FR2997191A1

FR2997191A1 - Ensemble transducteur ultrasonore a sabot conformable

Info

Publication number: FR2997191A1
Application number: FR1352066A
Authority: FR
Original assignee: IMASONIC
Current assignee: IMASONIC
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-04-25
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: FR2997191B1

Abstract

L'invention concerne un ensemble transducteur ultrasonore comportant un transducteur présentant une partie active (1) émettant et/ou recevant des ondes ultrasonores, un sabot conformable (2) adapté pour contenir un milieu de couplage (7) dans lequel la face émettrice de ladite partie active (1) dudit transducteur est destinée à être immergée, comprenant une mécanique d'interface (8) permettant un assemblage étanche entre ledit transducteur et ledit sabot conformable (2) et une immersion de ladite partie active (1) dudit transducteur dans ledit milieu de couplage (7), ledit sabot conformable (2) étant structuré et comportant une fenêtre acoustique dans sa partie inférieure destinée à venir en contact avec un objet à inspecter (12), au moins un rayon de raccordement entre une paroi latérale (4) et ladite fenêtre acoustique, la paroi latérale (4) étant flexible pour permettre le déplacement du milieu de couplage (7) à l'intérieur dudit sabot conformable (2).

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention concerne un ensemble transducteur ultrasonore constitué d'un transducteur ultrasonore pour émettre et/ou recevoir un faisceau d'ondes ultrasonores équipé d'un sabot conformable. Un tel ensemble transducteur ultrasonore peut être utilisé dans le domaine industriel pour le contrôle et l'évaluation non destructifs des matériaux ou dans le domaine médical. De façon plus générale, il peut être utilisé dans tout domaine nécessitant que le transducteur soit en contact avec la surface d'un objet à inspecter et soit suffisamment flexible pour épouser la forme de cette surface. A titre d'exemple d'application, on peut citer dans le domaine industriel le contrôle de cordon de soudure, de coude et de piquage. A titre d'exemple d'application dans le domaine médical, on peut citer le diagnostic échographique et la thérapie par ultrasons de haute intensité. L'ensemble transducteur permet alors à la fois de refroidir l'interface d'entrée avec le corps humain pour éviter des brûlures de la peau et de recréer les conditions d'un bain d'eau. En outre, il permet de se conformer facilement à des parties rigides ou difficilement accessibles du corps humain. L'état de la technique décrit des ensembles transducteurs équipés d'un milieu de couplage en matériau rigide, par exemple en polystyrène réticulé (Rexolite0), en guise de sabot au contact de l'objet. Ces ensembles transducteurs sont performants pour l'inspection d'objets de géométrie constante, par exemple plane ou cylindrique, et sans irrégularité. Cependant, de tels sabots montrent des limites d'utilisation dès que les géométries sur lesquelles ces ensembles transducteurs sont utilisés deviennent irrégulières ou variables.

En particulier, il apparait des difficultés de couplage, une baisse de la qualité des images acquises, voire une impossibilité de contrôler des objets dont la géométrie varie fortement. Ceci est le cas notamment pour les formes toriques ou coniques ou pour des raccords de tuyauterie comme les cordons de soudures réalisés à la main ou encore dans le cas d'objets à inspecter fortement corrodées.

