FR2737011A1 - Procede et dispositif d'imagerie parallele - Google Patents

Abstract

Le procédé comprend les étapes consistant à: - émettre une onde vers l'objet à explorer (1); - lire sur un premier réseau (10) de transducteurs (111 -11n ) les signaux provenant des points de l'objet; - stocker les signaux lus dans une mémoire (14), à une fréquence d'écriture fo ; - lire les signaux stockés dans la mémoire (14), à une fréquence de lecture fi en leur faisant subir un retournement temporel; - réémettre les signaux lus dans la mémoire (14) vers au moins un milieu image (18) à l'aide d'un deuxième réseau (16) de transducteurs (161 -16n ); - capter dans le milieu image (18) les signaux réémis à l'aide d'un troisième réseau (20) de transducteurs (201 -20m ) disposé à une distance fixe dudit deuxième réseau (16); La fréquence d'écriture fo et/ou de lecture fi dans la mémoire varie de sorte à toujours former les images desdits points de l'objet sur ledit troisième réseau.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'IMAGERIE PARALLELE
La présente invention a pour objet un procédé d'imagerie, comprenant les étapes consistant à: - émettre une onde vers l'objet à explorer; - lire sur un premier réseau de transducteurs les signaux provenant des points de l'objet à explorer; - stocker les signaux ainsi lus dans une mémoire, à une fréquence d'écriture fO; - lire les signaux stockés dans la mémoire , à une fréquence de lecture fi en leur faisant subir un retournement temporel; - réémettre les signaux lus dans la mémoire vers au moins un milieu image à l'aide d'un deuxième réseau de transducteurs;
Elle a aussi pour objet un dispositif d'imagerie, comprenant: - des moyens d'émission d'une onde vers un objet à explorer; - un premier réseau de transducteurs pour capter les signaux provenant des points de l'objet à explorer; - des moyens d'inversion temporelle des signaux captés sur le premier réseau de transducteurs, pour stocker lesdits signaux et les fournir après retournement temporel; - un deuxième réseau de transducteurs pour réémettre les signaux fournis par lesdits moyens d'inversion temporelle vers au moins un milieu image
L'invention s'applique notamment à l'imagerie par des ondes ultrasonores ou électromagnétiques.

Les appareils connus d'imagerie, et notamment d'imagerie ultrasonore, qu'il s'agisse d'applications médicales ou industrielles, exploitent généralement un procédé séquentiel. La structure à explorer est balayée ligne par ligne au moyen d'un faisceau étroit. Les échos enregistrés sur chaque ligne sont enregistrés et une image d'un plan de la structure à explorer est obtenue lorsque toute la surface de ce plan a été balayée. La vitesse de balayage est fonction de la cadence des impulsions de sondage et de l'espace entre chaque ligne: en tout état de cause, la cadence est limitée par les temps de réverbération dans la structure, qui déterminent la durée minimale entre deux lignes successives. Le pas de balayage est choisi en fonction de la résolution, et est en général de 1 à 2 mm.

Ainsi, en imagerie ultrasonore, pour des temps de réverbération de l'ordre de la centaine de microsecondes, et un pas de balayage de l'ordre du millimètre, il est difficile d'obtenir des images à une fréquence supérieure quelques dizaines de Hz (10 à 50 Hz), pour une image de 100 mm de large.

I1 a déjà été proposé d'effectuer un traitement parallèle pour améliorer les performances de l'imagerie.

Dans un article de Hanstead intitulé "A new ultrasonic focusing system for materials inspection", dans le Journal of Physics D, pages 226-241, vol. 7 de 1974, est décrit un système mettant en oeuvre un tel traitement parallèle. Un objet à examiner, immergé dans l'eau, est irradié par une onde ultrasonore plane. Les ondes réfléchies retransmises par l'intermédiaire du transducteur à une cellule d'interaction acousto-optique comprenant un bac transparent qui contient un milieu liquide (eau) et un système de deux lentilles acoustiques à foyers confondus (système cofocal).

Les ondes acoustiques en propagation dans le milieu liquide et formant une image acoustique sont rendues visibles par une méthode Schlieren, i.e. par interaction entre l'onde ultrasonore et un faisceau lumineux orthogonal. L'onde ultrasonore se comporte comme un réseau qui diffracte le faisceau lumineux: un montage optique simple permet d'éliminer la partie non diffractée du faisceau lumineux, pour visualiser une image du phénomène ultrasonore diffractant. I1 est proposé dans ce dispositif de travailler par impulsions, et d'utiliser un éclairage stroboscopique synchronisé sur l'impulsion pour la visualisation, en utilisant un système cofocal dont les focales sont dans un rapport 42.

Ce dispositif présente des inconvénients: il est nécessairement solidaire de l'objet à examiner; comme il est encombrant et délicat, il est difficile à rendre mobile. Le choix des focales dans ce dispositif conduit à une image deux fois plus grande que l'objet, ce qui implique l'utilisation d'un système optique de grande dimension et donc coûteux. La sensibilité du système est médiocre, I'intensité des impulsions réfléchies sur des obstacles de faibles dimensions étant trop faible pour les rendre visibles par la méthode Schlieren. Il est aussi nécessaire pour obtenir une bonne qualité d'image, de stabiliser en température le milieu liquide. Enfin, L'image obtenue est affectée d'une anamorphose.

FR-A-2 376 419 décrit un dispositif analogue, dans lequel les ondes ultrasonores réfléchies sont détectées par un réseau piézo-électrique primaire, amplifiées, et appliquées après amplification à un réseau identique couplé à un dispositif opto-acoustique de visualisation similaire à celui de Hanstead. L'analyse de l'image optique est effectuée par un faisceau laminaire mobile, qui se déplace de façon à intercepter les impulsions acoustiques au moment où elles atteignent leur point image.

De la sorte, le dispositif de visualisation peut être rendu indépendant de l'objet à visualiser. En outre, I'amplification des échos permet de porter l'amplitude des échos à un niveau suffisant pour permettre une visualisation par le procédé
Schlieren. Enfin, le choix d'un faisceau laminaire permet d'adapter l'échelle de l'image en s'affranchissant des contraintes inhérentes au système Hanstead.

Le dispositif de ce document reste encombrant et fragile. En outre il présente une dynamique limitée de l'ordre de 20 dB, qui est celle du procédé Schlieren: les images obtenues sont trop contrastées pour pouvoir être utilisées par exemple en imagerie médicale. Enfin, l'information obtenue est très dégradée, la porteuse HF étant notamment perdue.

US-A-4 463 608 décrit un dispositif analogue à celui de FR-A-2 376 419, dans lequel les lentilles acoustiques sont remplacées par un dispositif de retournement temporel utilisant des mémoires électroniques. Les ondes ultrasonores réfléchies sont détectées par un réseau piézo-électrique primaire, amplifiées, subissent un retournement temporel, et sont appliquées après amplification à un réseau secondaire couplé à un dispositif opto-acoustique du type Schlieren. La visualisation s'effectue comme dans FR-A-2 376 419, à l'aide d'un faisceau laminaire, lorsque l'on travaille en impulsions.

Ce dispositif est plus compact que celui de FR-A-2 376 419, mais présente encore les inconvénients d'encombrement, de dynamique limitée et de dégradation de l'information d'un système Schlieren. Il est proposé dans ce document de réduire l'échelle pour limiter la taille du milieu image, en faisant varier la fréquence de lecture dans les mémoires de retournement temporel par rapport à la fréquence d'écriture dans ces mémoires: ceci conduit néanmoins à une perte correspondante en résolution, notamment du fait des contraintes sur la taille du faisceau laminaire d'éclairage.

