Rayonnement d’un élément émetteur

Rayonnement d’un élément émetteur

 Analyse expérimentale

Afin de valider expérimentalement les résultats du modèle de calcul Champ Sons appliqué à un élément émetteur tel qu’on l’a conçu au chapitre 3, nous avons réalisé des mesures du champ de déplacement émis par un tel élément au contact direct avec une cale en acier. 4.1.1 Description du dispositif Générateur d’impulsions Acier Inox Élément émetteur Profil de mesure Sonde Optique Hétérodyne 9.7mm FIG. 4.1– Dispositif expérimental de mesure en transmission par une sonde optique hétérodyne.

Onobserve figure 4.1 le dispositif expérimental, avec le générateur auquel est con necté l’élément émetteur fournissant une impulsion négative sous la forme d’un cré neau d’une largeur de 165ns. Cette excitation convient à un émetteur de ce type dont la fréquence centrale est à 3MHz, la coupure du signal d’excitation se situant à 6MHz. L’émetteur caractérisé est rectangulaire de 1mm de long par 2mm de large pour une fréquence centrale d’émission d’environ 2.25MHz à mi-hauteur du spectre et 2.90MHz au maximum, commeonpeutle voir figure 4.4. 

Analyse des résultats

On rappelle que l’élément émetteur a une ouverture de 1mm suivant x et 2mm suivant y. Le Bscan1 mesuré, représenté sur la figure 4.2, est extrait de la cartographie représentée en annexe B, suivant un profil rectiligne dans la direction x sur un balayage de 36mm. On peut y distinguer plusieurs fronts d’ondes dont les principaux sont le premier front d’onde longitudinale L1 et le premier front d’onde transverse T1.

Les derniers fronts d’onde, L3etT3,viennent d’un triple trajet dû à deux rebonds successifs sur le fond puis sur la surface, avant d’être détectés à nouveau sur le fond par la sonde optique. On peut repérer facilement sur la figure 4.2 les interférences de L3 avec le premier front d’onde transverse T1, ce qui perturbe la mesure réalisée. 

Analyse expérimentale 

Temps ( s) 2 2.5 0 0 1 2 3 4 Fréquence (MHz) 5 6 FIG. 4.4– Signal mesuré en transmission par la sonde optique. Le mode L est isolé et sert au «post-traitement » des simulations Champ Sons. Déplacement uz-20-15-10 Mesure en transmission-5 0 x (mm) 5 10 15 Simulation Champ Sons 20 FIG.

Échodynamiques des modes L et T découplés.

Comparaison de la mesure en transmission et de la simulation Champ Sons. Une simulation réalisée par Champ Sons prend en compte le signal mesuré dans l’axe de l’élément au point x=0mm et y=9.7mm (voir figure 4.4). Le Bscan est illustré f igure 4.2 à droite et ne décrit pas les ondes réfléchies L3 et T3 puisque seul le champ en émission est calculé. On trouve donc les deux modes de propagation en ondes L1 et T1.

En relevant l’échodynamique des Bscans illustrés figure 4.2 et en les superposant, on obtient le résultat figure 4.5. Le mode L est très bien décrit par la simulation Champ Sons. Par contre la description du mode T n’est pas en accord avec la mesure pour les points suivants :– Lemaximumd’amplitude en mesure est atteint pour x = 10.5mm, alors que le calcul ChampSons le situe autour de x = 7.7mm.

Dansladescription des ondes T pour les balayages supérieurs à 15mm. Cet écart 76 Rayonnement d’un élément émetteur peut être traduit par le fait qu’on ne calcule pas le champ réfléchi sur le fond de la cale.

/47+On note aussi une très forte amplitude de l’onde T dans l’axe de l’élément émet teur en mesure, alors que le modèle prend pourtant en compte les effets de dif fraction et prédit une amplitude presque nulle. Cette différence d’amplitude peut provenir de l’approximation en champlointain, négligeant un terme en (1 r2) dé crit dans l’équation (2.5)