La physique des ultrasons › Principes généraux

Histoire des ultrasons

Les ultrasons sont des ondes élastiques dont la fréquence est comprise entre 16 kHz environ et plusieurs centaines de Mégahertz.


Les premiers travaux sur les techniques de production des ultrasons pour le SONAR sont dûs au français Paul Langevin et datent de la fin de la première guerre mondiale. Les applications et utilisations industrielles des ultrasons sont apparues vers la fin des années 50. C'est aussi à cette époque que de nombreux laboratoires ont mis en évidence l'extrême diversité des applications des ultrasons.


Certains de ces travaux débouchèrent rapidement sur des applications dans le domaine du contrôle et du diagnostic médical, l'utilisation des ultrasons de puissance hormis dans le nettoyage et le soudage ne trouvèrent qu'un faible écho dans l'industrie. Dans le courant des années 80, le développement rapide de techniques de modélisation ont permis une avancée importante dans la maîtrise de la technologie.

Types d'application

Les performances des matériels liés aux progrès de l'électronique offrent aujourd'hui de nouvelles perspectives d'utilisation des ultrasons dans l'industrie.

 Les applications des ultrasons sont généralement classifiées en deux catégories :

  •  les ultrasons de faible puissance pour le diagnostic, la mesure et le contrôle,
  •  les ultrasons de forte puissance.

 

Les ultrasons de forte puissance sont considérés comme tels lorsqu'ils modifient le milieu dans lequel ils se propagent. Les principales actions sont de type mécanique, thermique et/ou chimique.

 

L'application d'ultrasons sur les milieux solides peut produire un échauffement dans le cas du soudage, une vibration, induisant une modification du coefficient de frottement apparent ou le décolmatage de tamis.

 

Dans les milieux liquides, la cavitation est le phénomène prépondérant induit par les ultrasons. La cavitation est produite en émettant des ondes ultrasonores très intenses qui créent des zones alternativement comprimées et dilatées. Au-delà d'un certain seuil, elles induisent l'implosion de micro-cavités provoquant localement une élévation thermique importante et une onde de pression de plusieurs milliers de fois la pression atmosphérique. C'est ce phénomène qui est à l'origine du nettoyage, de la sonochimie mais aussi du décolmatage, de la dispersion de poudre...

 

Dans les milieux gazeux, sur de faibles distances, il est possible de réaliser des champs acoustiques très intenses qui permettront de pulvériser des liquides ou de désaglomérer des poudres, de réaliser l'agglomération de particules en suspension...

 

La très grande variété des applications des ultrasons ne permet pas d'en faire une description exhaustive. Il faut considérer ceux-ci comme une forme d'énergie particulière dont les propriétés sont multiples selon la manière de les mettre en œuvre.

 

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Transducteurs
Electronique et conditionnement de signaux

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