US-A-4 463 608 propose aussi dans une variante de réalisation de former l'image acoustique après retournement temporel par excitation synchrone ultrasonore, électromagnétique, ou électrostatique; toutefois, ceci ne s'applique qu'à des objets peu épais, pour lesquels le temps de propagation dans le milieu image est négligeable.

US-A-4 463 608 propose dans une autre variante de former l'image acoustique après retournement temporel par l'intermédiaire d'ondes de surface, se propageant sur une plaque piézo-électrique, et de lire le potentiel généré par balayage avec un faisceau d'électron. Il ne s'agit là que d'une variante pour laquelle aucun mode de réalisation n'est proposé, et dont la réalisation semble limitée par des problèmes technologiques difficiles pour des surfaces importantes. En outres, un tel système ne pourrait que fonctionner en ondes entretenues, ce qui limite les applications.

Tous ces dispositifs connus de traitement parallèle sont encombrants: ils impliquent de disposer d'un bac d'un milieu acoustiquement et optiquement transparent, le plus souvent liquide, dont la dimension est de l'ordre de la taille de l'objet à visualiser. Ils nécessitent un réglage très fins des éléments optiques, notamment dans le cas d'un faisceau laminaire mobile, et sont donc difficilement transportables. Leur dynamique est de l'ordre de 20 dB, ce qui empêche d'obtenir une image très contrastée. Ils présentent tous une dégradation importante de l'image acoustique lors de sa visualisation, et notamment une perte des composantes HF de l'image acoustique. Leur précision est limitée par les contraintes de taille du milieu image et du faisceau optique. Enfin, la transformation acousto-optique engendre des non linéarités gênantes dans certaines applications.

L'invention permet de résoudre ces problèmes. Elle fournit un système facilement transportable, robuste, compact, et présentant une dynamique importante ainsi qu'une bonne résolution.

Elle permet une imagerie ultrasonore ou électromagnétique à haute fréquence, de bonne qualité.

L'invention a pour objet un procédé d'imagerie, comprenant les étapes consistant à: - émettre une onde vers l'objet à explorer; - lire sur un premier réseau de transducteurs les signaux provenant des points de l'objet à explorer; - stocker les signaux ainsi lus dans une mémoire, à une fréquence d'écriture fO; - lire les signaux stockés dans la mémoire , à une fréquence de lecture fi en leur faisant subir un retournement temporel; - réémettre les signaux lus dans la mémoire vers au moins un milieu image à l'aide d'un deuxième réseau de transducteurs;
caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à: - capter dans le milieu image les signaux réémis à l'aide d'un troisième réseau de transducteurs disposé à une distance fixe dudit deuxième réseau de transducteurs;
la fréquence d'écriture f dans la mémoire et/ou la fréquence de lecture fi dans la mémoire variant de sorte à former les images desdits points de l'objet sur ledit troisième réseau de transducteurs, L'image de l'objet à explorer étant formée en stockant les signaux captés grâce au troisième réseau de transducteurs.

Dans un mode de réalisation, I'onde émise vers l'objet à explorer est une onde ultrasonore.

Dans un autre mode de réalisation, l'onde émise vers l'objet à explorer est une onde électromagnétique.

Les signaux lus sur le premier réseau de transducteurs peuvent être les échos réfléchis par les points de l'objet à explorer, les signaux diffractés par les points de l'objet à explorer ou encore les signaux transmis par les points de l'objet à explorer.

Dans un mode de réalisation, la fréquence d'écriture f est constante, et la fréquence d'écriture fi varie. Dans un autre mode de réalisation, la fréquence d'écriture f varie, et la fréquence d'écriture fi est constante.

Les signaux lus dans la mémoire peuvent être réémis vers une pluralité de milieux image comprenant chacun un troisième réseau de transducteurs, et dans ce cas, la fréquence d'écriture f dans la mémoire et/ou la fréquence de lecture fi dans la mémoire varie de sorte à former les images desdits points de l'objet sur l'un ou l'autre desdits troisième réseau de transducteurs, en fonction de la distance entre lesdits points et ledit premier réseau de transducteurs.

Avantageusement, la fréquence de lecture fi peut varier par paliers de fréquence.

Dans ce cas, la fréquence de lecture fi peut subir sur chaque palier de fréquence une modulation de fréquence, d'amplitude faible devant la variation de fréquence entre chaque palier. Avantageusement, la modulation de fréquence est une modulation linéaire d'amplitude relative inférieure à quelques millièmes.

Dans un mode de réalisation, le procédé comprend plusieurs passes comprenant chacune les étapes consistant à lire les signaux stockés dans la mémoire et à réémettre les signaux lus dans la mémoire , et au cours de chacune desdites passes, on ne forme qu'un partie de l'image dudit objet à explorer.

Dans ce cas, il est possible de ne stocker au cours de chaque passe que la partie des signaux reçus sur ledit troisième réseau de transducteurs correspondant à la partie médiane de chaque palier de fréquence.

Dans un mode de mise en ouvre du procédé, les premier et second réseaux de transducteurs sont bidimensionnels.

L'invention a aussi pour objet un dispositif d'imagerie, comprenant: - des moyens d'émission d'une onde vers un objet à explorer; - un premier réseau de transducteurs pour capter les signaux provenant des points de l'objet à explorer; - des moyens d'inversion temporelle des signaux captés sur le premier réseau de transducteurs, pour stocker lesdits signaux et les fournir après retournement temporel; - un deuxième réseau de transducteurs pour réémettre les signaux fournis par lesdits moyens d'inversion temporelle vers au moins un milieu image
caractérisé en ce qu'il comprend: - un troisième réseau de transducteurs disposé dans le milieu image à une distance fixe dudit deuxième réseau de transducteurs; - des moyens de stockage des signaux reçus sur ledit troisième réseau de transducteurs
et en ce que lesdits moyens de retournement temporel stockent et fournissent lesdits signaux à des fréquences d'écriture f et de lecture fi différentes, pour former successivement les images desdits points de l'objet sur ledit troisième réseau de transducteurs.

Les moyens d'émission peuvent émettre une onde ultrasonore ou une onde électromagnétique.

Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend une pluralité de milieux image avec chacun un troisième réseau de transducteurs.

Avantageusement, le ou les milieux image peuvent être constitués d'une feuille mince transparente aux signaux réémis par le deuxième réseau de transducteurs.

Dans un mode de réalisation, les moyens d'inversion temporelle comprennent: - des convertisseurs analogiques-numériques convertissant les signaux des transducteurs dudit premier réseau; - des moyens de mémoire pour stocker les signaux convertis; - des convertisseurs numériques-analogiques convertissant les signaux lus dans les moyens de mémoire et fournissant des signaux analogiques aux transducteurs dudit deuxième réseau; - des moyens de gestion des adresses mémoire en écriture et en lecture, pour commander l'écriture et la lecture des signaux dans les moyens de mémoire, à des fréquences différentes, et en assurant un retournement temporel.

Dans un mode de réalisation, les premier et deuxième réseaux sont bidimensionnels et comprennent des éléments répartis aléatoirement.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins annexés qui montrent: - figure 1, une vue schématique d'un premier dispositif pour la mise en oeuvre de
l'invention; - la figure 2, une représentation graphique des variations des fréquences d'écriture fO,
et de lecture fi, pour une faible ouverture numérique des réseaux de
transducteurs; - figure 3, une représentation analogue à celle de la figure 2, dans le cas où l'on
utilise deux milieux images; - figures 4a à 4e des représentations graphiques de l'erreur de convergence dans un
dispositif selon l'invention; - figure 5, I'allure de la variation de la fréquence de lecture fi, pour une fréquence
d'écriture fO cons tante; - figure 6 une représentation graphique des variations de la fréquence de lecture fi,
dans le cas de plusieurs passes de lecture dans la mémoire;
La description de l'invention en référence aux figures 1 à 6 mentionne, pour la clarté de l'explication, des ondes ultrasonores. L'invention s'applique, mutatis mutandis, à des ondes électromagnétiques.

