FR3006448A1 - ULTRASONIC IMPEDANCEMETRIC PROBE WITH SOLID WAVE OR SOLID-LIQUID PROJECTED GUIDES - Google Patents

ULTRASONIC IMPEDANCEMETRIC PROBE WITH SOLID WAVE OR SOLID-LIQUID PROJECTED GUIDES Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif et un procédé ultrasonore de mesure, d'inspection et de classification des propriétés mécaniques et/ou thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100), au moyen d'au moins une source large bande (20, 21, 22, 250, 260, 270, 280, 290, 540) d'ondes acoustiques couplées à au moins un guide (10, 17, 18, 150) solide à ondes élastiques d'impédance et d'effusivité connues, logé et amorti (43, 44, 55) dans une structure isolante (41, 42, 52) acoustiquement et thermiquement et couplé avec le milieu sur une surface déterminée (11, 14, 15, 16) avec une force (F) d'appui contrôlée (80,81), le dit couplage pouvant résulter d'un premier couplage (92) du guide solide à un guide liquide projeté en continu avec une pression hydrostatique constante ou variable, le dit liquide pouvant également être chauffé et projeté par intermittence, sous la forme d'un jet collimaté (93) percutant la surface du milieu. Les applications concernent le contrôle non destructif, le diagnostic médical, la classification de la qualité des aliments, la sidérurgie, ainsi que la vélocimétrie directionnelle.The invention relates to an ultrasonic device and method for measuring, inspecting and classifying the mechanical and / or thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100) by means of at least one broadband source (20, 21, 22, 250, 260, 270, 280, 290, 540) of acoustic waves coupled to at least one wave elastic solid waveguide (10, 17, 18, 150) impedance and effusivity, housed and damped (43, 44, 55) in an insulating structure (41, 42, 52) acoustically and thermally and coupled with the medium on a given surface (11, 14, 15, 16) with a controlled bearing force (F) (80,81), said coupling being able to result from a first coupling (92) of the solid guide to a liquid guide projected continuously with a constant or variable hydrostatic pressure, said liquid being able to It is also intermittently heated and sprayed in the form of a collimated jet (93) striking the middle surface. Applications include non-destructive testing, medical diagnosis, food grade classification, iron and steel, and directional velocimetry.

Description

DESCRIPTION L'invention concerne le contrôle non destructif (CND) à grande vitesse de balayage par couplant liquide projeté, l'élastographie ultrasonore d'échantillons élastiques et viscoélastiques ainsi que l'identification ou la classification de l'état de matériaux via leurs propriétés acoustiques ou thermiques. Elle est applicable à la vélocimétrie directionnelle. Elle consiste en un dispositif et un procédé permettant de mesurer les impédances acoustiques caractéristiques longitudinales et transversales dans les matériaux ou les tissus organiques par simple contact, immersion ou projection d'un guide d'impédance connue. Les matériaux 10 peuvent être des solides ou des fluides et en particulier des liquides viscoélastiques en phase de solidification ou de changement de phase haute température. Elle est composée de sondes de contact, à ondes volumiques ou guidées solides ou liquides, mises en contact avec les matériaux à caractériser. La surface de contact est une composante essentielle du dispositif car elle définit la limite entre vitesses fondamentales et vitesses de propagation en milieu guidé 15 dispersif. Elle définit aussi l'effusivité thermique apparente de la sonde lorsqu'il y a en outre un processus de transfert de chaleur entre la sonde et l'échantillon. Le procédé consiste à engendrer les ondes longitudinales et transversales, ou encore dispersives, aux fréquences souhaitées, dans un guide d'ondes d'impédance et de profil connus, mis en contact avec le matériau d'épreuve. Le matériau peut avoir une température élevée car les transducteurs 20 piézoélectriques utilisés pour émettre et recevoir les ondes ultrasonores ne sont pas directement en contact avec l'échantillon, un guide d'ondes relativement long jouant le rôle de tampon thermique. Inversement le guide d'ondes peut être chauffé et céder une partie de sa chaleur à l'échantillon, tandis que l'échantillon est à température ambiante avant le contact. Il peut également être refroidi et présenter une température inférieure à l'échantillon pour 25 absorber une partie de sa chaleur. L'objectif est alors une mesure simultanée des propriétés mécaniques et thermiques de l'échantillon. Un traitement des échos permet de déduire les impédances acoustiques caractéristiques et de rayonnement de l'échantillon, dans le cas où il n'est pas plan, ainsi que les vitesses de propagation et les variations spatiales et temporelles des vitesses de propagation dans l'échantillon. Une variante du dispositif permet de 30 déterminer des impédances locales par procédé échographique ou par couplage direct ou différentiel entre plusieurs guides coniques à ondes de flexion. Dans le domaine des variations temporelles, le dispositif peut déterminer une vitesse d'écoulement d'un fluide par contact avec le solide ou dans le fluide environnant. Il peut aussi servir à caractériser un processus de solidification par refroidissement thermique, avec changement de phase liquide-solide, par exemple dans le cas d'une plaque métallique de plusieurs centimètres d'épaisseur sortant d'un haut fourneau, le coeur de la plaque étant encore en fusion à 1200°C (mille deux cents degrés Celsius), tandis que la surface externe de la plaque commence à se solidifier. Dans ce cas de figure, en fonction des matières premières utilisées, des proportions de mélange, on cherche à accroitre l'expertise sur la vitesse de refroidissement et le profil de température dans l'épaisseur du matériau pour mieux contrôler l'apparition des phases cristallines et in fine les propriétés mécaniques du matériau, par exemple des fontes ou des plaques de verre chargées, ou encore des plaques d'acier, ou autre matériaux issus de procédés de fabrication haute température par laminage ou bain flotté.DESCRIPTION The invention relates to non-destructive non-destructive testing (NDT) at high speed of projected liquid coupling scanning, ultrasonic elastography of elastic and viscoelastic samples and the identification or classification of the state of materials via their acoustic properties. or thermal. It is applicable to directional velocimetry. It consists of a device and a method for measuring longitudinal and transverse characteristic acoustic impedances in organic materials or fabrics by simple contact, immersion or projection of a known impedance guide. The materials may be solids or fluids and in particular viscoelastic liquids in solidification phase or high temperature phase change. It is composed of contact probes, solid or liquid wave or guided, contacted with the materials to be characterized. The contact surface is an essential component of the device since it defines the limit between fundamental speeds and propagation speeds in dispersed guided medium. It also defines the apparent thermal effusivity of the probe when there is also a heat transfer process between the probe and the sample. The method comprises generating longitudinal and transverse waves, or dispersive waves, at the desired frequencies, in a known impedance waveguide and profile, contacted with the test material. The material may have a high temperature because the piezoelectric transducers used to transmit and receive the ultrasonic waves are not directly in contact with the sample, a relatively long waveguide acting as a thermal buffer. Conversely the waveguide may be heated and yield some of its heat to the sample, while the sample is at room temperature prior to contact. It can also be cooled and have a lower temperature than the sample to absorb some of its heat. The objective is then a simultaneous measurement of the mechanical and thermal properties of the sample. An echo processing makes it possible to deduce the characteristic and radiation acoustic impedances of the sample, in the case where it is not plane, as well as the propagation velocities and the spatial and temporal variations of the propagation velocities in the sample. . A variant of the device makes it possible to determine local impedances by echographic method or by direct or differential coupling between several conical bending waveguides. In the field of time variations, the device can determine a flow rate of a fluid by contact with the solid or in the surrounding fluid. It can also be used to characterize a process of solidification by thermal cooling, with liquid-solid phase change, for example in the case of a metal plate several centimeters thick coming out of a blast furnace, the core of the plate being still melting at 1200 ° C (one thousand two hundred degrees Celsius), while the outer surface of the plate begins to solidify. In this case, depending on the raw materials used, mixing proportions, we seek to increase the expertise on the cooling rate and the temperature profile in the thickness of the material to better control the appearance of crystalline phases and in fine the mechanical properties of the material, for example cast irons or glass plates, or even steel plates, or other materials resulting from high temperature manufacturing processes by rolling or float bath.

Le problème à résoudre consiste donc à accéder localement aux propriétés mécaniques de matériaux ou de tissus hétérogènes élastiques ou viscoélastiques dans l'espace et/ou dans le temps, par une méthode de contact locale, voire quasi-ponctuelle, acceptant éventuellement des températures élevées. Les paramètres que l'on cherche à déterminer de préférence simultanément avec des conditions de couplage contrôlées, sont en particulier les impédances longitudinale et transversale des matériaux. Ces paramètres sont exploités dans de nombreux domaines, notamment dans le domaine des interfaces tactiles acoustiques à apprentissage décrites dans les brevets FR0703651 du 23 mai 2007, FR0955065 du 21 juillet 2009, FR1059657 du 23 novembre 2010, FR1156892 du 28 juillet 2011, FR1258664 du 14 septembre 2012, FR1258664 du 14 septembre 2012, exploitant l'amortissement de modes de résonance ou la diffraction d'ondes ultrasonores basées sur les propriétés acoustiques de la pulpe du doigt qui, lorsqu'elle entre en contact avec la surface tactile, amortit, prélève et diffracte la vibration vectorielle sous-jacente de façon caractéristique de la position du toucher ou du geste à reconnaître. La part de chacun des phénomènes n'est pas encore connue, et c'est un des bénéfices de la présente invention que de contribuer à améliorer la connaissance de ce problème. Cependant, il existe des disparités d'une personne à l'autre, ainsi que selon l'âge et l'activité des individus, notamment en termes de callosité, de surface de contact et de la nature du derme. Un autre bénéfice de la présente invention est d'évaluer les propriétés acoustiques de la pulpe du doigt pour une population d'individus, de façon à ce que le procédé de localisation puisse être rendu fonctionnel pour l'ensemble de la population.The problem to be solved therefore consists in locally accessing the mechanical properties of elastic or viscoelastic heterogeneous materials or fabrics in space and / or time, by a local contact method, or even quasi-point, possibly accepting high temperatures. The parameters that are to be determined preferably simultaneously with controlled coupling conditions are in particular the longitudinal and transverse impedances of the materials. These parameters are used in many fields, in particular in the field of tactile acoustic learning interfaces described in patents FR0703651 of May 23, 2007, FR0955065 of July 21, 2009, FR1059657 of November 23, 2010, FR1156892 of July 28, 2011, FR1258664 of 14 September 2012, FR1258664 of September 14, 2012, exploiting the damping of resonance modes or the diffraction of ultrasonic waves based on the acoustic properties of the finger pulp which, when it comes into contact with the tactile surface, dampens, removes and diffracts the underlying vector vibration typically from the position of the touch or gesture to be recognized. The part of each of the phenomena is not yet known, and it is one of the advantages of the present invention to contribute to improving the knowledge of this problem. However, there are disparities from one person to another, as well as the age and activity of individuals, particularly in terms of callosity, contact area and the nature of the dermis. Another advantage of the present invention is to evaluate the acoustic properties of the finger pulp for a population of individuals, so that the locating method can be made functional for the entire population.

Par ailleurs, la production industrielle de surfaces tactiles à apprentissage, par exemple sous la forme de tablettes ou pads tactiles, nécessite de disposer de doigts artificiels réalisés en silicone et ayant les mêmes propriétés mécaniques que les doigts humains, notamment du point de vue de l'impédance longitudinale et transversale à reproduire.Moreover, the industrial production of tactile surfaces for learning, for example in the form of tablets or tactile pads, requires the availability of artificial fingers made of silicone and having the same mechanical properties as human fingers, particularly from the point of view of the longitudinal and transverse impedance to reproduce.

En effet, on s'est aperçu par exemple qu'un matériau en polymère de silicone pouvait être très proche d'un doigt humain pour ce qui était de l'impédance caractéristique longitudinale, mais très éloigné pour l'impédance caractéristique transversale (ou de cisaillement) de sorte qu'a profil et surface de contact identiques, les signatures acoustiques d'un doigt artificiel et d'un doigt humain pouvaient être assez différentes. Par extension, les impédances longitudinales et transversales de matériaux soumis à des températures élevées et en situation de changement de phase liquide-solide cristalline sont également variables dans le temps et l'espace, en particulier en profondeur, et leur suivi dans le temps (monitoring) peut fournir un moyen de caractériser le processus thermique de fabrication.Indeed, it has been found for example that a silicone polymer material could be very close to a human finger with respect to the longitudinal characteristic impedance, but far away for the transverse characteristic impedance (or shear) so that with identical profile and contact area, the acoustic signatures of an artificial finger and a human finger could be quite different. By extension, the longitudinal and transversal impedances of materials subjected to high temperatures and in crystalline liquid-solid phase change situations are also variable in time and space, in particular in depth, and their monitoring over time (monitoring ) can provide a means of characterizing the thermal manufacturing process.

Cette même remarque est valable pour le contrôle du vieillissement ou de la dégradation des propriétés mécaniques du derme ou des tissus viscoélastiques sous-jacents par exemple dans le sein, en raison d'une pathologie ou d'un traitement cosmétique visant à améliorer la souplesse mécanique de la peau au moyen de crèmes. Par ailleurs, dans le domaine alimentaire, le murissement d'un fruit ou d'un légume se traduit souvent par une variation des propriétés mécaniques de la couche superficielle et des couches plus profondes. Dans ce cas de figure, la connaissance simultanée des impédances longitudinale et transversale ainsi que thermique, combinée à une indexation ou un classement de ces propriétés dans une base de données ordonnée ou associée à une échelle de maturation, voire d'identification de la nature lorsqu'il s'agit par exemple de reconnaître une viande animale, constitue un procédé permettant de diagnostiquer l'état de conservation ou de maturation de ces aliments. Il n'existe par ailleurs que peu d'instruments de mesure élastographique et thermique d'un coût abordable pour l'industrie. La plupart de ceux qui sont développés exploitent des barrettes de transducteurs à nombre élevé d'éléments, typiquement une centaine, associés à des moyens électroniques conséquents en taille mémoire, en conversion analogique-numérique et numérique-analogique rapide, typiquement 50 MégaHertz et en besoin de traitement et transfert rapide de données, rendant ces instruments inabordables pour les petites entreprises : médecins indépendants, agriculteurs, exploitants agricoles ou mêmes restaurateurs. Pour en revenir aux surfaces tactiles, telles que celles citées dans les brevets ci-dessus, exploitant des matériaux plastiques, métalliques ou en verre, le contact avec un doigt humain implique une interaction avec une vibration mécanique qui comprend une composante longitudinale et une composante de cisaillement. Vis-à-vis du couplage avec la pulpe, il y a une vibration hors plan pénétrant perpendiculairement à la pulpe et une composante de cisaillement (i.e. située dans le plan de l'interface) venant cisailler la pulpe.This same remark is valid for the control of aging or degradation of the mechanical properties of the dermis or of the underlying viscoelastic tissues, for example in the breast, because of a pathology or a cosmetic treatment aimed at improving the mechanical flexibility. skin with creams. On the other hand, in the food field, the ripening of a fruit or a vegetable often results in a variation of the mechanical properties of the superficial layer and the deeper layers. In this case, the simultaneous knowledge of the longitudinal and transversal impedances as well as thermal, combined with an indexation or a classification of these properties in an ordered database or associated with a scale of maturation, or even identification of the nature when it is for example to recognize animal meat, is a method for diagnosing the state of conservation or maturation of these foods. In addition, there are few elastographic and thermal measuring instruments that are affordable for the industry. Most of those who are developed exploit high-number of elements of transducers, typically a hundred, associated with significant electronic means in memory size, in analog-to-digital and digital-analog fast conversion, typically 50 megahertz and in need fast processing and transfer of data, making these tools unaffordable for small businesses: independent doctors, farmers, farmers or even conservators. To return to the tactile surfaces, such as those mentioned in the above patents, using plastic, metal or glass materials, the contact with a human finger involves an interaction with a mechanical vibration which comprises a longitudinal component and a component of shear. With respect to the coupling with the pulp, there is an out-of-plane vibration penetrating perpendicular to the pulp and a shearing component (i.e. located in the plane of the interface) from shearing the pulp.

Un « bon » doigt artificiel est un doigt qui présente simultanément une bonne similitude avec un doigt humain à la fois sur les impédances longitudinale et transversale ainsi que sur l'amortissement visqueux engendré au niveau de l'interface et rétrodiffusé par la composition de son volume arrière, ainsi que sur les propriétés thermiques notamment l'effusivité que le 5 doigt artificiel doit reproduire de façon comparable à celle du doigt humain qui cède une partie de sa chaleur en situation de non neutralité thermique. De la sorte, la signature acoustique d'un doigt artificiel est la même que la signature acoustique d'un doigt humain et il est alors possible d'étalonner précisément ou d'étudier la fiabilité à l'aide d'un bras robotisé, une surface tactile comprenant plusieurs centaines de coordonnées de références ou 10 des conditions thermodynamiques diverses. Ainsi, lorsque l'on cherche à développer un doigt artificiel et/ou une surface tactile, on s'intéresse finalement aux mêmes problèmes que ceux de l'élastographie médicale impulsionnelle mettant en oeuvre des ondes de cisaillement basses fréquences et une illumination acoustique longitudinale haute fréquence, pour lesquels il est nécessaire de 15 disposer d'informations telles que la densité et le module de Young, le module de cisaillement et le coefficient de Poisson, ou les vitesses de propagation, ou les impédances caractéristiques, afin de prévoir les vitesses des ondes dans le matériau et leur sensibilité par exemple en température. Or ces paramètres sont rarement explicitement fournis par les fabricants des matériaux en particulier pour les plastiques et les matériaux mous tels les élastomères 20 propageant faiblement les ondes de cisaillement. Ce type d'information est encore moins disponible dans les procédés de fabrication impliquant la coexistence de différentes phases cristallines. Il est certes possible de les déterminer à partir d'autres informations telles le module de flexion et de cisaillement ou encore la densité, mais ces informations sont souvent approximatives. De surcroît, le paramètre d'impédance acoustique associe deux valeurs, 25 vitesse et densité, qui, lorsque disponibles, sont souvent entachées d'erreurs ou varient d'un fabricant à l'autre ce qui réduit la précision disponible sur les impédances acoustiques. En outre, beaucoup de matériaux subissent une altération de leurs propriétés physiques en fonction de leur vieillissement ou d'agents extérieurs, telle une altération par un produit chimique ou une usure mécanique. Il peut être nécessaire de venir contrôler périodiquement 30 ou en continu l'évolution de ces propriétés au cours du temps. Dans la pratique, il est donc souhaitable premièrement de pouvoir mesurer précisément et localement les impédances acoustiques caractéristiques associées aux modes longitudinal et transversal que ce soit lors d'une campagne de mesures sur une population d'individus afin d'étudier la dispersion des propriétés mécaniques de tissus vivants entre les individus ou sur les matériaux tactiles qu'ils soient plastiques ou souples afin de contrôler leur similitude avec la peau humaine, ou encore dans le contrôle des aliments, les cas de processus de fabrication haute-température, en diagnostic médical ou en Contrôle Non-Destructif (CND). C'est l'objet de la présente invention que de proposer un dispositif simple, une sonde locale à ondes guidées, associée à un procédé apte à pouvoir caractériser rapidement l'impédance acoustique des matériaux sans les détériorer, par simple contact sur une face plane de l'ordre du millimètre au centimètre carré ainsi qu'éventuellement une variation des propriétés viscoélastiques par balayage.A "good" artificial finger is a finger that simultaneously has good similarity with a human finger on both the longitudinal and transverse impedances as well as on the viscous damping generated at the interface and backscattered by the composition of its volume. back as well as on the thermal properties including the effusivity that the artificial finger must reproduce in a manner comparable to that of the human finger which gives up part of its heat in a situation of non-thermal neutrality. In this way, the acoustic signature of an artificial finger is the same as the acoustic signature of a human finger and it is then possible to precisely calibrate or study the reliability using a robotic arm, a tactile surface comprising several hundred reference coordinates or various thermodynamic conditions. Thus, when one seeks to develop an artificial finger and / or a tactile surface, one is finally interested in the same problems as those of medical pulse elastography using low frequency shear waves and high longitudinal acoustic illumination. frequency, for which it is necessary to have information such as density and Young's modulus, shear modulus and Poisson's ratio, or propagation velocities, or characteristic impedances, in order to predict the velocities of waves in the material and their sensitivity, for example in temperature. However, these parameters are rarely explicitly provided by the manufacturers of the materials, in particular for plastics and soft materials such as elastomers 20 which propagate weakly the shear waves. This type of information is even less available in manufacturing processes involving the coexistence of different crystalline phases. It is certainly possible to determine them from other information such as flexural and shear modulus or density, but this information is often approximate. In addition, the acoustic impedance parameter combines two values, velocity and density, which, when available, are often flawed or vary from one manufacturer to another, which reduces the accuracy available on the acoustic impedances. In addition, many materials undergo alteration of their physical properties depending on their aging or external agents, such as alteration by a chemical or mechanical wear. It may be necessary to periodically or continuously monitor the evolution of these properties over time. In practice, it is therefore desirable firstly to be able to precisely and locally measure the characteristic acoustic impedances associated with the longitudinal and transverse modes during a measurement campaign on a population of individuals in order to study the dispersion of the mechanical properties. living tissues between individuals or on tactile materials whether they are plastic or flexible in order to control their similarity to human skin, or in food control, cases of high-temperature manufacturing processes, in medical diagnostics or in Non Destructive Testing (NDT). It is the object of the present invention to provide a simple device, a local guided wave probe, associated with a process able to quickly characterize the acoustic impedance of the materials without damaging them, by simple contact on a flat face. of the order of one millimeter to one square centimeter and possibly a variation of viscoelastic properties by scanning.

