CA2916582A1

CA2916582A1 - Transducteur a ultrasons

Info

Publication number: CA2916582A1
Application number: CA2916582A
Authority: CA
Inventors: Bernard Sartre; Jean-Francois Saillant
Original assignee: Areva NP SAS
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: CA2916582C; JP2016523493A; EP3014606A2; CN105612575B; WO2014207215A2; WO2014207215A3; KR102214167B1; US10242656B2; CN105612575A; FR3007926B1; KR20160057355A; FR3007926A1; US20170323626A1; JP6449866B2; EP3014606B1

Abstract

Le transducteur à ultrasons (1) comprend au moins un émetteur (3) en un matériau piézoélectrique, ayant des première et seconde surfaces émettrices (7, 9) opposées l'une à l'autre prévues pour émettre des premier et second faisceaux d'ultrasons (F1, F2). Le transducteur comporte au moins des premiers et second miroirs (11, 13) placés en regard respectivement des première et seconde surfaces émettrices (7, 9) et conformés de manière à renvoyer les premier et second faisceaux d'ultrasons (F1, F2) en formant un faisceau réfléchi (FR) de forme prédéterminée.

Description

Transducteur à ultrasons L'invention concerne en générale les transducteurs à ultrasons.
Plus précisément, l'invention concerne un transducteur à ultrasons comprenant au moins un émetteur en matériau permettant de convertir un signal électrique en une onde ultrasonore, ayant des première et seconde surfaces émettrices opposées l'une à l'autre prévues pour émettre des premier et second faisceaux d'ultrasons.
Un tel transducteur est connu de EP 0 147 070, qui décrit que l'une des deux surfaces émettrices est recouverte d'un matériau amortisseur, connu aussi sous le nom de backing, servant à amortir la vibration du matériau constituant l'émetteur et à piéger l'énergie acoustique émise par la surface arrière de l'émetteur, de manière à
ce qu'elle ne perturbe pas le faisceau utile émis par la surface avant.
Un tel transducteur a un coût de production relativement important, car il met en oeuvre un grand nombre de matériaux différents. Par ailleurs, seule une partie de l'énergie acoustique produite par la vibration de l'émetteur est utilisée, l'autre partie étant dissipée dans l'amortisseur.
Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un transducteur à ultrason qui soit moins coûteux et plus efficace en termes de conversion d'énergie.
A cette fin, l'invention porte sur un transducteur à ultrasons du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte au moins des premier et second miroirs placés en regard respectivement des première et seconde surfaces émettrices et conformés de manière à
renvoyer les premier et second faisceaux d'ultrasons en formant un faisceau réfléchi de forme prédéterminée.
Ainsi, les faisceaux d'ultrasons émis par les deux surfaces émettrices opposées sont utilisés, de telle sorte, que pour une puissance électrique donnée alimentant l'émetteur, l'énergie du faisceau produit par le transducteur à ultrasons est nettement plus élevée.
Du fait que la totalité de l'énergie acoustique émise par l'émetteur est concentrée dans le faisceau d'ultrasons réfléchi, il est possible d'obtenir une meilleure sensibilité du transducteur à ultrason pour une même énergie électrique fournie à l'émetteur.
Par ailleurs, il n'est plus nécessaire de prévoir un backing contre une des deux surfaces émettrices, de telle sorte que la conception du transducteur à
ultrason est considérablement simplifiée. La fabrication du transducteur est ainsi plus simple, et son coût est réduit.
La reproductibilité des capteurs est améliorée. On entend par là que les performances d'un capteur à l'autre sont plus uniformes. En effet, dans l'état de la technique, le collage du backing sur la surface arrière de l'émetteur est une opération