La figure 1 montre une vue schématique d'un premier dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention. Le dispositif de la figure 1 comprend un premier réseau 10 de transducteurs 111 à 11 susceptibles d'émettre des ondes ultrasonores vers un objet 1 à explorer situé dans un espace objet, grâce à des moyens d'excitation non représentés sur la figure. L'objet 1 réfléchit vers le premier réseau de transducteurs des échos ultrasonores.

Les transducteurs du premier réseau de transducteurs sont reliés à des amplificateurs de signal 121 à 12n; les sorties de ces amplificateurs sont reliées à des convertisseurs ananalogique-numérique (CAN) 131 à 13n Les signaux de sorties des
CAN sont envoyés aux entrées d'écriture de moyens de mémoire 14, constitués par exemple pour chacun des n transducteurs d'une mémoire 14i à lecture-écriture asynchrone.

Les sorties de lecture des mémoires 14i sont reliées à des convertisseurs numériques analogiques (CNA) 151 à 15n; les signaux analogiques fournis par les eNA 151 à 15 attaquent les transducteurs 161 à 16n d'un deuxième réseau de transducteurs 16.

Les transducteurs 161 à 16n du deuxième réseau de transducteurs 16 émettent vers un milieu de visualisation ou milieu image 18, dans lequel est disposé un troisième réseau 20 de transducteurs 201 à 20m
Les transducteurs 201 à 20m sont reliés à des amplificateurs de signal 211 à 21 mi les sorties de ces amplificateurs sont reliées à des convertisseurs ananalogiquenumérique (CAN) 221 à 22m. Les signaux de sorties des CAN sont envoyés aux entrées d'écriture de moyens de mémoire 23, constitués par exemple pour chacun des m transducteurs d'une mémoire 23j
Le dispositif de la figure 1 comprend en outre des moyens 25 de gestion des adresses mémoires en écriture et en lecture, avec par exemple une horloge réglable 26, un compteur-décompteur 27, et des PROM (mémoires mortes programmables) 28 contenant les adresses de lecture écriture dans les mémoires 14 et 29 contenant les adresses de lecture écriture dans les mémoires 23.

Le fonctionnement du dispositif de la figure 1 est le suivant. Le premier réseau de transducteurs 10 est excité par une impulsion et émet une onde plane vers l'objet à explorer. Les transducteurs 111 à 11n passent ensuite en réception pendant une durée correspondant à deux fois la profondeur d'exploration, i.e. au trajet aller et retour des ultrasons, et reçoivent les échos provenant de l'objet à explorer.

Les signaux correspondants sont amplifiés par les amplificateurs 121 à 12n et convertis en signaux numériques par les CAN 131 à 13n Avantageusement, on peut appliquer aux amplificateurs 121 à 12n une correction de gain en fonction du temps (TGC) pour corriger les effets de l'atténuation due à la propagation dans le milieu objet.

Les signaux de sortie des CAN 131 à 13n sont échantillonnées et stockés dans les mémoires 141 à 14nus avec une fréquence d'écriture fO. On choisit une fréquence f suffisamment élevée pour assurer un bon échantillonnage du signal, par exemple une fréquence f de 20 à 40 MHz pour une fréquence ultrasonore de l'ordre de 3
MHz.

La taille de chaque mémoire 14i est déterminée en fonction de la profondeur d'exploration, de la fréquence d'écriture fO, et du nombre de bits en sortie des CAN, de sorte à pouvoir stocker l'ensemble des échos émis par l'objet à explorer et reçus sur les transducteurs 111 à lln. Les adresses mémoire et signaux de validation en écriture sont fournis par les moyens 25.

Les signaux stockés dans les mémoires 141 à 14n sont lus dans l'ordre inverse de l'ordre d'écriture, à une fréquence de lecture fi. Par exemple, si les adresses mémoires croissent à l'écriture dans les mémoires 141 à 14nR elles décroissent lors de la lecture, de façon à effectuer un retournement temporel.

Les signaux lus dans les mémoires sont envoyés aux eNA 151 à 15n; les signaux analogiques de sortie des CNA attaquent les transducteurs 161 à 16n qui émettent dans le milieu image 18.

Le champ réémis dans le milieu image par les transducteurs du deuxième réseau de transducteurs correspond au champ reçu de l'objet à explorer; du fait du retournement temporel, le sens de propagation est inversé, et les ondes dans le milieu image convergent vers des points images correspondant aux sources des échos dans le milieu objet. On obtient dans le milieu image des points réfléchissants de l'objet à explorer, avec un minimum de complications acoustiques.

Selon l'invention, on dispose dans le milieu image 18 un troisième réseau 20 de transducteurs, à une distance donnée du deuxième réseau 16 de transducteurs, et on fait varier la fréquence de lecture dans la mémoire 14 lorsque l'on réémet les échos vers le milieu de visualisation. On peut aussi dans un autre mode de réalisation faire varier la fréquence d'écriture, ou les deux fréquences.

Ceci permet de capter dans le milieu de visualisation les échos réémis à l'aide du troisième réseau de transducteurs, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des moyens de conversion acousto-optiques tels qu'une cellule Schlieren.

La fréquence de lecture f. dans la mémoire varie de sorte à former l'image acoustique sur le troisième réseau de transducteurs, par colonnes successives. Les signaux reçus sur le troisième réseau de transducteurs 20 sont amplifiés, et convertis en signaux numériques. Les signaux de sortie des CAN 221 à 22m sont échantillonnés et stockés dans les mémoires 231 à 23m à une fréquence de stockage f1, de sorte à constituer dans les moyens de mémoire 23 une image utilisable.

La figure 2 montre une représentation graphique des variations des fréquences d'écriture f et de lecture fi, au cours de la constitution de l'image, pour une faible ouverture des réseau de transducteurs.

On note dans la suite cO et cj les vitesses de propagation dans le milieu objet et dans le milieu image. On considère dans le milieu objet et dans le milieu image des repères orthonormés (x, y) dont l'origine est au centre du réseau de transducteurs, et dont l'axe des abscisses est orthogonal au réseau de transducteurs. On note xO et les abscisses d'un point de l'axe des abscisses dans le milieu objet et du point image correspondant dans le milieu image.

On considère deux points du premier réseau de transducteurs, de coordonnées (0, 0) et (0, y). Les impulsions réfléchies par le point (xO, 0) atteignent les deux point du réseau avec un décalage spatial Dro qui vaut 4(xO2+y2) - xO, auquel correspond un décalage temporel égal à Dro/co, et un décalage dans la mémoire de dn positions, avec dn = f Dro/co.

A la relecture le décalage temporel vaut dn/fi, et le décalage spatial correspondant Dri décrit Dri = dn.ci/fi, soit Dri = Dro.fo.ci/(fi.co).

Pour de faibles ouvertures, i.e. si y est petit devant xO, on a Dro = y2/(2.xO), ou xO = y2 2.D0).

Finalement, on obtient:
Xi Dro/Dri = xo.fi.co/(fo.ci) (a)
Ce calcul n'est plus valable pour les grandes ouvertures numériques. On peut ainsi, en faisant varier la fréquence d'écriture fi ou la fréquence de lecture fO, former l'image du point d'abscisse xO à une abscisse constante xi, correspondant à la position du troisième réseau de transducteurs dans le milieu image. Autrement dit, l'échelle dans une direction perpendiculaire au réseau de transducteurs (axe des abscisses) dépend du rapport f.c0/(f0.ci), tandis que dans un plan perpendiculaire à l'axe des abscisses, elle est constante et ne dépend que du rapport dimensionnel entre le premier et le deuxième réseau de transducteurs.

