Les ultra-sons
Publié le 18/03/2012
Extrait du document
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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