2 délicate. En fonction de la qualité du collage, les propriétés du transducteur sont affectées.
Le transducteur de l'invention est bien adapté pour un fonctionnement dans un environnement sévère. Il présente un comportement favorable en température, du fait qu'il ne comporte plus plusieurs couches volumineuses empilées les unes sur les autres comme dans l'état de la technique. Les risques de défaillance du transducteur suite aux contraintes engendrées par la dilatation différentielle des matériaux sont réduits.
Le transducteur présente une bonne aptitude pour résister à la pression, du fait que le backing est éliminé. Le backing est généralement réalisé dans un matériau élastomère, et présente donc une résistance à la pression modérée.
Le transducteur est bien adapté pour un fonctionnement sous irradiation. En effet, il est possible de le réaliser entièrement sans matériau élastomère. Dans l'état de la technique, le backing est en un matériau élastomère.
L'émetteur est typiquement en un cristal piézoélectrique. En variante, l'émetteur est en un matériau électrostrictif, ou magnétostrictif, ou en tout autre matériau adapté
pour convertir un signal électrique en onde ultrasonore.
On entend ici par émetteur l'élément actif du transducteur dont la fonction est de convertir l'énergie électrique en énergie mécanique. Cet élément actif est réversible. Il est capable d'émettre des ondes ultrasonores, mais aussi de recevoir des ondes ultrasonores et de les convertir en un signal électrique. En d'autres termes, le transducteur peut fonctionner à certains moments en générateur d'ultrasons, et à d'autres moments en récepteur d'ultrasons, en mode collecteur.
Avantageusement, le transducteur comprend un boîtier auquel est fixé
l'émetteur.
Le boîtier a deux surfaces réfléchissantes définissant les premier et second miroirs, ou les premier et second miroirs sont rapportés sur le boîtier.
Dans le premier cas, la conception du transducteur est simplifiée, puisque c'est le boîtier lui-même qui constitue les miroirs, ceux-ci n'étant pas des pièces rapportées, supplémentaires.
Le boîtier est par exemple une pièce en acier inoxydable. En variante, le boîtier est en un autre alliage métallique ou en une céramique. Le matériau en tout état de cause est choisi de manière à présenter une forte impédance acoustique, c'est-à-dire un fort coefficient de réflexion avec l'eau. Alternativement, il est choisi de manière à présenter des vitesses de propagation du son élevées, de manière à ce que pour un angle de miroir donné, l'angle critique de l'onde longitudinale et celui de l'onde transversale soient dépassés (loi de Snell-Descartes). Par exemple, dans le cas d'un miroir en acier inoxydable et d'un milieu de propagation en eau, les deux angles critiques sont environ à

3 15 et 28 respectivement. Dans ce cas, aucune onde de volume ne peut être transmise dans un miroir au delà de 28 ..
Les premier et second faisceaux d'ultrasons se réfléchissent directement sur les premier et second miroirs.
En variante, les premier et second miroirs sont rapportés sur le boitier. Dans ce cas, les miroirs sont réalisés en acier inoxydable ou en un autre alliage métallique ou en une céramique, et présentent soit une forte impédance acoustique soit une vitesse de propagation du son élevée, comme décrit ci-dessus.
Avantageusement, le boîtier présente une fente dans laquelle est engagé
l'émetteur, la fente ayant une section sensiblement identique à celle de l'émetteur.
Ainsi, l'émetteur est maintenu en position par rapport au boîtier par l'intermédiaire d'une portion dudit émetteur, qui est bloquée dans la fente. Ladite portion de l'émetteur est directement appliquée contre le bord périphérique de la fente. L'émetteur est collé à la fente ou engagé en force ou pincé dans la fente. En variante, une couche de protection est interposée entre ladite portion et le bord périphérique de la fente.
Avantageusement, le boîtier est venu de matière ou comporte deux demi boîtiers enserrant entre eux l'émetteur.
Chaque demi boîtier définit l'un des premier et second miroirs, ou le premier miroir est rapporté sur l'un des deux demi boîtiers et le second miroir est rapporté
sur l'autre des deux demi boîtiers.
Ainsi, le boîtier est particulièrement économique. Quand il comporte deux demi boîtiers, le montage de l'émetteur est simplifié.
La fente est ménagée dans la masse du boîtier quand celui-ci est venu de matière.
En variante, elle est délimitée entre les deux demi boîtiers.
Avantageusement, le transducteur est plongé dans un milieu ambiant, les première et seconde surfaces émettrices étant agencées par rapport au boîtier pour que les premier et second faisceaux d'ultrasons se propagent depuis les première et seconde surfaces émettrices jusqu'aux premier et second miroirs à travers le milieu ambiant ou à
travers un matériau constituant le boîtier.
Dans le premier cas, le transducteur est bien adapté pour une utilisation où
le faisceau réfléchi est transmis par le milieu ambiant jusqu'à la pièce dans laquelle l'onde ultrasonore est transmise. Le milieu ambiant est par exemple de l'eau ou un autre fluide liquide ou gazeux.
Dans le deuxième cas, le transducteur est bien adapté pour envoyer le faisceau réfléchi directement dans la pièce dans laquelle on désire transmettre l'onde ultrasonore, sans transmission à travers le milieu ambiant. Les première et seconde surfaces