La figure 2 montre, pour une fréquence d'écriture f constante, les variations en fonction du temps de la fréquence de lecture fi. On prend t-0 à l'émission de l'impulsion par le premier réseau de transducteurs. On note T la durée totale d'écriture dans la mémoire 14, qui correspond à 2.L/co, si l'on note L la profondeur d'exploration dans l'espace objet.

On commence à lire dans la mémoire 14 à l'instant T+ot, qui correspond à la fin de l'écriture dans la mémoire. Si l'on dispose le troisième réseau de transducteurs à une distance xi = L/2 du deuxième réseau de transducteurs dans le milieu image, on voit, compte tenu de la formule (a) ci-dessus, que fi varie de f c1/c0 à fo.ci/(2.co) lorsque xO varie de L/2 à L.

La chronologie de la lecture de la mémoire est la suivante: dans le milieu image 18, les impulsions parcourent en sens inverse un trajet identique, à l'échelle horizontale près, à celui parcouru dans la milieu objet. Une impulsion parvient à l'abscisse Xi après un trajet d'une durée de xi/ci. On commence donc à écrire dans les mémoires 23 les signaux provenant du troisième réseau de transducteurs xi/c secondes après le début de la lecture dans la mémoire 14.

On stocke dans la mémoire 23 les signaux reçus sur le troisième réseau de transducteurs à une fréquence de stockage fl, qui varie comme la fréquence de lecture fi, mais avec un décalage dans le temps de xi/ci secondes. On obtient dans la mémoire 23 une image de l'objet 1 à explorer, qui est directement susceptible d'être exploitée. Du fait du retournement temporel, les échos les plus proches du premier réseau de transducteurs sont réémis en dernier par le deuxième réseau de transducteurs, et donc les points correspondants sont stockés dans la mémoire 23 en dernier.

L'invention permet donc, dans un dispositif du type de celui de US-A4 463 608, d'obtenir une image par analyse des signaux captés dans un plan de lecture fixe dans le milieu image, en évitant d'utiliser une cellule acousto-optique du type
Schlieren. De ce fait, on élimine la dégradation du signal et on conserve toutes les composantes, notamment la composante HF. La dynamique complète du signal est préservée, et on obtient une dynamique qui peut être supérieure à 40 dB, largement suffisante aussi bien pour les applications industrielles que pour les applications médicales. Cette dynamique dépend principalement de la profondeur de la mémoire numérique.

Comme l'image est directement fournie dans les mémoires 23, elle est exploitable par tout type de traitement électronique ou informatique (stockage, lissage, dérivation...).

L'acquisition d'un image complète se fait dans le meme temps que l'acquisition d'une seule ligne dans les procédés séquentiels habituels. On peut donc atteindre des cadences d'image de 1000 Hz et plus en sortie. Une telle cadence permet, dans le cas de l'imagerie B, d'effectuer de l'échographie tridimensionnelle en déplaçant le plan de coupe entre chaque image, ou de réaliser de l'imagerie Doppler de haute qualité.

En contrôle non destructif, des examens à grande vitesses sont possibles.

Comme toute la surface du réseau contribue à la formation de l'image, l'ouverture numérique est importante: la résolution est élevée et homogène sur toute la surface de l'image.

La structure du dispositif de l'invention, tel que par exemple décrite à la figure 1 fait intervenir un grand nombre de composants, mais il s'agit en fait de la réunion de circuits identiques relativement simples - amplificateurs, CNA, CAN, mémoires et le coût de fabrication du dispositif de l'invention reste modéré.

La suppression de la cellule acousto-optique permet selon l'invention d'obtenir un dispositif compact et robuste, pouvant facilement être transporté. Ceci est particulièrement le cas si l'on utilise comme milieu image des feuilles - métalliques par exemple - très minces dans lesquelles les ultrasons se propagent à des vitesses de groupe constantes. Les feuilles peuvent alors être enroulées, pour réduire l'encombrement du dispositif. I1 est aussi possible d'utiliser comme milieu image d'autres matériaux, tels que les solides, de liquides, des gels, etc, transparents aux ultrasons et sur lesquels les réseau de transducteurs peuvent être couplés. On peut aussi utiliser comme milieu image des dispositifs à ondes de surfaces: l'invention permet alors de simplifier la lecture de l'image, par rapport à la solution proposée dans US-A-4 463 608, en évitant un balayage complet difficile à réaliser.

Bien entendu, et comme cela apparaît clairement de la relation (a) ci-dessus, on peut choisir de faire varier non pas la fréquence de lecture fi dans la mémoire 14, mais la fréquence d'écriture f ou bien les deux, pour assurer une formation de l'image sur le troisième réseau de transducteurs, à une distance constante du deuxième réseau de transducteurs.

Avantageusement, on peut utiliser une pluralité de

Cette solution est particulièrement facile à mettre en oeuvre lorsque les milieux images sont constitués de feuilles minces: le même deuxième réseau de transducteurs peut émettre à la fois dans tous les milieux images et on considère successivement les signaux reçus sur chacun des troisièmes réseaux de transducteurs. Cette solution présente l'avantage de limiter les variations de fréquence de lecture, ainsi que les distorsions et les bandes passantes nécessaires des réseaux de transducteurs.

Avantageusement, on choisit le nombre de milieux images de sorte à ce que la fréquence de lecture varie de 1 à 3, et de préférence de 1 à 2.

La figure 3 montre une représentation analogue à celle de la figure 2, dans le cas où l'on utilise deux milieux images, avec les valeurs de l'exemple numérique cidessus. Pour former l'image sur le troisième réseau de transducteurs à xil = 30 mm, la fréquence fi varie entre 3.fo.ci/(2.co) et 3.fo.ci/(4.co) lorsque xO varie de 20 à 40 mm; sur le troisième réseau de transducteurs à xi2 = 60 mm, la fréquence fi varie aussi entre 3.fo.ci/(2.co) et 3.fo.ci/(4.co) lorsque xO varie de 40 à 80 mm.

La description de l'invention en référence aux figures 2 et 3 s'applique particulièrement dans le cas de faibles ouvertures numériques, i.e. lorsque la taille du réseau est faible devant la distance aux objets à contrôler. On décrit maintenant d'autres modes de réalisation de l'invention, permettant d'exploiter une grande ouverture numérique. On reprend dans la suite les notations adoptées plus haut.

Dans le cas d'une grande ouverture numérique, l'approximation y petit devant xO ou xi n'est plus nécessairement justifiée. On note dans la suite k le rapport xO/xi.

On note comme plus haut Dri = nI(xi2+y2) - xi, la différence de trajet dans le milieu image entre deux les deux points (0, 0) et (0, y) du réseau qui correspondrait à une focalisation en (xi, 0) dans le milieu image. Lorsque y n'est plus petit devant xO ou xi, i.e. dans le cas d'ouverture numériques importantes, il devient impossible d'assimiler la différence de trajet Dri théorique assurant une bonne focalisation et la différence de trajet réelle D rm Si la différence entre ces deux valeurs est supérieure à un quart de longueur d'onde, les échos correspondant à un point (xO, 0) du milieu objet ne forment plus dans le milieu image une image ponctuelle, mais une tache.

Dans ce cas, la focalisation de l'image se dégrade. Cette dégradation augmente avec l'ouverture numérique et avec la différence entre xi et xO.

I1 apparaît alors un problème nouveau, de focalisation de l'image pour les grandes ouvertures numériques.

L'invention propose une solution simple à ce problème nouveau.

