Qu’est-ce qu’un appareil de mesure à ultrasons ?
Les appareils de mesure à ultrasons sont des dispositifs qui transmettent des ondes ultrasoniques (ondes sonores dont la fréquence élevée ne peut être entendue par l’oreille humaine) à des objets gazeux, liquides ou solides et utilisent leurs propriétés, telles que la réflexion et l’absorption, pour mesurer diverses conditions de l’objet.
Les ondes sonores ont des propriétés telles que la réflexion, la vitesse et l’atténuation. Les propriétés des ondes sonores, telles que la réflexion, la vitesse et l’atténuation, sont affectées par le matériau, la concentration et le débit du milieu (la substance qui sert de médiateur à la transmission des ondes sonores). En mesurant ces changements dans les caractéristiques des ondes sonores, il est possible d’étudier les propriétés du milieu.
Utilisations des appareils de mesure à ultrasons
Les objets à étudier avec les appareils de mesure à ultrasons peuvent être classés selon les trois états de la matière : solide, liquide, gazeux et mixte.
1. Solides
Un exemple de solide est la mesure de l’épaisseur d’un métal. L’épaisseur du métal peut être déterminée en irradiant des ondes ultrasoniques dans le métal et en mesurant le temps nécessaire à la réflexion des ondes.
2. Liquides
Un exemple de liquide est un sondeur de pêche. Si des ondes ultrasoniques sont émises dans la mer et que l’on mesure le temps nécessaire à leur réflexion sur le banc de poissons/le fond marin, il est possible de déterminer la taille et la position du banc de poissons ainsi que la distance par rapport au fond marin.
3. Gaz
L’anémomètre à gaz est un exemple de gaz. Il utilise le fait que les ondes sonores dans un gaz sont affectées par la vitesse du gaz pour mesurer la vitesse du gaz.
4. États mixtes
Un système d’imagerie par ultrasons est un exemple d’état mixte. Contrairement aux images radiographiques et tomodensitométriques, les ultrasons ne sont pas exposés aux radiations et sont utilisés pour visualiser le fœtus.
Principe des appareils de mesure à ultrasons
1. Paramètres des ultrasons
En général, les “ondes” ont les paramètres suivants : longueur d’onde, amplitude, fréquence, vitesse et période.
Une onde sinusoïdale peut être représentée par l’équation suivante
y = Asin (2π / T) (x – t / v)
où y est la position sur l’axe vertical, A est l’amplitude, T est la période, x est la position sur l’axe horizontal, t est le temps et v est la vitesse. La fréquence f et la longueur d’onde λ peuvent être représentées respectivement comme suit
f = 1 / T
λ = Tv
Ces paramètres sont également valables pour les ondes sonores. Dans le cas des ondes sonores, les paramètres ci-dessus changent pour la même onde sonore dans différents milieux.
2. Mesures ultrasoniques
Les mesures ultrasoniques utilisent le fait que les propriétés des ondes ultrasoniques changent en fonction du milieu.
Par exemple, la relation entre la vitesse du son est gaz < liquide < solide. Même dans un même solide, la vitesse du son varie en fonction de la substance. En utilisant ces caractéristiques, les mesures suivantes peuvent être effectuées.
1. Objets individuels
Étant donné que la vitesse du son dans un solide, dans les mêmes conditions, peut être considérée comme constante, l’épaisseur du solide peut être mesurée si l’on connaît la vitesse du son et le temps nécessaire à la réflexion des ondes sonores irradiées dans le solide.
2. Liquides
Si les conditions de la mer sont supposées presque constantes, la position des bancs de poissons peut être estimée à partir du temps nécessaire pour que les ondes ultrasoniques irradiées soient réfléchies par le banc.
3. Gaz
Si le milieu est en mouvement,
(vitesse du son dans le milieu) = (vitesse initiale du son) + (vitesse du milieu)
La relation “vitesse du son dans le milieu” est établie. Cette relation permet de mesurer la vitesse du milieu en mesurant la vitesse du son dans le milieu.
4. Conditions de mélange
L’atténuation du son est liée au coefficient d’atténuation, à la distance et à la fréquence, et le coefficient d’atténuation dépend du milieu. Cette relation permet d’estimer l’état du milieu en mesurant le coefficient d’atténuation.
Plus d’informations sur les appareils de mesure à ultrasons
1. Appareils de mesure à ultrasons
Les appareils de mesure à ultrasons mesurent l’épaisseur d’un objet en plaçant un transducteur (sonde) sur un côté de l’objet à mesurer.
Les ondes ultrasoniques émises par le transducteur traversent le milieu de contact, l’objet à mesurer et sont renvoyées au transducteur sur la face opposée de l’objet. Les ondes ultrasoniques qui traversent un matériau ont une vitesse du son spécifique. Les jauges d’épaisseur à ultrasons mesurent l’épaisseur de l’objet mesuré sur la base de cette valeur de vitesse du son spécifique au matériau et du temps nécessaire à la transmission et à la réflexion des ondes ultrasonores.
Différents matériaux tels que le métal, le verre et le plastique peuvent être utilisés comme objet de mesure. De plus, l’objet de mesure peut avoir des formes variées, allant de la forme plate à la forme incurvée.
2. Comment utiliser appareils de mesure à ultrasons
Les méthodes de mesure suivantes sont connues pour l’utilisation des appareils de mesure à ultrasons.
1. Méthode de mesure ponctuelle
Dans la méthode de mesure ponctuelle, la sonde (transducteur) est mise en contact avec l’objet à mesurer et l’épaisseur est mesurée. Cette méthode convient lorsque la corrosion ou l’amincissement de la paroi de l’objet à mesurer est faible.
2. Méthode de mesure en deux temps
La méthode de mesure en deux temps est une méthode dans laquelle le transducteur est tourné de 90° et la méthode de mesure en un temps est effectuée deux fois, la plus petite des deux mesures étant prise comme valeur mesurée, ce qui augmente la précision de la mesure par rapport à la méthode de mesure en un temps.
3. Méthode de mesure multipoint
La méthode de mesure multipoint consiste à effectuer plusieurs mesures à l’intérieur d’un cercle dont le point de mesure est le centre. La plus petite valeur des mesures multiples est considérée comme la valeur mesurée, ce qui convient pour mesurer les zones où une corrosion localisée est en cours.
4. Méthode de mesure de précision
La méthode de mesure de précision est utilisée pour mesurer la distribution de la diminution de l’épaisseur due à la corrosion aux endroits où l’on s’attend à ce que la corrosion ait progressé dans une certaine mesure.
5. Méthode de mesure continue
La méthode de mesure continue est une méthode de mesure utilisée pour vérifier les variations d’épaisseur et permet de déduire l’état de la surface arrière sur la base des variations de l’épaisseur de la section transversale de l’objet mesuré. Les variations d’épaisseur peuvent être vérifiées soit en mesurant à intervalles réguliers selon la méthode de la mesure unique, soit en effectuant un balayage continu. Dans le cas de matériaux tubulaires, l’amincissement de la paroi peut progresser de l’intérieur même s’il n’y a pas d’anomalies à l’extérieur.
6. Autres méthodes de mesure
Pour mesurer l’épaisseur des matériaux tubulaires, on utilise une sonde Ni-oscillateur et une méthode de mesure en une ou deux fois. La direction de contact du transducteur est importante pendant la mesure.