Pour améliorer le transfert acoustique, il est généralement nécessaire d'ajouter un couplant supplémentaire tel qu'un gel de couplage, généralement aqueux, à l'interface entre l'objet à inspecter et le sabot pour éviter qu'une pellicule d'air ne gêne la propagation de l'onde ultrasonore. Cependant, même avec un gel de couplage, l'interface entre l'objet et le transducteur ou le sabot constitue un milieu intermédiaire qui a tendance à générer des échos importants se traduisant par un bruit significatif dans l'acquisition d'image. De plus, l'utilisation de gel de couplage directement sur l'objet à inspecter peut se révéler indésirable. Pour résoudre ce problème, il a été proposé des ensembles transducteurs comportant un sabot maintenu par un cadre ou des éléments rigides et dont la face inférieure est fermée par une membrane flexible contenant un milieu de couplage, généralement de l'eau, dans lequel est immergé un transducteur. La membrane flexible permet au sabot de se conformer à la surface de l'objet à inspecter, permettant ainsi un meilleur contact et une meilleure qualité d'image. En particulier, on peut citer le brevet US 5426980 qui concerne un transducteur et un sabot fixé par filetage à un support rigide comportant une membrane flexible contenant un milieu de couplage. Le brevet W02005/057205 concerne une sonde à ultrasons conçue pour effectuer des essais non destructifs, en particulier pour vérifier des soudures par point, comprenant un transducteur à ultrasons et un élément de couplage ultrasonore maintenu par un collier solide permettant d'éviter le déchirement des poches de couplant sur les surfaces irrégulières. Des solutions proposent également des ensembles transducteurs avec des sabots non étanches ouverts sur leurs faces inférieures, dits de « jupes », ayant comme objectif de retenir un volume de milieu de couplage entre le transducteur et l'objet à inspecter. A titre d'exemple, on peut citer le brevet US 7 694 569 qui concerne un ensemble transducteur situé à l'intérieur d'un boitier ouvert dans sa partie inférieure dont des membranes latérales flexibles à l'extrémité du boitier permettent de contenir un milieu de couplage à l'intérieur de celui-ci. Le brevet US 7 886 605 concerne un ensemble transducteur inclus dans un boitier se caractérisant par la présence de piliers de renforcement permettant de stabiliser le transducteur sur l'objet à inspecter. Cependant, la présence d'un cadre ou d'éléments rigides dans les documents de l'art antérieur précédemment cités ne permet pas le déplacement du milieu de couplage lors de la déformation de la membrane flexible au contact de l'objet. Celle-ci ne peut ainsi pas se déformer de façon optimale pour épouser des géométries à petit rayons de forme. Ces solutions nécessitent donc le plus souvent la mise en oeuvre additionnelle de vases d'expansion ou de compensation pour permettre au volume du milieu de couplage de se déplacer facilement. Cependant, de tels ensembles transducteurs entraînent des fuites du volume de milieu de couplage qui nécessitent en compensation un apport continu pour combler ces pertes.

D'autres solutions proposent l'utilisation d'une enveloppe fermée déformable, dite « coussinet déformable », contenant un milieu de couplage, montée en face avant du transducteur et située à l'interface avec l'objet à inspecter. Toutefois, l'utilisation de ce type d'enveloppe conduit à gérer une interface supplémentaire avec le transducteur pouvant perturber le faisceau acoustique, et induire un comportement dynamique instable par son affaissement ou la formation de plis. En outre, un remplissage sans bulles d'air de l'enveloppe s'avère alors délicat à opérer. Un des objets de l'invention consiste à réaliser un ensemble transducteur ultrasonore permettant au milieu de couplage contenu dans le sabot conformable de se déplacer facilement afin d'obtenir un grand niveau de conformabilité tout en conservant un bon maintien mécanique du sabot, un bon comportement dynamique et une bonne stabilité lors du déplacement du sabot conformable au contact d'un objet. Il est ainsi possible d'épouser plusieurs géométries différentes (planes, cylindriques, coniques, etc.) de différentes tailles et différents diamètres. Un autre objet de l'invention est la définition d'un matériau élastomère pour constituer le sabot conformable qui présente un bon compromis de performances acoustiques et mécaniques, notamment pour la « transparence » acoustique, la tenue à l'usure et la conformabilité. Un autre objet de l'invention est également de rendre l'assemblage contenant le milieu de couplage par construction étanche.

PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un des inconvénients des systèmes précités, préférentiellement tous. A cet effet, on propose un ensemble transducteur ultrasonore comportant : - un transducteur présentant une partie active émettant et/ou recevant des ondes ultrasonores au moyen d'au moins une face émettrice, - un sabot conformable adapté pour contenir un milieu de couplage dans lequel la face émettrice de ladite partie active dudit transducteur est destinée à être immergée, comprenant une partie supérieure ouverte, et - une mécanique d'interface permettant un assemblage étanche entre ledit transducteur et ledit sabot conformable et une immersion de ladite partie active dudit transducteur dans ledit milieu de couplage, - ledit sabot conformable étant structuré et comportant : - au moins une paroi latérale, - une fenêtre acoustique dans sa partie inférieure destinée à venir en contact avec un objet à inspecter et de se conformer à sa surface, - au moins un rayon de raccordement entre ladite au moins une paroi latérale et ladite fenêtre acoustique, - ladite au moins une paroi latérale étant flexible pour permettre le déplacement du milieu de couplage à l'intérieur dudit sabot conformable.