Pour maintenir une bonne focalisation, même pour des ouvertures importantes, l'invention propose de faire varier la fréquence de lecture fi non plus de façon linéaire comme expliqué en référence aux figures 2 et 3, mais par paliers. En outre, l'invention propose d'utiliser, dans chaque palier de la fréquence de lecture, unefaible modulation de fréquence. Selon l'invention, cette modulation de fréquence dépend de l'ouverture numérique.

Selon l'invention, la fréquence de lecture fi varie par paliers: pendant chaque palier de la fréquence de lecture, on lit dans la mémoire 14 des échos de l'objet à explorer dont la distance xO au premier réseau de transducteurs varie d'une quantité dxo de quelques millimètres, et par exemple de 3 mm. Ceci correspond à une fenêtre temporelle d'un largeur de 2.dxo/co, soit à un nombre de valeurs stockées dans la mémoire de 2.fo.dxoo.

On découpe donc la durée totale de lecture dans la mémoire 14 en intervalles égaux d'une durée de 2. dx0/c0; dans chaque intervalle, la fréquence fi de lecture est choisie de sorte à former les images des objets dans le milieu image sur le troisième réseau de transducteurs à la distance xi du deuxième réseau de transducteurs. Ainsi, dans la plage temporelle correspondant à la lecture dans la mémoire des échos provenant d'une distance comprise entre xO et xo+dxo, on choisit une fréquence de lecture fi calculée en application de la formule (a) ci-dessus comme f. = xi.fo.ci/(xo.cO). Dans le palier suivant, entre xo+dxo et xo+2.dxo, on choisit une fréquence fi = xi.O.ci/[(xo+dxo).co].

On détermine de la sorte les paliers de variation de la fréquence fi. Ces paliers de fréquence peuvent être calculés autrement, par exemple avec la fréquence correspondant à la position médiane des abscisses lues, ou la position de droite, ou une moyenne, ou autre.

Les figures 4a à 4e montrent des représentations graphiques de l'erreur de convergence dans un dispositif selon l'invention, pour différentes valeurs de xO et xi, et dans le cas où c0=c.

Sur les figures 4a à 4e apparaît sur l'axe des abscisses l'ouverture numérique y du premier et du deuxième réseaux de transducteurs; l'axe des ordonnées est gradué en mm. La courbe en traits gras représente l'écart dx en un point image, entre la position théorique d'un signal ultrasonore et sa position réelle. L'écart dx est représentatif du défaut de focalisation de l'image dans le milieu image.

La figure 4a montre l'écart dx pour une valeur xO de 30 mm et une valeur xi de 50 mm, lorsque fi présente une valeur de xi.fo/xo. On constate que l'écart dx reste acceptable pour les faible valeurs de y, i.e. pour les faibles ouvertures, mais que l'écart dx devient important quant y croît.

La figure 4b est analogue à la figure 4a, mais pour des valeurs xO de 50 mm et une valeur xi de 80 mm, et une valeur correspondante de fi.

La figure 4c est analogue à la figure 4a, mais pour des valeurs xO et xi de 50 mm. Dans ce cas, l'écart reste sensiblement nul.

L'écart dx ou le défaut de focalisation est d'autant plus important que le rapport xi/xO est différent de 1.

Pour faire diminuer l'écart dx et maintenir une bonne focalisation, même pour des ouvertures importantes, l'invention propose d'utiliser, dans chaque palier de la fréquence de lecture, une faible modulation de fréquence. Cette faible modulation de fréquence permet de corriger les défauts de focalisation, même pour des ouvertures numériques importantes.

Avantageusement, cette modulation de fréquence sur chaque palier de la fréquence de lecture est linéaire: ceci permet de simplifier la mise en oeuvre de l'invention, tout en assurant néanmoins une bonne focalisation.

On appelle fd la moitié de la variation relative de la fréquence relative de lecture fi, dans un palier donné, pour une variation de xi de lmm.

La figure 4d est analogue à la figure 4a, mais montre l'écart dx les mêmes valeurs de xO et xi, lorsque l'on applique à la fréquence de lecture fi une modulation de fréquence avec une valeur fd de 0,0096. On constate que l'écart dx reste acceptable, même pour des valeurs importantes de l'ouverture y. On arrive ainsi selon l'invention à maintenir une bonne focalisation, grâce à la modulation de la fréquence de lecture.

La figure 4e est analogue à la figure 4b, mais montre l'écart dx pour les mêmes valeurs de xO et xi, lorsque l'on applique à la fréquence de lecture fi une modulation de fréquence avec une valeur fd de -0,0085. On constate de nouveau que la modulation permet de maintenir la focalisation.

La valeur de la modulation de fréquence sur chaque palier de la fréquence de lecture f. est facilement déterminable par optimisation sur ordinateur, en calculant pour un palier donné de fréquence les écarts entre les trajets théorique Dri et réel
Drm, pour une ouverture donnée. I1 apparaît qu'une valeur de fd de quelques millièmes suffit pour conserver une bonne focalisation de l'image sur le troisième réseau de transducteurs.

On trouvera en annexe à la présente description des tables de valeurs de fd, et de l'erreur maximale emax, pour différentes valeurs de xi et xO (en mm). Ces tables correspondent à des calculs permettant d'annuler l'erreur lorsque y = 25 mm et correspond en outre à l'extrémité du réseau. Lorsque le rapport xi/xO varie de 0,5 à 2, les variations de fd sont d'autant plus fortes que xi est petit. Ceci est logique puisque l'ouverture numérique augmente alors. Pour xi = 60 mm, les valeurs maximales de sont de l'ordre de +1%.

La figure 5 montre l'allure de la variation de la fréquence de lecture fi, pour une fréquence d'écriture f constante. On reconnaît sur la figure 5 les paliers de la fréquence de lecture, et la modulation en fréquence de chaque palier. La variation totale de fréquence sur chaque palier est très inférieure à la variation de fréquence linéaire qui serait donnée par la formule (a) dans le cas de faibles ouvertures numériques, et qui est représentée en traits pointillés.

A titre d'exemple numérique, pour une valeur xi de 50 mm, pour une largeur de palier dxo de 3mm, et une valeur fd de 0,0096, la fréquence de lecture f. varie entre 1,66.fo et 1,59.fo lorsque xO varie de 30mm à 33 mm. Lorsque xO atteint 33 mm, on passe au palier suivant, pour lequel la fréquence f a une valeur initiale de 50.f,/33 1.51.fi.

L'invention propose encore de procéder à la lecture de la mémoire 14 en plusieurs passes de lecture. Ceci permet d'améliorer la focalisation et la qualité de l'image obtenue, en ignorant les artefacts liés à la lecture de la mémoire par paliers à des fréquences différentes.

En effet, pour un point de l'objet de l'objet à explorer, les échos réfléchis vers le premier réseau de transducteurs ont la forme d'une onde sphérique; ils arrivent sur le premier réseau avec une différence de trajet notée plus haut Dro, et sont donc stockés dans la mémoire 14 à des intervalles de temps distincts, typiquement en s'étalant sur une plage temporelle de Dro/co secondes.

Pour assurer une bonne focalisation dans le milieu image après retournement temporel, il est préférable de réémettre par le deuxième réseau de transducteurs au cours du même palier de fréquence l'ensemble des échos provenant d'un point donné.

De ce fait, et en reprenant la notation utilisée plus haut, il est préférable que lors de la lecture des échos des points entre xo+dxo et xO, la distance dxo correspondant à la largeur d'un palier de la fréquence de lecture soit suffisante pour contenir l'ensemble des échos provenant des points d'abscisse autour de xo+dxo.

C'est pourquoi on choisit de préférence selon l'invention une largeur de palier dxo de l'ordre de quelques millimètres, et par exemple de trois millimètres.

