materiel d'ultrasons, l'alimenta- tion et l'oscilloscope.Allumez et reglez l'oscilloscope : sensi-
bilite voie A : 5V/div; sensibilite voieB : 0.2V/div; balayage : 0.2ms/div
Allumez l'alimentation de l'emetteur.
Deplacer le recepteur. Qu'observez-
vous sur l'ecran? Interpreter.Placez le recepteur a unedistance d
de l'emetteur et mesurez a l'oscilloscope la dureetqui s'ecoule entre le de- but de la salve et le debut de la reponse du recepteur (retard d'une salve d'ultra- sons).Les ondes ultra-sonores se propagent-
elles a la m^eme vitesse que les ondes so- nores?Realisez une dizaine de mesures (entre 20 et 60 cm tous les 5 cm par exemple), puis tracez la courbed=f(t). La perturbation recue a-t-elle la m^eme forme que la perturbation emise? Faites le schema de l'oscillogramme obtenu.Deduisez de la courbed=f(t) obtenue la valeur de la celerite v des ultrasons dans l'air.MP 2 http ://prepanouar.sup.fr
TP- Electromagnetisme 2018-20193.2 Manipulation 2 : Mesure d'une longueur d'onde. Conservez le montage precedent mais choisissez le mode continu/rapide pour l'emetteur (pas de changement du rapport cyclique). Reglez l'oscilloscope : sensibilite voie A : 5V/div; sensibilite voie B : 0.2V/div; balayage :10s=div
Positionnez le recepteur a environ 30 cm de l'emetteur. Deplacez le recepteur de telle sorte que les signaux recus sur les deux voies soient en phase (c'est a dire qu'ils co ncident).Mesurez alors la position exacte du recepteur.
Faites glisser le recepteur le long de la regle et notez les positions pour lesquelles les deux tensions
sont a nouveau en phase : mesurez la distance d separant le premier point et le onzieme point, ce qui correspond a dix longueurs d'onde. Donnez les caracteristiques (forme du signal, periode et frequence) du signal emis par l'emetteur. La frequence trouvee est-elle conforme a vos attentes? Commentez. Representez l'oscillogramme obtenu lorsque les deux signaux sont en phase. Determiner la periode et la frequence de l'onde ultra-sonore captee par le recepteur. Comparer avec la frequence des ondes ultra-sonores emises. Comparer la forme des deux signaux (emetteur et recepteur) L'onde ultra-sonore est-elle progressive? est-elle mecanique? est-elle periodique? Deduisez de vos mesures la longueur d'ondede l'onde ultrasonore. Pourquoi mesure-t-on la distance correspondant a dix longueurs d'onde, au lieu d'une seule longueur d'onde? En deduire la valeur de la celerite des ultrasons.