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Les ultra-sons

Publié le 18/03/2012

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Si l'oreille humaine est un mécanisme remarquable, elle est cependant limitée à n'entendre qu'une certaine gamme de fréquences sonores. Le seuil inférieur de l'audition se situe aux environs de 20 Hz, alors que la plupart des gens ne peuvent percevoir des sons dont l'acuité dépasse 17 000 Hz. Les sons dont la fréquence dépasse cette limite d'audibilité sont appelés ultra-sons. Les scientifiques connaissent l'existence des ultra-sons depuis maintenant plus d'un siècle. En 1883 déjà, l'inventeur anglais F. Galton mettait au point le premier sifflet à ultra-sons, utilisé surtout comme signal 'silencieux' pour les chiens, capables de détecter des fréquences plus élevées que celles de l'homme. Depuis, on a conçu différents types de sifflets et de sirènes à ultra-sons 'qui trouvent place parmi les .très nombreuses applications des ultra-sons...

« ment dispersé.

La forme de cette dispersion donnait suf­ fisamment d'informations pour qu'un ingénieur pût lo­ caliser et déterminer la taille des imperfections.

En 1935, le physicien russe S.J.

Sokolov améliora le système en plongeant le transducteur dans un liquide.

Ce procédé augmentait l'efficacité de l'émission et de la réception des signaux.

Depuis, on a adopté la méthode de Sokolov.

Sokolov ne s'arrêta pas en chemin et proposa la première Ci-dessous: Détection des défauts d'une conduite au moyen des ultra­ sons.

Un transducteur d'émission envoie une pulsation ultra-sonore dans le matériau testé.

Les réflexions (échos) sont captées par le même transducteur ou par un transducteur récepteur.

'caméra' ultra-sonique.

Son idée était de construire un transducteur de réception pour le détecteur de brisures qui mémorisait les charges électriques correspondant aux signaux ultra-sonores reçus.

Les charges pourraient ainsi être balayées par un faisceau d'électrons.

Ce balayage pourrait alors modifier le faisceau, lui permettant ainsi de transporter effectivement une information sur la ré­ partition des charges vers un convertisseur d'images, ca­ pable de donner une 'image' des imperfections.

Cette idée remarquable de Sokolov fut mise rapidement en pra­ tique, et c'est toujours sa caméra, améliorée au cours du temps, qui est en usage.

Au début des années quarante, le pouvoir de définition du détecteur put encore être amélioré par la mise en oeu­ vre d'ultra-sons pulsés plutôt qu'entretenus.

Le réflecto­ scope- c'est ainsi que fut appelé ce nouvel appareil -est maintenant le détecteur le plus couramment utilisé, tant dans l'industrie qu'en agriculture.

Ces utilisations vont de la détection des gerçures dans les voies de chemins de fer au contrôle des soudures vitales des oléoducs et des chaudières, en passant par la mesure des quantités relati­ ves de gras et de maigre dans les tissus du bétail.

Parmi les applications précoces des ultra-sons, il faut ci­ ter les machines à nettoyer.

Les premières tentatives im­ pliquaient simplement l'immersion des matières ou ob­ jets à nettoyer dans un liquide, et le passage d'un signal ultra-sonore d'une fréquence aussi élevée que possible.

Les chercheurs pensaient alors que l'agitation de l'eau su­ scitée par le signal suffirait pour éliminer toutes les parti­ cules de saletés ou de graisses.

Ces notions étaient trop élémentaires, et rares étaient les prototypes dont le fonc­ tionnement était satisfaisant.

Ce n'est qu'à partir des an­ nées 50 que l'on put trouver la clé du nettoyage par ultra­ sons.

Au lieu d'utiliser des fréquences très élevées, on dé­ couvrit qu'il importait au contraire d'utiliser une fré­ quence à même de créer dans le liquide un phénomène connu sous le nom de cavitation.

Depuis déjà de nom­ breuses années, les hydrauliciens connaissaient la cavita­ tion comme un procédé d'érosion complexe susceptible de détruire rapidement les surfaces métalliques se dé­ plaçant rapidement dans l'eau.

Les victimes classiques du phénomène en question étaient les hélices marines, qui pouvaient être 'rongées'.

En fait, personne n'a encore pu percer les secrets de la ca­ vitation, mais il semble qu'il s'agisse là d'un processus par lequel l'eau, fortement agitée, se rompt dans les plus petites cavités qui contiennent du gaz à haute pression.

Lorsque les cavités éclatent, elles produisent une onde de choc intense.

Dans les océans, ce phénomène peut éroder lentement les parties métalliques des navires, mais, dans un appareil de nettoyage, il permet d'atteindre l'objectif c'est-à-dire l'élimination des particules de saletés et la dispersion de toute trace d'huile ou de graisse.

Au­ jourd'hui, de nombreux matériaux sont dégraissés par ultra-sons: micro-circuits électriques, composants A gauche: Ces deux illustrations mon­ trent les effets de la cavitation sur deux objets, le pas d'une vis (à gauche) et une sonde en acier inoxydable.

La cavi­ tation produit une érosion intense, d'où une perte d'efficacité .

Un appareil de nettoyage ultra-sonore peut enlever les saletés et disperser toute trace d'hui­ le ou de graisse.. »

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