2.3 Différents types de transducteurs
ultrasonores et
leurs principes de fonctionnement
2.3.1 Transducteur piézoélectrique
2.3.1.1 Structure d'un transducteur
piézoélectrique
Le transducteur piezoelectrique convertit l'énergie
électrique en énergie acoustique et inversement et son
fonctionnement fait appel à la piezoelectricite. Il est constitue de
trois elements de base qui sont : l'élément piezoelectrique, le
materiau absorbant (ou backing) et lame d'adaptation d'impédance (ou
lame quart d'onde) (cf. figure 2.3) [5,65,72].
> L'élément
piézoélectrique est généralement
composé d'un simple disque (ou plaque) de céramique
piézoélectrique qui permet la conversion d'un signal electrique
en vibration mecanique ou reciproquement.
> 3/1 %47,4i1M1Vs4VH/t est un
materiau dense et très attenuant sert d'amortisseur aux vibrations de
l'élément piézoélectrique après l'excitation
et absorbe également une partie de l'énergie rayonnée vers
l'arrière de l'élément piézoélectrique. Plus
l'impédance acoustique du materiau absorbant est proche de celle de
l'élément piezoelectrique, plus la quantite d'énergie
absorbee est elevee (amortissement fort), favorisant la création
d'impulsions courtes d'où une meilleure résolution
axiale6 du transducteur, au prix d'une dégradation de sa
sensibilite7.
6
La resolution axiale est le pouvoir de separer dans le temps des
ondes reflechies respectivement par deux reflecteurs très voisins situes
sur une direction axiale [1].
7 La sensibilité est l'aptitude de détecter des
réflecteurs, plus le signal qui est reçu de ces reflecteurs est
grand, plus la sensibilite est meilleure [73].
> Lame d'adaptation
d'impédance sert de protection contre les chocs
mécaniques et permet un transfert maximal de l'énergie issue de
l'élément piézoélectrique au milieu de propagation.
Elle peut agir aussi comme lentille acoustique focalisatrice placée en
avant de l'élément piézoélectrique et il sert
à modifier la géométrie du faisceau ultrasonore.
L'impédance acoustique de la lame d'adaptation d'impédance est
comprise entre celle de l'élément piézoélectrique
et celle du milieu de propagation permettant d'éviter une trop forte
réflexion du faisceau ultrasonore vers le transducteur. L'énergie
transmise sera maximale si l'épaisseur de lame d'adaptation
d'impédance est égale ël/4 (ël
étant la longueur d'onde de la lame à la fréquence de
fonctionnent du transducteur) et son impédance est égale à
la moyenne quadratique de l'impédance acoustique de
l'élément piézoélectrique et celle du milieu de
propagation.
Connecteur
Circuit électrique
Conducteurs électriques
Electrodes
Elément piézoélectrique
Boitier
Housse isolante
Matériau absorbant
Lame d'adaptation
d'impédance
Fig. 2.3 - Constitution d'un capteur acoustique
piézoélectrique [73]
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