4 émettrices de l'émetteur sont alors plaquées contre des surfaces d'entrée d'ondes du boîtier. Des surfaces de sortie d'ondes du boîtier sont plaquées contre la pièce dans laquelle l'onde ultrasonore est transmise, directement ou indirectement. Les premier et second miroirs, les surfaces d'entrée et les surfaces de sortie sont agencés pour que les premier et second faisceaux d'ultrasons pénétrant dans le boîtier par les surfaces d'entrée soient réfléchis par les premier et second miroirs jusqu'aux surfaces de sortie. Le faisceau réfléchi quitte le boîtier par les surfaces de sortie et pénètre dans la pièce dans laquelle l'onde ultrasonore est transmise.
Le boîtier peut alors être venu de matière ou comporte deux demi boîtiers enserrant les faces émettrices, chaque demi boîtier définissant l'un des premiers et second miroirs.
Avantageusement, le transducteur comprend des fils électriques susceptibles d'être raccordés à une source de tension, et un organe pinçant les fils électriques contre l'émetteur de manière à fixer les fils électriques à l'émetteur sans soudure.
En d'autres termes, du fait qu'aucune des deux surfaces opposées de l'émetteur n'est recouverte par un backing, il est possible de mettre les fils électriques en contact contre l'émetteur. Ceci permet de faciliter la fabrication du transducteur, puisqu'il n'est plus nécessaire de souder les fils électriques sur l'émetteur.
Avantageusement La fixation est réalisée par exemple à l'aide d'une pince.
Cette pince possède deux bras, sollicités contre deux surfaces de l'émetteur opposées l'une à
l'autre. Les fils électriques sont pincés entre les bras et l'émetteur. Par exemple, le transducteur comprend deux fils électriques, l'un des fils électriques étant pincé contre l'une des surfaces, et l'autre fil électrique étant pincé contre la surface opposée.
En variante, ces fils électriques sont soudés, mis en contact ou fixés par tout autre moyen.
Typiquement, l'émetteur comporte une partie active définissant les première et seconde surfaces émettrices et une partie raccordée aux fils électriques, la portion de l'émetteur engagée dans la fente étant située entre la partie active et la partie de raccordement.
Avantageusement, le transducteur comprend une couche de protection recouvrant les premier et seconde surfaces émettrices. Une telle couche de protection permet de protéger le matériau piézoélectrique. En effet, l'émetteur est agencé de telle sorte qu'il forme une saillie par rapport au boîtier, et risque donc d'être endommagé par des chocs.
L'utilisation d'une couche de protection permet de réduire ce risque.
Typiquement, la couche de protection recouvre toute la surface externe de l'émetteur, à
l'exception des zones sur lesquelles sont pincés ou raccordés les fils électriques.

