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Test par ultrasons à impulsions et échos

1940
  • Floyd Firestone
Un technicien effectue des tests ultrasoniques par impulsion-écho sur un tuyau métallique en laboratoire.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La méthode de l'écho pulsé est à la base de la plupart des méthodes d'imagerie médicale. ultrasonique test. Un transducteur émet une courte impulsion sonore à haute fréquence dans un matériau. Cette impulsion se propage jusqu'à ce qu'elle atteigne une limite ou un défaut, renvoyant une partie de l'énergie sous forme d'écho. Le même transducteur détecte cet écho et le temps de vol est utilisé pour calculer la profondeur du réflecteur, ce qui permet de détecter les défauts et de mesurer l'épaisseur.

La technique de l'écho pulsé repose sur un principe simple de synchronisation des ondes sonores. Un dispositif spécialisé appelé émetteur-récepteur d'impulsions génère une impulsion électrique à haute tension. Cette impulsion est envoyée à un transducteur, qui contient un élément piézoélectrique qui vibre en réponse, créant une onde ultrasonique à haute fréquence. Cette onde se propage dans le matériau à tester. Lorsqu'elle rencontre une interface avec un impédance acoustique, such as a crack, void, or the back wall of the material, a portion of the wave’s energy is reflected.

The reflected wave, or echo, travels back to the transducer. The piezoelectric element converts this returning acoustique energy back into an electrical signal. The receiver component of the pulser-receiver amplifies this weak signal. The system’s internal clock measures the precise time elapsed between the initial pulse transmission and the reception of the echo. This is known as the ‘time-of-flight’ (ToF).

Connaissant la vitesse du son dans le matériau spécifique testé ([latex]c[/latex]), la distance ([latex]d[/latex]) au réflecteur peut être calculée à l'aide de la formule [latex]d = (c multiplié par ToF) / 2[/latex]. La division par deux est nécessaire car le temps mesuré tient compte du trajet aller-retour du son vers le réflecteur. Les résultats sont généralement affichés sur un écran sous la forme d'un balayage A, qui représente l'amplitude du signal en fonction du temps, ce qui permet à un opérateur qualifié d'identifier l'emplacement, la taille et l'orientation des défauts internes.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Science des matériaux

Taper

Méthode d'essai

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • développement de sonars pour la détection sous-marine
  • découverte de l'effet piézoélectrique par Jacques et Pierre Curie
  • compréhension fondamentale de la propagation des ondes sonores dans les solides
  • besoin industriel de détection des défauts internes dans la fabrication et l'infrastructure

Applications

  • inspection des soudures dans les structures critiques
  • mesure de l'épaisseur des tuyaux et des réservoirs
  • échographie médicale pour l'imagerie des organes
  • inspection des matériaux composites aérospatiaux pour le délaminage
  • cartographie de la corrosion dans l'industrie pétrolière et gazière

Brevets:

  • US2280226

Idées d'innovations potentielles

  • mesure autonome de l'épaisseur des grands réservoirs de stockage par drone
  • biocapteurs implantables pour surveiller la guérison des fractures osseuses en temps réel
  • Contrôle qualité in situ pour l'impression 3D métal à l'aide de transducteurs intégrés
  • appareils portables permettant aux propriétaires de détecter les termites dans les murs
  • ultrasonique systems for monitoring food and beverage levels in sealed containers
  • détection non invasive de blocage des canalisations pour les réseaux d'eau municipaux
  • portable technology to monitor muscle fatigue and strain in athletes
  • systèmes automatisés d'inspection des rails montés sur les trains à grande vitesse
  • chenilles robotisées sous-marines pour l'inspection des structures sous-marines
  • analyse acoustique de la maturité des fruits sur des lignes de récolte automatisées
Related to : pulse-echo, ultrasonic testing, NDT, flaw detection, time-of-flight, transducer, reflection, inspection, materials testing, Floyd Firestone.

Contexte historique

Test par ultrasons à impulsions et échos

1930
1934
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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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