L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - le rayon de raccordement constitue une zone de transition continue de l'épaisseur du sabot conformable entre l'épaisseur de la au moins une paroi latérale et l'épaisseur plus faible de la fenêtre acoustique ; - le rayon de raccordement présente une face intérieure et une face extérieure, la face intérieure s'incurvant vers l'intérieur du sabot conformable avec un rayon de courbure inférieur à celui de la face extérieure, de sorte que la face intérieure et la face extérieure se rapprochent en direction de la fenêtre acoustique ; - le sabot conformable comprend un débord vers l'extérieur dudit sabot conformable au niveau de sa partie supérieure ouverte coopérant avec la mécanique d'interface pour assurer l'étanchéité de l'ensemble transducteur ultrasonore équipé dudit sabot conformable; - le sabot conformable présente une géométrie de révolution ; - le sabot conformable présente au moins quatre parois latérales ; - le matériau du sabot conformable présente une dureté comprise entre 30 ShA et 70 ShA, une résistance à la traction inférieure à 10 MPa et un allongement à la rupture supérieur à 400 %; - le matériau du sabot conformable a une impédance acoustique comprise entre 1,4 MRayl et 1,7 MRayl ; - le sabot conformable comporte une arrivée de fluide de lubrification sur le côté extérieur de la au moins une paroi latérale dudit sabot conformable afin de lubrifier le contact entre la fenêtre acoustique dudit sabot conformable et la surface de l'objet à inspecter ; - la fenêtre acoustique est recouverte sur sa face extérieure d'un revêtement favorisant le glissement ; - la fenêtre acoustique est bombée vers l'extérieur du sabot conformable ; - la fenêtre acoustique est poreuse afin d'exsuder le milieu de couplage vers l'extérieur pour favoriser le couplage entre ladite fenêtre acoustique et la surface de l'objet à inspecter. - la au moins une paroi latérale a une épaisseur comprise entre 1 et 6 millimètres, et la fenêtre acoustique a une épaisseur inférieure à 0,8 millimètre ; - la au moins une paroi latérale présente des zones localement de plus faible épaisseur pour favoriser la déformation de ladite au moins une paroi latérale et laisser ainsi plus de liberté de déplacement au milieu de couplage ; - la partie supérieure ouverte est inclinée par rapport à la fenêtre acoustique ; - la mécanique d'interface comporte une buse de remplissage et/ou d'évacuation du milieu de couplage et/ou des bulles d'air ; - le sabot conformable est pourvu extérieurement de pièges à ondes sur au moins une paroi latérale ; - les pièges à ondes du sabot conformable sont constitués de deux matériaux comportant des coefficients d'atténuation acoustiques différents. L'invention concerne également un sabot conformable pour la réalisation d'un ensemble transducteur précédemment décrit, ledit sabot conformable étant adapté pour contenir un milieu de couplage et comportant : - une partie supérieure ouverte, pour recevoir la face émettrice de la partie active d'un transducteur, - au moins une paroi latérale flexible pour permettre le déplacement du milieu de couplage à l'intérieur dudit sabot conformable, - une fenêtre acoustique dans sa partie inférieure destinée à venir en contact avec un objet à inspecter, et - au moins un rayon de raccordement entre ladite au moins une paroi latérale et ladite fenêtre acoustique. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative. Cette description doit être lue sur la base des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 représente une vue de côté d'un ensemble transducteur équipé d'un sabot conformable non déformé selon un mode de réalisation possible de l'invention ; la figure 2 représente une vue de côté d'un ensemble transducteur équipé d'un sabot conformable de la figure 1 déformé ; la figure 3 représente une autre vue de côté du même ensemble transducteur équipé d'un sabot conformable non déformé ; la figure 4 représente une autre vue de côté du même ensemble transducteur équipé d'un sabot conformable de la figure 3 déformé ; la figure 5 représente une vue en coupe d'un ensemble transducteur équipé d'un sabot conformable selon un autre mode de réalisation possible de l'invention ; la figure 6 représente une vue en perspective du sabot conformable équipant l'ensemble transducteur décrit en figures 1, 2, 3 et 4; la figure 7 représente une vue en perspective du sabot conformable équipant l'ensemble transducteur représenté en figure 5 ; la figure 8 représente une vue de côté d'un ensemble transducteur équipé d'un sabot conformable non déformé et de deux transducteurs selon un autre mode de réalisation possible de l'invention ; la figure 9 représente une vue de côté d'un rayon de raccordement de la face avant d'un sabot conformable.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1, 2, 3, 4 et 5, un ensemble transducteur selon un mode de réalisation possible de l'invention comporte un transducteur ultrasonore présentant une partie active 1 émettant et/ou recevant des ondes ultrasonores au niveau d'une face émettrice, et un sabot conformable 2 contenant un milieu de couplage 7 et une mécanique d'interface 8 permettant un assemblage étanche entre le transducteur et le sabot conformable 2. La partie active 1 du transducteur est généralement constituée principalement d'un matériau piézoélectrique, éventuellement piézocomposite, éventuellement multicouche, et d'un ensemble d'au moins deux électrodes qui permettent de créer un champ électrique dans l'épaisseur du matériau piézoélectrique. La description qui suit sera faite non limitativement à des fins d'illustration en référence à une telle partie active 1 mettant en oeuvre des phénomènes piézoélectriques. Cependant, la partie active 1 peut être tout dispositif électro-acoustique tel qu'un transducteur capacitif, par exemple un transducteur capacitif micro-usiné (ou CMUT pour l'anglais Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer), un transducteur électrostrictif, etc. Le transducteur remplit généralement les fonctions d'émission et de réception des ondes ultrasonores, mais on peut également envisager d'utiliser en combinaison deux transducteurs, l'un en émission et l'autre en réception, de telle sorte qu'ils sont placés en vis-à-vis de chaque côté d'un objet à inspecter 12. Cette configuration peut nécessiter la mise en place d'une membrane flexible 11 à l'intérieur du sabot conformable 2, au milieu du volume de couplant, dont la fonction est d'atténuer, voire d'absorber complètement, les ondes issues du transducteur émetteur afin qu'elles ne perturbent pas, par écho sur la fenêtre acoustique 5, les informations reçues par le transducteur récepteur. Comme illustrés par la figure 8, les deux transducteurs sont alors placés de part et d'autre de cette membrane flexible 11.

