Mise en œuvre et caractérisation d’un réseau matriciel conformable

Simulation d’une configuration de réseau matriciel

Le logiciel de simulation ultrasonore Champ Sons est adapté au calcul du champ émis dans des pièces de géométrie complexe. Pour des traducteurs immersion, qui concernent une grande partie des applications en CND par ultrasons, la méthode des pinceaux permet d’évaluer le champ au passage d’une interface complexe [30, 72].

Cette méthode est transposée à la simulation au contact direct, en particulier pour le cas d’un traducteur pouvant se déformer suivant une surface torique. On évalue les performances du réseau avec la simulation du champ rayonné par un tel traducteur à travers une surface plane, pour le cas de référence, puis pour évaluer la situation plus réaliste du coude, à travers une surface de contact torique. 

Pièce plane

On évalue les performances d’un réseau matriciel dans la configuration la plus simple de la pièce plane. On visualise figure 6.1 la configuration de la simulation, réalisée dans le plan d’incidence sur 16mm de hauteur, pour 12mm ≤ z ≤ 28mm, et sur 50mm de balayage. On applique au réseau une loi de retards à l’émission, représentée figure 6.1 et calculée pour focaliser à 20mm de profondeur à une abscisse x=20mm, de façon à générer un faisceau en ondes T à 45°. Le Cscan figure 6.2 montre un faisceau focalisant à 45°.

On constate sur le Bscan pris à z = 20mm que la focalisation en ondes T se fait correctement, malgré une forte présence d’un lobe de réseau. Il s’agit en fait d’un front d’ondes L relativement dispersé, qui se situe à la verticale du réseau. L’échodynamique montre que le niveau de ces lobes est à -10.7dB du niveau de focalisation en ondes T, avec une tache focale qui s’étend sur 3mm à -3dB. On distingue aussi des lobes de réseau en ondes T sur le Bscan, mais leur niveau est bien inférieur au lobe en ondes L. 

Pièces de géométrie torique On simule le rayonnement du réseau sur une pièce de géométrie complexe 3D, comme dans la situation représentée figure 6.3. Il s’agit des résultats d’une simulation réalisée sur l’intrados du coude de 114mm de diamètre, pour une courbure de 96mm de rayon dans le plan de la génératrice.

On teste ainsi deux configurations complémentaires, à savoir une focalisation dans le plan contenant la génératrice du coude, figure 6.3a), puis dans le plan perpendiculaire, figure 6.3b). Les figures 6.4a) et 6.4b), montrent sur les deux Cscan un faisceau principal en ondes T avec d’importants lobes à la verticale du réseau. Les Bscans montrent que ces lobes de réseau font partie d’un front d’ondes L, alors qu’on peut observer des lobes en ondes T d’un niveau bien inférieur.