5 La couche de protection est en un matériau élastomère, ou en un matériau métallique ou en une céramique. Par exemple, pour un transducteur destiné au contrôle d'une cuve de réacteur nucléaire, le matériau choisi présente une impédance acoustique et une épaisseur permettant une transmission optimale de l'énergie acoustique.
5 Selon un premier mode de réalisation, les premier et second faisceaux d'ultrasons présentent des première et seconde directions de propagation à partir des première et seconde surfaces émettrices, les premier et second miroirs étant plans et ayant des première et seconde normales formant un angle compris entre 30 et 60 par rapport aux première et seconde directions de propagation.
De préférence, l'angle est compris entre 40 et 50 , et vaut typiquement 45 .
Les premier et second miroirs sont tournés de manière à réfléchir les premier et second faisceaux d'ultrasons dans la même direction, correspondant à l'axe central du faisceau réfléchi. Quand l'angle est de 45 , le faisceau réfléchi est un faisceau droit, avec un front d'ondes plan.
Typiquement, les première et seconde directions de propagation à partir des surfaces émettrices sont alignées et opposées l'une à l'autre. Les premier et second miroirs forment un angle de 90 l'un par rapport à l'autre. En variante, les premières et secondes surfaces émettrices ne sont pas rigoureusement parallèles l'une à
l'autre et forment entre elles un angle non nul, par exemple de quelques degrés.
Selon un second mode de réalisation, les premier et second miroirs sont concaves vers les première et seconde surfaces émettrices. Un tel agencement permet de générer un front d'ondes concentriques, et donc un faisceau réfléchi focalisé.
Selon un troisième mode de réalisation, les premier et second miroirs sont convexes vers les première et seconde surfaces émettrices. Un tel agencement permet de générer un front d'ondes divergeant, et donc un faisceau très ouvert.
L'émetteur peut présenter toute sorte de forme.
Avantageusement, l'émetteur est une plaque, les première et seconde surfaces émettrices étant deux grandes faces parallèles de la plaque opposées l'une à
l'autre.
Les surfaces émettrices sont dans ce cas typiquement planes.
Alternativement, l'émetteur est un cylindre ou un tube d 'axe confondu avec celui du miroir, les surfaces émettrices étant une ou plusieurs surfaces de révolution diamétralement opposées.
Typiquement, le cylindre ou le tube est à section circulaire perpendiculaire à
son axe central. En variante, le cylindre ou le tube a une section ovale, elliptique ou tout autre forme.

6 Typiquement, les première et seconde surfaces émettrices couvrent ensemble la totalité de la périphérie de l'émetteur. Chaque surface émettrice a donc la forme d'un demi-cylindre.
Dans ce cas, les premier et second miroirs définissent ensemble une surface tronconique, de même axe que l'émetteur.
Selon un autre aspect de l'invention, le transducteur comprend au moins un capteur prévu pour mesurer la forme et l'intensité des ondes ultrasonores, agencé dans l'un des premier et second miroirs.
Du fait que le capteur est agencé dans l'un des premier et second miroirs, il peut mesurer la forme ou l'intensité des ondes générées par le transducteur sans perturber le faisceau ultrasonore En effet, dans les applications connues, un tel capteur est placé à distance du transducteur, dans le faisceau ultrasonore généré par celui-ci. Le capteur perturbe donc ce faisceau ultrasonore. Il ne peut pas être placé en permanence dans ce faisceau.
Le capteur, pour les applications sous eau, est connu sous le nom d'hydrophone.
Le transducteur peut comporter un seul capteur agencé dans l'un des deux miroirs. En variante, il peut présenter un capteur dans chacun des deux miroirs, ou encore plusieurs capteurs disposés en plusieurs points de chacun des deux miroirs.
Avantageusement, les premier et second miroirs présentent des première et seconde surfaces réfléchissantes, le capteur comprenant une tête de niveau avec l'une des première et seconde surfaces réfléchissantes.
Ainsi, la présence du capteur ne créée pas de reliefs sur les surfaces réfléchissantes, et ne perturbe pas la réflexion des faisceaux ultrasonores.
Les capteurs sont typiquement de petites tailles, au regard de la surface des premier et second miroirs. Leurs têtes sont placées dans des canaux débouchant au niveau des surfaces réfléchissantes ménagées dans les premier et second miroirs. Elles ont une surface externe s'inscrivant dans la continuité de la première ou de la seconde surface réfléchissante.
Typiquement, la tête du capteur est un matériau piézoélectrique. Elle est raccordée électriquement à un organe permettant d'enregistrer et d'analyser la tension électrique provenant du cristal piézoélectrique.
En variante, le capteur comprend une couche mince d'un matériau permettant de convertir une onde ultrasonore en une tension électrique, par exemple un matériau piézoélectrique, recouvrant l'un des premier et second miroirs.
Cette couche mince recouvre typiquement toute la surface du premier ou du second miroir. Le capteur comporte alors une pluralité d'électrodes, raccordées chacune