A cet effet, on peut prévoir une paroi extensible en matériau élastomère arrangé en soufflet, incluant en son centre une couche de fines particules de liège. Par exemple, une couche de fines particules de liège est fixée par une fine couche d'élastomère non polymérisé, c'est-à-dire mouillante, sur une première couche en matériau élastomère, et est recouverte par une seconde couche élastomère de même nature que la première.

La face émettrice de ladite partie active 1 du transducteur est immergée dans le milieu de couplage 7 au niveau de la partie supérieure ouverte 3 du sabot conformable 2. En référence aux figures 6 et 7, le sabot conformable 2 est une poche flexible structurée qui présente une partie supérieure ouverte 3 au moins en partie, au moins une paroi latérale 4, et une fenêtre acoustique 5 dans sa partie inférieure destinée à venir en contact avec un objet à inspecter 12. Le sabot conformable 2 peut présenter plusieurs parois latérales 4, et de préférence quatre parois latérales 4 comme illustrées par la figure 6. Le sabot conformable 2 peut également avoir une géométrie de révolution comme dans le cas illustré par la figure 7.

Ces parois latérales 4 sont mises en contact avec la fenêtre acoustique 5 au moyen des rayons de raccordement 10 à leurs intersections. Des rayons de raccordement 10 peuvent également être prévus entre les parois latérales 4. Le sabot conformable 2 comporte ainsi au moins un rayon de raccordement 10 entre ladite au moins une paroi latérale 4 et la fenêtre acoustique 5. Le rayon de raccordement 10 est une zone de transition continue, de préférence sur au moins 2 mm, de l'épaisseur du sabot conformable 2 entre l'épaisseur de la paroi latérale 4 et l'épaisseur plus faible de la fenêtre acoustique 5. Le rayon de raccordement 10 est dimensionné de sorte à passer de façon progressive d'une épaisseur donnée de la paroi latérale 4 à une épaisseur donnée de la fenêtre acoustique 5. Le rayon de raccordement 10 présente une face extérieure convexe afin de permettre au sabot conformable 2 de grimper facilement sur les irrégularités locales de l'objet à inspecter 12 et d'éviter tout comportement saccadé lors du déplacement du sabot conformable 2. Le rayon de raccordement 10 permet ainsi de limiter à la fenêtre acoustique 5 la déformation du sabot conformable 2 due au contact de l'objet à inspecter 12. Ce rayon de raccordement 10 confère un niveau de conformabilité supplémentaire à la fenêtre acoustique 5 et permet d'éviter la formation de plis en plaquant de façon progressive et régulière la fenêtre acoustique 5 sur l'objet à inspecter 12. Enfin, le rayon de raccordement 10 permet une répartition continue de l'effort de plaquage. Comme illustré par la figure 9, le rayon de raccordement 10 présente de préférence une face intérieure et une face extérieure, la face intérieure s'incurvant vers l'intérieur avec un rayon de courbure R2 inférieur à celui de la face extérieure R1, de sorte que la face intérieure et la face extérieure se rapprochent en direction de la fenêtre acoustique 5, et donc que l'épaisseur du sabot conformable 2 diminue à l'approche de la fenêtre acoustique 5. Le sabot conformable 2 est flexible, présentant une dureté comprise entre 30 ShA et 70 ShA. Par exemple, la dureté du sabot conformable 2 est de 40 ShA. Le sabot conformable 2 présente également une résistance à la traction inférieure à 10 MPa, par exemple une résistance égale à 3.6 MPa, et un allongement à la rupture supérieur à 400 %. Le sabot conformable 2 vise à proposer le meilleur compromis entre performances acoustiques et performances mécaniques. A cet effet, le sabot conformable 2 est de préférence constitué d'élastomère de polyuréthane, qui présente notamment des performances acoustiques proches de l'eau ainsi que des performances mécaniques d'élasticité et de tenue à l'usure appréciables. Le matériau constituant le sabot conformable 2 peut comprendre différentes proportions de durcisseur ou des charges minérales. Il peut également être renforcé avec des fibres tressées pour le rendre plus résistant au déchirement pour des applications de contrôle non destructif (CND) dans le secteur des composants de centrale de production d'énergie. De préférence, le matériau constituant le sabot conformable 2 répond aux contraintes PMUC (Produits et Matériaux Utilisés en Centrale nucléaire). Pour des applications médicales, le sabot conformable 2 est de préférence constitué d'un matériau biocompatible qui peut également, notamment pour des applications thérapeutiques, être thermiquement conducteur. On entend par matériau thermiquement conducteur un matériau ayant une conductivité thermique supérieure à 0.2 W/m/K.