Par extension, l'invention touche au domaine de l'imagerie médicale par échographie ultrasonore ou élastographie impulsionnelle exploitant l'utilisation combinée d'ondes longitudinales et transversales au moyen d'un ou plusieurs guides d'ondes ultrasonores, éventuellement chauffés ou refroidis, propageant ces deux ondes et mis en contact avec le milieu d'intérêt afin d'en déterminer ses propriétés mécaniques et thermiques. Dans le cas de l'élastographie impulsionnelle à onde de cisaillement, l'usage des ondes de cisaillement est limité aux basses fréquences, typiquement comprises entre 50 Hz et 5 kHz en raison du fort amortissement des ondes de cisaillement dans les milieux viscoélastiques diffusants qui se propagent dans les tissus vivants à une vitesse voisine de 3 m/s. Une présentation de ce procédé est par exemple donné dans l'article de S. Catheline et al., "Diffraction Field of a Low Frequency Vibrator in Soft Tissues Using Transient Elastography," IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 46, no. 4 (July 1999): 1013-1019. Des développements de ce procédé sont également publiés par L. Sandrin et al., "Shear Modulus Imaging with 2-D Transient Elastography," IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 49, no. 4 (Apiil 2002): 426-435, ou encore par M.By extension, the invention relates to the field of medical imaging by ultrasonic ultrasound or pulse elastography exploiting the combined use of longitudinal and transverse waves by means of one or more ultrasonic waveguides, optionally heated or cooled, propagating these two waves and put in contact with the medium of interest in order to determine its mechanical and thermal properties. In the case of shear wave impulse elastography, the use of shear waves is limited to low frequencies, typically between 50 Hz and 5 kHz due to the strong damping of shear waves in diffusing viscoelastic media which propagate in living tissue at a speed close to 3 m / s. A presentation of this method is for example given in the article by S. Catheline et al., "Diffraction Field of a Low Frequency Vibrator in Soft Tissues Using Transient Elastography," IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 46, no. 4 (July 1999): 1013-1019. Developments in this process are also published by L. Sandrin et al., "Shear Modulus Imaging with 2-D Transient Elastography," IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 49, no. 4 (Apiil 2002): 426-435, or by Mr.

Tanter et al., "Ultrafast Compound Imaging for 2-D Motion Vector Estimation: Application to Transient Elastography," IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 49, no. 10 (October 2002): 1363-1374. L'élastographie impulsionnelle à ondes de cisaillement basses fréquences a fait l'objet de nombreuses demandes de brevet. On peut citer le numéro de publication 2 791 136 correspondant à la demande FR9903157 du 15 mars 1999 ou encore le numéro 2 844 178 correspondant à la demande FR0211074 du 6 septembre 2002. Ce type d'élastographie vise à déceler des nodules cancéreux dans les tissus humains, notamment dans le sein et le foie et cherche donc à imager ces tissus sur une profondeur de l'ordre de 5 à 10 centimètres. Le fort amortissement des ondes de cisaillement dans les tissus humains ne permet pas de fonctionner à des fréquences ultrasonores. Néanmoins, si l'on se restreint à des distances courtes de l'ordre du millimètre comme indiqué dans la présente invention, il est possible d'exploiter les ondes de cisaillement à des fréquences plus élevées que celles suggérées dans l'état de l'art, qui se situent entre 50 Hz et 5 kHz et atteindre avec la présente invention des fréquences ultrasonores. L'objectif n'est pas seulement d'exploiter des ondes longitudinales pour illuminer à une cadence ultrarapide de l'ordre de 10 kHz le tissu en cours de déformation sous l'effet du passage d'une onde impulsionnelle de cisaillement de forte amplitude, de plusieurs dizaines de microns, engendrée par un pot vibrant, mais aussi d'exploiter l'onde de cisaillement comme une onde supplémentaire, de vitesse et de polarisation différente, engendrée par des transducteurs à guide d'ondes effilé et exploitée en échographie traditionnelle pour obtenir une mesure fine. En outre, la présente invention propose un moyen supplémentaire de caractériser le matériau par un processus de transfert thermique engendrant une onde de diffusion thermique dans le matériau. Enfin, la présente invention vise à proposer une sonde permettant d'engendrer les deux types d'onde à distance et sur une étendue latérale très limitée, au moyen d'un couplant liquide collimaté projeté. Dans l'élastographie impulsionnelle à onde de cisaillement basse fréquence, on cherche à connaître la vitesse des ondes de cisaillement dans le tissu et en particulier les variations de cette vitesse et du front d'ondes en présence d'un nodule cancéreux plus rigide, ce qui a pour effet, d'une part de réduire l'amplitude de la déformation du tissu et, d'autre part, d'accélérer la vitesse de propagation de l'onde de cisaillement. Le diagnostic médical consiste alors à résoudre le problème inverse pour accéder au module de cisaillement en particulier son augmentation et son étendue spatiale dans le tissu. La résolution du procédé dépend de la fréquence d'acquisition des images, c'est-à-dire de la distance parcourue par l'onde de flexion entre deux mesures longitudinales, qui est en pratique de l'ordre du millimètre. On remarquera que le module de compression isostatique dans les tissus humains est de l'ordre de 1 GPa alors que le module de cisaillement est mille fois plus petit, en lien avec les très faibles vitesses d'ondes de cisaillement observées.Tanter et al., "Ultrafast Compound Imaging for 2-D Motion Vector Estimation: Application to Transient Elastography," IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 49, no. 10 (October 2002): 1363-1374. Pulse elastography with low frequency shear waves has been the subject of numerous patent applications. One can quote the publication number 2 791 136 corresponding to the request FR9903157 of March 15, 1999 or the number 2 844 178 corresponding to the application FR0211074 of September 6, 2002. This type of elastography aims to detect cancerous nodules in the tissues humans, especially in the breast and liver and thus seeks to imaged these tissues to a depth of the order of 5 to 10 centimeters. The strong damping of shear waves in human tissues does not make it possible to operate at ultrasonic frequencies. Nevertheless, if one restricts himself to short distances of the order of a millimeter as indicated in the present invention, it is possible to exploit the shear waves at higher frequencies than those suggested in the state of the art. art, which are between 50 Hz and 5 kHz and achieve with the present invention ultrasonic frequencies. The objective is not only to exploit longitudinal waves to illuminate at an ultrafast rate of the order of 10 kHz the tissue being deformed under the effect of the passage of a pulse wave shear of high amplitude, tens of microns, generated by a vibratory pot, but also to exploit the shear wave as an additional wave, of different speed and polarization, generated by tapered waveguide transducers and exploited in traditional sonography for get a fine measurement. In addition, the present invention provides an additional means of characterizing the material by a thermal transfer process generating a thermal diffusion wave in the material. Finally, the present invention aims to propose a probe making it possible to generate the two types of waves at a distance and over a very limited lateral extent, by means of a projected collimated liquid coupler. In the low-frequency shear wave impulse elastography, we seek to know the shear wave velocity in the tissue and in particular the variations of this velocity and the wavefront in the presence of a more rigid cancer nodule, which has the effect, on the one hand, of reducing the amplitude of the deformation of the fabric and, on the other hand, of accelerating the speed of propagation of the shear wave. The medical diagnosis then consists in solving the inverse problem to access the shear modulus, in particular its increase and its spatial extent in the tissue. The resolution of the method depends on the image acquisition frequency, that is to say the distance traveled by the bending wave between two longitudinal measurements, which is in practice of the order of a millimeter. Note that the isostatic compression modulus in human tissues is of the order of 1 GPa while the shear modulus is a thousand times smaller, in connection with the very low shear wave speeds observed.

L'objet de l'invention consiste également à pouvoir analyser voire imager sur une étendue de l'ordre du centimètre carré par déplacement et mesure de la position de la sonde, l'impédance de cisaillement dans le voisinage du derme, ou en général de la surface d'épreuve, au moyen d'un guide conique à ondes de flexion dispersives, de surface de contact quasi ponctuelle et donc de dimension latérale comparable ou inférieure à la longueur d'onde de travail et donc ayant une impédance de rayonnement faible, typiquement 4 à 10 fois plus faible que l'impédance transversale du même matériau volumique et donc plus adaptée à la mesure de faibles valeurs d'impédance de cisaillement ou de rayonnement. Il est ainsi possible d'imager 5 par technique différentielle de faibles variations d'impédance sur une surface de l'ordre du centimètre carré. En outre le profil effilé de la pointe réduit l'effusivité thermique apparente du guide d'onde, en général métallique, qui se rapproche alors de celle de la peau. En variante, le même dispositif pourra accéder par simple contact à la vitesse d'écoulement d'un fluide dans une veine par temps de transit différentiel ultrasonore ou par mesure Doppler 10 continue ou pulsée. D'un point de vue physique, l'impédance acoustique Z est le rapport entre la pression P engendrée et la vitesse de vibration des particules y du matériau dans lequel se propage 1' onde : 15 Lorsque les dimensions latérales sont suffisantes pour raisonner en ondes planes, ce terme est le produit de la masse volumique p par la vitesse de propagation c dans le milieu de propagation : Z p.c La relation exprimant les transmissions/réflexions des ondes aux interfaces de différents 20 milieux peut s'exprimer par le rapport des impédances acoustiques. Une première approche pour déterminer l'impédance d'un matériau consiste à évaluer séparément les deux paramètres, densité et vitesse de propagation, pour déduire l'impédance acoustique du matériau et prévoir le coefficient de transmission d'une onde se propageant d'un premier matériau vers un second matériau partageant avec le premier une interface d'étendue latérale 25 grande devant la longueur d'onde. Lorsque la dimension latérale de l'interface devient comparable à la longueur d'onde, on ne parlera plus d'impédance caractéristique, mais d'impédance de rayonnement. L'impédance de rayonnement fait intervenir l'évolution de la section de contact un peu avant et un peu après l'interface, sur une distance au moins égale à la demi-longueur d'onde et qui correspond 30 à la zone volumique de matière venant en réaction à la vibration au niveau de l'interface.The object of the invention is also to be able to analyze or even image over an area of the order of one square centimeter by displacement and measurement of the position of the probe, the shear impedance in the vicinity of the dermis, or in general of the test surface, by means of a conical waveguide with dispersive bending waves, a quasi-point contact surface and therefore a lateral dimension comparable to or less than the working wavelength and therefore having a low radiation impedance, typically 4 to 10 times smaller than the transverse impedance of the same volume material and therefore more suitable for measuring small values of shear impedance or radiation. It is thus possible to image by differential technique small variations of impedance on a surface of the order of one square centimeter. In addition, the tapered profile of the tip reduces the apparent thermal effusivity of the waveguide, generally metallic, which is then close to that of the skin. Alternatively, the same device can access by simple contact to the flow velocity of a fluid in a vein by ultrasonic differential transit time or by continuous or pulsed Doppler measurement. From a physical point of view, the acoustic impedance Z is the ratio between the generated pressure P and the vibration velocity of the particles y of the material in which the wave propagates: When the lateral dimensions are sufficient to reason on the waves planes, this term is the product of the density p by the propagation velocity c in the propagation medium: Z pc The relation expressing the transmissions / reflections of the waves at the interfaces of different media can be expressed by the ratio of the impedances acoustic. A first approach to determine the impedance of a material is to evaluate separately the two parameters, density and propagation speed, to deduce the acoustic impedance of the material and to predict the transmission coefficient of a wave propagating from a first material to a second material sharing with the first a large lateral extent interface in front of the wavelength. When the lateral dimension of the interface becomes comparable to the wavelength, we will no longer speak of characteristic impedance, but of radiation impedance. The radiation impedance involves the evolution of the contact section a little before and a little after the interface, over a distance at least equal to the half-wavelength and corresponding to the volume area of matter. coming in reaction to the vibration at the interface.

La densité peut être connue par les données techniques du matériau considéré ou évaluée grâce à la méthode d'Archimède, dont existe des procédés normalisés de mesure par immersion, ISO 1183, DIN 53 479, ASTM D792. La vitesse de propagation peut être mesurée selon le temps de transit de l'onde à travers une 5 dimension connue du matériau. Un tel procédé est par exemple décrit dans l'article de A. R. Selfi-idge, « Approximate Material Properties in Isotropie Materials », Sonics and Ultrasonics, IEEE Transactions on, vol. 32, no. 3, p. 381 -394, mai 1985. Lorsque l'amortissement est faible, la vitesse peut également être déterminée précisément par la mesure du temps de transit de plusieurs échos sur les faces du matériau. Plusieurs techniques de détermination des 10 vitesses de propagation des deux modes fondamentaux et de caractérisation des propriétés des matériaux à partir de ces données sont ainsi présentées dans le chapitre D. K. Pandey et S. Pandrey, « Acoustic Waves - Chapter 2: Ultrasonics: A technique of material characterization », in Acoustic waves, 2010. Une autre approche pour accéder aux impédances caractéristiques consiste à partir de la 15 relation Z = P/v. . On trouve dans la littérature de nombreux procédés de mesure basés sur différentes configurations de microphones et haut-parleurs exploitant des guides d'ondes acoustiques. La technique consiste à émettre une onde, sous forme monochromatique ou large bande spectrale, émise de façon continue ou impulsionnelle qui est réfléchie ou transmise par le matériau d'épreuve. L'onde est caractérisée en amplitude et/ou en phase et le signal peut 20 subir un traitement mathématique pour remonter aux propriétés mécaniques intrinsèques du matériau telle l'impédance caractéristique. On trouve par exemple une méthode décrite dans la demande de brevet FR2547055B1 exploitant des ondes sonores dans l'air pour évaluer les propriétés absorbantes de matériaux. Elle exploite un guide d'onde cylindrique, fermé d'un côté par une source sonore émettant 25 une onde en continu et, de l'autre, par le matériau d'épreuve dont on veut déterminer l'impédance. Le guide d'onde est hermétiquement appliqué contre une paroi plane de l'objet à analyser. Deux microphones sont insérés dans le guide d'onde et disposés à des distances connues de l'interface de façon à pouvoir mesurer la répartition acoustique de l'onde stationnaire résultante et d'en déduire l'impédance du matériau, avec pour référence, la 30 répartition d'une onde stationnaire pour un matériau étalon dont on connaît par ailleurs l'impédance mécanique par une autre méthode. Les applications de cette méthode concernent principalement le génie civil pour l'insonorisation de bâtiment.The density can be known from the technical data of the considered material or evaluated by the method of Archimedes, which exist standardized methods of measurement by immersion, ISO 1183, DIN 53 479, ASTM D792. The propagation velocity can be measured according to the transit time of the wave through a known dimension of the material. Such a method is for example described in the article by R. Selfi-Idge, "Approximate Material Properties in Isotropic Materials", Sonics and Ultrasonics, IEEE Transactions on, Vol. 32, no. 3, p. 381 -394, May 1985. When the damping is low, the speed can also be determined precisely by measuring the transit time of several echoes on the faces of the material. Several techniques for determining the propagation velocities of the two fundamental modes and for characterizing the properties of the materials from these data are thus presented in the chapter DK Pandey and S. Pandrey, "Acoustic Waves - Chapter 2: Ultrasonics: A technique of Another approach to accessing characteristic impedances is from the Z = P / v relationship. . Numerous measurement methods based on different configurations of microphones and loudspeakers exploiting acoustic waveguides are found in the literature. The technique consists in emitting a wave, in monochromatic form or in a broad spectral band, emitted continuously or impulse which is reflected or transmitted by the test material. The wave is characterized in amplitude and / or in phase and the signal can undergo a mathematical treatment to go back to the intrinsic mechanical properties of the material such as the characteristic impedance. For example, there is a method described in the patent application FR2547055B1 exploiting sound waves in the air to evaluate the absorbent properties of materials. It operates a cylindrical waveguide, closed on one side by a sound source emitting a continuous wave and, on the other, by the test material whose impedance is to be determined. The waveguide is hermetically applied against a flat wall of the object to be analyzed. Two microphones are inserted into the waveguide and disposed at known distances from the interface so that the acoustic distribution of the resulting stationary wave can be measured and the impedance of the material can be deduced, with reference to the A stationary wave distribution for a standard material, the mechanical impedance of which is also known by another method. The applications of this method mainly concern civil engineering for building soundproofing.

Une autre méthode décrite dans la demande FR2806162B1 consiste à émettre un faisceau d'ondes longitudinales à travers un fluide, par exemple de l'eau, jusqu'à une plaque d'un matériau à analyser et pour lequel on souhaite évaluer son homogénéité. Une couche de vernis adaptateur d'impédance entre la plaque et l'eau permet une pénétration maximale de l'onde dans le matériau. Puis, celle-ci est réfléchie sur la face opposée jusqu'au transducteur émetteur qui a basculé, entre temps, en mode récepteur. Il est alors possible par analyse des différents échos d'en déduire l'impédance du matériau ainsi que son homogénéité en particulier lorsque le matériau est une plaque dont on cherche à contrôler l'absence de défauts par un balayage sur l'ensemble de sa superficie. L'utilisation d'un fluide comme médium assure la transmission d'une onde parfaitement longitudinale. Le procédé est appliqué au contrôle non destructif d'aile d'avion et vise à déceler les inhomogénéités et la présence éventuelle de défauts dans le matériau. La demande US6298726 présente un dispositif de mesure d'impédance acoustique par analyse d'ondes réfléchies sur plusieurs éléments situés en profondeur du matériau. Des paramètres particuliers de la réponse fréquentielle du signal écho sont extraits et comparés à des valeurs étalonnées pour identifier des matériaux particuliers. Un algorithme basé sur une équation polynomiale, étalonnée pour l'ensemble transducteur, retard et échantillon permet d'identifier le matériau. Ce dispositif peut adopter différentes configurations avec un guide d'onde, focalisant ou non l'onde longitudinale sur une petite surface. Le signal d'excitation est une salve de forme trapézoïdale à temps de montée et de descente adaptés pour annuler l'écho dans le matériau. En variante, l'impulsion trapézoïdale peut être constituée de deux impulsions décalées dans le temps, la seconde impulsion étant décalée d'un intervalle créant une onde en opposition de phase avec l'onde issue de la première impulsion et d'une amplitude visant à annuler l'écho provenant du matériau d'épreuve.Another method described in FR2806162B1 is to emit a longitudinal wave beam through a fluid, for example water, to a plate of a material to be analyzed and for which it is desired to evaluate its homogeneity. A layer of impedance adapter varnish between the plate and the water allows maximum penetration of the wave into the material. Then, it is reflected on the opposite side until the transmitting transducer that has switched, meanwhile, in receiver mode. It is then possible by analysis of the different echoes to deduce the impedance of the material as well as its homogeneity, especially when the material is a plate which one seeks to control the absence of defects by scanning over its entire area. . The use of a fluid as a medium ensures the transmission of a perfectly longitudinal wave. The method is applied to the non-destructive testing of aircraft wing and aims to detect inhomogeneities and the possible presence of defects in the material. US6298726 discloses an acoustic impedance measuring device by analyzing reflected waves on several elements located at depth of the material. Particular parameters of the frequency response of the echo signal are extracted and compared with calibrated values to identify particular materials. An algorithm based on a polynomial equation, calibrated for the transducer, delay and sample set, enables the identification of the material. This device can adopt different configurations with a waveguide, focusing or not the longitudinal wave on a small surface. The excitation signal is a trapezoidal burst with rise and fall times adapted to cancel the echo in the material. Alternatively, the trapezoidal pulse may consist of two pulses shifted in time, the second pulse being shifted by an interval creating a wave in phase opposition with the wave from the first pulse and an amplitude to cancel the echo from the test material.

