INFLUENCE D’UNE LENTILLE DE FOCALISATION

INFLUENCE D’UNE LENTILLE DE FOCALISATION

La focalisation d’une source ultrasonore permet d’améliorer localement la sensibilité et la résolution latérale et donc la qualité d’image dans une zone définie. L’amélioration des performances sera ici évaluée sur la réponse électro-acoustique au travers de la sensibilité, la résolution et le contraste. Un indice établissant la pondération des grandeurs évaluées permet de déterminer le compromis optimal pour l’imagerie. Dans un deuxième temps, des configurations sont établies afin de déterminer l’influence d’une focalisation acoustique au moyen d’une lentille. La modélisation du transducteur et les propriétés des couches le constituant sont alors détaillées. En particulier, la lentille est caractérisée par ses paramètres géométriques et acoustiques. Dans un troisième temps, les champs de pression rayonnés et la réponse électro-acoustique au point focal sont comparés en fonction du modèle et de l’impédance acoustique de la lentille, pour une distance focale F et un rayon de source a constants. Les résultats de simulation sont alors confrontés aux résultats expérimentaux. Enfin, les perspectives des modèles développés sont envisagées.La qualité de l’image obtenue avec un transducteur ultrasonore intégré dans un système d’imagerie dépend des caractéristiques de la réponse électro-acoustique. Pour cela, des paramètres de sensibilité, résolution axiale et contraste axial évalués sur la réponse électro-acoustique doivent être pris en compte pour élaborer un transducteur adapté à l’imagerie haute résolution. Ces paramètres dépendent de la chaîne de transmission constituée par les différentes couches fonctionnelles du transducteur : les caractéristiques géométriques et propriétés acoustiques doivent être optimisées. Des corrélations entre ces paramètres peuvent être établies dans des cas simples, et permettent d’établir les tendances observées la plupart du temps. L’énergie acoustique délivrée par le transducteur étant finie, la résolution axiale et le contraste axial peuvent être améliorés au détriment de la sensibilité. Ce compromis est établi par la pondération des paramètres mentionnés précédemment en minimisant un indice de performance (Equation I.6, Chapitre I). La minimisation de cet indice de performance est effectuée au moyen d’une optimisation itérative.

Caractérisation de la réponse électro-acoustique

De façon plus générale, la sensibilité peut intégrer les fonctions de transfert inhérentes aux protocoles de simulation ou de mesure. Ainsi, par la suite, la sensibilité prise en compte pour les configurations focalisées intègre le spectre de l’excitation électrique HLa sensibilité définie précédemment (III.1) peut aussi être évaluée avec des fonctions de transfert amont et aval, induisant ou non une dépendance de la fréquence centrale f. Cependant, l’évaluation de la sensibilité peut être adaptée et normalisée selon que la sensibilité est évaluée sur la réponse impulsionnelle d’un transducteur plan (III.1), sur la réponse impulsionnelle d’un transducteur focalisé (III.3), sur la réponse à une excitation d’un transducteur plan (III.5), ou sur la réponse à une excitation d’un transducteur focalisé (III.7). On peut donc proposer une évaluation de la sensibilité normalisée généralisée, selon la fonction de transfert envisagée (Tableau III.1).

D’une façon générale, les propriétés temporelle (durée) et spectrale (bande passante) d’un signal quelconque sont reliées. Ces liens sont ici rappelés pour le cas d’un signal dit gaussien, c’est-à-dire avec une enveloppe gaussienne. Le spectre d’une excitation gaussienne centrée en f = fPour un signal gaussien, on retrouve bien la dualité temps-fréquence formalisée par la relation (III.11). Plus concrètement, elle est illustrée par la relation entre durée et bande passante à –n dB (III.15) : plus la durée de l’excitation est courte, plus la bande passante est importante et réciproquement.La valeur du rapport (III.17) est simplement proportionnelle à la racine carrée de n. Ce rapport constitue un facteur de forme et permet de déterminer si la réponse caractérisée est proche d’une gaussienne. Ainsi, pour n = –30 dB on obtient d) et de la sensibilité (amp) a été généralisé de façon à prendre en compte les fonctions de transfert données par le Tableau III.1. Ces paramètres ont été pondérés par 3 coefficients (a, b, g) = (8, 8, 3) et évalués relativement à la fréquence centrale f.