7 à un point de la couche mince, ce qui permet de contrôler plusieurs zones du faisceau.
Chaque électrode est raccordée à un organe permettant d'enregistrer et d'analyser la tension électrique émis par le matériau convertisseur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qu'il en est donné ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d'un transducteur conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, montrant des variantes de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 et la figure 4 sont des vues similaires à celle de la figure 1, montrant des variantes de forme pour les miroirs du transducteur ; et - les figures 5 et 6 sont des vues similaires à celle de la figure 2, illustrant un autre aspect de l'invention ; et - les figures 7 et 8 sont des vues similaires à celle de la figure 1, montrant encore d'autres variantes de réalisation de l'invention Le transducteur à ultrason 1 représenté sur la figure 1 est destiné à être utilisé
dans un fluide, par exemple sous eau. Il est destiné par exemple à
l'inspection de la cuve de réacteurs à eau sous pression pendant les arrêts de tranche. Il peut également être monté à demeure sur la cuve de réacteur à eau sous pression, pour effectuer des mesures de température et/ou de débit. Il peut encore être utilisé pour l'inspection des équipements internes dans des réacteurs où le fluide caloporteur est du sodium, ou pour réaliser des mesures physiques (température, débit) sur ces mêmes réacteurs.
Il peut également être utilisé dans le domaine médical ou thérapeutique, pour les SONAR
maritimes, comme capteur de position ou de métrologie dans toutes sortes d'application, ou encore pour le nettoyage de pièces.
Le transducteur 1, comme visible sur la figure 1, comprend un émetteur 3 en un matériau permettant de convertir une tension électrique en une onde ultrasonore et un boîtier 5.
L'émetteur 3 présente des première et seconde surfaces émettrices 7, 9 opposées l'une à l'autre, prévues pour émettre des premier et second faisceaux d'ultrasons F1 et F2.
Le boîtier 5 définit des premier et second miroirs 11, 13, placés en regard respectivement des première et seconde surfaces émettrices 7, 9.

8 Les premier et second miroirs 11, 13 sont conformés de manière à renvoyer les premier et second faisceaux d'ultrasons en formant un faisceau réfléchi FR
ayant une forme prédéterminée.
Le boîtier 5 est en acier inoxydable. Il présente une fente 15 dans laquelle est engagé l'émetteur 3.
Les deux miroirs 11 et 13 sont ménagés sur une face avant du boîtier 5. Il délimite ensemble une zone en creux 17 sur cette face avant. Plus précisément, les premier et second miroirs 11 et 13 sont deux surfaces planes, convergeant l'une vers l'autre.
Comme visible sur la figure 1, la fente 3 définit le fond de la zone en creux, les premier et second miroirs convergeant vers la fente. La fente est ouverte à la fois du côté de la face avant du miroir et du côté de la face arrière 19 du boîtier, cette face arrière 19 étant opposée à la face avant 17. Dans l'exemple représenté, les premier et second miroirs 11 et 13 forment un angle de 900 l'un par rapport à l'autre.
La direction avant correspond ici à la direction de propagation du faisceau réfléchi.
La direction arrière est l'opposée de la direction avant.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, l'émetteur 3 est une plaque mince en cristal piézoélectrique. Elle comporte une portion intermédiaire 21 engagée dans la fente 15, une partie avant 23 faisant saillie vers l'avant hors de la fente 15, une partie arrière 25 faisant saillie hors de la fente 15, vers l'arrière. L'émetteur 3 présente des première et secondes grandes faces 27, 29, opposées l'une à l'autre. Les zones des première et seconde grandes faces 27, 29 délimitant la partie avant 23 de l'émetteur constituent les première et seconde surfaces émettrices 7 et 9. Les première et seconde surfaces émettrices 7 et 9 forment donc un angle de 45 avec les premier et second miroirs 11 et 13.
L'émetteur 3 est fixé au boîtier 5 par coopération de forme entre la portion 21 et la fente 15 ou par collage de la portion 21 à l'intérieur de la fente 15.
Le fonctionnement du transducteur à ultrasons est le suivant.
Les première et seconde surfaces émettrices 7, 9 émettent des premier et second faisceaux d'ultrasons F1 et F2 se propageant selon des première et seconde directions de propagation. Les première et seconde directions de propagation sont sensiblement perpendiculaires aux surfaces 7 et 9. Elles forment un angle de 45 par rapport aux normales des premier et second miroirs 11 et 13. Les premier et second faisceaux d'ultrasons se réfléchissent sur les premier et second miroirs 11 et 13 et forment un faisceau réfléchi FR. Les premier et second faisceaux d'ultrasons sont réfléchis à 90 , au sens où la direction de propagation du faisceau réfléchi est à 90 des première et seconde directions de propagation, comme le montrent les flèches sur la figure 1.