Les brevets qui viennent d'être cités sont tous destinés à être utilisés selon un seul mode de propagation longitudinal de l'écho. On trouve également des publications traitant de la mesure d'impédance acoustique dans des matériaux ou des tissus vivants. La publication «A contact method for the assessment of ultrasonic velocity and broadband attenuation in cortical and cancellous bone », Clin Phys Physiol Meas, vol. 11, no. 3, p. 243-249, août 1990, C. M. Langton et al, exploite un principe d'émission d'une onde acoustique dans une partie vivante d'un animal ou d'un humain, ici les pattes de cheval et permet de déterminer les vitesses de propagation dans les différents tissus et types d'os, en analysant les ondes transmises ou les échos d'ondes ultrasonores à travers l'échantillon à analyser. Une représentation temporelle permet de déterminer les vitesses de propagation dans les différents matériaux. L'objectif est de diagnostiquer des risques de fractures. Mais, il n'est pas question de modes de propagation autre que longitudinal, ni d'analyse d'impédance caractéristique. La publication « Direct measurement of index finger mechanical impedance at low force », in Eurohaptics Conference, 2005 and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, 2005. World Haptics 2005. First Joint, 2005, p. 657 - 659, C.-Y. Fu et M. Oliver, permet d'évaluer l'impédance mécanique de l'ensemble du doigt à faible fréquence (< 500 Hz) par l'utilisation d'un dispositif électromagnétique d'excitation (pot vibrant) et de mesure des mouvements avec un vibromètre laser pour différentes gammes d'efforts appliqués et mesurés à l'aide d'un capteur d'effort. La publication «An ultrasound indentation system for biomechanical properties assessment of soft tissues in-vivo », Biomedical Engineering, IEEE Transactions on, vol. 43, no. 9, p. 912 -918, sept. 1996, Y.-P. Zheng et A. F. T. Mak, montre un dispositif constitué d'un guide d'onde cylindrique couplé à un capteur d'effort. L'objectif de ce système est d'appliquer l'extrémité du guide d'onde sur un tissu biologique sous condition d'une force d'appui. L'indentation de la sonde dans le tissu peut-être mesurée et un système d'émission d'ondes ultrasonores permet de mesurer les épaisseurs des différentes couches de tissus telles que l'épiderme, derme, muscle et os. Une salve d'ondes est envoyée, puis les échos sur les différents tissus sont enregistrés. En connaissant la vitesse de propagation et en mesurant le temps de vol entre les différents échos, il est possible de déterminer l'épaisseur de chaque couche. Connaissant la force d'appui et l'épaisseur de chaque couche de tissu, le dispositif permet de tracer et de déterminer un profil de comportement viscoélastique de l'élément organique et des différentes couches le constituant. Dans cette publication, le dispositif exploite une émission ultrasonore au travers d'un guide d'onde dans des matériaux organiques et se rapproche du dispositif de la présente invention, mais n'a pas pour objectif la mesure de l'impédance caractéristique des matériaux et ne distingue d'ailleurs pas le type d'ondes se propageant dans le tissu (longitudinale ou transversale).The patents just cited are all intended to be used in a single mode of longitudinal propagation of the echo. There are also publications dealing with acoustic impedance measurement in living materials or tissues. The publication "A contact method for the assessment of ultrasonic velocity and broadband attenuation in cortical and cancellous bone", Clin Phys Physiol Meas, vol. 11, no. 3, p. 243-249, August 1990, CM Langton et al, exploits a principle of emission of an acoustic wave in a living part of an animal or a human, here the horse paws and makes it possible to determine the speeds of propagation in different tissues and bone types, by analyzing transmitted waves or echoes of ultrasonic waves through the sample to be analyzed. A temporal representation makes it possible to determine the propagation speeds in the different materials. The goal is to diagnose fracture risks. But, it is not question of modes of propagation other than longitudinal, nor of characteristic impedance analysis. The publication "Direct measurement of index finger mechanical impedance at low force", in Eurohaptics Conference, 2005 and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, 2005. World Haptics 2005. First Joint, 2005, p. 657 - 659, C.-Y. Fu and M. Oliver, allows to evaluate the mechanical impedance of the whole finger at low frequency (<500 Hz) by the use of an electromagnetic device of excitation (vibrating pot) and measurement of the movements with a laser vibrometer for different ranges of forces applied and measured using a force sensor. The publication "An ultrasonic indentation system for biomechanical properties assessment of soft tissues in vivo," Biomedical Engineering, IEEE Transactions on, Vol. 43, no. 9, p. 912-918, Sept. 1996, Y.-P. Zheng and A. F. T. Mak, shows a device consisting of a cylindrical waveguide coupled to a force sensor. The purpose of this system is to apply the end of the waveguide to a biological tissue under the condition of a bearing force. The indentation of the probe in the tissue can be measured and an ultrasound wave emission system makes it possible to measure the thicknesses of the different layers of tissues such as the epidermis, dermis, muscle and bone. A burst of waves is sent, then the echoes on the different tissues are recorded. By knowing the speed of propagation and by measuring the flight time between the different echoes, it is possible to determine the thickness of each layer. Knowing the support force and the thickness of each layer of tissue, the device makes it possible to trace and determine a viscoelastic behavior profile of the organic element and the various layers constituting it. In this publication, the device exploits an ultrasonic emission through a waveguide in organic materials and approaches the device of the present invention, but is not intended to measure the characteristic impedance of the materials and does not distinguish the type of waves propagating in the tissue (longitudinal or transverse).

En ce qui concerne les sondes ultrasonores à guide conique à ondes de flexion, l'état de l'art mentionne les travaux de J.P. Nikolovski et D. Royer (1997) « Local and selective detection of acoustic waves at the surface of a material, 699-703» IEEE Ultrasonics Symposium proceedings, Toronto, 1997, ainsi que les demandes de brevet de Nikolovski, FR2755225 de 1996 concernant une sonde ultrasonore à pointes conique à ondes de flexion pour contrôle dimensionnel sans contact, ainsi que FR2901612 de 2006 concernant un débitmètre à pointes coniques à ondes ultrasonores pour mesure de débit de gaz, ainsi que le brevet FR0759603 du 6 décembre 2007 concernant la mesure d'effusivité thermique d'un échantillon à température ambiante à l'aide d'une pointe chauffée. Ces demandes mentionnent bien des moyens d'émission/réception d'ondes de flexion dans un solide ou un fluide à partir d'une pointe conique, éventuellement aplanie à son extrémité pour réduire l'impédance de rayonnement. Le dispositif est donc connu, mais son utilisation n'est maîtrisée que dans des situations de couplage particulier ou la section de couplage ne nécessite pas d'être connue. Rien n'est divulgué concernant la mesure de l'impédance transversale du matériau d'épreuve, ni sur l'angle de réfraction et de détection des ondes dans le matériau d'épreuve lorsque la vitesse des ondes dans le matériau est comparable à la vitesse de phase dans les pointes, ni sur la méthode d'utilisation des pointes lorsqu'elles sont mises en contact avec des matériaux très chauds, dont la température dépasse de plusieurs centaines de degrés Celsius la température de Curie des céramiques piézoélectriques utilisées pour émettre et recevoir les ondes dans les pointes, ni sur le couplage de trois pointes ou plus pour la mesure simultanée de vitesses longitudinale et transversale dans l'échantillon, ni sur l'intégration mécanique des pointes dans une structure porteuse granulaire réalisant simultanément l'amortissement, ultrasonore, l'isolation acoustique et thermique, le chauffage ou encore la mesure de la force d'appui et la maîtrise de l'impédance de rayonnement par troncature de la pointe conique à une position où la vitesse de phase atteint une valeur donnée. Dans les brevets FR2547055B1 et FR2806162B1, l'utilisation d'un médium fluide (air et eau) n'autorise qu'un mode de propagation longitudinal. Or dans tous les champs d'application de l'invention évoqués plus haut que ce soit en métallurgie, cosmétique, dermatologie, alimentation, ou encore interfaces tactiles, le couplage mécanique met en oeuvre des ondes de cisaillement avec l'interface d'épreuve. Par ailleurs, en contrôle non destructif, ou en échographie médicale, l'usage d'ondes transversales à propagation lente permet d'améliorer la résolution spatiale, et de révéler de faibles variations d'impédances transversales (associées à des tissus malins). La sensibilité aux faibles variations d'impédance transversale est également utile en CND, dans des zones d'apparition de fissures, de délaminages ou de changement de phase cristalline.With regard to ultrasonic waveguides with bending wave cone guides, the state of the art mentions the work of JP Nikolovski and D. Royer (1997) "Local and selective detection of acoustic waves on the surface of a material, 699-703 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, Toronto, 1997, and Nikolovski's patent application, FR2755225 of 1996 concerning a non-contacting touch-sensitive tapered-wave ultrasonic probe, and a flowmeter with conical points with ultrasonic waves for gas flow measurement, as well as the patent FR0759603 of December 6, 2007 concerning the measurement of thermal effusivity of a sample at room temperature using a heated tip. These applications mention many means of transmitting / receiving bending waves in a solid or a fluid from a conical tip, possibly flattened at its end to reduce the radiation impedance. The device is known, but its use is controlled only in particular coupling situations where the coupling section does not need to be known. Nothing is disclosed concerning the measurement of the transverse impedance of the test material, nor the refraction angle and wave detection in the test material when the velocity of the waves in the material is comparable to the velocity in spikes, nor on the method of use of spikes when they are brought into contact with very hot materials, the temperature of which exceeds several hundred degrees Celsius the Curie temperature of the piezoelectric ceramics used to emit and receive the waves in the tips, or the coupling of three or more points for the simultaneous measurement of longitudinal and transverse velocities in the sample, nor on the mechanical integration of the points in a granular carrier structure simultaneously performing damping, ultrasound, the acoustic and thermal insulation, the heating or the measurement of the support force and the control of the impedance of radius truncation of the conical tip to a position where the phase velocity reaches a given value. In patents FR2547055B1 and FR2806162B1, the use of a fluid medium (air and water) only allows a longitudinal propagation mode. However, in all the fields of application of the invention mentioned above, whether in metallurgy, cosmetics, dermatology, power supply or tactile interfaces, the mechanical coupling implements shear waves with the test interface. In addition, in non-destructive testing, or in medical ultrasound, the use of slow-spreading transverse waves can improve spatial resolution, and reveal small variations in transverse impedances (associated with malignant tissue). Sensitivity to small variations in transverse impedance is also useful in CND, in areas of cracks, delamination or crystalline phase change.

De plus, la demanderesse n'a pas trouvé dans l'état de l'art, en particulier dans le domaine de l'élastographie haute fréquence de méthode de mesure d'impédance de cisaillement à l'échelle du millimètre cube. Enfin, la demanderesse n'a pas non plus trouvé dans la littérature d'informations concernant le couplage entre une guide à ondes dispersive et un guide liquide collimaté véhiculant les ultrasons et projeté à grande vitesse sur un échantillon à inspecter, le dit échantillon pouvant être en déplacement relatif très rapide par rapport au guide liquide. Pourtant l'utilisation simultanée de plusieurs guides d'onde coniques à ondes de flexion intégrés dans un barillet comme proposé dans l'invention ou d'un guide liquide collimaté véhiculant des ultrasons permettrait d'accroître la dynamique de mesure, la résolution spatiale latérale et en profondeur et d'obtenir un meilleur diagnostic, en particulier lors d'un balayage d'une sonde multi-pointe pour l'imagerie bidimensionnelle (curviligne et profondeur) de nodules cancéreux ou de plaque d'athéromes, en combinant plusieurs types de mesures dans un volume minimum, chaque type de mesure fournissant par exemple une image B-Scan dans une couleur donnée. Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif selon l'invention sont les suivants : - La connaissance des impédances caractéristiques ou des vitesses de propagation des ondes des deux modes de propagation, ainsi que la connaissance de l'impédance de rayonnement au point de contact lorsque l'étendue latérale du guide est petite devant la longueur d'onde, donne accès à plusieurs propriétés mécaniques du matériau telles que le module de traction/compression (module de Young), le module de flexion/cisaillement, les coefficients de Lamé, le coefficient de Poisson, l'impédance de rayonnement du matériau mettant en cause une zone de couplage limitée, ainsi qu'à des propriétés thermiques du matériau en contact avec la pointe, lorsque celle-ci est chauffée ou soumise à une température différente de celle de l'échantillon. - L'impédance de rayonnement est définie ici comme le produit de la vitesse de phase par la masse volumique du matériau constituant le guide. - Un guide de gros diamètre à extrémité plate, par exemple un guide cylindrique de diamètre 13 mm (0,5 pouces), engendre des ondes considérées comme quasi-planes et l'impédance du guide est égale à l'impédance caractéristique du matériau le constituant. Les guides volumiques sont donc adaptés à des matériaux plans, mous et isotropes, tandis que les pointes sont adaptées à des mesures locales sur des interfaces courbes et pour des matériaux à variation spatiale rapide de propriétés mécaniques ou de température de surface élevées. - A la différence des procédés précédemment cités, l'invention permet d'identifier au même endroit, les impédances caractéristiques longitudinale et transversale et de rayonnement ainsi que les variations locales d'impédance et d'effusivité simultanément par simple contact, sans détérioration du milieu à analyser. Le système exploite les propriétés de réflexions à l'interface des guides d'ondes et du matériau à analyser. Les guides d'ondes ont des dimensions adaptées aux temps de transit propres à chaque type d'onde afin qu'une onde longitudinale, se propageant plus vite qu'une onde transversale, ne perturbe pas l'onde transversale en arrivant plus tôt que cette dernière. Les propriétés mécaniques des matériaux sont directement calculées à partir d'une comparaison entre une mesure de référence, obtenue sans contact ou en un point déterminée de la surface de l'échantillon servant de référence, et une mesure sur l'échantillon, sans approximation par un modèle étalonné au préalable. Dans les cas où le milieu d'épreuve présente des dimensions finies, que ce soit latéralement ou en profondeur (plaque stratifiée, derme, aliment,...), le guide d'ondes présente une géométrie effilée et est choisi de façon à propager des ondes de flexion dispersives, la section du guide d'ondes au niveau de l'interface étant choisie de façon à travailler avec une certaine vitesse de phase comprise en 10% et 100% de la vitesse de l'onde transversale et donc une certaine valeur d'impédance de rayonnement permettant un transfert optimal de l'énergie dans la surface d'épreuve. - Les guides d'ondes sont préférentiellement réalisés dans des matériaux ayant une impédance caractéristique supérieure ou égale à celle du matériau d'épreuve, par exemple des métaux à faible densité tels l'aluminium ou le titane lorsque l'on veut caractériser le derme, car les guides d'ondes à pointes sont très effilés avec des angles d'ouverture typiques de 5° ce qui fournit d'une part une bande passante suffisante permettant de travailler à une fréquence élevée de l'ordre du Mégahertz et, d'autre part une impédance de rayonnent pouvant être petite, en pratique proche de l'impédance caractéristique longitudinale de la peau, ce qui permet de réaliser des mesures contrastées sur la variation d'impédance locale du derme; En particulier, le profil effilé d'une pointe permet de diminuer sa vitesse de phase du mode de flexion au fur et à mesure qu'elle se rapproche de son extrémité, jusqu'à descendre sous la vitesse de propagation des ondes dans l'eau. Lorsque le diamètre d'une pointe en aluminium atteint typiquement 150 kun, la vitesse de phase, à 600 kHz, descend au-dessous de 780 m/s (soit 4 fois plus faible que la vitesse transversale dans un gros bloc d'aluminium qui est de 3100 m/s) et deux fois plus faible que dans l'eau. Dans cette configuration, l'onde n'arrive plus à être réfractée dans l'eau car l'angle de réfraction est supérieur à 90°. Il faut alors enfoncer davantage la pointe dans l'eau, jusqu'à atteindre une profondeur où la vitesse de phase dépasse 1500 m/s et que la réfraction soit possible. L'amplitude de l'écho correspondant à l'onde de flexion réfléchie à l'intérieur de la pointe, en son extrémité, décroit alors très vite.In addition, the applicant has not found in the state of the art, particularly in the field of high-frequency elastography method of measuring shear impedance at the scale of one cubic millimeter. Finally, the Applicant has also not found in the literature information relating to the coupling between a dispersive waveguide and a collimated liquid guide carrying the ultrasound and projected at high speed on a sample to be inspected, said sample being in very fast relative displacement relative to the liquid guide. However, the simultaneous use of several conical waveguides integrated bending wave in a barrel as proposed in the invention or a collimated liquid guide carrying ultrasound would increase the measurement dynamics, the lateral spatial resolution and in-depth and to obtain a better diagnosis, especially when scanning a multi-tip probe for two-dimensional imaging (curvilinear and deep) of cancerous nodules or plaque of atheromas, by combining several types of measurements in a minimum volume, each type of measurement providing for example a B-scan image in a given color. Preferred but nonlimiting aspects of the device according to the invention are the following: the knowledge of the characteristic impedances or propagation velocities of the two propagation modes, as well as the knowledge of the radiation impedance at the point of contact when the lateral extent of the guide is small in front of the wavelength, gives access to several mechanical properties of the material such as the modulus of traction / compression (Young's modulus), the modulus of flexion / shear, the coefficients of Lamé, the Poisson's ratio, the radiation impedance of the material involving a limited coupling zone, as well as the thermal properties of the material in contact with the tip, when it is heated or subjected to a temperature different from that of the sample. - The radiation impedance is defined here as the product of the phase velocity by the density of the material constituting the guide. A flat-end large diameter guide, for example a cylindrical guide with a diameter of 13 mm (0.5 inches), generates waves considered quasi-planar and the impedance of the guide is equal to the characteristic impedance of the material. component. The volume guides are thus adapted to flat, soft and isotropic materials, while the tips are adapted to local measurements on curved interfaces and for materials with rapid spatial variation of mechanical properties or high surface temperatures. Unlike the above-mentioned methods, the invention makes it possible to identify in the same place, the longitudinal and transversal characteristic impedances and of radiation as well as the local variations of impedance and effusivity simultaneously by simple contact, without deterioration of the medium. to analyze. The system exploits the reflective properties at the interface of the waveguides and the material to be analyzed. The waveguides have dimensions adapted to the transit time specific to each type of wave so that a longitudinal wave, propagating faster than a transverse wave, does not disturb the transverse wave arriving earlier than this. last. The mechanical properties of the materials are directly calculated from a comparison between a reference measurement, obtained without contact or at a given point of the reference surface of the sample, and a measurement on the sample, without approximation by a calibrated model beforehand. In cases where the test medium has finite dimensions, whether laterally or in depth (stratified plate, dermis, food, ...), the waveguide has a tapered geometry and is chosen so as to propagate dispersive bending waves, the section of the waveguide at the interface being selected to work with a certain phase velocity of 10% to 100% of the transverse wave velocity and therefore some radiation impedance value for optimum energy transfer in the test surface. - The waveguides are preferably made of materials having a characteristic impedance greater than or equal to that of the test material, for example low density metals such as aluminum or titanium when one wants to characterize the dermis, because the waveguides with spikes are very tapered with opening angles typical of 5 ° which provides on the one hand a bandwidth sufficient to work at a high frequency of the order of Megahertz and other A radiating impedance can be small, in practice close to the longitudinal characteristic impedance of the skin, which allows for contrasting measurements on the local impedance variation of the dermis; In particular, the tapered profile of a tip makes it possible to reduce its phase speed of the bending mode as it approaches its end, down to below the speed of propagation of the waves in the water . When the diameter of an aluminum tip typically reaches 150 kun, the phase velocity at 600 kHz falls below 780 m / s (4 times lower than the transverse velocity in a large block of aluminum which is 3100 m / s) and twice as low as in water. In this configuration, the wave can no longer be refracted in water because the refraction angle is greater than 90 °. The tip must then be pushed deeper into the water until it reaches a depth where the phase velocity exceeds 1500 m / s and refraction is possible. The amplitude of the echo corresponding to the bending wave reflected inside the tip, at its end, then decreases very quickly.