Dans un souci esthétique et également afin de vérifier la présence de bulles d'air en visualisant l'intérieur du sabot conformable 2, le matériau du sabot conformable 2 peut être transparent à la lumière. Le sabot conformable 2 peut être fabriqué par coulée sous vide d'air dans des moules silicones. Ce procédé offre l'avantage de pouvoir réaliser des moules à faible coût avec une grande possibilité de géométries différentes. Le sabot conformable 2 comporte un débord 9 vers l'extérieur dudit sabot conformable 2, qui peut être continu ou discontinu, au niveau de sa partie supérieure ouverte 3. Le débord 9 est ainsi situé sur la périphérie supérieure de la ou des paroi(s) latérale(s) 4, et coopère avec la mécanique d'interface 8 pour assurer l'étanchéité du sabot conformable.

Le débord 9 s'étend par exemple entre 0,5 et 2 mm au-delà de la ou des paroi(s) latérale(s) 4, ce qui permet de maintenir ledit débord 9 comprimé dans deux directions par la mécanique d'interface 8 afin de réaliser l'étanchéité de l'assemblage avec ladite mécanique d'interface 8. Le débord 9 présente de préférence une épaisseur d'au moins 1 millimètre afin de présenter une résistance suffisante pour pouvoir supporter le poids du sabot conformable 2 rempli du milieu de couplage 7 lorsque ledit sabot conformable 2 n'est supporté que par la coopération entre ledit débord 9 et la mécanique d'interface 8. La paroi latérale 4 dudit sabot conformable 2, outre ses capacités acoustiques, détermine la conformabilité de l'ensemble, la stabilité géométrique et le comportement en mouvement du sabot conformable 2 au contact de l'objet 12. Comme illustrée par les figures 1 et 2, au moins une partie de la paroi latérale 4 est notamment espacée de la mécanique d'interface 8 afin de permettre au sabot conformable 2 de se déformer librement au contact de l'objet à inspecter 12 tout en étant protégée latéralement par la mécanique d'interface 8. La paroi latérale 4 est flexible pour donner plus de souplesse de déplacement au milieu de couplage 7. La paroi latérale 4 est en outre de préférence conformée pour favoriser le déplacement du milieu de couplage 7. Un mode de réalisation préféré de l'invention consiste donc à prévoir dans au moins une des parois latérales 4 des zones 6 localement plus fines que le reste de ladite paroi latérale 4. La présence de zones 6 locales de plus faible épaisseur permet aux parois latérales 4 qui en sont dotées de se déformer plus facilement laissant ainsi plus de liberté de déplacement au milieu de couplage 7 dans le sabot conformable 2 tout en gardant de bonnes performances de comportement dynamique. Un autre mode de réalisation consiste à utiliser un vase d'expansion taré en pression pour augmenter les capacités de déplacement du milieu de couplage 7 dans le sabot conformable 2. Tout en étant flexible, la paroi latérale 4 est plus rigide que la fenêtre acoustique 5 de manière à constituer une référence de forme pour celle-ci. La paroi latérale 4 est ainsi plus épaisse que la fenêtre acoustique 5. De préférence, la paroi latérale 4 a une épaisseur comprise entre 1 et 6 millimètres selon la taille et la stabilité de forme souhaitées au cours du déplacement du sabot conformable 2. La ou les parois latérales 4 peuvent être structurées verticalement ou horizontalement pour intégrer des fonctionnalités liées au comportement dynamique du sabot conformable 2 ou aux performances acoustiques. Par exemple, une paroi latérale 4 peut présenter des zones de renfort de plus forte épaisseur ayant une forme spécifique. Par exemple, afin de réaliser des pièges à ondes, la paroi latérale 4 du sabot conformable 2 illustrée par la figure 7 présente des brises ondes prismatiques 13, qui sont ici représentés horizontalement, mais qui peuvent également disposés verticalement ou dans tout autre orientation.

