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Conception et modélisation d'un capteur acoustique

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par Abdoun SLIMANI
Université des sciences et de la technologie d' Oran Algérie - Magister 2010
  

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2.3.1.2 Description du faisceau ultrasonore émis par un transducteur piézoélectrique

Le faisceau ultrasonore émis par un transducteur piézoélectrique est constitué d'un lobe principal formant un cône dans lequel la plus grande partie de l'énergie est concentrée et de lobes secondaires d'énergie beaucoup plus faible (cf. figure 2.4). Il comprend deux régions distinctes. La première appelée zone de Fresnel (ou champ proche) où le faisceau est quasiment cylindrique. La seconde appelée zone de Fraunhofer (ou champ lointain) se caractérise par une divergence du faisceau selon un demi-angle «????» par rapport à l'axe ??. La limite entre les deux régions, pour un transducteur de diamètre ???? et de longueur d'onde ë dans le milieu de propagation, se situe à une distance [73,74]:

????2

N??= 4ë (2.10)

L'angle de divergence est donné par la relation [72]:

Transducteur

è??

D??

Champ proche Champ lointain

Fig. 2.4 - Faisceau ultrasonore émis par un transducteur ultrasonore piézoélectrique

L'intensité acoustique le long de l'axe du faisceau à une distance z du transducteur est donnée par la formule suivante [74]:

2

Ia =Ia0 sin2 ð ë ???? 4 +z2-z ~ (2.12)

avec Ia0 est l'intensité acoustique sur l'axe du faisceau au niveau du transducteur.

La figure 2.5 montre la variation sur l'axe de l'intensité acoustique en fonction de la distance pour un transducteur de 50 mm de diamètre vibrant à 0.76 MHz et rayonnant des ondes acoustiques dans l'eau. Nous remarquons que l'intensité acoustique décroît régulièrement dans la zone du champ lointain à cause de la divergence de faisceau.

Champ proche

Champ lointain

Nt =0.32

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