Exemples: Bloc d'aluminium volumique : VT = 3100 m/s (vitesse transversal) VL = 6400 m/s, (vitesse longitudinale) p = 2700 kg/m3 (masse volumique) ZL = 17,3 MRayl (impedance longitudinale) ZT = 8,4 MRayl (impedance transversal) Pointe en aluminium à guide d'onde conique (angle au sommet = 4,8°) tronqué lorsque le diamètre de section atteint 0,15 mm : Vt(d = 0,15 mm) = 780 mis Zt (d = 0,15 mm) = 2.1 MRayl Eau : VL = 1500 m/s p = 1000 Kg/m3 ZL = 1,5 MRayl - L'usage d'une pointe dispersive dont l'extrémité baigne ou est partiellement immergée dans un fluide et dont la vitesse de phase est comparable à la vitesse de propagation des ondes dans le fluide permet d'obtenir un angle de tir d'ondes de pression, quasi-aligné avec l'axe central de la pointe émettrice avec une inversion de phase de part et d'autre de l'axe de la pointe. - Lorsque l'échantillon est le derme ou un aliment, la pointe est de préférence en alliage d'aluminium ou en titane. On abaisse l'impédance de rayonnement de la pointe en affinant son extrémité par polissage de façon à ce qu'une onde incidente soit totalement transmise (ou que le coefficient de réflexion soit abaissé à une valeur seuil) dans la peau ou l'aliment lorsque l'extrémité de la pointe est en contact avec le derme ou l'aliment. - La section des pointes étant très petite, autour de 0,1 mm2 (dixième de millimètre carré), les mesures d'impédance peuvent être réalisées finement et à l'échelle du millimètre carré ce qui présente un intérêt en cosmétique et dermatologie. En particulier, la vitesse des ondes de cisaillement dans les milieux viscoélastiques tel le derme peut diminuer très fortement pour atteindre des valeurs de l'ordre du mètre par seconde. Dans ce cas de figure, les vitesses mesurées seront celles d'ondes de Rayleigh ou transverses horizontales proches l'une de l'autre à 5% près. - Lorsque cela est possible, et que l'impédance de rayonnement de la pointe est comparable à celui du milieu, on peut enfoncer la pointe dans le milieu d'épreuve (silicone, liquides visqueux, végétaux, fruits, etc), afin de déterminer la hauteur nécessaire permettant d'annuler tout écho à l'intérieur de la pointe. Cette hauteur est caractéristique de l'impédance longitudinale du milieu. En pratique, plutôt que d'annuler l'écho, on déterminera une profondeur de pénétration où l'écho est diminué de 50% ou 75%, ce qui est plus facile à mesurer. - Un bipode est constitué de deux guides d'ondes à pointes en contact avec la surface d'épreuve. Les axes des pointes sont dans un même plan perpendiculaire au plan tangent à la surface à l'un des points de contact. On réalise un sondage en profondeur, dans le plan osculateur, avec une résolution latérale déterminée notamment par le diamètre de contact des pointes, soit en pratique inférieure au millimètre. L'étendue latérale du faisceau est également conditionnée par un fonctionnement en régime pulsé ou continu. En régime pulsé, la configuration est adaptée à des mesures par temps de transit différentiel ou bien à la vélocimétrie Doppler pulsée. - Un bipode à guides coniques métalliques en superalliage, par exemple en Inconel 600 ou 625 est utilisé pour sonder des matériaux portés à des températures élevées, de plusieurs centaines de degrés Celsius. La surface de contact entre le matériau d'épreuve et le guide conique est réduite ce qui freine le mécanisme de transfert de chaleur et crée une effusivité thermique apparente bien inférieure à l'effusivité thermique du même matériau volumique. La hauteur et l'ouverture du guide conique en superalliage, est au minimum de 25 mm et est choisie préférentiellement entre 50 mm et 150 mm, avec un bon compromis entre sensibilité et bande passante obtenu avec une pointe de hauteur 100 mm pour un angle au sommet de 4.8°. Le guide d'ondes a alors une fonction de transfert acoustique entre sa base et son extrémité qui s'apparente à un filtrage passe-bas de fréquence de coupure supérieure à 700 kHz. Ces dimensions permettent de travailler à une fréquence centrale se situant entre 600 et 700 kHz pour un alliage d'aluminium. La hauteur et l'angle au sommet permettent aussi d'abaisser la température entre la zone de contact, qui peut être portée par exemple à une température supérieure à 1000°C et la base du cône où sont collés les éléments piézoélectriques, en général des ferroélectriques, pour lesquels il ne faut pas dépasser la température de Curie. C'est par ailleurs tout l'intérêt de la présente invention que de proposer un dispositif d'insertion efficace d'ondes acoustiques longitudinale et de cisaillement en disposant d'une impédance de rayonnement adaptée au milieu d'épreuve. Enfin, la base du cône où est collé le transducteur PZT, est exposée à une température inférieure à la température de Curie de l'élément piézoélectrique utilisé pour engendrer et recevoir les ondes ultrasonores. La base peut en outre être activement refroidie via un circuit caloporteur, de sorte que sa température ne dépasse pas 300 à 500°C, alors que l'extrémité est portée à une température dépassant les 1000°C. Le fait de réduire la section du guide d'ondes apporte ici un bénéfice considérable puisque cela revient à abaisser l'effusivité thermique apparente du matériau constituant la pointe. Pour rappel, l'effusivité thermique est la racine carré du produit de la densité du matériau par la chaleur spécifique et sa conductivité thermique. Elle caractérise le processus de transfert de chaleur entre deux matériaux portés à des températures différentes. Elle permet de définir la température d'interface comme le barycentre des températures pondérées par l'effusivité des matériaux. Mais, cette définition n'est valable que dans des conditions où l'interface est plane. Lorsque l'étendue latérale de l'un des matériaux est très petite devant l'autre, comme dans le cas d'une pointe en contact avec un plan, l'effusivité thermique apparente de la pointe est faible et c'est donc le plan qui impose sa température à la pointe. Néanmoins, au fur et à mesure que l'on remonte vers la base de la pointe, l'inertie thermique augmente tout autant que l'effusivité thermique apparente qui se rapproche de celle du matériau volumique, de sorte que c'est la base du cône qui impose la température. Le guide conique fonctionne donc comme un tampon thermique. Cette configuration permet de coupler mécaniquement le guide à un milieu porté à une température bien supérieure à la température de Curie de l'élément piézoélectrique. En outre, l'élément piézoélectrique est en général collé au guide avec une colle époxy. Cette dernière peut difficilement tenir des températures supérieures à 300°C. Au-delà il faut envisager par exemple un couplant solide, telle une couche d'or. En conséquence, pour exploiter une colle époxy avec un échantillon porté à 1000°C, il est souhaitable, d'une part, que la section ou le volume du guide exposé à un échantillon haute température représente une surface ou un volume plus faible, au moins 100 fois plus faible, que la section ou le volume du guide couplée à la source ultrasonore et exposé à la température plus froide du fluide caloporteur, sans pour autant limiter l'amplitude du signal transmis. C'est tout l'intérêt des guides coniques à ondes de flexion qui présentent simultanément une bande passante élevée comprise entre 0,3 et 3 MHz, selon la forme du guide, une effusivité thermique apparente réduite à l'extrémité et une impédance de rayonnement typiquement 4 fois plus faible que l'impédance transversale. - Un bipode, comprend un émetteur et un récepteur, distants l'un de l'autre d'une valeur adaptée aux lois de la réfraction dans l'échantillon et fonction de la profondeur sondée. L'extrémité des pointes est soigneusement tronquée de façon à ce que la vitesse de phase aux extrémités soit juste supérieure ou égale à la vitesse des ondes longitudinales engendrées dans le milieu. - Un montage privilégié en transmission dit tripode consiste à disposer deux pointes réceptrices à égale distance d'une pointe émettrice à ondes de flexion, et alignées avec celle-ci. Les pointes réceptrices sont disposées angulairement par rapport à leur axe central de façon à ce que les signaux reçus soient en opposition de phase. L'excitation est impulsionnelle ou continue. La sommation de ces signaux fournit une mesure différentielle spatiale permettant de voir de petites variations des propriétés mécaniques locales entre les pointes réceptrices. - Un montage tripode peut avantageusement être exploité en inversant les rôles émetteur-récepteur, avec les émetteurs vibrant en continue en opposition de phase, résultant d'une inversion de phase entre les deux signaux électriques d'excitation, soit du fait de l'orientation angulaire des pointes. Les pointes sont typiquement espacées de 1 mm. De façon plus générale, les transducteurs à pointes peuvent fonctionner en mode de flexion à des fréquences comprises entre 20 kHz et 2 MHz. Mais ils peuvent préférentiellement être excités par une impulsion sinusoïdale à la fréquence centrale de la pointe ou modulée en fréquence en réalisant un balayage fréquentiel numérique par exemple entre 300 kHz et 900 kHz (dénommé « chirp » en anglais). L'étendue fréquentielle est par exemple divisée en 200 fréquences au pas de 3 kHz, uniformément réparties entre 300 kHz et 900 kHz. La rafale est constituée d'une période complète de chacune des 200 fréquences réparties. Dans ce cas, le signal est préférentiellement un signal carré. Il n'y a alors qu'un seul récepteur associé à un seul amplificateur électronique à gain variable, suivi d'un filtre passe-bande entre 300 kHz et 900 kHz, suivi d'un seul convertisseur analogique-numérique, numérisant le signal sur 12 bits, à une cadence préférentielle de 5 à 12 MHz (ou méga échantillons par seconde) et une seule mémoire vive (RAM) de taille typique 2 MégaOctets. La cadence de tir est comprise entre 20 et 1000 (mille) tirs par seconde. Chaque tir est numérisé sur typiquement 5 000 à 20 000 échantillons, représentant un temps d'acquisition de 1 à 4 ms et 10 à 40 koctets de mémoire. La mémoire vive peut ainsi stoker 50 à 200 tirs successifs. Le signal de réception est numérisé en même temps que le signal d'émission. Cette configuration permet de sonder l'espace sous-jacent au récepteur central en masquant le signal direct entre émetteurs et récepteur central pour mesurer des perturbations rétrodiffusées par le milieu. Le signal reçu peut alors être davantage amplifié sans saturer l'électronique. On calcule les variations relatives du signal reçu en faisant glisser lentement le tripode le long d'une courbe à la surface de l'échantillon, la variation relative est calculée à la fin du balayage ou lorsque la mémoire est pleine en prenant comme référence l'une des acquisitions réalisées durant le contact. En fonction de la cadence des tirs, l'acquisition dure entre 0,05 secondes et 10 secondes. La variation relative du signal par rapport à un signal de référence est réalisée dans le domaine temporel ou dans l'espace des fréquences (en module et en phase) après calcul d'une Transformées de Fourier Rapide (FFT). Les variations relatives du signal sont représentatives de variations des propriétés mécaniques du milieu rétrodiffusant lors du déplacement du tripode. Autrement dit, la configuration à deux transducteurs à pointes engendrant un champ acoustique en opposition de phase à l'endroit du récepteur, permet de réaliser une mesure de perturbation relative multifréquence. Lorsque l'on travaille dans l'espace des fréquences, on élimine les composantes fréquentielles dont l'amplitude ne dépasse pas 3% de l'amplitude maximale constatée. Ensuite on calcule la norme euclidienne du vecteur de perturbation relative en module. Ce vecteur est représentatif du pouvoir diffusant du milieu sur un ensemble de composantes fréquentielles. Toute constatation d'une variation significative de la norme de ce signal durant le balayage mécanique manuel ou automatique peut donner lieu à un nouveau balayage en changeant éventuellement la vitesse de balayage ou la cadence de mesure de façon à mieux visualiser une zone de changement de propriété rétrodiffusante. - Le déplacement lent d'un montage tripode à la surface du milieu, dans la direction perpendiculaire au segment reliant les trois pointes, fournit des informations sur les variations spatiales d'impédance. Il renseigne sur des inhomogénéités du milieu. Les variations temporelles d'un tripode immobile renseignent sur des variations de l'environnement du tripode, par exemple lié aux déformations mécaniques engendrées par le passage du sang ou par un gonflement du milieu lié à la respiration ou une contraction musculaire ou par diffusion thermique. - Lorsqu'il s'agit de la peau, la pointe est tronquée de façon à éviter de blesser le derme, par exemple en gardant un diamètre d'au moins 0,4 mm. La pointe est mise en contact avec la peau (ou tout autre matériau souple) avec une force constante (par exemple égale à son poids lorsqu'on ne dispose pas de dynamomètre) ou légèrement supérieure de quelques grammes à son poids égal en pratique à 5 à 15 grammes) en ayant recours à une balance numérique de précision (ayant une résolution d'au moins 0,1 g et en pratique de 0,01 à 0,001 g et une sortie 4-20 mA ou numérique permettant d'asservir la position de la pointe à une force de consigne). En variante, la force exercée sur la pointe est directement mesurée par une méthode capacitive basée sur la déformation de la structure porteuse de la pointe, comme cela sera décrit plus loin (cf. figure 22). - L'utilisation de deux tripodes orientés à 90° l'un de l'autre, et partageant la même pointe centrale, constitue un pentapode, c'est-à-dire un système à 5 pointes. Le pentapode constitue la configuration la plus complexe, mais également la plus versatile de l'invention. Dans un tel système, il est avantageux que les pointes périphériques fonctionnent en émetteur de façon à ce qu'il n'y ait qu'un seul amplificateur électronique relié à l'unique récepteur central. Les deux pointes supplémentaires peuvent ainsi fonctionner aux mêmes fréquences ou à des fréquences différentes des deux pointes émettrices du premier tripode. En particulier, elles peuvent vibrer selon une polarisation orientée différemment par rapport aux deux autres. - Chacune des pointes d'un pentapode dispose d'une céramique à quatre quadrants fonctionnant comme une combinaison linéaire de deux dipôles orientés à 90° l'un de l'autre et pouvant être combinés en amplitude et/ou en phase. On obtient ainsi une maitrise totale de la vibration acoustique dans le plan de contact. Les pointes peuvent en particulier être programmées pour émettre des ondes de cisaillement ou des ondes longitudinales en direction de la pointe centrale selon que leur direction de vibration est colinéaire ou parallèle à l'axe de sensibilité principale de la pointe centrale. Lorsque la pointe centrale fonctionne en réception, le pentapode est en configuration échographique. Dans cette configuration on cherche à rapprocher le plus possible les pointes de façon à pouvoir déceler des variations spatiales rapides et exploiter les ondes de cisaillement haute fréquence, préférentiellement de fréquence supérieure à 20 kHz. - Lorsque la pointe centrale fonctionne en émission et les quatre pointes périphériques en réception, le pentapode est en configuration vélocimétrique directionnelle. Dans ce cas, la pointe centrale fonctionne en mode précession, tandis que les 4 pointes périphériques fonctionnent par paire de récepteurs diamétralement opposés par rapport à l'émetteur et détectent le signal direct émis par l'émetteur central. La mesure est alors une mesure de temps de transit différentiel par paire de récepteurs. Elle renseigne sur les variations temporelles, par exemple un écoulement dans le plan des 5 extrémités. Dans cette configuration on cherche à éloigner les pointes au maximum afin d'augmenter la résolution sur la mesure de vitesse. Cette configuration est plus couteuse en composants électroniques d'amplification et de numérisation/mémorisation.Examples: Aluminum block volume: VT = 3100 m / s (transverse velocity) VL = 6400 m / s, (longitudinal velocity) p = 2700 kg / m3 (density) ZL = 17.3 MRayl (longitudinal impedance) ZT = 8.4 MRayl (cross impedance) Tapered waveguide aluminum tip (vertex angle = 4.8 °) truncated when the section diameter reaches 0.15 mm: Vt (d = 0.15 mm) = 780 put Zt (d = 0.15 mm) = 2.1 MRayl Water: VL = 1500 m / sp = 1000 Kg / m3 ZL = 1.5 MRayl - The use of a dispersive point whose end is partly or partially immersed immersed in a fluid and whose phase velocity is comparable to the speed of propagation of the waves in the fluid makes it possible to obtain a pressure wave firing angle, substantially aligned with the central axis of the emitting tip with a phase inversion on either side of the axis of the tip. - When the sample is the dermis or food, the tip is preferably aluminum alloy or titanium. The radiation impedance of the tip is lowered by refining its end by polishing so that an incident wave is fully transmitted (or the reflection coefficient is lowered to a threshold value) in the skin or food when the end of the tip is in contact with the dermis or food. - The tip section is very small, around 0.1 mm2 (tenth of a square millimeter), the impedance measurements can be carried out finely and on the scale of millimeter square which is of interest in cosmetics and dermatology. In particular, the speed of shear waves in the viscoelastic media such as the dermis can decrease very strongly to reach values of the order of one meter per second. In this case, the velocities measured will be those of Rayleigh waves or horizontal transversals close to each other within 5%. - Where possible, and that the radiation impedance of the tip is comparable to that of the medium, one can drive the tip into the test medium (silicone, viscous liquids, vegetables, fruits, etc.), in order to determine the necessary height to cancel any echo inside the tip. This height is characteristic of the longitudinal impedance of the medium. In practice, rather than canceling the echo, a depth of penetration will be determined where the echo is decreased by 50% or 75%, which is easier to measure. - A bipod consists of two pointed waveguides in contact with the test surface. The axes of the points are in the same plane perpendicular to the plane tangent to the surface at one of the points of contact. Deep drilling is carried out in the osculating plane with a lateral resolution determined in particular by the contact diameter of the tips, which is in practice less than one millimeter. The lateral extent of the beam is also conditioned by pulsed or continuous operation. In pulsed mode, the configuration is suitable for measurements by differential transit time or pulsed Doppler velocimetry. A bipod with superalloy metal conical guides, for example Inconel 600 or 625, is used to probe materials carried at high temperatures of several hundred degrees Celsius. The contact surface between the test material and the conical guide is reduced, which slows down the heat transfer mechanism and creates an apparent thermal effusivity well below the thermal effusivity of the same volume material. The height and the opening of the conical guide in superalloy, is at least 25 mm and is preferably chosen between 50 mm and 150 mm, with a good compromise between sensitivity and bandwidth obtained with a tip height of 100 mm for an angle at top of 4.8 °. The waveguide then has an acoustic transfer function between its base and its end which is similar to a low-pass filtering of cutoff frequency greater than 700 kHz. These dimensions make it possible to work at a center frequency between 600 and 700 kHz for an aluminum alloy. The height and the angle at the apex also make it possible to lower the temperature between the zone of contact, which can be carried for example at a temperature greater than 1000 ° C. and the base of the cone where the piezoelectric elements are bonded, generally ferroelectric, for which it is not necessary to exceed the temperature of Curie. It is also the advantage of the present invention to provide an effective insertion device for longitudinal acoustic waves and shear by having a radiation impedance adapted to the test medium. Finally, the base of the cone where the PZT transducer is bonded is exposed to a temperature below the Curie temperature of the piezoelectric element used to generate and receive the ultrasonic waves. The base can also be actively cooled via a heat transfer circuit, so that its temperature does not exceed 300 to 500 ° C, while the end is heated to a temperature exceeding 1000 ° C. Reducing the section of the waveguide here brings a considerable benefit since it amounts to lowering the apparent thermal effusivity of the material constituting the tip. As a reminder, the thermal effusivity is the square root of the product of the density of the material by the specific heat and its thermal conductivity. It characterizes the process of heat transfer between two materials brought to different temperatures. It makes it possible to define the interface temperature as the centroid of temperatures weighted by the effusivity of the materials. But this definition is valid only under conditions where the interface is flat. When the lateral extent of one of the materials is very small in front of the other, as in the case of a point in contact with a plane, the apparent thermal effusivity of the tip is weak and it is therefore the plane which imposes its temperature on the tip. Nevertheless, as one goes up towards the base of the point, the thermal inertia increases as much as the apparent thermal effusivity which approaches that of the voluminal material, so that it is the base of the cone that imposes the temperature. The conical guide therefore functions as a thermal buffer. This configuration makes it possible to mechanically couple the guide to a medium heated to a temperature well above the Curie temperature of the piezoelectric element. In addition, the piezoelectric element is generally bonded to the guide with an epoxy adhesive. The latter can hardly withstand temperatures above 300 ° C. Beyond that, it is necessary to consider, for example, a solid couplant, such as a gold layer. Therefore, in order to operate an epoxy adhesive with a sample heated to 1000 ° C, it is desirable, on the one hand, that the section or volume of the guide exposed to a high temperature sample represents a smaller surface area or volume, less than 100 times smaller, than the section or the volume of the guide coupled to the ultrasonic source and exposed to the colder temperature of the heat transfer fluid, without limiting the amplitude of the transmitted signal. This is the advantage of conical bending waveguides which simultaneously have a high bandwidth of between 0.3 and 3 MHz, depending on the shape of the waveguide, a reduced apparent thermal effusivity at the end and a radiation impedance. typically 4 times weaker than transverse impedance. - A bipod, comprises a transmitter and a receiver, distant from each other by a value adapted to the laws of refraction in the sample and according to the depth probed. The ends of the tips are carefully truncated so that the phase velocity at the ends is just greater than or equal to the velocity of the longitudinal waves generated in the medium. A preferred arrangement in so-called tripod transmission consists in arranging two receiving points at equal distance from and in alignment with a bending wave emitter tip. The receiving tips are arranged angularly with respect to their central axis so that the received signals are in phase opposition. The excitation is impulse or continuous. The summation of these signals provides a spatial differential measurement allowing small variations in the local mechanical properties to be observed between the receiving points. A tripod arrangement can advantageously be exploited by reversing the transceiver roles, with the transmitters continuously vibrating in phase opposition, resulting from a phase inversion between the two electrical excitation signals, either because of the orientation angular spikes. The tips are typically spaced 1 mm apart. More generally, spike transducers can operate in bending mode at frequencies between 20 kHz and 2 MHz. But they may preferentially be excited by a sinusoidal pulse at the center frequency of the tip or modulated in frequency by performing a digital frequency scan for example between 300 kHz and 900 kHz (called "chirp" in English). The frequency range is for example divided into 200 frequencies in the 3 kHz step, uniformly distributed between 300 kHz and 900 kHz. The burst consists of a complete period of each of the 200 frequencies distributed. In this case, the signal is preferably a square signal. There is then only one receiver associated with a single variable gain electronic amplifier, followed by a bandpass filter between 300 kHz and 900 kHz, followed by a single analog-to-digital converter, digitizing the signal on 12 bits, at a preferred rate of 5 to 12 MHz (or mega samples per second) and a single random access memory (RAM) of typical size 2 megabytes. The rate of fire is between 20 and 1000 (thousand) shots per second. Each shot is digitized over typically 5,000 to 20,000 samples, representing an acquisition time of 1 to 4 ms and 10 to 40 kbytes of memory. RAM can store 50 to 200 successive shots. The reception signal is digitized at the same time as the transmission signal. This configuration makes it possible to probe the space underlying the central receiver by masking the direct signal between transmitters and central receiver to measure disturbances backscattered by the medium. The received signal can then be further amplified without saturating the electronics. The relative variations of the received signal are calculated by slowly sliding the tripod along a curve on the surface of the sample, the relative variation is calculated at the end of the sweep or when the memory is full by taking as reference the one of the acquisitions made during the contact. Depending on the rate of fire, the acquisition lasts between 0.05 seconds and 10 seconds. The relative variation of the signal with respect to a reference signal is performed in the time domain or in the frequency space (in module and in phase) after calculation of a Fast Fourier Transform (FFT). The relative variations of the signal are representative of variations in the mechanical properties of the backscattering medium during displacement of the tripod. In other words, the configuration with two spike transducers generating a phase-opposite acoustic field at the receiver, makes it possible to perform a relative multifrequency perturbation measurement. When working in the frequency space, the frequency components whose amplitude does not exceed 3% of the maximum amplitude observed are eliminated. Then the Euclidean norm of the relative perturbation vector in modulus is calculated. This vector is representative of the diffusing power of the medium over a set of frequency components. Any finding of a significant variation in the standard of this signal during manual or automatic mechanical scanning may result in a new scan possibly changing the scan rate or measurement rate to better visualize a change of ownership zone. backscattering. - The slow displacement of a tripod assembly on the surface of the medium, in the direction perpendicular to the segment connecting the three points, provides information on the spatial variations of impedance. It gives information on inhomogeneities of the environment. The temporal variations of a motionless tripod provide information on variations in the environment of the tripod, for example linked to mechanical deformations caused by the passage of blood or by swelling of the medium associated with breathing or muscle contraction or by thermal diffusion. - When it comes to the skin, the tip is truncated so as to avoid damaging the dermis, for example by keeping a diameter of at least 0.4 mm. The tip is brought into contact with the skin (or any other flexible material) with a constant force (for example equal to its weight when no dynamometer is available) or slightly greater by a few grams than its practical weight. at 15 grams) using a precision digital balance (having a resolution of at least 0.1 g and in practice from 0.01 to 0.001 g and a 4-20 mA or digital output allowing to enslave the position from the peak to a target force). Alternatively, the force exerted on the tip is directly measured by a capacitive method based on the deformation of the bearing structure of the tip, as will be described later (see Figure 22). - The use of two tripodes oriented 90 ° from each other, and sharing the same central point, is a pentapode, that is to say a system with 5 points. The pentapode is the most complex configuration, but also the most versatile of the invention. In such a system, it is advantageous for the peripheral peaks to operate as a transmitter so that there is only one electronic amplifier connected to the single central receiver. The two additional points can thus operate at the same frequencies or at different frequencies of the two transmitting points of the first tripod. In particular, they can vibrate in polarization oriented differently from the other two. - Each of the tips of a pentapode has a four-quadrant ceramic functioning as a linear combination of two dipoles oriented at 90 ° to each other and can be combined in amplitude and / or phase. This gives a total mastery of the acoustic vibration in the contact plane. The tips may in particular be programmed to emit shear waves or longitudinal waves towards the central tip depending on whether their direction of vibration is collinear or parallel to the main sensitivity axis of the central tip. When the central tip is operating in reception, the pentapode is in echographic configuration. In this configuration, it is sought to bring the points as close as possible so as to be able to detect rapid spatial variations and to exploit high frequency shear waves, preferably with a frequency greater than 20 kHz. - When the central tip operates in transmission and the four peripheral points in reception, the pentapode is in directional velocimetric configuration. In this case, the central tip operates in precession mode, while the 4 peripheral points operate in pairs of receivers diametrically opposed to the transmitter and detect the direct signal emitted by the central transmitter. The measurement is then a measure of differential transit time per pair of receivers. It provides information on temporal variations, for example a flow in the plane of the ends. In this configuration we try to move the peaks as far as possible in order to increase the resolution on the speed measurement. This configuration is more expensive in electronic amplification and digitization / storage components.