Les pièges à ondes formés sur la face externe du sabot conformable 2 peuvent avantageusement être réalisés dans un matériau différent de celui du sabot conformable 2 pour proposer des capacités d'absorption plus importante tout en ayant la même impédance acoustique que le matériau du sabot conformable 2. Il peuvent par exemple être constitués de deux matériaux distincts de même impédance acoustique, avec un premier matériau présentant une faible atténuation, et un second matériau présentant une forte atténuation. La fenêtre acoustique 5 constitue la partie inférieure du sabot conformable 2 venant en contact avec l'objet à inspecter 12. Elle est opposée à la partie supérieure ouverte 3 du sabot conformable 2 et se situe sur le trajet du faisceau d'ondes ultrasonores émis par la partie active 1 du transducteur.

Elle répond à des exigences multiples de performances mécaniques, de performances acoustiques et de mise en oeuvre. Tout d'abord, la fenêtre acoustique 5 est flexible et peut se déformer afin de permettre au sabot conformable 2 d'épouser la surface de l'objet à inspecter 12. En effet, la qualité d'image est améliorée par une qualité de couplage accrue entre le sabot conformable et l'objet à inspecter. De préférence, la fenêtre acoustique 5 a une capacité d'allongement à la rupture supérieure à 400 %. Par conséquent, la fenêtre acoustique 5 peut se conformer à des géométries convexes ou concaves de l'objet à inspecter 12. Il est ainsi possible d'éviter la présence d'une pellicule d'air à l'interface entre la fenêtre acoustique 5 et la surface de l'objet à inspecter 12 qui générerait des échos importants se traduisant par du bruit significatif dans l'acquisition d'image. L'épaisseur de cette fenêtre acoustique 5 doit également être suffisamment fine pour favoriser la bonne conformation et la bonne mise en contact entre le sabot conformable 2 et l'objet à inspecter 12. Le sabot conformable 2 contient un milieu de couplage 7 dans lequel la partie active 1 du transducteur est immergée. Le milieu de couplage 7 est un fluide permettant de favoriser le couplage acoustique entre les différents milieux et ainsi de favoriser la propagation du faisceau acoustique. Il s'agit de préférence d'eau. L'impédance acoustique du matériau du sabot conformable 2 est choisie proche de celle du milieu de couplage 7. Lorsque le milieu de couplage 7 est de l'eau par exemple, l'impédance acoustique du matériau du sabot conformable 2 doit être comprise entre 1,4 MRayl et 1,7 MRayl, soit entre 1,4 x106 Pa.s/m et 1,7x 106 Pa.s/m, c'est-à-dire proche de l'impédance acoustique de l'eau égale à 15x106 Pa.s/m à 25°C. De même, la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore traversant le matériau du sabot conformable 2 est comprise entre 1480 et 1520 m/s, c'est-à-dire proche de la vitesse de propagation du son dans l'eau égale à 1500 m/s à 25°C. En plus de bonne performances de transmission, le matériau du sabot conformable 2 a une atténuation faible de l'onde ultrasonore, inférieure à 2 db/mm à 5MHz.

