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Test par ultrasons à impulsions et échos

1940
  • Floyd Firestone
Technicien effectuant un contrôle par ultrasons à écho pulsé sur un tuyau métallique dans un laboratoire.

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 acoustique En cas d'impédance élevée, telle qu'une fissure, un vide ou la paroi arrière du matériau, une partie de l'énergie de l'onde est réfléchie.

L'onde réfléchie, ou écho, retourne au transducteur. L'élément piézoélectrique convertit l'énergie acoustique renvoyée en un signal électrique. Le composant récepteur de l'émetteur-récepteur d'impulsions amplifie ce faible signal. L'horloge interne du système mesure le temps précis écoulé entre la transmission initiale de l'impulsion et la réception de l'écho. C'est ce que l'on appelle le "temps de vol" (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

Type

Méthode d'essai

Perturbation

Révolutionnaire

Utilisation

Une utilisation répandue

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

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