L'invention permet ainsi d'évaluer plusieurs paramètres d'un milieu, sans le détériorer, notamment : - La vitesse des ondes longitudinales se propageant dans un échantillon (et donc indirectement l'impédance longitudinale par connaissance de la masse volumique). Sur ce point, de nombreux dispositifs existent dans la littérature, ça n'est donc pas cette partie seule qui est la plus innovante ; néanmoins cette mesure est réalisable simultanément en combinaison avec les suivantes. - La vitesse des ondes transverses horizontales ou de Rayleigh se propageant dans un échantillon (et donc indirectement l'impédance transversale par connaissance de la masse volumique). Là encore, la génération et la détection seule d'ondes transverses horizontales ou de Rayleigh ou de Lamb à partir de transducteurs à pointes coniques est connue dans la littérature, mais déjà à ce stade, on ne trouve pas d'indication sur la combinaison de plusieurs transducteurs à pointes dans un même dispositif compact à barillet. - Les variations d'homogénéité du milieu par échographie différentielle du milieu interface, et l'imagerie bidimensionnelle associée (B-Scan) dans l'espace temporel ou des fréquences, c'est-à-dire une image en niveaux de gris ou de couleur (position curviligne, amplitude du signal temporel) ou (position curviligne, module ou phase d'une composante fréquentielle obtenue par transformée de Fourier). - La vitesse et la direction d'un écoulement directionnel dans le plan ou dans un plan sous-jacent au plan des pointes par vélocimétrie directionnelle. - La mesure simultanée dans un volume inférieur à 1 cm3 de propriétés caractéristiques o d'une onde longitudinale o d'une onde transversale o d'une effusivité thermique o d'une force d'appui Les guides d'onde sont choisis en fonction de la fréquence de travail souhaitée qui peut varier pour les matériaux élastiques de 300 kHz à 900 kHz et pour les milieux viscoélastiques de 20 kHz à 4 MHz Nous entrons maintenant dans la description de formes de réalisation particulières de l'invention. Dans son expression la plus simple, exploitant des guides à ondes volumiques, donc d'étendue latérale au moins égale à trois longueur d'onde, le procédé de détermination des vitesses exploite une mesure comparative entre une mesure de référence, par exemple sans contact et une mesure lors d'un contact sur l'échantillon à analyser. On exploite ensuite les formules donnant les coefficients de réflexion aux interfaces en fonction des impédances des milieux. C'est un procédé déterministe. - Parmi les applications envisagées figurent les coques tactiles à étalonnage par doigt artificiel. La connaissance au préalable de l'impédance du doigt humain à partir du dispositif décrit selon l'invention permet de réaliser ensuite des doigts artificiels pour différents profils d'utilisateurs (enfants, adultes), d'optimiser les épaisseurs et revêtements des coques tactiles en choisissant des matériaux dont les impédances de rayonnement longitudinal et transversal optimisent le transfert énergétique avec le doigt. - Le dispositif trouve aussi des applications dans l'analyse et le monitoring de la variation de propriétés viscoélastiques des matériaux, en particulier lorsque les transducteurs à pointes sont orientés de façon à transmettre et détecter des ondes de cisaillement horizontales. Un tripode ou un pentapode en mode échographique en configuration de cisaillement permet par ailleurs de vérifier une éventuelle anisotropie angulaire dans la viscosité d'un fluide, ceci grâce à sa capacité à réaliser la même mesure selon deux directions perpendiculaires. - Le dispositif selon l'invention constitue un moyen performant de mesure de viscosité spatiale et temporelle notamment dans le domaine des fluides ou élastomères magnétorhéologiques, susceptibles de changer rapidement d'état sous l'action d'un champ magnétique avec un temps de réponse inférieur à la milliseconde. En effet, même en régime pulsé, les transducteurs à pointes peuvent être excités à une cadence élevée pouvant atteindre 1 à 2 kiloHertz (ou PRF pour Pulse Repetition Frequency en anglais) et donc susceptible de visualiser des changements rapides d'état. - A l'opposé, le dispositif peut trouver des applications dans les processus lents de changement d'état, par exemple dans le contrôle de la maturité des aliments maintenus à température constante en chambre froide, le durcissement du béton, ou des laves, la polymérisation des colles, le frittage des poudres, les changements de phase cristalline, la fabrication des gels. - Le dispositif peut donner une estimation des variations spatiales d'impédance acoustique longitudinale ou transversale par un balayage mécanique dans le plan de la surface de l'échantillon (C-scan) et ainsi permettre une cartographie d'un tissu humain ou d'un matériau quelconque. - Le dispositif selon la présente invention peut apprendre à reconnaitre les positions de contact successives avec le milieu lors d'une phase de balayage mécanique d'un bipode, tripode ou pentapode consistant dans une première étape à mémoriser les échos associés à chaque position de la sonde puis à reconnaître les positions par calcul de distance ou par inter-corrélation lors d'un second passage, suite au premier constituant une phase d'apprentissage. - La présente invention peut permettre une classification de matériaux par la caractérisation des impédances des deux modes fondamentaux et selon deux directions de propagation, fournissant ainsi une information sur l'anisotropie du matériau ainsi que selon l'efficacité du transfert thermique d'une pointe chauffée ou refroidie dont on mesure l'abaissement ou l'élévation de température après un contact de durée déterminée avec l'échantillon à température ambiante. Conjointement à l'utilisation d'une base de données de références qui pourra être constituée, le dispositif peut ainsi être un « classifieur » de matériaux, applicable aux élastomères, tissus humains, aliments et notamment viandes pour le contrôle de leur état de conservation ou de maturation, ainsi qu'à divers matériaux métaux et plastiques. - La présente invention peut permettre enfin l'inspection de surfaces en mouvement par combinaison d'un guide solide couplé à un guide liquide projeté en direction de l'échantillon. Ce type de sonde trouve des applications dans le contrôle non destructif, à grande vitesse. La sonde est constituée d'une structure porteuse à double paroi éventuellement chauffée pour améliorer l'amortissement des ultrasons et la viscosité du fluide en circulation et comprenant deux guides d'ondes disposés en série, le premier étant solide et constitué d'un guide à pointe dispersive conique permettant d'abaisser l'impédance de rayonnement et optimiser le transfert vers le second guide, liquide, couplé au premier via une chambre de raccordement et débouchant sur une buse d'éjection du couplant liquide sous la forme d'un jet collimaté directionnel haute pression. Le jet liquide est à l'abri des courants d'air par une jupe, par exemple en forme de brosse cylindrique multibrins. Le jet peut être intermittent pour percuter régulièrement la surface de l'échantillon et engendrer des ondes de cisaillement basses-fréquences. Ce dernier point trouve un intérêt en élastographie impulsionnelle et constitue une alternative aux méthodes de percussion par pot vibrant ou autre technique électromagnétique ou de contact statique juxtaposant habituellement le transducteur ultrasonore. Dans le cas de la déformation de la peau lors d'un examen médical, le jet en régime intermittent doit permettre une déflection importante de la peau, typiquement de l'ordre de 1 mm. La viscosité et la tension de surface du fluide projeté permettent de créer un guide d'onde ayant une continuité spatiale et pour lequel on peut imposer un écoulement laminaire si le nombre de Reynolds associé au diamètre du jet, la masse volumique du liquide, sa vitesse d'éjection et sa viscosité, reste inférieur à 2300. Ainsi, le fluide pourra avantageusement être plus visqueux que l'eau afin de maintenir un régime laminaire et donc une projection collimatée sur une distance plus importante ou pour limiter l'étalement du fluide sur la surface d'inspection, par exemple par souci de propreté. A titre d'exemple, un jet d'eau de diamètre 0,8 mm, de viscosité 1 mPa.s, de masse volumique 1000 kg/m3, expulsé à une vitesse de 1 m/s est associé à un nombre de Reynolds de valeur 800. Le régime turbulent est alors atteint pour une vitesse d'expulsion d'environ 3 m/s. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 est une vue schématique d'un ensemble de transduction avec un guide à onde volumique 150, formant une sonde élémentaire pour un mode de propagation longitudinal ou transversal, couplée à un matériau à analyser 100, - La figure 2 est une vue schématique du dispositif complet 400 permettant la caractérisation des deux modes fondamentaux de propagation simultanément, grâce à deux sondes distinctes 125 et 225 en contact avec le matériau 100. - La figure 3 est une vue schématique définissant les ondes incidentes 600, réfléchies 620 et transmises 610 à l'interface avec l'échantillon 100. - La figure 4 définit les ondes incidentes 600, réfléchies (620, 640 et 650) et transmises 610 et 630 dans le cas où l'échantillon est composé de deux couches 100 et 101. - La figure 5 montre l'écho d'interface dans le cas d'un guide en plexiglas à onde longitudinale, baignant dans l'air. - La figure 6 montre l'écho d'interface dans le cas d'un guide en plexiglas à onde transversale, baignant dans l'air. - La figure 7 montre un exemple de variation d'amplitude crête à crête de l'écho longitudinal d'interface, une atténuation d'environ 50% entre l'air ambiant et un échantillon de peau humaine sur un sujet d'étude, mettant en évidence l'effet d'une forte variation d'impédance longitudinale de charge et permettant de déterminer l'impédance longitudinale de cet échantillon (environ 1 MRayl) qui vaut environ 32% celle du Plexiglas (ZL=3,1 MRayl). - La figure 8 montre un exemple de variation d'amplitude crête à crête de l'écho transversal d'interface, soit 9%, entre l'air ambiant (valeur haute) et le même échantillon de peau humaine (valeur basse) mettant en évidence une impédance de charge transversale (0,06 MRayl) beaucoup plus faible que celle du Plexiglas (Z1=1,26 MRayl). - La figure 9 est une vue schématique de deux variantes du dispositif associant des transducteurs 260, 270, 280 et 290 pour les deux modes fondamentaux de propagation sur un unique guide d'onde 150 selon une configuration concentrique (figure 9A) ou série (figure 9B). - La figure 10 est un schéma bloc du montage du transducteur 540 avec l'électronique d'émission et de réception exploitant un écrêteur 510 évitant de saturer les éléments d'amplification 520. - La figure 11 est un schéma bloc du montage du transducteur 540 avec l'électronique d'émission et de réception utilisant une commutation rapide 515 entre le signal émis et les échos mesurés permettant d'éviter la saturation de l'électronique d'amplification 520. - La figure 12-(a) montre l'extrémité 11 d'un guide à ondes de flexion dispersives à extrémité tronquée et polie. En champ lointain, la vibration à l'extrémité du cône constitue une source dipolaire (Figure 12-(b)). Le profil conique et le polissage de l'extrémité permettent de réduire l'impédance mécanique de rayonnement d'un facteur 4 à 10 et de la rapprocher de l'impédance longitudinale de la pulpe du doigt, ce qui permet de transférer la majeure partie de l'énergie dans le milieu et donc par la suite d'avoir un meilleur rapport signal/bruit pour l'analyse fine des variations d'impédance du milieu. La figure 12-(c) montre schématiquement une pointe selon une vue en coupe avec un matériau d'amortissement 30 remplissant un réservoir latéral 13. La figure 12-(d) montre schématiquement deux méthodes de connexion électrique permettant d'engendrer des ondes de flexion, l'une exploitant un disque PZT à polarisation uniforme 21 et connexion en série des deux condensateurs piézoélectriques formés par les deux électrodes supérieures en demi-disque et l'électrode inférieure commune, l'autre exploitant une polarisation alternée 20 par demi-disque et une excitation électrique E en parallèle des deux condensateurs piézoélectriques associés. - La figure 13 est une modélisation de la propagation dispersive d'une onde de flexion dans un cône 10 en duralumin à 600 kHz. La modélisation suppose l'émission d'un paquet d'ondes avec réflexion à l'extrémité 11 du cône et interférence entre le paquet d'ondes incident et le paquet d'ondes réfléchi avec (a) vitesse de phase expérimentale déduite des distances entre maxima = demi-longueur d'onde. (b) vitesse de phase théorique du mode de Lamb Ao dans une plaque en Duralumin dont la section diminue linéairement selon le même angle O que le cône. (c) exemple de réalisation d'un transducteur à ondes de flexion large bande incorporant un guide d'onde conique 10 et construit à partir d'un disque PZT à polarisation alternée 20. La réponse impulsionnelle du disque est amortie via un réservoir annulaire 13 rempli de polymère chargé à saturation de poudre de tungstène 30. (d) Signaux temporels des vitesses de vibrations Vibl et Vib2 mesurées perpendiculairement à l'extrémité plate de la pointe 11 et à 4,5 mm en amont de l'extrémité, pour une impulsion électrique de 20 Vcc constituée d'une rafale de 5 périodes carrées à 700 kHz. (e) Amplitudes crête à crête des vitesses de vibration par scan à l'aide d'un vibromètre Laser le long de la pointe, perpendiculairement à l'extrémité plate sous les mêmes conditions que précédemment. (f) Modélisation du rayonnement dans l'air, très près de la génératrice (à 0,1 mm), sans onde réfléchie (trait en pointillés) et avec onde réfléchie (trait plein). - La figure 14 est un calcul de l'angle de réfraction des ondes longitudinales dans l'échantillon en fonction de la vitesse de phase dans la pointe. Le milieu est ici directement l'air 67 c'est-à-dire l'impédance la plus faible. L'angle de réfraction est alors le plus proche de la perpendiculaire à la génératrice Ng du cône, il vaut 14° par rapport à la génératrice du cône pour un cône en duralumin de demi-angle au sommet 2.4° ayant une vitesse de dispersion théorique selon le graphe (b) de la figure 13 qui lui confère une vitesse de phase voisine de 800 m/s à son extrémité 11. - La figure 15 illustre un bipode 89 à ondes de flexion, intégré dans une structure porteuse en plastique fritté assurant, d'une part, une isolation acoustique entre les guides, d'autre part, permettant de saisir manuellement l'ensemble sans perturber la propagation dans les guides, enfin de manipuler simplement l'ensemble à la façon d'un gros stylo que l'on met en contact avec l'échantillon, ici de l'eau 66. Les guides d'ondes métalliques sont fixés (43, 44) sur la structure porteuse très amortissante pour les ondes de flexion. La structure est réalisée par prototypage rapide en polymère fritté type PolyAmide PA12. Les pointes coniques ont une géométrie en T (10, 12) et sont maintenues sur leur pourtour par insertion en force dans la structure porteuse assurant un double maintien sur la périphérie de la pointe au niveau de la base du cône et typiquement à 20 mm en amont de l'extrémité 11, de façon à ne pas amortir la vibration en tenant les pointes trop près de leur extrémité. Le chemin acoustique dans la structure porteuse nécessite un temps de transit supérieur à celui qui consiste à transiter par les guides coniques et par l'échantillon. La distance e entre les extrémités des pointes est ajustée en fonction du matériau à sonder. Elle est typiquement de 5 mm pour un pentapode en usage mixte (échographe ou vélocimètre) et pour un matériau élastique ayant une vitesse transversale comprise entre 500 m/s et 3000 m/s, mais beaucoup moins, environ 0,5 mm pour les matériaux de faible épaisseur ou viscoélastiques diffusants, dont il faut déceler des petites variations localisées d'impédance. La distance pourra être augmentée à 10 mm, si l'on cherche à analyser des matériaux relativement élastiques, homogènes en surface, mais présentant des variations d'impédance en profondeur ou également si l'on souhaite disposer d'une bonne résolution en mode vélocimètre. La vitesse de phase des ondes de flexion au voisinage de leur extrémité est proche 800 m/s pour l'aluminium, ce qui permet une très bonne insertion des ondes dans le derme et dans les silicones et un rayonnement vers l'avant d'un faisceau longitudinal, proche de 90° (i.e. presque parallèle à l'axe de la pointe). L'espacement et l'inclinaison des pointes est donc optimal pour une certaine épaisseur d'échantillon comme illustré sur les figures 15 (a) et (c). Les pointes débouchent de la structure porteuse en ne dépassant que de très peu, environ 0,5 mm, de façon à ce que la structure porteuse serve également d'appui et évite d'endommager ou blesser le milieu sondé, en particulier s'il s'agit du derme. La sonde peut alors être glissée ou déplacée point par point (pixel par pixel) à la surface du matériau d'épreuve. Dans cette configuration, ce dernier doit être sec et propre de façon à ne pas polluer les pointes, en particulier combler les vides entre les pointes et la structure porteuse ce qui engendrerait des erreurs de mesure. Les images ainsi constituées sont des C-Scans, c'est-à-dire qu'il est possible de regarder de plus en plus en profondeur du matériau d'étude selon que l'on regarde la tête ou plus à l'intérieur du paquet d'ondes. Les pointes ont une longueur typique de 85 mm, pour un diamètre de base de 6,6 mm (demi-angle au sommet de 2.4°) ce qui correspond à une fréquence de travail de 600 kHz. Les images peuvent être des images d'amplitude ou de phase (en particulier on fait une cartographie en prenant un passage à zéro particulier du paquet d'ondes et on regarde comment évolue le passage à zéro en fonction du milieu sondé lors d'un déplacement latéral du bipode). Il y a donc tout intérêt à rapprocher les pointes au plus près l'une de l'autre lorsque l'on fait une cartographie de phase. - La figure 16 donne des variantes de sondes pour la mesure d'impédance : (a) Pénétration dans un échantillon 63, mou, en fusion, de la pointe ayant une extrémité 16 très fine jusqu'à réduction de l'écho Ar de 75% et éventuellement pour les plaques, réfraction et ajustement de la position de la pointe réceptrice tronquée 14 jusqu'à détection du signal maximum. Puis, déduction de l'angle du maximum de réfraction et/ou de la profondeur de pénétration dans le milieu de l'impédance longitudinale du milieu. (b) Procédé basé sur la modification des conditions de réflexion à l'extrémité 14 d'une sonde 88 à pointe conique tronquée, non immergée mais en contact et chargée par l'impédance longitudinale de l'échantillon dur 60 et donc sur le déplacement des noeuds d'interférence en fonction de l'impédance de charge Z2. Il peut mettre en oeuvre un scan de la génératrice par vibromètre laser pour mesurer la position des noeuds ou une mesure du déplacement du passage à zéro d'un écho à l'intérieure de la pointe émettrice. (c) Sonde 87 à extrémité fine 15 permettant d'obtenir une cartographie basée sur l'analyse d'écho à force d'appui (F) constante sur une surface dure 3D 61. (d) Procédé de mesure de vitesse longitudinale VU ou de Rayleigh (VR) dans un milieu viscolélastique 61 et cartographie basée sur la perturbation du rayonnement longitudinal ou de Rayleigh. (e) Procédé de mesure de vitesse transversale d'un échantillon 62 apte à les propager, à partir de la génération et détection d'ondes transverses horizontales. - La figure 17 illustre un pentapode en mode échographique. Selon le milieu sondé, la distance entre la pointe centrale et les pointes périphériques varie de 0,5 mm à 5 mm. Cette configuration est particulièrement intéressante en pratique car, le fait d'exciter les pointes émettrices (Ex-, Ex+, Ey-,Ey+) sont excitées de façon à annuler le signal au centre pour les configurations longitudinale 1 et transversale 2, ou à doubler le signal au centre pour les configurations longitudinale 3 et transversale 4. Un pentapode peut être fermé et rendu étanche par une membrane épaisse en silicone d'épaisseur 0,5 mm à 1 mm avec transfert total des ondes des pointes vers la membrane puis de la membrane vers l'échantillon (non représenté). Les pointes émettrices immergées dans la membrane siliconée réfractent dans le milieu selon un angle très pénétrant. Dans cette configuration, le pentapode ne risque pas d'être souillé et peut être mis au contact de la peau, recouverte d'un gel assurant le glissement et un bon couplage acoustique de la sonde. Les quatre sondes émettrices exploitent toutes un disque piezoélectrique à quatre quadrants 22; elles peuvent basculer électroniquement d'une configuration de cisaillement à une configuration longitudinale. Une configuration mixte (a) peut également être envisagée combinant des émissions longitudinales 3 et de cisaillement 4 en simultanée. - La figure 18 illustre une application de l'impédancemètre bipode en sonde vélocimétrique 89 à mesure alternée : Les deux guides d'onde 10 fonctionnent alternativement en émetteur puis en récepteur. Le temps de transit pour remonter le flux sanguin est supérieur au temps de transit pour descendre le flux sanguin. Le temps de transit différentiel est proportionnel à la vitesse du sang. La mesure par contact nécessite une mesure de temps très précise, avec une résolution inférieure au dixième de nanoseconde. L'usage de sondes ponctuelles haute fréquence (2 à 3 MHz) constituées de pointes coniques de diamètre de base 2 mm et hauteur 25 mm en combinaison avec des composants temps-numérique (ou TDC : Time to Digital Converter, en anglais) est ici avantageux pour réaliser des contrôles locaux, en particulier sur le réseau veineux. Par ailleurs, la cadence de mesure doit être élevée autour de 1000 mesures par seconde afin de pouvoir moyenner les mesures et aussi d'éviter que les dimensions changent entre une mesure amont et une mesure aval. Il peut être avantageux alors d'exploiter un tripode, les trois sondes étant alignées avec la veine et la sonde émettrice disposée au centre. Les axes de vibration sont colinéaires et alignés avec la direction de la veine. La mesure différentielle amont - aval est ainsi simultanée, ce qui permet d'éviter les erreurs liées aux variations dimensionnelles générées par les variations locales de pression et gonflement de la veine. - La figure 19 illustre l'usage d'un transducteur à pointes en vélocimétrie Doppler pulsée. L'extrémité 14 de la pointe conique en Duralumin est tronquée au diamètre 0 4 mm et légèrement pressée contre le derme 65 de façon à ce que le derme entoure la pointe sur une profondeur d'au moins 1 millimètre. L'onde dispersive réfracte les champs 6 et 7 dans le derme avec une amplitude maximale selon les angles ai et a2 par rapport à l'axe de la pointe qui disperse l'angle Doppler entre les extrêmes 01 et 02. En choisissant une vitesse de phase égale à celle des ondes longitudinales du milieu, on diminue la dispersion de l'angle Doppler. - La figure 20 illustre l'usage d'un pentapode en vélocimètre directionnel selon une configuration avec une pointe 16 émettrice centrale E vibrant en mode de précession et 4 pointes 11 réceptrices Rx-, Rx+, Ry-,Ry+ périphériques sensibles aux modes de flexion. La pointe à précession a une extrémité 16 ronde, la plus fine possible (diamètre voisin de 0.1 mm affiné par polissage) et propage une combinaison de deux modes de flexion à 90°. La vibration est obtenue à l'aide d'une céramique PZT polarisée uniformément 22, divisée sur sa face supérieure en 4 électrodes couvrant chacune 1 quadrant et une électrode formant un disque plein sur sa face inférieure. Les électrodes supérieures fonctionnent par paires opposées par le centre. Chaque électrode d'une paire reçoit une phase électrique consistant en une rafale appelée Burst(cot) pour une électrode et son inverse logique pour l'autre. L'autre paire est déphasée de n/2 et comprend une électrode portée à la tension Burst(cot-Tt/2) ou co est la pulsion angulaire et une autre électrode portée à son inverse logique. La fonction Burst est une rafale un certain nombre de créneaux, 5 de façon privilégiée. Les Burst commutent entre deux tensions 0-100 Vcc et sont caractérisés par un temps de montée et de descente extrêmement stables et courts de l'ordre de quelques nanosecondes. La céramique a typiquement un diamètre de 6.6 mm, une épaisseur de 0,2 mm, une fréquence centrale de 600 kHz et est réalisée par exemple en PZ27 ou PZ29 (FeiToperm, Danemark). Les pointes sont réalisées dans un matériau métallique à faible densité (par exemple en alliage d'aluminium). La pointe centrale a une longueur de 85 mm, un diamètre de base de 6,6 mm, un anneau réservoir 13 à parois minces, d'épaisseur 0,4 mm, de hauteur 5 mm et de diamètre 20 mm, rempli de résine époxy chargée à saturation en poudre de tungstène 13 jusqu'à atteindre une densité d'au moins 5 g/cm3. Les extrémités 11 des pointes périphériques sont aplanies par polissage, la normale au plan de polissage étant dirigée vers la pointe centrale. Ceci a pour effet d'augmenter le couplage aérien entre la pointe émettrice et les pointes réceptrices et la directionalité des pointes réceptrices. Les pointes réceptrices n'ont pas besoin d'être amorties comme la pointe émettrice, elles sont simplement insérées en force dans la structure porteuse en plastique fritté 40 qui amortit déjà partiellement leur résonance et ceci d'autant plus qu'elle est réalisée par frittage de poudre plastique et qu'elle est chauffée par exemple à une température de 50°C. Elles ont une simple géométrie conique en T. Leur céramique 21, de type PZT, présente une électrode supérieure divisée en deux demi-disques et une amplification différentielle de 90 dB est effectuée entre ces deux demi-électrodes, autour de la fréquence centrale de 600 kHz. L'électrode inférieure est pleine et constitue une masse virtuelle. En variante, avec une céramique 20, les électrodes supérieures sont à polarisation alternée puis connectées électriquement, tandis que l'électrode inférieure constitue la masse électrique. Ceci augmente les charges électriques disponibles et donc le rapport signal/bruit dans le cas d'une amplification transimpédance. Une détection de passage à zéro à l'aide d'un comparateur ultrarapide (le temps de commutation 10%-90% est de l'ordre de la nanoseconde) est réalisée sur le signal électrique amplifié. Pour la mesure temporelle la plus stable, on choisit le passage à zéro correspondant à l'amplitude maximale. Cette configuration permet d'atteindre une cadence de mesure de 1000 tirs par seconde et une résolution temporelle de l'ordre de la nanoseconde (dans l'air) ce qui fixe le seuil de détection à environ 1 cm/s par axe dans l'air à 340 m/s (25°C). La vitesse maximale dépasse plusieurs dizaines de mètres/seconde. - La figure 21 est une vue en coupe d'une sonde 9 à guide 18 d'onde longitudinale et 17 de cisaillement comprenant une guide cylindrique plein 18 propageant les ondes longitudinales et un tube concentrique 17 propageant les ondes de flexion. La figure illustre l'emplacement et le mode de résonance des transducteurs ainsi que l'emplacement envisagé pour les amortisseurs 31 et 32. - La figure 22 est une vue en coupe d'une sonde 97 à pointe conique chauffée par effet joule, intégrée dans une structure porteuse isolante acoustiquement et thermiquement avec mesure intégrée de la force d'appui. La double paroi en U de la structure porteuse réalise simultanément la diffusion de la chaleur dans la paroi interne au contact du guide d'onde, l'isolation thermique du cône vis-à-vis des courants d'air au moyen de la paroi externe, séparée de la paroi interne par un isolant thermique, par exemple une couche d'air. La paroi externe réalise également l'isolation acoustique du cône vis-à-vis des manipulations, tandis que la paroi interne réalise le maintien et également l'amortissement ultrasonore du mode de flexion impulsionnel, partiellement dissipé dans la structure granulaire frittée. - La figure 23 présente une sonde 98 à comprenant 5 guides d'ondes 10 à pointes coniques, et en particulier un capot 55 de verrouillage à baïonnette, déformable élastiquement, et servant à maintenir les guides dans leur logement. La structure de maintien 55 est réalisée en matière poreuse ou polymère chargée par exemple d'alumine et permet d'amortir également les échos afin d'éviter les résonances dans les guides d'ondes. Le capot est ainsi verrouillé par un système d'ergots 53 sur la structure porteuse. Des lamelles 54 élastiques en outre sont créées dans le capot déformable afin d'imposer une force d'appui perpendiculairement à la base des guides. Les chemins acoustiques 56 entre la zone d'appui sur la base des guides et la périphérie du capotage sont complexes, par exemple en forme de S ou en zigzag et maximisés en longueur afin de réduire les diaphonies ou courts-circuits acoustiques entre les guides (appelés aussi « cross-talk » en anglais). - La figure 24 est une vue schématique en coupe d'une sonde ultrasonore 99 pour le contrôle non destructif dans une situation où l'échantillon et la sonde sont en mouvement relatif (Mov). La structure porteuse comprend deux guides 10 et 93 en série, le premier guide 10 est solide et constitué d'un guide à pointe dispersive conique tronquée 14, permettant d'abaisser l'impédance de rayonnement et optimiser le transfert vers le second guide 93, liquide, couplé au premier via une chambre de raccordement 92 et débouchant sur une buse d'éjection du couplant liquide sous la forme d'un jet collimaté 93 directionnel et haute pression. Le jet liquide est mis à l'abri des courants d'air par une jupe 95 en forme de brosse cylindrique multibrins. A. SONDES A ONDES VOLUMIQUES La figure 1 représente un premier dispositif exploitant des guides d'ondes volumiques permettant de déterminer les impédances caractéristiques de la peau stff un panel d'individus, ainsi que d'identifier les caractéristiques de différents matériaux. Selon les types de transducteurs employés, il est possible de modifier le mode de propagation transversal ou longitudinal et la fréquence à laquelle l'impédance est mesurée. Le dispositif permet par simple contact d'évaluer le paramètre d'impédance acoustique d'un matériau homogène, par une méthode non-destructive et pour les deux modes fondamentaux de propagation, transversal et longitudinal. En mettant en contact deux sondes cylindriques pour chaque mode fondamental avec l'échantillon, on détermine les deux impédances caractéristiques longitudinale et transversale.The invention thus makes it possible to evaluate several parameters of a medium without damaging it, in particular: The speed of the longitudinal waves propagating in a sample (and thus indirectly the longitudinal impedance by knowledge of the density).  On this point, many devices exist in the literature, so it is not this part alone that is the most innovative; nevertheless, this measurement is achievable simultaneously in combination with the following.  - The velocity of transverse horizontal or Rayleigh waves propagating in a sample (and thus indirectly transversal impedance by knowledge of the density).  Again, the generation and detection of only horizontal transverse waves or Rayleigh or Lamb from conical tip transducers is known in the literature, but already at this stage, there is no indication of the combination of several spike transducers in the same compact barrel device.  - Variations in the homogeneity of the medium by differential echography of the interface medium, and the associated two-dimensional imaging (B-Scan) in the time space or frequencies, that is to say a grayscale or color (curvilinear position, amplitude of the temporal signal) or (curvilinear position, modulus or phase of a frequency component obtained by Fourier transform).  - The speed and direction of a directional flow in the plane or in a plane underlying the tip plane by directional velocimetry.  - The simultaneous measurement in a volume less than 1 cm3 of characteristic properties o a longitudinal wave o a transverse wave o a thermal effusivity o a support force The waveguides are chosen according to the desired working frequency which can vary for elastic materials from 300 kHz to 900 kHz and for viscoelastic media from 20 kHz to 4 MHz. We will now go into the description of particular embodiments of the invention.  In its simplest expression, exploiting wave-wave guides, and therefore of lateral extent at least equal to three wavelengths, the velocity determination method exploits a comparative measurement between a reference measurement, for example without contact and a measurement during a contact on the sample to be analyzed.  The formulas giving the reflection coefficients at the interfaces are then exploited as a function of the impedances of the media.  It is a deterministic process.  Among the applications envisaged are the tactile hulls with calibration by artificial finger.  The prior knowledge of the impedance of the human finger from the device described according to the invention makes it possible subsequently to produce artificial fingers for different user profiles (children, adults), to optimize the thicknesses and coatings of the tactile hulls. choosing materials whose longitudinal and transverse radiation impedances optimize energy transfer with the finger.  - The device also finds applications in the analysis and monitoring of the change in viscoelastic properties of materials, particularly when the tip transducers are oriented to transmit and detect horizontal shear waves.  A tripod or a pentapode in echographic mode in shear configuration also makes it possible to check a possible angular anisotropy in the viscosity of a fluid, this thanks to its ability to perform the same measurement in two perpendicular directions.  The device according to the invention constitutes a powerful means for measuring spatial and temporal viscosity, particularly in the field of magnetorheological fluids or elastomers, which can rapidly change state under the action of a magnetic field with a lower response time. at the millisecond.  Indeed, even in pulsed mode, the tip transducers can be excited at a high rate of up to 1 to 2 kiloHertz (or PRF for Pulse Repetition Frequency in English) and thus likely to display rapid changes in state.  - In contrast, the device can find applications in slow processes of change of state, for example in the control of the maturity of food held at constant temperature in a cold room, the hardening of concrete, or lava, the polymerization of glues, sintering of powders, changes of crystalline phase, manufacture of gels.  - The device can give an estimate of the spatial variations of longitudinal or transverse acoustic impedance by a mechanical scanning in the plane of the surface of the sample (C-scan) and thus allow a mapping of a human tissue or a any material.  - The device according to the present invention can learn to recognize the successive contact positions with the medium during a mechanical scanning phase of a bipod, tripod or pentapode consisting in a first step to store the echoes associated with each position of the probe then to recognize the positions by distance calculation or inter-correlation during a second pass, following the first constituting a learning phase.  The present invention may allow a classification of materials by characterizing the impedances of the two fundamental modes and according to two directions of propagation, thus providing information on the anisotropy of the material as well as on the efficiency of the heat transfer of a heated tip. or cooled which is measured lowering or raising temperature after a fixed contact time with the sample at room temperature.  In conjunction with the use of a database of references that may be constituted, the device can be a "classifier" of materials, applicable to elastomers, human tissues, food and meat in particular for the control of their state of conservation or ripening, as well as various metal and plastic materials.  The present invention may finally allow the inspection of moving surfaces by combining a solid guide coupled to a liquid guide projected towards the sample.  This type of probe finds applications in nondestructive, high speed control.  The probe is constituted by a double wall bearing structure possibly heated to improve the ultrasonic damping and the viscosity of the fluid in circulation and comprising two waveguides arranged in series, the first being solid and consisting of a guide to conical dispersive tip for lowering the radiation impedance and optimizing the transfer to the second liquid guide, coupled to the first via a connection chamber and opening onto an ejection nozzle of the liquid coupling in the form of a collimated jet directional high pressure.  The liquid jet is protected from drafts by a skirt, for example in the form of a cylindrical multi-strand brush.  The jet may be intermittent to regularly strike the surface of the sample and generate low-frequency shear waves.  The latter point is of interest in pulse elastography and is an alternative to percussion methods vibrating pot or other electromagnetic or static contact usually juxtaposing the ultrasound transducer.  In the case of the deformation of the skin during a medical examination, the intermittent jet must allow a significant deflection of the skin, typically of the order of 1 mm.  The viscosity and the surface tension of the projected fluid make it possible to create a waveguide having a spatial continuity and for which a laminar flow can be imposed if the Reynolds number associated with the diameter of the jet, the density of the liquid, its speed ejection and its viscosity remains below 2300.  Thus, the fluid may advantageously be more viscous than water in order to maintain a laminar flow and therefore a collimated projection over a greater distance or to limit the spreading of the fluid on the inspection surface, for example for the sake of cleanliness .  By way of example, a water jet with a diameter of 0.8 mm and a viscosity of 1 mPa. s, of density 1000 kg / m3, expelled at a speed of 1 m / s is associated with a Reynolds number of value 800.  The turbulent regime is then reached for an expulsion speed of about 3 m / s.  Other aspects, objects and advantages of the present invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view of a transduction assembly with a waveguide 150 forming an elementary probe for a longitudinal or transverse propagation mode, coupled to a material to be analyzed 100; FIG. schematic view of the complete device 400 allowing the characterization of the two fundamental modes of propagation simultaneously, thanks to two separate probes 125 and 225 in contact with the material 100.  FIG. 3 is a schematic view defining the incident waves 600, reflected 620 and transmitted 610 at the interface with the sample 100.  - Figure 4 defines the incident waves 600, reflected (620, 640 and 650) and transmitted 610 and 630 in the case where the sample is composed of two layers 100 and 101.  - Figure 5 shows the interface echo in the case of a guide in plexiglass longitudinal wave, bathing in the air.  - Figure 6 shows the interface echo in the case of a transverse wave plexiglass guide, bathed in the air.  FIG. 7 shows an example of peak-to-peak amplitude variation of the longitudinal interface echo, an attenuation of about 50% between the ambient air and a sample of human skin on a subject of study, highlight the effect of a large variation in load longitudinal impedance and to determine the longitudinal impedance of this sample (about 1 MRayl) which is about 32% that of the Plexiglas (ZL = 3.1 MRayl).  FIG. 8 shows an example of a peak-to-peak amplitude variation of the interface transverse echo, ie 9%, between the ambient air (high value) and the same human skin sample (low value) setting evidence a transverse load impedance (0.06 MRayl) much lower than that of Plexiglas (Z1 = 1.26 MRayl).  FIG. 9 is a schematic view of two variants of the device associating transducers 260, 270, 280 and 290 for the two fundamental modes of propagation on a single waveguide 150 in a concentric configuration (FIG. 9A) or series (FIG. 9B).  FIG. 10 is a block diagram of the mounting of the transducer 540 with the transmission and reception electronics using a limiter 510 avoiding saturating the amplification elements 520.  FIG. 11 is a block diagram of the mounting of the transducer 540 with the transmission and reception electronics using a fast switching function 515 between the transmitted signal and the measured echoes making it possible to avoid saturation of the amplification electronics 520 .  Fig. 12- (a) shows the end 11 of a polished truncated end splittable flexural waveguide.  In the far field, the vibration at the end of the cone is a dipolar source (Figure 12- (b)).  The conical profile and the polishing of the end reduce the mechanical impedance of radiation by a factor of 4 to 10 and bring it closer to the longitudinal impedance of the finger pulp, which allows the transfer of most of the the energy in the medium and therefore subsequently to have a better signal-to-noise ratio for the fine analysis of the impedance variations of the medium.  Figure 12- (c) schematically shows a tip in sectional view with a damping material filling a side tank 13.  FIG. 12 (d) diagrammatically shows two electrical connection methods making it possible to generate bending waves, one using a PZT disk with uniform polarization and connecting in series two piezoelectric capacitors formed by the two upper electrodes in half. and the lower common electrode, the other operating an alternating polarization by half-disk and an electric excitation E in parallel with the two associated piezoelectric capacitors.  FIG. 13 is a modeling of the dispersive propagation of a flexion wave in a duralumin cone at 600 kHz.  The modeling assumes the emission of a reflection wave packet at the end 11 of the cone and interference between the incident wave packet and the reflected wave packet with (a) experimental phase velocity deduced from the distances between maxima = half-wavelength.  (b) The theoretical phase velocity of the Lamb Ao mode in a Duralumin plate whose section decreases linearly at the same angle O as the cone.  (c) exemplary embodiment of a broadband flexural wave transducer incorporating a conical waveguide 10 and constructed from a PZT alternating polarized disk 20.  The impulse response of the disk is damped via an annular tank 13 filled with saturated tungsten powder saturated polymer 30.  (d) Time signals of the vibration velocities Vib1 and Vib2 measured perpendicular to the flat end of the tip 11 and 4.5 mm upstream of the end, for an electrical pulse of 20 Vdc consisting of a burst of 5 square periods at 700 kHz.  (e) Peak-to-peak amplitudes of vibration velocities by scan using a laser vibrometer along the tip, perpendicular to the flat end under the same conditions as before.  (f) Modeling of the radiation in the air, very close to the generator (at 0.1 mm), without reflected wave (dashed line) and with reflected wave (solid line).  FIG. 14 is a calculation of the refraction angle of the longitudinal waves in the sample as a function of the phase velocity in the tip.  The medium is here directly the air 67 that is to say the weakest impedance.  The angle of refraction is then closest to the perpendicular to the generator Ng of the cone, it is 14 ° relative to the generatrix of the cone for a duralumin cone of half-angle at the top 2. 4 ° having a theoretical dispersion speed according to graph (b) of Figure 13 which gives a phase velocity close to 800 m / s at its end 11.  FIG. 15 illustrates a bending-wave bipod 89 integrated in a sintered plastic support structure providing, on the one hand, an acoustic insulation between the guides, on the other hand, making it possible to manually grasp the assembly without disturbing the structure. propagation in the guides, finally to simply manipulate all as a large pen that is brought into contact with the sample, here water 66.  The metal waveguides are fixed (43, 44) on the very damping carrier structure for bending waves.  The structure is made by rapid prototyping sintered polymer type PolyAmide PA12.  The conical tips have a T-shaped geometry (10, 12) and are held around their periphery by force insertion into the support structure providing a double hold on the periphery of the tip at the level of the base of the cone and typically at 20 mm. upstream of the end 11, so as not to dampen the vibration by holding the tips too close to their end.  The acoustic path in the carrier structure requires a transit time greater than that of passing through the conical guides and the sample.  The distance e between the ends of the tips is adjusted according to the material to be probed.  It is typically 5 mm for a pentapode in mixed use (ultrasound or velocimeter) and for an elastic material having a transverse velocity of between 500 m / s and 3000 m / s, but much less, about 0.5 mm for materials. thin or diffusing viscoelastic, small localized variations of impedance to be detected.  The distance can be increased to 10 mm, if one tries to analyze relatively elastic materials, homogeneous on the surface, but having variations of impedance in depth or also if one wishes to have a good resolution in velocimeter mode .  The phase velocity of the bending waves near their end is close to 800 m / s for aluminum, which allows a very good insertion of the waves into the dermis and into the silicones and a radiation towards the front of a longitudinal beam, close to 90 ° (i. e.  almost parallel to the axis of the tip).  The spacing and inclination of the tips is therefore optimal for a certain sample thickness as shown in Figures 15 (a) and (c).  The tips open out from the supporting structure, projecting only a very small amount, approximately 0.5 mm, so that the supporting structure also serves as support and avoids damaging or injuring the probed medium, particularly if is the dermis.  The probe can then be dragged or moved point by point (pixel by pixel) on the surface of the test material.  In this configuration, the latter must be dry and clean so as not to pollute the tips, in particular fill the gaps between the tips and the carrier structure which would lead to measurement errors.  The images thus constituted are C-Scans, that is to say that it is possible to look deeper and deeper in the study material according to whether one looks at the head or more inside the wave packet.  The tips have a typical length of 85 mm, for a base diameter of 6.6 mm (half-angle at the top of 2. 4 °) which corresponds to a working frequency of 600 kHz.  The images can be amplitude or phase images (in particular, a cartography is taken by taking a particular zero crossing of the wave packet and we look at how the zero crossing changes according to the medium sampled during a displacement. lateral bipod).  There is therefore interest in bringing the points closer to each other when doing a phase mapping.  FIG. 16 shows probe variants for impedance measurement: (a) Penetration into a soft, molten sample 63, of the tip having a very fine end 16 to reduction of the Ar echo of 75 % and possibly for the plates, refraction and adjustment of the position of the truncated receiving tip 14 until detection of the maximum signal.  Then, deduction of the angle of maximum refraction and / or depth of penetration into the middle of the longitudinal impedance of the medium.  (b) Process based on the modification of the reflection conditions at the end 14 of a probe 88 with a truncated conical point, not immersed but in contact and loaded by the longitudinal impedance of the hard sample 60 and thus on the displacement interference nodes according to the load impedance Z2.  It can implement a laser vibrometer generator scan to measure the position of the nodes or a measurement of the displacement of the zero crossing of an echo inside the emitting tip.  (c) Fine-end probe 87 for mapping based on constant support force (F) echo analysis on a 3D hard surface 61.  (d) Longitudinal velocity measurement method VU or Rayleigh (VR) in a viscolelastic medium 61 and mapping based on longitudinal or Rayleigh radiation disturbance.  (e) Method for measuring transverse velocity of a sample 62 able to propagate them, from the generation and detection of horizontal transverse waves.  FIG. 17 illustrates a pentapode in ultrasound mode.  Depending on the medium, the distance between the central tip and the peripheral tips varies from 0.5 mm to 5 mm.  This configuration is particularly interesting in practice because, the excitation of the emitting points (Ex-, Ex +, Ey-, Ey +) are excited so as to cancel the signal at the center for the longitudinal 1 and transverse 2 configurations, or to double the signal in the center for longitudinal 3 and transverse configurations 4.  A pentapode can be closed and sealed by a thick silicone membrane with a thickness of 0.5 mm to 1 mm, with total wave transfer from the tips to the membrane and then from the membrane to the sample (not shown).  The emitting tips immersed in the silicone membrane refract in the medium at a very penetrating angle.  In this configuration, the pentapod is not likely to be contaminated and can be brought into contact with the skin, covered with a gel that provides sliding and a good acoustic coupling of the probe.  The four transmitting probes all operate a piezoelectric disc with four quadrants 22; they can switch electronically from a shear configuration to a longitudinal configuration.  A mixed configuration (a) can also be envisaged combining longitudinal 3 and shear 4 emissions simultaneously.  FIG. 18 illustrates an application of the bipod impedance meter in velocity-measurement probe 89 with alternating measurement: The two waveguides 10 function alternately as transmitters then as receivers.  The transit time to raise the blood flow is greater than the transit time to lower the blood flow.  The differential transit time is proportional to the speed of the blood.  Contact measurement requires a very precise time measurement, with a resolution less than one-tenth of a nanosecond.  The use of high frequency point probes (2 to 3 MHz) consisting of conical tips with a base diameter of 2 mm and a height of 25 mm in combination with time-digital components (or TDC: Time to Digital Converter) is here advantageous for performing local controls, especially on the venous network.  In addition, the measurement rate must be high around 1000 measurements per second in order to be able to average the measurements and also to avoid that the dimensions change between an upstream measurement and a downstream measurement.  It may be advantageous to operate a tripod, the three probes being aligned with the vein and the emitter probe disposed in the center.  The vibration axes are collinear and aligned with the direction of the vein.  The upstream-downstream differential measurement is thus simultaneous, which makes it possible to avoid errors related to dimensional variations generated by local variations in pressure and swelling of the vein.  FIG. 19 illustrates the use of a pulse transducer with pulsed Doppler velocimetry.  The end 14 of the conical Duralumin tip is truncated at the diameter of 4 mm and gently pressed against the dermis 65 so that the dermis surrounds the tip to a depth of at least 1 millimeter.  The dispersive wave refracts the fields 6 and 7 in the dermis with a maximum amplitude according to the angles ai and a2 with respect to the axis of the tip which disperses the Doppler angle between the extremes 01 and 02.  By choosing a phase velocity equal to that of the longitudinal waves of the medium, the dispersion of the Doppler angle is reduced.  FIG. 20 illustrates the use of a directional velocimeter pentapode in a configuration with a central emitter tip E vibrating in precession mode and four receiving points Rx-, Rx +, Ry-, Ry + devices sensitive to the flexion modes .  The precession tip has a round end 16, the finest possible (diameter close to 0. 1 mm polished) and propagates a combination of two bending modes at 90 °.  The vibration is obtained using a uniformly polarized PZT ceramic 22, divided on its upper face into 4 electrodes each covering 1 quadrant and an electrode forming a solid disc on its underside.  The upper electrodes operate in pairs opposite from the center.  Each electrode of a pair receives an electrical phase consisting of a burst called Burst (cot) for one electrode and its logical inverse for the other.  The other pair is shifted by n / 2 and includes an electrode raised to Burst voltage (cot-Tt / 2) where co is the angular pulse and another electrode brought to its logical inverse.  The burst function is a burst a number of slots, 5 in a privileged way.  The Burst switch between two voltages 0-100 VDC and are characterized by an extremely stable rise and fall time of the order of a few nanoseconds.  The ceramic typically has a diameter of 6. 6 mm, a thickness of 0.2 mm, a center frequency of 600 kHz and is made for example PZ27 or PZ29 (FeiToperm, Denmark).  The tips are made of a low density metal material (for example aluminum alloy).  The central tip has a length of 85 mm, a base diameter of 6.6 mm, a tank ring 13 with thin walls, thickness 0.4 mm, height 5 mm and diameter 20 mm, filled with epoxy resin saturated tungsten powder 13 to a density of at least 5 g / cm3.  The ends 11 of the peripheral tips are flattened by polishing, the normal to the polishing plane being directed towards the central tip.  This has the effect of increasing the air coupling between the emitter tip and the receiving tips and the directionality of the receiving tips.  The receiving tips do not need to be damped like the emitting tip, they are simply inserted into force in the sintered plastic carrier structure 40 which partially damps their resonance and this especially as it is achieved by sintering of plastic powder and that it is heated for example at a temperature of 50 ° C.  They have a simple T-shaped geometry.  Their ceramic 21, type PZT, has an upper electrode divided into two half-disks and a differential amplification of 90 dB is performed between these two half-electrodes, around the center frequency of 600 kHz.  The lower electrode is solid and constitutes a virtual mass.  Alternatively, with a ceramic 20, the upper electrodes are alternating polarization and then electrically connected, while the lower electrode is the electrical mass.  This increases the available electrical charges and therefore the signal-to-noise ratio in the case of a transimpedance amplification.  A zero crossing detection using an ultrafast comparator (the switching time 10% -90% is of the order of one nanosecond) is performed on the amplified electrical signal.  For the most stable time measurement, we choose the zero crossing corresponding to the maximum amplitude.  This configuration makes it possible to reach a measurement rate of 1000 shots per second and a temporal resolution of the order of one nanosecond (in the air) which sets the detection threshold at approximately 1 cm / s per axis in the air at 340 m / s (25 ° C).  The maximum speed exceeds several tens of meters / second.  FIG. 21 is a cross-sectional view of a longitudinal waveguide and shear sensor 17 comprising a solid cylindrical guide 18 propagating the longitudinal waves and a concentric tube 17 propagating the bending waves.  The figure illustrates the location and the resonance mode of the transducers as well as the location envisaged for the dampers 31 and 32.  FIG. 22 is a sectional view of a Joule-effect tapered tip probe 97 integrated into an acoustically and thermally insulating bearing structure with integrated measurement of the bearing force.  The double U-shaped wall of the supporting structure simultaneously distributes the heat in the inner wall in contact with the waveguide, the thermal insulation of the cone vis-à-vis the air currents by means of the outer wall separated from the inner wall by a thermal insulator, for example a layer of air.  The outer wall also performs the acoustic isolation of the cone vis-à-vis the manipulations, while the inner wall carries the maintenance and also the ultrasonic damping of the pulse bending mode, partially dissipated in the sintered granular structure.  FIG. 23 shows a probe 98 comprising 5 waveguides 10 with conical tips, and in particular a bayonet locking cap 55, elastically deformable, and serving to hold the guides in their housing.  The holding structure 55 is made of porous or polymer material loaded for example with alumina and also dampens the echoes to avoid resonances in the waveguides.  The hood is thus locked by a system of lugs 53 on the supporting structure.  Elastic strips 54 are furthermore created in the deformable cover in order to impose a bearing force perpendicular to the base of the guides.  Acoustic paths 56 between the support zone on the base of the guides and the periphery of the cowling are complex, for example S-shaped or zigzag-shaped and maximized in length in order to reduce acoustic cross-talk or short-circuits between the guides ( also called "cross-talk" in English).  - Figure 24 is a schematic sectional view of an ultrasonic probe 99 for non-destructive testing in a situation where the sample and the probe are in relative motion (Mov).  The carrier structure comprises two guides 10 and 93 in series, the first guide 10 is solid and consists of a truncated conical dispersive tip guide 14, for lowering the radiation impedance and optimizing the transfer to the second guide 93, liquid, coupled to the first via a connection chamber 92 and opening onto an ejection nozzle of the liquid coupling in the form of a collimated jet 93 directional and high pressure.  The liquid jet is protected from drafts by a skirt 95 in the form of a cylindrical multi-strand brush.  AT.  VOLUMIC WAVE PROBES FIG. 1 represents a first device using volume waveguides for determining the characteristic impedances of the skin by a panel of individuals, as well as identifying the characteristics of different materials.  Depending on the types of transducers used, it is possible to modify the transverse or longitudinal propagation mode and the frequency at which the impedance is measured.  The device allows by simple contact to evaluate the acoustic impedance parameter of a homogeneous material, by a non-destructive method and for the two fundamental modes of propagation, transverse and longitudinal.  By contacting two cylindrical probes for each fundamental mode with the sample, the two longitudinal and transverse characteristic impedances are determined.