Pour répondre à d'autres besoins applicatifs, on peut également utiliser un milieu de couplage 7 à base de glycérine, par exemple avec une impédance de 2,5 MRayl, par exemple pour des applications sur acier ou dans le cas de température élevée. Le matériau du sabot conformable 2 est alors choisi avec une impédance proche de 2,5 MRayl comme on le trouve dans d'autres matériaux polyuréthane. La fenêtre acoustique 5 est d'une épaisseur moindre que celle d'une paroi latérale 4, et de préférence inférieure à 0,8 millimètre. La fenêtre acoustique 5 a de préférence une forme non plane et bombée vers l'extérieur au repos lorsque le sabot conformable 2 ne contient pas de milieu de couplage 7. Cela permet une mise en contact progressive et une bonne évacuation de l'air compris entre l'objet à inspecter 12 et la fenêtre acoustique 5. En outre, la fenêtre acoustique 5, en plus de comporter des caractéristiques de déformation, est une bande de glissement. Le transducteur peut ainsi être déplacé tout en restant au contact de l'objet à inspecter 12. A cet effet, elle peut avantageusement comporter un revêtement favorisant le glissement sur sa face extérieure, de préférence en polyuréthane. Une arrivée d'eau, de gel de couplage ou de fluide de lubrification peut également être ajoutée sur l'extérieur des parois latérales 4 du sabot conformable 2 pour lubrifier le contact entre la fenêtre acoustique 5 et la surface de l'objet à inspecter 12 au fur et à mesure des déplacements du transducteur, tels que des capillaires surmoulés dans le sabot conformable 2 ou des buses rapportées extérieures.

De préférence encore, la fenêtre acoustique 5 est micro-percée et donc poreuse afin d'exsuder le milieu de couplage 7 qu'elle contient vers l'extérieur pour favoriser le couplage entre la fenêtre acoustique 5 et la surface de l'objet à inspecter 12. Le milieu de couplage 7 peut en outre contenir un antigel pour une utilisation du transducteur à des températures basses, voir négatives. Une circulation du milieu de couplage 7 peut également être envisagée pour permettre des applications en températures élevées et/ou pour maintenir une température stabilisée dans le sabot conformable 2 La mécanique d'interface 8 permet d'assembler de façon étanche le transducteur immergé dans le sabot conformable 2 qui lui-même contient le milieu de couplage 7. Elle peut être constituée d'un ou plusieurs éléments coopérant entre eux et avec le débord 9 du sabot conformable 2. La mécanique d'interface 8 peut alors maintenir par compression dans deux directions opposées le débord 9 afin de réaliser l'étanchéité de la fermeture du sabot conformable 2. Elle ferme partiellement la partie supérieure ouverte 3 du sabot conformable 2 tout en disposant également d'une ouverture pour accueillir et maintenir la partie active 1 du transducteur.

La mécanique d'interface 8 peut accueillir des fonctions supplémentaires, telle qu'une buse de remplissage 14 ou d'évacuation des eawdbulles d'air, ainsi que des géométries fonctionnelles d'interfaçage mécanique pour déplacer le transducteur au contact de l'objet à inspecter 12. En référence aux figures 1 et 2, la buse de remplissage 14 est de préférence située du côté de la paroi latérale 4b présentant la plus grande hauteur entre la fenêtre acoustique 5 et le débord 9 vers l'extérieur. Puisque l'ensemble du sabot conformable 2 est flexible, il est possible de faire varier à la main l'angle d'inclinaison du transducteur par rapport à la surface de l'objet à inspecter 12 tout en restant parfaitement couplé.

La présence d'un ou plusieurs angle d'inclinaison peut être utile pour les besoins d'utilisation du transducteur selon l'invention, par exemple afin de transformer une onde longitudinale émise en onde transversale, et réciproquement. En référence aux figures 1, 2 et 6, la partie supérieure ouverte 3 du sabot conformable 2 peut notamment être inclinée ou parallèle par rapport à la fenêtre acoustique 5.

Le sabot conformable 2 peut par exemple comporter au moins deux parois latérales non adjacentes 4a, 4b, une paroi latérale 4a présentant une hauteur entre le débord 9 et la fenêtre acoustique 5 inférieure à la hauteur entre le débord 9 et la fenêtre acoustique 5 de l'autre paroi latérale 4b. La mécanique d'interface 8 peut notamment présenter des pieds d'appui sur l'objet à inspecter 12 afin de maintenir l'assiette du transducteur. Elle peut également comporter une fonction supplémentaire pour les utilisations manuelles lorsque la maîtrise de l'assiette entre la partie active 1 du transducteur et l'objet à inspecter 12 est nécessaire. Les angles d'inclinaison du transducteur peuvent également être contrôlés et maintenus par des moyens spécifiques permettant de faire varier l'inclinaison de la partie active 1 par rapport à la mécanique d'interface 8.