9 Une variante de réalisation de l'invention va maintenant être décrite en référence à
la figure 2. Seuls les points par lesquels cette variante de réalisation diffère de celle de la figure 1 seront détaillés ci-dessous.
Comme visible sur la figure 2, le transducteur comporte une couche de protection 31 recouvrant l'émetteur. La couche de protection est en un matériau élastomère. Elle couvre les première et seconde surfaces émettrices 7 et 9. Elle couvre également les deux grandes faces 27 et 29, dans leur quasi-totalité. Notamment, la couche 31 est interposée entre la portion intermédiaire 21 et le bord de la fente 15. En revanche, la couche 31 ne couvre pas un bord arrière 32 de l'émetteur 3.
Par ailleurs, le transducteur 1 comporte des fils électriques 33, 35, raccordés à
une source de tension non représentée. Les fils électriques 33 et 35 sont plaqués respectivement contre les première et seconde grandes faces 27, 29 de l'émetteur 3, au niveau du bord arrière 32. Comme celui n'est pas recouvert par la couche de protection 31, il est possible de réaliser ainsi un contact électrique entre les fils 33 et 35 et l'émetteur. Les fils 33 et 35 sont maintenus en position par une pince non représentée. Ils ne sont pas soudés à l'émetteur.
La partie arrière 25 de l'émetteur est logée dans une cavité 37 ménagée dans le boîtier 5. Cette partie, ainsi que les connexions entre les fils électriques 33 et 35 et le bord arrière 32, sont ainsi protégées des agressions extérieures. Le boîtier 5 présente un orifice 39, mettant en communication la cavité 37 avec l'extérieur. Les fils électriques 33 et 35 sortent du boîtier par l'orifice 39.
Le boîtier 5 comporte deux demi boîtiers 40 pinçant entre eux l'émetteur 3.
Chaque demi boîtier 40 définit l'un des premier et second miroirs 11, 13. La fente 15 est délimitée entre les deux demi boîtiers 40. Les demi boîtiers 40 sont fixés l'un à l'autre par tout moyen approprié : vis, points de soudage, etc.
Les figures 3 et 4 représentent deux variantes de réalisation de l'invention, dans lesquelles les miroirs 11 et 13 ne sont pas plans.
Sur la figure 3, les miroirs 11 et 13 sont concaves vers les première et seconde surfaces émettrices 7 et 9. La concavité est calculée pour que le faisceau réfléchi ait un front d'onde concentrique. Le faisceau réfléchi FR est alors focalisé sur un point P, situé à
distance vers l'avant de l'émetteur.
Sur la figure 4, les premier et second miroirs 11 et 13 sont convexes vers les première et seconde surfaces émettrices 7 et 9. Les premier et second miroirs 11 et 13 sont agencés pour que le faisceau réfléchi ait un front d'ondes divergeant.
Un second aspect de l'invention va maintenant être détaillé, en référence aux figures 5 et 6. Seuls les points par lesquels les transducteurs des figures 5 et 6 diffèrent de ceux des figures 2 et 1 respectivement seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction sur les figures 2 et 1 sur les figures 5 et 6 seront désignés par les mêmes références.
Dans les exemples de réalisation des figures 5 et 6, le transducteur 1 comprend 5 au moins un capteur 41 prévu pour mesurer la forme ou l'intensité des ondes ultrasonores. Ce capteur 41 est agencé dans l'un des premier et second miroirs.
Dans l'exemple de la figure 5, le transducteur comprend deux capteurs 41 identiques, agencés l'un dans le premier miroir 11 et l'autre dans le second miroir 13.
Le boîtier 5 comporte deux canaux 43, débouchant d'un côté dans la cavité 37 et