Le système (figure 2) se compose d'une structure sur laquelle sont fixées les deux sondes formant des guides d'ondes permettant l'envoi et la réception d'impulsions acoustiques à la surface ou dans le matériau. Le maintien des sondes sur la structure se fait de telle sorte qu'il y ait une isolation acoustique, par une rupture d'impédance, entre la structure et les guides d'ondes. L'isolation est nécessaire pour éviter que l'écho d'interface ne soit perturbé par un court-circuit acoustique via la structure de maintien des guides d'ondes. Un dispositif de transduction est fixé sur chaque guide d'onde afin d'émettre/recevoir les impulsions acoustiques. Ce système de transduction, qui exploite des éléments pouvant être piézoélectriques, permet d'engendrer des impulsions dans les meilleures conditions. Dans le cas d'un élément actif piézoélectrique, une adaptation d'impédance avec le guide d'onde permet une meilleure insertion des modes à la fréquence désirée par l'adjonction d'une couche dite « lame quart d'onde » dont l'impédance acoustique est de préférence intermédiaire entre celle de l'élément actif Za et celle du guide d'onde Zg : . Enfin, un système d'amortissement des ondes, « backing », disposé sur la face arrière ou sur le côté de l'élément piézoélectrique permet une meilleure résolution temporelle de l'impulsion en limitant les résonances intrinsèques de l'élément piézoélectrique. Le système est connecté simultanément à un générateur de signaux haute tension pour l'émission et un amplificateur pour la réception. L'électronique de réception tolère la forte tension électrique d'excitation du transducteur. Typiquement, une impulsion de 20 Volts est appliquée au transducteur, puis l'écho d'interface est amplifié par un facteur 200 pour produire un signal de sortie de quelques centaines de millivolts. La contrainte est que le signal d'excitation d'amplitude 20 Volts est également amplifié d'un facteur 200, ce qui sature l'électronique de réception, qui ne peut délivrer un signal d'amplitude supérieure à +/-10 V.The system (Figure 2) consists of a structure on which are fixed the two probes forming waveguides for sending and receiving acoustic pulses to the surface or in the material. The maintenance of the probes on the structure is done in such a way that there is an acoustic insulation, by an impedance break, between the structure and the waveguides. Insulation is necessary to prevent the interface echo from being disturbed by an acoustic short circuit via the waveguide holding structure. A transducer is attached to each waveguide to transmit / receive the acoustic pulses. This transduction system, which exploits elements that can be piezoelectric, can generate pulses under the best conditions. In the case of a piezoelectric active element, an impedance matching with the waveguide allows a better insertion of the modes at the desired frequency by the addition of a so-called "quarter wave plate" of which the Acoustic impedance is preferably intermediate between that of the active element Za and that of the waveguide Zg: Finally, a "backing" wave damping system arranged on the rear face or on the side of the piezoelectric element allows a better temporal resolution of the pulse by limiting the intrinsic resonances of the piezoelectric element. The system is simultaneously connected to a high voltage signal generator for transmission and an amplifier for reception. The receiving electronics tolerate the high excitation voltage of the transducer. Typically, a 20 volt pulse is applied to the transducer, and then the interface echo is amplified by a factor of 200 to produce an output signal of a few hundred millivolts. The constraint is that the amplitude excitation signal 20 Volts is also amplified by a factor of 200, which saturates the reception electronics, which can not deliver a signal of amplitude greater than +/- 10 V.

