Qu’est-ce qu’un générateur d’ultrasons ?
Les ondes ultrasoniques sont des vibrations de l’air d’une fréquence de 20 kilohertz ou plus. Il s’agit de sons qui ne peuvent pas être ressentis par l’homme.
Pour produire de telles ondes ultrasoniques, il est nécessaire de faire vibrer un objet à une fréquence élevée ainsi que de l’air autour de celui-ci. Les éléments piézoélectriques (céramiques piézoélectriques) sont couramment utilisés.
Cette technique repose sur la propriété (effet piézoélectrique) d’un élément piézoélectrique qui, lorsqu’il est soumis à une tension, s’étire ou se contracte en fonction de sa polarité.
Lorsqu’une tension alternative est appliquée à partir d’électrodes connectées à l’élément piézoélectrique, celui-ci vibre à grande vitesse en raison de l’effet piézoélectrique. Il peut ainsi générer des ondes ultrasonores.
Utilisations des générateurs d’ultrasons
Les générateurs d’ultrasons sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, allant des situations quotidiennes aux domaines industriels.
Par exemple, ils peuvent être utilisés pour des liquides contenant des particules liquides et solides. Leur rôle dans ces derniers est de produire des émulsions ou de préparer des échantillons et des pigments.
Le nettoyage de composants mécaniques et électroniques par des ondes ultrasoniques est fréquemment employé dans les secteurs universitaire et industriel. Il permet d’éliminer de minuscules contaminants qui ne peuvent être enlevés par simple essuyage avec des produits chimiques.
Dans des situations familières, les générateurs à ultrasons ont pour rôle d’atomiser le liquide et générer un brouillard dans les humidificateurs.
Principe des générateurs d’ultrasons
L’élément piézoélectrique utilisé dans les générateurs d’ultrasons est un type de matériau céramique. Ce dernier est composé d’oxyde de titane, d’oxyde de baryum ainsi que d’autres matériaux cuits et durcis à haute température.
L’une des caractéristiques de cet élément est que lorsqu’une pression est appliquée à l’extérieur, une tension est générée dans l’élément. D’autre part, ce dernier se dilate et se contracte lorsqu’une tension lui est appliquée.
La raison pour laquelle une tension est générée lorsqu’une pression est appliquée à un solide est due à la distorsion de la structure cristalline du solide causée par la pression.
Des ions positifs et négatifs sont disposés dans le solide et les forces extérieures déforment la position de ceux-ci. Cela provoque un biais de charge dans le solide.
Il en résulte une polarisation électrique et la génération d’une tension dans le solide.
Inversement, on peut comprendre qu’une tension est appliquée et que le champ électrique entraîne un déplacement de la position des ions. Il modifie ainsi la structure cristalline et l’épaisseur du solide.
Lorsqu’une tension alternative à haute fréquence est appliquée à cet élément piézoélectrique, l’élément se dilate et se contracte à grande vitesse. Cela génère rapidement des ondes longitudinales (son) qui sont émises sous forme d’ultrasons.