10 de l'autre au niveau des première et seconde surfaces réfléchissantes 45 et 47 des premier et second miroirs. Chaque capteur 41 comporte une tête 49 en un cristal piézoélectrique , engagée dans le canal 43. La tête 49 arrive au ras de la première ou seconde surface réfléchissante. Le capteur, est plus précisément la tête 49 du capteur, est donc de niveau avec la première ou la seconde surface réfléchissante. La tête 49 présente une surface libre 51 qui s'inscrit dans la continuité de la surface réfléchissante 45 ou 47.
Chaque capteur 41 comporte encore au moins une ligne électrique (non représentée) raccordé électriquement à la tête 49. Cette ligne parcourt le canal 43, débouche dans la cavité 47 et sort du boîtier par l'orifice 39. Elle est raccordée par exemple à un calculateur.
Dans la variante de réalisation de la figure 6, chaque capteur 41 comporte une couche mince 51 d'un cristal piézoélectrique, recouvrant le premier ou le second miroir

11, 13. Chaque capteur 41 comporte également une pluralité d'électrodes 53 raccordées électriquement à différents points de la couche mince 51. Ces électrodes 53 sont raccordées par des fils électriques à un calculateur. La couche mince 51 recouvre toute la surface réfléchissante 45, 47 des premier et second miroirs. Il est ainsi possible de contrôler la forme du signal ultrasonore émis par différentes zones du miroir.
Une variante de réalisation de l'invention va maintenant être décrite en référence à
la figure 7. Seuls les points par lesquels cette variante de réalisation diffère de celle de la figure 1 seront détaillés ci-dessous.
Dans la variante de réalisation de la figure 1, le transducteur 1 est prévu pour être plongé dans un milieu ambiant tel que l'eau. Les première et seconde surfaces émettrices 7, 9 sont agencées par rapport au boîtier 5 pour que les premier et second faisceaux d'ultrasons F1, F2 se propagent depuis les première et seconde surfaces émettrices 7, 9 jusqu'aux premier et second miroirs 11, 13 à travers le milieu ambiant.

Le faisceau réfléchi FR est transmis par le milieu ambiant jusqu'à la pièce dans laquelle l'onde ultrasonore est transmise.
Dans la variante de réalisation de la figure 7, le transducteur 1 est adapté
pour envoyer le faisceau réfléchi FR directement dans la pièce dans laquelle l'onde ultrasonore est transmise 55, sans transmission à travers le milieu ambiant.
A cette fin, les première et seconde surfaces émettrices 7, 9 sont agencées par rapport au boîtier 5 pour que les premier et second faisceaux d'ultrasons F1, F2 se propagent depuis les première et seconde surfaces émettrices 7, 9 jusqu'aux premier et second miroirs 11, 13 à travers un matériau constituant le boîtier 5.
Les première et seconde surfaces émettrices 7, 9 de l'émetteur 3 sont alors plaquées contre des surfaces d'entrée d'ondes 57 du boîtier. Dans l'exemple représenté, ces surfaces d'entrée 57 délimitent la fente 15 dans laquelle est engagé
l'émetteur 3. Des surfaces de sortie d'ondes 59 du boîtier 5 sont plaquées contre la pièce dans laquelle l'onde ultrasonore est transmise 55. Dans l'exemple représenté, les surfaces de sortie 59 sont plaquées directement contre la pièce 55. Dans une variante représentée sur la figure 8, un sabot 61 est interposé entre les surfaces de sortie 59 et la pièce 55.
Le sabot permet par exemple d'ajuster la direction de propagation du faisceau ultrasonore dans la pièce dans laquelle l'onde ultrasonore est transmise.
En variante, le boîtier 5 et le sabot 61 sont venus de matière et constituent une même pièce. Les miroirs sont donc un peu plus longs (ils dépassent du point extrême de l'émetteur) et incorporent directement l'angle pour faire défléchir le faisceau ultrasonore dans la pièce (en dessous de l'angle critique).
Les premier et second miroirs 11, 13, les surfaces d'entrée 57 et les surfaces de sortie 59 sont agencés pour que les premier et second faisceaux d'ultrasons F1, F2 pénétrant dans le boîtier 5 par les surfaces d'entrée 57 soient réfléchis par les premier et second miroirs 11, 13 jusqu'aux surfaces de sortie 59. Le faisceau réfléchi FR
se propage à l'intérieur du boîtier 5, quitte le boîtier 5 par les surfaces de sortie 59, et pénètre dans la pièce à dans laquelle l'onde ultrasonore est transmise 55.