Pour pallier à ce cas, on aura recourt à un écrêteur visant à limiter la tension d'entrée de l'amplificateur à un maximum admissible ne provoquant pas de latences trop importantes sur la mesure ou une commutation rapide entre l'émission et la réception sur le même transducteur afin que selon l'action souhaitée sur l'élément actif, le système fonctionne tantôt en émission et tantôt en réception. La sortie de l'amplificateur permet la mesure du ou des échos de l'impulsion acoustique, provenant de l'interface et ayant transité à travers le guide d'ondes. Sur la figure 1 est illustrée schématiquement une sonde de mesure à guide d'onde plan non-dispersif. Il comprend le guide d'onde 150 servant également de sonde, qui est maintenu en contact avec l'échantillon 100. Ce guide d'onde est constitué d'un matériau dont l'impédance 30 acoustique connue Zg est proche et supérieure à celle du matériau que l'on cherche à déterminer. Typiquement elle peut être constituée de métaux à faible densité comme l'aluminium ou le titane, ou plus avantageusement de plastiques tels que le polycarbonate ou le plexiglas. Le système de transduction 300 comprend un composant piézoélectrique 250, disposant d'une bande passante suffisante, par exemple de 100% autour de la fréquence centrale ce qui est équivalent à dire que sa réponse impulsionnelle est courte. Le composant fonctionne aussi bien en émetteur qu'en récepteur. Une lame d'adaptation d'impédance 200 est fixée sur la face active de l'élément 250, idéalement dimensionnée pour présenter une impédance Z, = ea.Zg et une épaisseur correspondant à un quart de la longueur d'onde d'intérêt c/L = t/4, et un bloc amortisseur 350 sur la face opposée (référencé selon le terme « backing » en anglais) de sorte à améliorer la résolution temporelle en limitant les réflexions d'ondes sur cette face du transducteur, ce qui limite la réponse impulsionnelle de l'élément 10 actif 250 à une impulsion bipolaire. L'ensemble de transduction 300 peut consister en un composant du commerce prêt à l'emploi, par exemple le transducteur Panametrics (Waltham, Massachussetts, USA) M110 à onde longitudinale et le transducteur Panametrics V153 (Waltham, Massachussetts, USA) à ondes transversales. Ces transducteurs ont une fréquence centrale respective de 5 MHz et 1 MHz. 15 Pour optimiser la transmission acoustique entre la sonde 150 et l'échantillon 100, on peut utiliser une pâte visqueuse servant de couplant. Un couplant adapté au mode de propagation de l'onde est indispensable dans le cas du mode transversal. Le couplant référencé SWC (shear wave couplant en anglais) de la société Panametrics permet la transmission du mode transversal. Son épaisseur est réduite autant que 20 possible. Son utilisation n'est pas nécessaire avec les transducteurs dispersifs à pointes ou lorsque la nature du matériau étudié permet un couplage satisfaisant, comme par exemple avec des fluides, gels, élastomères. La figure 2 illustre schématiquement un dispositif 400 à deux sondes non dispersives, une sonde à ondes longitudinales 125 avec son guide plan non-dispersif de longueur 110, l'autre 25 sonde à ondes transversales 225 avec son guide plan non dispersif de longueur 120. Les guides sont intégrés dans un support, typiquement en plastique fritté, assurant une bonne isolation acoustique entre les guides d'ondes. Les sondes sont en contact avec l'échantillon 100 disposant d'une étendue latérale et d'une profondeur au moins égale à cinq longueurs d'ondes et de préférence au moins égale à dix longueurs d'onde ou plus. 30 Des moyens de régulation de la force d'appui peuvent être envisagés tels des ressorts à l'arrière des sondes. Des fixations permettant d'isoler « acoustiquement » les sondes de la structure. Elles peuvent être en mousse, présentant une très faible impédance acoustique comparativement aux guides d'ondes. Les longueurs des guides 110 et 120 sont dimensionnées de façon à ce que les impulsions n'interfèrent pas entre-elles. Pour cela, il suffit que les impulsions acoustiques parcourant la longueur 110 à la vitesse longitudinale et la longueur 120 à la vitesse transversale atteignent l'échantillon au même instant. En outre, les longueurs sont calculées de façon à ce que l'onde incidente et l'onde réfléchie soient bien séparées temporellement. Concernant la dernière condition, les longueurs 110 et 120 doivent avoir une valeur minimale satisfaisant l'équation T =-n <---2./, dans laquelle T représente la f c durée de l'impulsion, qui est le rapport du nombre n de périodes souhaitées par la fréquence centrale f de l'impulsion. Cette période doit être inférieure à un aller-retour de l'onde, soit 2 fois la distance 1, rapportée sur la vitesse de propagation de l'onde c engendrée par le transducteur. On aura donc la condition dimensionnelle suivante pour chaque sonde : n-c 1> . 2-f En ce qui concerne l'arrivée simultanée des deux ondes sur le matériau, il faut vérifier l'égalité -/110 = 129, dans laquelle les longueurs des sondes 110 et 120 dépendent des vitesses CL CT longitudinales CL et transversales CT. Il est aussi possible d'inclure un retard d'excitation de l'onde la plus rapide égal à la différence des temps de transit pour atteindre l'interface par rapport à l'onde lente, ce qui permet de conserver des longueurs égales de guides d'ondes 110 et 120. En considérant la vitesse de propagation rapide dans le guide 110 et la vitesse de 20 propagation lente dans le guide 120, on obtient l'équation du retard temporel d'arrivée des fronts d'ondes sur l'échantillon dans les deux sondes : retard =1120 /110 CT CL La figure 4 présente l'évolution des ondes au moment de la mesure. Une onde incidente 600 se propage dans le guide 150 en direction de l'échantillon 100. A l'interface, une partie de l'énergie est réfléchie, ce qui conduit à une onde réfléchie 620 et une autre partie 610 est 25 transmise dans l'échantillon. La connaissance précise du matériau constituant le guide 150 d'impédance Zg , intervient dans les coefficients de réflexion r et de transmission t avec l'impédance Ze de l'échantillon 100 selon les formules suivantes : r=Ar =Ze-Zg et t = A, = 2-Z (1) A, Z e+ Z g A, Z g+ Z e Dans lesquelles, A,. désigne l'amplitude de l'onde réfléchie 620 et A,, l'amplitude de l'onde incidente 600, tandis que 4 désigne l'amplitude de l'onde transmise 610. Les relations (1) constituent un système de deux équations à 2 inconnues reliant le rapport des 5 amplitudes des ondes réfléchies et transmises aux impédances caractéristiques des matériaux. Sa résolution fournit l'impédance de l'échantillon Ze . Par ailleurs, l'amplitude de l'onde incidente 4 étant susceptible de changer selon les conditions de température et étant donné que l'on ne souhaite pas utiliser de matériel supplémentaire pour étalonner la sonde, une mesure relative à une référence permet de 10 déduire l'impédance Ze en s'affranchissant des variations de propriétés d'atténuation, de température et de dimension des guides d'ondes. La mesure servant de référence est la mesure à vide, c'est-à-dire sans contact. En effet, pour des conditions de propagation connues dans la sonde dans des conditions de température et d'humidité données, l'impédance de l'air Za est connue et très faible. Dans ce cas, la sonde 15 fournit une onde réfléchie d'amplitude donnée 4.. Le guide 150 est ensuite placé en contact avec l'échantillon 100 et une nouvelle mesure est effectuée. On obtient une amplitude 42 correspondant à l'onde réfléchie 620 sur le matériau d'impédance inconnue Z,.. On obtient les deux équations : Zair Zg Zair Zg Ze -Zg Ze-1-Zg 20 Ce système d'équation conduit à la relation : Z =Z 1+a avec a= 42 Zair -zg e g 1-a A' Za,+Zg 141 A. 42 A, (2) Ainsi connaissant l'impédance Zg du guide, l'impédance Zan. de l'air et à partir des deux mesures successives d'amplitude du signal reçu, on détermine l'impédance caractéristique de contact du matériau à analyser Ze . Pour que cette méthode fonctionne, il est nécessaire que le matériau soit au moins localement 5 homogène et isotrope. L'utilisation d'un système tel que celui de la figure 2 permet d'effectuer l'acquisition des deux modes fondamentaux simultanément. L'utilisation de ces sondes associée à un balayage mécanique sur la surface, de type C-scan, permet d'effectuer une cartographie de l'impédance et de déterminer son homogénéité. L'isotropie d'un matériau peut être déduite si l'échantillon présente une géométrie adaptée, par exemple cubique et 10 dispose de 3 faces orthogonales et pour chacune d'entre-elle, 3 mesures d'impédances sont réalisées : impédance du mode longitudinal et du mode transversal selon deux directions, typiquement orthogonales. La figure 3 présente la propagation des ondes à l'interface entre le guide d'onde 150 et l'échantillon à analyser 100. Si l'on connaît l'impédance de l'air Za,' l'impédance du guide 15 d'onde Zg , l'amplitude du premier écho à vide, et de l'écho de contact 620 on en déduit l'impédance de l'échantillon Ze . Par ailleurs, on peut établir la relation décrivant la part d'onde transmise progressant dans - l'échantillon 610: 41° = 2 Ze de celle qui est réfléchie : 420 = Ze zg, ce qui conduit à A600 Ze Zg A600 Zg Ze l'expression de la part d'onde transmise sur la part d'onde réfléchie =4 2 .Ze -(Ze +Zg) A610 10 A600 Dans le cas d'un échantillon stratifié (Cf. figure 4), où il existerait une seconde couche 101 d'impédance Ze, , on peut établir la relation de l'onde réfléchie sur la seconde interface A640 Ze'--Z, et la relation de l'onde retransmise de la première couche vers le guide A610 Ze, Ze d'onde 4" = 2 Ze 440 Zg+Ze. 25 On déduit Z,, l'impédance de la deuxième couche de matériau, à partir des relations établies : 20 420 A600 A620 - Ze2 . Ze, - Z, A650 = A650 A640 A610 2 Z, Ze, - ze 2 Z, (Z, Zg 4 420 440 410 420 Zg Ze Ze Z + 4 = Z + 4 Z. + Ze 420 4 = Ze, il vient la relation : En posant fi = 450 Ze2 Zg2 Ze, - Ze fi +1 (3) Z Z 20 4 . Z e2 e = e ig -1 avec fi =A6 450 Ze2 Zg2 La figure 5, montre un exemple de courbe enregistrée pour un mode de propagation longitudinal dans un guide en plexiglas à l'air libre. Le signal au voisinage de l'instant t = 15 las, correspond à l'écho d'interface guide-air. L'onde incidente 600 transite dans la sonde jusqu'à l'interface où une partie correspondante au ratio des impédances caractéristiques est réfléchie sous l'identité 620 jusqu'au transducteur. L'onde est réfléchie une nouvelle fois dans le guide et effectue un second aller-retour, visible avec une forte atténuation au temps t = 30 gs. La figure 6 montre une courbe d'acquisition de l'écho 620 pour le mode de propagation transversal, toujours avec un guide en plexiglas dans l'air. Le pic d'amplitude à t = 31 ps correspondant à l'écho d'interface guide /air du mode transversal. Il est temporellement plus étalé en raison d'une fréquence de travail plus basse, 1 MHz, et arrive en retard par rapport au montage précédent en raison d'une vitesse de propagation plus faible que le mode longitudinal. La courbe montre également le parasitage par le mode longitudinal avec l'arrivée d'une partie de l'énergie de l'onde longitudinale à t = 15 ps et une conversion longitudinal/cisaillement à l'interface guide/air arrivant à t = 23 ps. Les figures 7 et 8 montrent les variations du coefficient de réflexion respectivement longitudinal (48%) et transversal (9%), par rapport à l'air, lorsque l'échantillon (100) est une partie exposée de peau humaine. On observe de légères variations d'amplitude lors de mesures successives libre/contact. Elles peuvent être provoquées par des variations de température lors du contact ou des variations de l'épaisseur de couplant dues à l'écrasement ou des mises en équilibre thermique si les températures ne sont pas exactement identiques.To overcome this case, we will use a clipper to limit the input voltage of the amplifier to a maximum allowable not causing too much latencies in the measurement or a fast switching between transmission and reception on the same transducer so that according to the desired action on the active element, the system operates sometimes in transmission and sometimes in reception. The output of the amplifier allows the measurement of the echo (s) of the acoustic pulse, coming from the interface and having passed through the waveguide. In Figure 1 is schematically illustrated a non-dispersive planar waveguide measurement probe. It comprises the waveguide 150 also serving as a probe, which is kept in contact with the sample 100. This waveguide is made of a material whose known acoustic impedance Zg is close to and greater than that of the material that one seeks to determine. Typically it may consist of low density metals such as aluminum or titanium, or more preferably plastics such as polycarbonate or plexiglass. The transducing system 300 comprises a piezoelectric component 250, having a sufficient bandwidth, for example 100% around the central frequency which is equivalent to say that its impulse response is short. The component works both as a transmitter and a receiver. An impedance matching blade 200 is fixed on the active face of the element 250, ideally sized to have an impedance Z, = ea.Zg and a thickness corresponding to a quarter of the wavelength of interest c / L = t / 4, and a damping block 350 on the opposite face (referenced by the term "backing" in English) so as to improve the temporal resolution by limiting the wave reflections on this face of the transducer, which limits the impulse response of the active element 250 to a bipolar pulse. The transducer assembly 300 may be a ready-to-use commercial component, for example the Panametrics (Waltham, Massachussetts, USA) M110 longitudinal wave transducer and the cross-wave Panametrics V153 transducer (Waltham, Massachussetts, USA). . These transducers have a respective center frequency of 5 MHz and 1 MHz. To optimize the acoustic transmission between the probe 150 and the sample 100, a viscous paste serving as a coupler can be used. A coupling adapted to the propagation mode of the wave is essential in the case of the transverse mode. Coupling referenced SWC (shear wave coupling in English) Panametrics company allows the transmission of the transverse mode. Its thickness is reduced as much as possible. Its use is not necessary with dispersive transducers spikes or when the nature of the material studied allows a satisfactory coupling, such as with fluids, gels, elastomers. FIG. 2 schematically illustrates a device 400 with two non-dispersive probes, a longitudinal wave probe 125 with its non-dispersive plane guide of length 110, the other transverse wave probe 225 with its non-dispersive plane guide of length 120. The guides are integrated in a support, typically made of sintered plastic, providing good acoustic insulation between the waveguides. The probes are in contact with the sample 100 having a lateral extent and a depth of at least five wavelengths and preferably at least ten wavelengths or longer. Means for regulating the bearing force may be envisaged such as springs at the rear of the probes. Fasteners to isolate "acoustically" probes from the structure. They can be foam, having a very low acoustic impedance compared to waveguides. The lengths of the guides 110 and 120 are dimensioned so that the pulses do not interfere with each other. For this, it suffices that the acoustic pulses traveling along the length 110 at the longitudinal speed and the length 120 at the transversal speed reach the sample at the same time. In addition, the lengths are calculated so that the incident wave and the reflected wave are well separated temporally. Concerning the last condition, the lengths 110 and 120 must have a minimum value satisfying the equation T = -n <--- 2. /, where T represents the duration of the pulse, which is the ratio of the number n of desired periods by the central frequency f of the pulse. This period must be less than one round trip of the wave, ie twice the distance 1, reported on the speed of propagation of the wave c generated by the transducer. We will therefore have the following dimensional condition for each probe: n-c 1>. With regard to the simultaneous arrival of the two waves on the material, it is necessary to check the equality - / 110 = 129, in which the lengths of the probes 110 and 120 depend on the longitudinal CL CL and transverse CT CT speeds. It is also possible to include a delay of excitation of the fastest wave equal to the difference of the transit times to reach the interface with respect to the slow wave, which makes it possible to preserve equal lengths of guides 110 and 120. Considering the fast propagation speed in the guide 110 and the slow propagation speed in the guide 120, the equation of the time delay of arrival of the wave fronts on the sample is obtained. in both probes: delay = 1120/110 CT CL Figure 4 shows the evolution of the waves at the time of measurement. An incident wave 600 propagates in the guide 150 towards the sample 100. At the interface, a portion of the energy is reflected, leading to a reflected wave 620 and another portion 610 is transmitted in the 'sample. The precise knowledge of the material constituting the impedance guide 150 Zg, intervenes in the reflection coefficients r and transmission t with the impedance Ze of the sample 100 according to the following formulas: r = Ar = Ze-Zg and t = A, = 2-Z (1) A, Z e + Z g A, Z g + Z e In which, A ,. denotes the amplitude of the reflected wave 620 and A ,, the amplitude of the incident wave 600, while 4 designates the amplitude of the transmitted wave 610. The relations (1) constitute a system of two equations to 2 unknowns relating the ratio of the 5 amplitudes of the reflected and transmitted waves to the characteristic impedances of the materials. Its resolution provides the impedance of the Ze sample. Moreover, since the amplitude of the incident wave 4 is likely to change according to the temperature conditions and since it is not desired to use additional equipment for calibrating the probe, a measurement relating to a reference makes it possible to deduce the impedance Ze by overcoming the variations of attenuation properties, temperature and size of the waveguides. The measurement used as a reference is the empty measurement, that is to say without contact. Indeed, for known propagation conditions in the probe under given temperature and humidity conditions, the impedance of the air Za is known and very low. In this case, the probe 15 provides a reflected wave of given amplitude 4. The guide 150 is then placed in contact with the sample 100 and a new measurement is made. An amplitude 42 corresponding to the reflected wave 620 on the unknown impedance material Z 1 is obtained. The two equations are obtained: Zair Zg Zair Zg Ze -Zg Ze-1-Zg This equation system leads to the relation: Z = Z 1 + a with a = 42 Zair -zg eg 1-a A 'Za, + Zg 141 A. 42 A, (2) Thus knowing the impedance Zg of the guide, the impedance Zan. from the air and from the two successive amplitude measurements of the received signal, the characteristic contact impedance of the material to be analyzed Ze is determined. For this method to work, it is necessary that the material be at least locally homogeneous and isotropic. The use of a system such as that of Figure 2 makes it possible to perform the acquisition of the two fundamental modes simultaneously. The use of these probes associated with a mechanical scanning on the surface, of the C-scan type, makes it possible to map the impedance and determine its homogeneity. The isotropy of a material can be deduced if the sample has a suitable geometry, for example cubic and has 3 orthogonal faces and for each of them, 3 impedance measurements are made: longitudinal mode impedance and the transverse mode in two directions, typically orthogonal. FIG. 3 shows the propagation of the waves at the interface between the waveguide 150 and the sample to be analyzed 100. If the impedance of the air Za is known, the impedance of the waveguide 15 wave Zg, the amplitude of the first echo empty, and the contact echo 620 is deduced the impedance of the sample Ze. On the other hand, one can establish the relation describing the transmitted wave part progressing in the sample 610: 41 ° = 2 Ze from that which is reflected: 420 = Ze zg, which leads to A600 Ze Zg A600 Zg Ze l expression of the transmitted waveband on the reflected waveband = 4 2 .Ze - (Ze + Zg) A610 A600 In the case of a stratified sample (see Figure 4), where there would be a second Impedance layer 101 Ze, the relationship of the reflected wave on the second interface A640 Ze '- Z, and the relationship of the transmitted wave of the first layer to the guide A610 Ze, Ze of Wave 4 "= 2 Ze 440 Zg + Ze. The impedance of the second layer of material is deduced from the established relationships: 420 A600 A620 - Ze2 Ze, - Z, A650 = A650 A640 A610 2 Z, Ze, - ze 2 Z, (Z, Zg 420 420 410 420 Zg Ze Ze Z + 4 = Z + 4 Z. + Ze 420 4 = Ze, it comes the relation: By putting fi = 450 Ze2 Zg2 Ze, - Ze fi +1 (3) ZZ 20 4. Z e2 e = e ig -1 with fi = A6 450 Ze 2 Zg2 Figure 5 shows an example of a curve recorded for a longitudinal propagation mode in a plexiglass guide in the open air. The signal in the vicinity of the instant t = 15 las, corresponds to the guide-air interface echo. The incident wave 600 passes through the probe to the interface where a portion corresponding to the characteristic impedance ratio is reflected under the identity 620 to the transducer. The wave is reflected again in the guide and makes a second round trip, visible with a strong attenuation at time t = 30 gs. Figure 6 shows an echo acquisition curve 620 for the transverse propagation mode, always with a plexiglass guide in the air. The amplitude peak at t = 31 ps corresponding to the transverse mode guide / air interface echo. It is temporally more spread because of a lower working frequency, 1 MHz, and comes late compared to the previous assembly because of a lower propagation speed than the longitudinal mode. The curve also shows the interference by the longitudinal mode with the arrival of a part of the energy of the longitudinal wave at t = 15 ps and a longitudinal conversion / shear at the guide / air interface arriving at t = 23 ps. Figures 7 and 8 show the variations of the respectively longitudinal (48%) and transverse (9%) reflection coefficient, with respect to air, when the sample (100) is an exposed part of human skin. Slight amplitude variations are observed during successive free / contact measurements. They may be caused by temperature changes during contact or variations in coupling thickness due to crushing or thermal equilibrium if the temperatures are not exactly the same.