Claims

REVENDICATIONS1. Ensemble transducteur ultrasonore comportant : - un transducteur présentant une partie active (1) émettant et/ou recevant des ondes ultrasonores au moyen d'au moins une face émettrice, - un sabot conformable (2) adapté pour contenir un milieu de couplage (7) dans lequel la face émettrice de ladite partie active (1) dudit transducteur est destinée à être immergée, comprenant une partie supérieure ouverte (3), et - une mécanique d'interface (8) permettant un assemblage étanche entre ledit transducteur et ledit sabot conformable (2) et une immersion de ladite partie active (1) dudit transducteur dans ledit milieu de couplage (7), caractérisé en ce que ledit sabot conformable (2) est structuré et comporte : - au moins une paroi latérale (4), - une fenêtre acoustique (5) dans sa partie inférieure destinée à venir en contact avec un objet à inspecter (12) et à se conformer à sa surface, - au moins un rayon de raccordement (10) entre ladite au moins une paroi latérale (4) et ladite fenêtre acoustique (5), et en ce que ladite au moins une paroi latérale (4) est flexible pour permettre le déplacement du milieu de couplage (7) à l'intérieur dudit sabot conformable (2).
2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le rayon de raccordement (10) constitue une zone de transition continue de l'épaisseur du sabot conformable (2) entre l'épaisseur de la au moins une paroi latérale (4) et l'épaisseur plus faible de la fenêtre acoustique (5).
3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rayon de raccordement (10) présente une face intérieure et une face extérieure, la face intérieure s'incurvant vers l'intérieur du sabot conformable (2) avec un rayon de courbure inférieur à celui de la face extérieure, de sorte que la face intérieure et la face extérieure se rapprochent en direction de la fenêtre acoustique (5).
4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sabot conformable (2) comporte un débord (9) vers l'extérieur dudit sabot conformable (2) au niveau de sa partie supérieure ouverte (3) coopérant avec la mécanique d'interface (8) pour assurer l'étanchéité de l'ensemble transducteur ultrasonore équipé dudit sabot conformable (2),35
5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sabot conformable (2) présente une géométrie de révolution.
6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le sabot conformable (2) présente au moins quatre parois latérales (4).
7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau du sabot conformable (2) présente une dureté comprise entre 30 ShA et 70 ShA, une résistance à la traction inférieure à 10 MPa et un allongement à la rupture supérieur à 400 %.
8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau du sabot conformable (2) a une impédance acoustique comprise entre 1,4 MRayl et 1,7 MRayl.
9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sabot conformable (2) comporte une arrivée de fluide de lubrification sur le côté extérieur de la au moins une paroi latérale (4) dudit sabot conformable (2) afin de lubrifier le contact entre la fenêtre acoustique (5) dudit sabot conformable (2) et la surface de l'objet à inspecter (12).
10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fenêtre acoustique (5) est recouverte sur sa face extérieure d'un revêtement favorisant le glissement.
11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fenêtre acoustique (5) est bombée vers l'extérieur du sabot conformable (2).
12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fenêtre acoustique (5) est poreuse afin d'exsuder le milieu de couplage (7) vers l'extérieur pour favoriser le couplage entre ladite fenêtre acoustique (5) et la surface de l'objet à inspecter (12).
13. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la au moins une paroi latérale (4) a une épaisseur comprise entre 1 et 6 millimètres, et la fenêtre acoustique (5) a une épaisseur inférieure à 0,8 millimètre.
14. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la au moins une paroi latérale (4) présente des zones (6) localement de plus faible épaisseur pour favoriser la déformation de ladite au moins une paroi latérale (4) et laisser ainsi plus de liberté de déplacement au milieu de couplage (7).
15. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie supérieure ouverte (3) est inclinée par rapport à la fenêtre acoustique (5).
16. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la mécanique d'interface (8) comporte une buse de remplissage (14) et/ou d'évacuation du milieu de couplage (7) et/ou des bulles d'air.
17. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sabot conformable (2) est pourvu extérieurement de pièges à ondes (13) sur au moins une paroi latérale (4).
18. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel les pièges à ondes (13) du sabot conformable (2) sont constitués de deux matériaux comportant des coefficients d'atténuation acoustiques différents.
19. Sabot conformable (2) pour la réalisation d'un ensemble transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit sabot conformable (2) étant adapté pour contenir un milieu de couplage (7) et comportant : - une partie supérieure ouverte (3), pour recevoir la face émettrice de la partie active (1) d'un transducteur, et - au moins une paroi latérale (4) flexible pour permettre le déplacement du milieu de couplage (7) à l'intérieur dudit sabot conformable (2), - une fenêtre acoustique (5) dans sa partie inférieure destinée à venir en contact avec un objet à inspecter (12), et - au moins un rayon de raccordement (10) entre ladite au moins une paroi latérale (4) et ladite fenêtre acoustique (5).