L'invention propose de procéder à la lecture de la mémoire 14 en plusieurs passes de lecture, en ne stockant à chaque passe que les informations reçues sur le troisième réseau de transducteurs correspondant à la partie centrale de chaque palier.

A titre d'exemple, on peut procéder à la lecture de la mémoire en deux passes.

Lors de la première passe, on lit et on réemet les échos stockés dans la mémoire 14, avec des paliers de fréquence de lecture correspondant à des abscisses dans des intervalles [p.dxo, (p+l).dxo[, p étant un entier variant de sorte à balayer l'ensemble des échos de l'objet à explorer. Lors de la deuxième passe, on lit et on réemet les échos stockés dans la mémoire 14, avec des paliers de fréquence de lecture correspondant à des abscisses dans des intervalles [(P+112).dxo, (p+3/2).dxo[, p étant un entier variant de la même façon. On lit et on réémet de la sorte deux fois l'ensemble des informations stockées dans la mémoire 14, avec un décalage des paliers de fréquence.

Lors de la première passe, on ne stocke dans les mémoires 23 associées au troisième réseau de transducteurs que la moitié des informations reçues, en d'autres termes que la moitié de l'image: plus précisément, on stocke les informations d'image acoustique sur le troisième réseau de transducteurs pendant une durée correspondant à la moitié de chaque palier de fréquence, au milieu de chaque palier de fréquence. Autrement dit, si les points de l'objet d'abscisses dans des intervalles [p.dxo, (p+l).dxo[ forment une image sur le troisième réseau entre les moments t et t+dt, on stocke dans la mémoire 23 les informations reçues entre les instant t+ dt/4 et t+3.dt/4.

De la même façon, lors de la deuxième passe, on ne stocke que la moitié de l'image, et plus précisément, comme lors de la première passe, les informations d'image acoustique formées sur le troisième réseau de transducteurs pendant une durée correspondant à la moitié de chaque palier de fréquence, au milieu de chaque palier de fréquence.

Comme les paliers de fréquence sont précisément décalés de dxo/2, on reconstitue ainsi toute l'image.

L'avantage de ces deux passes est le suivant: les échos provenant d'un point de l'objet peuvent se retrouver, lors d'une passe, à la fois dans deux paliers, ce qui conduit à une mauvaise focalisation; on évite en ne stockant que la moitié de l'image de stocker les points mal focalisés lors d'une passe, qui sont stockés bien focalisés lors de la deuxième passe.

Par exemple dans la première passe, les échos provenant d'un point M de l'objet peuvent se retrouver dans des paliers p=10 et p=ll, avec les notations cidessus. Dans ce cas, l'image du point M sur le troisième réseau de transducteurs se formera une première fois lors de la fin de la lecture du palier p=10, et une deuxième fois lors du début de la lecture du palier p=l l, et sera mal focalisée lors de la lecture du palier p=10 comme lors de la lecture du palier p=ll. Toutefois, si on ne stocke que les images formées pendant une durée correspondant à la moitié de chaque palier de fréquence, au milieu de chaque palier de fréquence, on ne stocke pas les images mal focalisées du point M.

Lors de la deuxième passe, l'ensemble des échos provenant de ce point M se trouve, du fait du décalage des paliers par rapport à la première passe, au milieu du palier de lecture p=10. L'image du point M se forme alors lors de la lecture du palier p=10, à peu près au milieu du palier (en termes temporels), et est bien focalisée.

Cette image bien focalisée est stockée lors de la deuxième passe.

On comprend que la lecture en plusieurs passes permet, avec une fréquence de lecture variant par paliers quasi constants, de conserver une bonne focalisation de l'image. On a décrit un exemple avec deux passes, en stockant à chaque passe la moitié de l'image: l'enseignement correspondant s'étend de façon claire à trois, quatre, etc. passes, en stockant à chaque fois un tiers, un quart, etc. de l'image.

La figure 6 montre une représentation graphique des variations de la fréquence de lecture fi, dans le cas de plusieurs passes de lecture dans la mémoire; la figure 6 correspond au cas de deux passes de lecture, et de deux milieux images distincts, avec deux troisièmes réseaux de transducteurs. Sur les axes 30 et 40 est porté le temps. Sur les axes 31 et 41 sont portées les fréquences de lecture fi. Les graphes 30, 31 et 40, 41 sont disposés l'un au dessus de l'autre pour bien mettre en évidence les décalages: il est clair que les deux passes ont lieu successivement. Les courbes 32 et 42 montrent les variations de la fréquence de lecture fi, lors de la première et de la deuxième passe respectivement.

Lors de la première passe (courbe 32), entre t=0 et t=To, fi varie de façon à former l'image dans le premier milieu; les zones 33 et 34 représentent, à titre d'exemple pour deux paliers, les moments de stockage de l'image: pour une représentation plus simple, on a considéré un temps de propagation nul dans le milieu image, un décalage s'imposant évidemment dans la pratique. Entre t=T0 et t=2To, fi varie de façon à former l'image dans le deuxième milieu.

Lors de la deuxième passe(courbe 42), entre t=0 et t=To, fi varie de façon à former l'image dans le premier milieu; les zones 43, 44 et 45 représentent, à titre d'exemple pour trois paliers, les moments de stockage de l'image. Entre t=T0 et t=2To, fi varie de façon à former l'image dans le deuxième milieu.

On comprend bien sur la figure 6, que l'ensemble de l'image est stockée au cours des deux passes. Bien entendu, le nombre de passes de lecture et le nombre de milieux images sont indépendants, et peuvent être choisis en fonction des besoins.

Le fait de procéder à plusieurs passes de lectures pour reconstituer l'image ne ralentit pas le processus d'acquisition: on dispose toujours entre deux émissions successives par le premier réseau de transducteurs, d'un temps mort égal à plusieurs fois le temps de réception, et donc à plusieurs fois le temps nécessaire pour une passe de lecture.

Dans la description qui précède, on n'a considéré que les échos réfléchis par les points de l'objet à explorer. L'invention n'est pas limitée à l'analyse des échos, mais peut être utilisée pour l'analyse de tous les types de signaux provenant des points de l'objet à explorer: on peut utiliser les échos, mais aussi les signaux diffractés ou transmis, en fonction des contraintes sur l'accès à l'objet à explorer.

Par exemple, si on utilise les signaux transmis, les moyens d'émission et le premier réseau de transducteurs seront avantageusement sur des côtés opposés de l'objet à explorer. Lorsque l'on réémet les signaux reçus sur le premier réseau de transducteurs, avec un retournement temporel, on voit apparaître des obstacles de l'objet en négatif: de fait un obstacle en transmission génère une perturbation assimilable à une onde négative. On obtient en sortie du dispositif de l'invention une image en négatif, par rapport au cas de l'analyse des échos.

Il peut être avantageux d'utiliser les signaux diffractés, s'il est impossible que les moyens d'émission et le premier réseau de transducteurs se trouvent dans un même plan. On utilise dans ce cas, comme en incidence oblique, des ajustements des fréquences de lecture ou d'écriture pour tenir compte de la position latérale de l'objet.

On donne maintenant plusieurs exemples d'applications de l'invention.

Contrôle des rails à très grande vitesse.

L'invention permet un contrôle non destructif des rails à une vitesse élevée, par exemple à 280 km/h.

Entre deux tirs, le train parcours donc une distance de 16 mm, pour une cadence de tir égale à 5000 Hz.

Avec un appareillage séquentiel classique, si l'on veut obtenir une sensibilité acceptable, le diamètre du faisceau de sondage ne doit pas dépasser 5 mm. 4 sondes au minimum doivent être utilisées pour être certain d'intercepter tous les défauts.

