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d'utilisation de l'eau du domaine public hydraulique pour l'irrigation ? ..... le Conseil Supérieur de l'Eau et du Climat examine et formule son avis sur : ...... ARTICLE 5 - Toute étude à soumettre à l'examen du Conseil Supérieur de l'Eau et du ...... la valeur limite d'un paramètre indicateur de la pollution, qui ne doit pas être ...




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I. Présentation

A. Définition du dictionnaire

Vibration similaire au son mais de fréquence beaucoup plus grande, ce qui la rend imperceptible par l’oreille humaine. On utilise les ultrasons comme outil de diagnostic (ex : échographie) ou comme traitement (ultrasonothérapie).

B. Définition

Le terme «ultrason » est utilisé pour définir une onde vibratoire mécanique d’une fréquence supérieure à la fréquence limite perceptible par l’oreille humaine. Il englobe généralement toutes les fréquences au delà de 16kHz. La limite supérieure de fréquence des ondes ultrasonores dépend largement du générateur, elle peut aller jusqu'à quelques centaines de Mégahertz, au delà ce sont des hypersons.

Les ultrasons possèdent toutes les propriétés générales des ondes élastiques (ondes de pression ou ondes vibratoires selon le milieu de propagation). Ils n'ont de propriétés remarquables que par l'interaction qu'ils peuvent avoir avec les milieux dans lesquels ils se propagent.

Les ultrasons ont de nombreuses applications en physique, en chimie, en technologie et en médecine. Les ondes ultrasonores sont utilisées depuis longtemps pour la détection et la communication sous-marines dans les sonars, ainsi que dans la navigation.


























II. Propagation des ultrasons

A. Propagation des ondes acoustiques dans un milieu isotrope

Les ultrasons peuvent être produits soit mécaniquement à l’aide de sifflets ou de sirènes actionnés par de puissants courants d’air ou de liquides, soit électriquement à l’aide d’un transducteur électro-acoustique qui convertit l’énergie électrique qu’on lui fournit en vibrations mécaniques grâce aux phénomènes de piézoélectricité.

Dans la plupart des applications, la source consiste essentiellement en une surface plane oscillant autour de sa position moyenne. Le mouvement de la source peut être assimilé à un déplacement harmonique de fréquence définie, très semblable à celui du piston d’une machine dans son cylindre; sauf que dans le cas de la source ultrasonore les amplitudes de déplacement sont beaucoup plus réduites et les fréquences beaucoup plus élevées que celles correspondantes au piston. Ainsi, il est commode de supposer que les mouvements de la source sont sinusoïdaux. D’abord parce que les ultrasons sont en général produits par la conversion d’oscillations électromagnétiques sinusoïdales mono-fréquences en ondes acoustiques. Ensuite, parce que toute onde peut être simplement analysée en composantes de Fourier purement sinusoïdales.

B. Vibrations longitudinales et transverses

L’onde plane est définie, dans un milieu sans atténuation acoustique, par le déplacement (ou élongation)  EMBED Equation.3  de chaque particule par rapport à sa position moyenne x (qui est aussi sa position d’équilibre dans le milieu de propagation en l’absence d’excitation acoustique) à l’instant t.

 EMBED Equation.3  (1)

Avec : U amplitude des élongations,
V vitesse de propagation de l’onde acoustique de pulsation É,
É = 2 ( f avec f fréquence des ultrasons.

L équation (1) est associée à une onde acoustique progressive, se déplaçant vers les x positifs. Pour une onde progressive se déplaçant vers les x négatifs, il faudrait remplacer le signe « moins » de l équation (1) par un signe « plus ».

La longueur d onde »a des ultrasons est donnée par :

 EMBED Equation.3  (2)

Avec : T = 1 / f, période des ultrasons
Le vecteur d onde k a pour amplitude 2( / (

Ex : Dans l eau, V = 1490 m/s, pour des fréquences de 10 MHz, lambda= 149 (m.
Dans le silice V= 5960 m/s et lambda = 12 (m à 500 MHz.

Dans le cas le plus simple, des matériaux homogènes et isotropes, l’onde acoustique se propage suivant la direction x. Tous les points matériels du plan x = Cte, perpendiculaires à cette direction, ont même amplitude et même phase. Ils décrivent le même mouvement exprimé par l’équation (1), sous l’influence de l’onde acoustique.

Deux situations peuvent se produire (fig. 1):

 EMBED Equation.3 est parallèle à x : on a affaire à des ondes acoustiques longitudinales,
 EMBED Equation.3 est perpendiculaire à la direction x de propagation : c’est le cas des ondes acoustiques transverses (ou de cisaillements) qui sont polarisées lorsque la direction de est  EMBED Equation.3  fixe dans le temps.




figure1

A chaque type d’onde acoustique, longitudinale ou transverse, est associé dans un milieu donné une vitesse longitudinale VL ou transverse VT. En général VL est de l’ordre de 2*VT. Les ondes transverses ne peuvent se propager que dans les solides, les fluides (liquides ou gaz) ne constituant pas un support matériel pour ce type de vibrations.







C. Expression des vitesses de propagation

Cherchons à exprimer V en fonction des paramètres du matériau. Considérons pour cela une tranche du milieu de repos (fig.2). Les plans A et B sont perpendiculaires à la direction de propagation et ont comme abscisses x et x + dx.




Figure 2

Dans le cas d’ondes longitudinales, à l’instant t, l’ébranlement amène A en A’ tel que :

AA’ = u

Et B en B’ tel que :

BB’= u + (u/(x dx

L’allongement relatif subi par AB est alors (u/(x . Dans les conditions de l’acoustique linéaire, (u/(x *B*CJphÿ(HQnQ¿RÀRåR)T*T[T\TãTäTøTùT@VAVÏW†Yt[ýõõýõýìýãýÓδ¦´$
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