Claims

REVENDICATIONS

1. Transducteur à ultrasons (1) comprenant au moins un émetteur (3) en un matériau permettant de convertir un signal électrique en une onde ultrasonore, ayant des première et seconde surfaces émettrices (7, 9) opposées l'une à l'autre prévues pour émettre des premier et second faisceaux d'ultrasons (F1, F2);
caractérisé en ce qu'il comporte au moins des premiers et second miroirs (11, 13) placés en regard respectivement des première et seconde surfaces émettrices (7, 9) et conformés de manière à renvoyer les premier et second faisceaux d'ultrasons (F1, F2) en formant un faisceau réfléchi (FR) de forme prédéterminée.

2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (5) auquel est fixé l'émetteur (3).

3. Transducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier (5) a deux surfaces réfléchissantes (45, 47) définissant les premier et second miroirs (11, 13), ou les premier et second miroirs (11, 13) sont rapportés sur le ou les boîtier (5).

4. Transducteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le boîtier (5) présente une fente (15) dans laquelle est engagé l'émetteur (3), la fente (15) ayant une section sensiblement identique à celle de l'émetteur (3).

5. Transducteur selon l'une quelconques des revendications 2 à 4, caractérisé
en ce que le boîtier (5) est venu de matière ou comporte deux demi boîtiers (40) enserrant entre eux l'émetteur (3).

6. Transducteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque demi boîtier (40) définit l'un des premier et second miroirs (11, 13), ou le premier miroir (10) est rapporté sur l'un des deux demi boîtiers (40) et le second miroir (13) est rapporté sur l'autre des deux demi boîtiers (40).

7. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé
en ce que le transducteur (1) est plongé dans un milieu ambiant, les première et seconde surfaces émettrices (7, 9) étant agencées par rapport au boîtier (5) pour que les premier et second faisceaux d'ultrasons (F1, F2) se propagent depuis les première et seconde surfaces émettrices (7, 9) jusqu'aux premiers et second miroirs (11, 13) à
travers le milieu ambiant ou à travers un matériau constituant le boîtier (5).

8. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des fils électriques (33, 35) susceptibles d'être raccordés à une source de tension, et un organe pinçant les fils électriques (33, 35) contre l'émetteur (3) de manière à fixer les fils électriques (33, 35) à l'émetteur (3) sans soudure.

9. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de protection (31) recouvrant les première et secondes surfaces émettrices (7, 9).

10. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et second faisceaux d'ultrasons (F1, F2) présentent des première et seconde directions de propagation à partir des première et seconde surfaces émettrices (7, 9), les premier et second miroirs (11, 13) étant plans et ayant des première et seconde normales formant un angle compris entre 30° et 60°
par rapport aux première et seconde directions de propagation.

11. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé
en ce que les premier et second miroirs (11, 13) sont concaves vers les première et seconde surfaces émettrices (7, 9).

12. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé
en ce que les premier et second miroirs (11, 13) sont convexes vers les première et seconde surfaces émettrices (7, 9).

13. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur (3) est une plaque, les première et seconde surfaces émettrices (7, 9) étant deux grandes faces de la plaque opposées l'une à
l'autre.

14. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur (3) est un cylindre ou un tube polarisé
radialement, les première et seconde surfaces émettrices (7, 9) étant deux surfaces radiales diamétralement opposées.

15. Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur (41) prévu pour mesurer la forme des ondes ultrasonores, agencé dans l'un des premier et second miroirs (11, 13).

16. Transducteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que les premier et second miroirs (11, 13) présentent des première et seconde surfaces réfléchissantes (45, 47), le capteur (41) étant de niveau avec l'une des première et seconde surfaces réfléchissantes (46, 47).

17. Transducteur selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que le capteur (41) comprend une tête (49) en un cristal piézoélectrique.

18. Transducteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que le capteur (41) comprend une couche mince (51) d'un matériau permettant de convertir une onde ultrasonore en un signal électrique, par exemple un cristal piézoélectrique, recouvrant l'un des premier et second miroirs (11, 13).