Mais ces sondes ont toujours un diamètre supérieur à celui du faisceau utile, et, par conséquent, ces derniers ne sont pas jointifs, d'où risque de ne pas intercepter tous les défauts.

Même dans le cas le plus favorable, chaque défaut n'est intercepté qu'une fois et ne peut être confirmé. Les dispositifs antiparasites ne peuvent pas être utilisés.

La situation est bien plus confortable avec la nouvelle technique.

Des sondes de grandes dimensions, 100 mm par exemple, peuvent être utilisées. Sur toute la longueur de la sonde, la sensibilité reste constante et élevée, de même que la résolution, qui peut être meilleure que 2 mm si l'on travaille à 5 Mhz.

Un même défaut sera détecté 8 fois à la vitesse maximale, d'où une grande fiabilité du contrôle.

Contrôle de produits à section circulaire: tubes. barres etc.

Actuellement, ce contrôle s'effectue souvent au moyen de têtes rotatives. La vitesse de défilement du produit est limitée par la vitesse de rotation, elle est souvent insuffisante. La mécanique est fragile et coûteuse.

Dans le cas d'un traitement parallèle selon l'invention, il est possible d'utiliser un réseau de forme circulaire et statique. La réalisation d'un sondage sous incidence oblique est facile à obtenir en introduisant un décalage temporel entre les signaux d'excitation des différents éléments du réseau. Dans ce cas, des points situés à la même distance du réseau, mais décalés latéralement, ne seront pas atteints simultanément par l'onde ultrasonore, et seront donc enregistrés à des positions différentes dans les mémoires.

Lors de la lecture, on tient compte de ce phénomène, en décalant par exemple les adresses en fonction de la position latérale.

Ce matériel devient mécaniquement très simple et robuste (plus de pièces en mouvement), et la vitesse de contrôle peut dépasser largement les besoins (une section complète du produit est contrôlée à chaque tir.

Imagerie tri-dimensionnelle.

En déplaçant la sonde entre deux tirs, il est possible de balayer rapidement un volume. A 100 Hz, par exemple, 100 coupes différentes peuvent être obtenues en 1/10 secondes, soit pratiquement en temps réel.

Les informations peuvent être traitées en temps réel, ou en temps différé après mémorisation, pour obtenir une vue dans un plan de coupe quelconque à l'intérieur du volume examiné.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux mode de réalisation décrits: elle s'applique à tous types de contrôle non destructif ou d'imagerie.

On peut émettre non pas une onde plane, mais une onde de forme quelconque, puisque l'utilisation du retournement temporel permet de reconstituer facilement dans le milieu image les images des points réfléchissants de l'objet. On peut aussi dans le milieu objet utiliser un émetteur différent du récepteur: les moyens d'émission peuvent être constitués par le premier réseau de transducteurs, ou par une partie de celui-ci, comme décrit plus haut. Ils peuvent aussi être distincts, comme par exemple dans le cas d'analyse des signaux transmis ou diffractés par les points de l'objet à explorer.

Comme expliqué plus haut, on peut choisir de faire varier la fréquence d'écriture, de lecture ou les deux. On peut choisir une variation par paliers de longueur différentes, par exemple en fonction du rapport xO/xi, sans pour autant sortir de l'enseignement de l'invention. L'invention n'est pas limitée à une incidence plane, mais peut comme dans l'exemple du contrôle des tubes être utilisée en incidence oblique. Si on utilise une onde plane sous incidence oblique, ou une onde incidente sphérique, des points situés à la même distance du réseau, mais décalés latéralement, ne seront pas atteints simultanément par l'onde ultrasonore, et seront donc enregistrés à des positions différentes dans les mémoires. Lors de la lecture, on tient compte de ce phénomène, en décalant par exemple les adresses en fonction de la position latérale.

On a décrit le cas de réseau de transducteurs avec n, n, et m éléments respectivement. On peut pour les premier et deuxième réseau faire varier la taille relative des différents éléments transducteurs. On peut aussi faire varier les nombres n et m de transducteurs dans les différents réseaux en fonction de la précision nécessaire.

On peut utiliser des réseaux de tranducteurs monodimensionnels, comme dans les exemples décrits plus haut. Il est aussi possible d'utiliser des réseaux de transducteurs bidimensionnels, i.e. des matrices ou des plans de transducteurs.

Dans ce cas, il peut être avantageux d'utiliser des premier et deuxième réseaux de transducteurs bidimensionnels, présentant des transducteurs répartis aléatoirement. De fait, il n'est pas forcément nécessaire de disposer d'un très grand nombre de transducteurs pour reconstituer correctement l'onde dans le milieu image, ce qui permet de diminuer le nombre de CAN, de mémoires et de CNA. Le choix d'une répartition aléatoire des transducteurs permet de limiter la formation de lobes secondaires.

Dans le cas ou l'on utilise des premier et deuxième réseaux de transducteurs bidimensionnels, il faut bien sûr des milieux objets et images volumiques. Il n'est pas indispensable que le troisième réseau de transducteur soit bidimensionnel, même si c'est possible. Si le troisième réseau de transducteurs est monodimensionnel, le fait d'utiliser des premier et deuxième réseaux de transducteurs bidimensionnels permet d'améliorer la focalisation latérale.

Enfin, l'invention est décrite en référence à l'imagerie par ultrasons: elle s'applique à d'autres types d'ondes, et notamment des ondes électromagnétiques.

ANNEXE
Tables de valeurs de
xi=20mm
xO 10 15 20 25 30 35 40
fd 0.0224 0.0084 0.0000 -0.0062 -0.0112 -0.0156 -0.0198 emax 0.0172 0.0359 0.0000 0.0486 0.0227 0.0073 0.0349
Xi = 40 mm
xo 20 25 30 35 40 45 50
fd 0.0154 0.0098 0.0058 0.0026 -0.0000 -0.0024 -0.0044 emax 0.0632 0.0434 0.0425 0.0466 0.0000 0.0205 0.0356
xo 55 60 65 70 75 80
-0.0064 -0.0082 -0.0100 -0.0116 -0.0134 -0.0148 emax 0.0176 0.0307 0.0089 0.0315 0.0295 0.0204
Xi = 60 mm
xo 30 35 40 45 50 55 60
fd 0.0112 0.0084 0.0062 0.0044 0.0028 0.0012 -0.0000 emax 0.0390 0.0464 0.0194 0.0253 0.0347 0.0506 0.0000
xO 65 70 75 80 85 90 95
fd -0.0012 -0.0024 -0.0034 -0.0044 -0.0052 -0.0062 -0.0070 emax 0.0027 0.0397 0.0196 0.0216 0.0319 0.0003 0.0260
xO 100 105 110 115 120
fd -0.0080 -0.0088 -0.0096 -0.0104 -0.0112 emax 0.0198 0.0097 0.0059 0.0069 0.0116
xi=80mm
xo 40 45 50 55 60 65 70
fd 0.0088 0.0072 0.0058 0.0044 0.0034 0.0024 0.0016 emax 0.0006 0.0541 0.0052 0.0592 0.0097 0.0272 0.0166
xO 75 80 85 90 95 100 105
fd 0.0008 -0.0000 -0.0008 -0.0014 -0.0020 -0.0026 -0.0032 emax 0.0216 0.0000 0.0397 0.0078 0.0082 0.0123 0.0075
xO 110 115 120 125 130 135 140
-0.0038 -0.0044 -0.0048 -0.0054 -0.0060 -0.0064 -0.0068 emax 0.0040 0.0204 0.0237 0.0015 0.0285 0.0009 0.0256
xo 145 150 155 160
fd -0.0074 -0.0078 -0.0084 -0.0088 emax 0.0073 0.0118 0.0223 0.0071
Xi = 100 mm
xo 50 55 60 65 70 75 80
fd 0.0072 0.0060 0.0052 0.0042 0.0034 0.0028 0.0022 e max 0.0063 0.0605 0.0626 0.0385 0.0572 0.0032 0.0249
xo 85 90 95 100 105 110 115
fd 0.0016 0.0010 0.0004 -0.0000 -0.0004 -0.0010 -0.0014 e max 0.0192 0.0057 0.0441 0.0000 0.0296 0.0362 0.0231
xo 120 125 130 135 140 145 150
fd -0.0018 -0.0022 -0.0026 -0.0030 -0.0032 -0.0036 -0.0040 e max 0.0172 0.0169 0.0211 0.0288 0.0279 0.0131 0.0032
xO 155 160 165 170 175 180 185
-0.0044 -0.0046 -0.0050 -0.0054 -0.0056 -0.0060 -0.0062 e max 0.0206 0.0201 0.0006 0.0215 0.0115 0.0111 0.0177
x0 190 195 200
-0.0066 -0.0068 -0.0072 emax 0.0059 0.0196 0.0045
Xi = 120 mm
xo 60 65 70 75 80 85 90
fd 0.0060 0.0052 0.0046 0.0040 0.0034 0.0028 0.0024 e max 0.0564 0.0597 0.0196 0.0401 0.0201 0.0277 0.0247
xo 95 100 105 110 115 120 125
fd 0.0020 0.0014 0.0010 0.0008 0.0004 -0.0000 -0.0004 e max 0.0532 0.0446 0.0429 0.0473 0.0265 0.0000 0.0308

