Méthodes acoustiques auto-calibrées en émission - réception pour l'étude et le suivi des propriétés non linéaires des matériaux et l'imagerie

Utilisés dans de nombreux domaines d'applications, les ultrasons se révèlent être sensibles aux propriétés visco-élastiques des milieux traversés. L'investigation spatiale et temporelle des propriétés visco-élastiques des matériaux par méthodes ultrasonores permet notamment le contrôle de l'intégrité de structures ainsi que le suivi de processus. Un dispositif auto-calibrée en émission-réception, basé sur l'application du principe de réciprocité, a été développé pour la mesure du paramètre non linéaire B/A. Cette mesure repose sur une étude harmonique des signaux ultrasonores se propageant dans le milieu. L instrumentation ultrasonore mise en œuvre a été choisie pour assurer une mesure rapide en émission-réception du paramètre B/A imposant un choix technologique spécifique. L'évolution au cours du temps des paramètres acoustiques dans les matériaux de type sol-gel fait apparaitre un temps caractéristique lié à la structuration du matériau (gélification). Les temps de gélification extraits des mesures permettant de retrouver la loi d'Arrhenius cohérente avec celle obtenue par des méthodes rhéologiques conventionnelles. Une image du paramètre non linéaire a été réalisée sur un fantôme contenant deux fluides non miscibles (eau et huile de silicone). A travers ces deux applications, nous montrons l'efficacité du système de mesure du paramètre non linéaire dans le cadre du suivi d'un matériau en évolution ainsi qu'en imagerie.Used in many application areas, ultrasound proved to be sensitive to determine viscoelastic properties. The spatial and temporal investigation of viscoelastic properties of materials by ultrasonic methods can be used to monitor structure integrity and processes. A self-calibrated method, based on reciprocity principle has been developed for measuring the nonlinear parameter B/A. Instrumentation has been development to ensure the rapid determination of the parameter B/A imposing a specific technology. The time evolution of the acoustic parameters of sol-gel materials shows a characteristic time related to the structuration of the material (Arrhnius law). A picture of the nonlinear parameter was performed on a phantom containing two immiscible fluids (water and silicone oil). Through these two examples, the effectiveness of the nonlinear parameter measurements has shown in the follow-up of a material changes as well as imaging.TOURS-Bibl.électronique (372610011) / SudocSudocFranceF

Application des théories de diffusion multiple à la caractérisation ultrasonore de milieux biphasiques

La caractérisation de matériaux biphasiques par ultrasons permet, par exemple, de suivre des phénomènes de sédimentation, ou bien d'identifier des processus de floculation, de caractériser les os, certains tissus mous ou des produits de contraste ultrasonores. Pour pouvoir appliquer les théories de diffusion multiple a la caractérisation de milieux réels, nous les avons adaptés de façon a prendre en compte la répartition granulométrique des diffuseurs. Ces théories prévoient alors un pic d'atténuation avec la fréquence dans des compositions telles que des billes d'acrylique dans l'éthylène glycol. La position de ce pic est liée a la granulométrie, et son amplitude a la fraction volumique. Parallèlement, le comportement de la vitesse de phase avec la fréquence est caractéristique de la granulométrie et l'amplitude de ses variations, de la fraction volumique. La vitesse de phase et l'atténuation ont été mesurées dans des compositions de billes d'acrylique dans de l'éthylène glycol dont les taux de charge vont de 1 a 8%. Cette etude démontre que le diamètre moyen et la répartition granulométrique des diffuseurs sont liés au comportement non-monotone de la vitesse de phase et de l'atténuation alors que la fraction volumique influence essentiellement leur amplitude. Enfin, des mesures de vitesse dans des compositions de billes de verre dans une huile silicone très fortement chargée (environ 60% de fraction volumique) ont ete effectuées par temps de vol. Un signal de référence à phase minimale a été construit a l'aide des relations de kramers - kronig pour éviter les trop grands décalages de fréquence centrale entre le signal de référence et le signal acquis. Ce procédé a permis un bon suivi de l'évolution de la compacité dans ces compositions, et s'est également avéré un estimateur juste dans le cas de milieux a atténuation faible ou modérée.TOURS-BU Sciences Pharmacie (372612104) / SudocSudocFranceF

Acoustic Distortion Ratio Enhancement Using Multiple Pulse-Echo Method (MPEM) for Evaluation of B/A Nonlinear Parameter

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Layer contributions to the nonlinear acoustic radiation from stratified media

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Efficient algorithm for discrimination of overlapping ultrasonic echoes

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Time-frequency analysis for surface roughness characterization using backscatter ultrasound

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Calculs de champs acoustiques à l'harmonique 2 par décomposition en faisceaux gaussiens

National audienceDans le cadre de l'approximation quasi-linéaire, une solution de l'équation KZK peut être obtenue par la méthode des approximations successives qui, dans ce cas,peut être obtenue par la convolution de la fonction source et d'une fonction de Green de forme gaussienne. Wen et Breazeale [1] ont montré que la vitesse particulaire de la surface d'un transducteur axisymétrique pouvait être approchée par une somme de faisceaux gaussiens. Cette décomposition (terme source) permet donc d'écrire simplement les champs rayonnés par un transducteur, au fondamental, mais également à l'harmonique [2]. Dans ce travail, les expressions des champs au fondamental et à l'harmonique sont présentées pour différentes géométries de l'émetteur (transducteurs plan, focalisé, annulaire). Dans les configurations expérimentales usuelles, le récepteur n'est pas, en général, de taille négligeable devant la longueur d'onde. C'est pourquoi le modèle présenté ici prend en compte le moyennage pondéré de la pression sur la surface d'un récepteur plan, focalisé [3] ou annulaire. Les champs théoriques obtenus sont validés par des mesures ou des résultats de la littérature . Des exemples d'applications expérimentales de ce modèle sont ensuite présentés, dans des configurations variées : mesure de la dispersion en fréquence du paramètre non linéaire par insertion-substitution en transmission, mesure de la contribution à la non linéarité globale d'un solide immergé dans un fluide ; mesure calibrée de B/A en emission-réception et étude de l'influence du reflecteur sur l'amplitude de l'harmonique 2. [1] Wen J.J. et Breazeale M.A., A diffraction beam field expressed as the superposition of Gaussian beams, J. Acoust. Soc. Am., vol. 83, pp. 1752-1756, 1988 [2] Coulouvrat F., Méthodes asymptotiques en acoustique non linéaire, Thèse de Doctorat de l'Université Pierre et Marie Curie, 1991. [3] Prange M.D., et Stanke F., Gaussian-beam expansions for focused transducers," Proc. IEEE Ultrason. Symp., pp. 995-998, 1992

Experimental Simultaneous Measurement of Ultrasonic Properties and Thickness for Defect Detection in Curved Polymer Samples

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Influence of the mechanical conditions applied to ultrasonic coupling agents on the acoustic transmission for high frequency imaging

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