Claims (22)

REVENDICATIONS

1.- Procédé d'imagerie, comprenant les étapes consistant à: - émettre une onde vers l'objet à explorer (1); - lire sur un premier réseau (10) de transducteurs (ll1-lln) les signaux provenant des points de l'objet à explorer (1); - stocker les signaux ainsi lus dans une mémoire (14), à une fréquence d'écriture f - lire les signaux stockés dans la mémoire (14), à une fréquence de lecture fi en leur faisant subir un retournement temporel; - réémettre les signaux lus dans la mémoire (14) vers au moins un milieu image (18) à l'aide d'un deuxième réseau (16) de transducteurs (161-16n);

caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à: - capter dans le milieu image (18) les signaux réémis à l'aide d'un troisième réseau (20) de transducteurs (201-20m) disposé à une distance fixe dudit deuxième réseau (16) de transducteurs;

la fréquence d'écriture f dans la mémoire et/ou la fréquence de lecture fi dans la mémoire variant de sorte à former les images desdits points de l'objet sur ledit troisième réseau de transducteurs, L'image de l'objet à explorer étant formée en stockant les signaux captés grâce au troisième réseau (20) de transducteurs.

2.- Procédé d'imagerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'onde émise vers l'objet à explorer est une onde ultrasonore.

3.- Procédé d'imagerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'onde émise vers l'objet à explorer est une onde électromagnétique.

4.- Procédé d'imagerie selon l'une des revndications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux lus sur le premier réseau (10) de transducteurs (111-l ln) sont les échos réfléchis par les points de l'objet à explorer (1).

5.- Procédé d'imagerie selon l'une des revndications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux lus sur le premier réseau (10) de transducteurs (111 - 11n) sont les signaux diffractés par les points de l'objet à explorer (1).

6.- Procédé d'imagerie selon l'une des revndications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux lus sur le premier réseau (10) de transducteurs (111 - 1n) sont les signaux transmis par les points de l'objet à explorer (1).

7.- Procédé d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fréquence d'écriture f est constante, et en ce que la fréquence d'écriture f.

varie.

8.- Procédé d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fréquence d'écriture f0 varie, et en ce que la fréquence d'écriture fi est constante.

9.- Procédé d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les signaux lus dans la mémoire (14) sont réémis vers une pluralité de milieux image (18) comprenant chacun un troisième réseau de transducteurs, et en ce que la fréquence d'écriture f dans la mémoire et/ou la fréquence de lecture f. dans la mémoire varie de sorte à former les images desdits points de l'objet sur l'un ou l'autre desdits troisième réseau de transducteurs, en fonction de la distance entre lesdits points et ledit premier réseau de transducteurs.

10.- Procédé d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la fréquence de lecture f. varie par paliers de fréquence.

11.- Procédé d'imagerie selon la revendication 10, caractérisé en ce que la fréquence de lecture fi subit sur chaque palier de fréquence une modulation de fréquence, d'amplitude faible devant la variation de fréquence entre chaque palier.

12.- Procédé d'imagerie selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite modulation de fréquence est une modulation linéaire d'amplitude relative inférieure à quelques millièmes.

13.- Procédé d'imagerie selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs passes comprenant chacune les étapes consistant à lire les signaux stockés dans la mémoire (14) et à réémettre les signaux lus dans la mémoire (14), et en ce qu'au cours de chacune desdites passes, on ne forme qu'un partie de l'image dudit objet à explorer.

14.- Procédé d'imagerie selon la revendication 13, caractérisé en ce que t'on ne stocke au cours de chaque passe que la partie des signaux reçus sur ledit troisième réseau (20) de transducteurs correspondant à la partie médiane de chaque palier de fréquence.

15.- Procédé d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que lesdits premier et second réseaux de transducteurs sont bidimensionnels.

16.- Dispositif d'imagerie, comprenant: - des moyens d'émission d'une onde vers un objet à explorer (1); - un premier réseau (10) de transducteurs (111-lln) pour capter les signaux provenant des points de l'objet à explorer (1); - des moyens d'inversion temporelle des signaux captés sur le premier réseau (10) de transducteurs, pour stocker lesdits signaux et les fournir après retournement temporel; - un deuxième réseau (16) de transducteurs (161 - 16n) pour réémettre les signaux fournis par lesdits moyens d'inversion temporelle vers au moins un milieu image (18)

caractérisé en ce qu'il comprend: - un troisième réseau (20) de transducteurs (20î20m) disposé dans le milieu image (18) à une distance fixe dudit deuxième réseau (16) de transducteurs; - des moyens de stockage des signaux reçus sur ledit troisième réseau (20) de transducteurs

et en ce que lesdits moyens de retournement temporel stockent et fournissent lesdits signaux à des fréquences d'écriture f et de lecture fi différentes, pour former successivement les images desdits points de l'objet sur ledit troisième réseau de transducteurs.

17.- Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens d'émission émettent une onde ultrasonore.

18.- Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens d'émission émettent une onde électromagnétique.

19.- Dispositif selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de milieux image avec chacun un troisième réseau de transducteurs.

20.- Dispositif selon l'une des revendications 16 à 19, caractérisé en ce que ledit ou lesdits milieux image sont constitués d'une feuille mince transparente aux signaux réémis par le deuxième réseau de transducteurs.

21.- Dispositif selon l'une des revendications 16 à 20, caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion temporelle comprennent: - des convertisseurs analogiques-numériques (131 - 13n) convertissant les signaux des transducteurs dudit premier réseau; - des moyens de mémoire (14î14n) pour stocker les signaux convertis; - des convertisseurs numériques-analogiques (151-15n) convertissant les signaux lus dans les moyens de mémoire (141-14n) et fournissant des signaux analogiques aux transducteurs dudit deuxième réseau; - des moyens (25) de gestion des adresses mémoire en écriture et en lecture, pour commander l'écriture et la lecture des signaux dans les moyens de mémoire, à des fréquences différentes, et en assurant un retournement temporel.

22.- Dispositif selon l'une des revendications 16 à 21, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième réseaux sont bidimensionnels et comprennent des éléments répartis aléatoirement.