C'est pour ces raisons que le couplant sera de préférence d'épaisseur très faible, typiquement inférieur à 50 gra, et la température égale entre la sonde et le matériau d'épreuve afin d'éviter tout phénomène de diffusion thermique, ou de perturbation de l'impédance de charge transversale par l'impédance du couplant.It is for these reasons that the coupler will preferably have a very small thickness, typically less than 50 g, and the temperature equal between the probe and the test material in order to avoid any phenomenon of thermal diffusion or disturbance. the transverse load impedance by the impedance of the couplant.

En outre, en négligeant la dilatation thermique dans le cas de faibles variations de température, i.e. à densité et dimensions constantes et connues du guide, l'arrivée des premiers échos correspond au trajet aller-retour dans le guide dont la longueur est connue. Dès lors, la connaissance précise de la vitesse de propagation c pour une masse volumique p connue du guide, permet d'affiner son impédance Zg = p-c L'impédance du matériau à analyser sera dès lors caractérisée pour la température ambiante. On trouve ainsi des impédances longitudinale de 1 MRayl et transversale de 0,06 MRayl pour cette mesure sur de la peau humaine. Des variantes de ce procédé sont possibles, comme celui consistant à établir une table de correspondance de l'écho de référence à l'air libre en fonction de la température. Les mesures peuvent également être faites dans une chambre climatique afin d'imposer la température et l'humidité relative, homogène entre la sonde et le matériau à analyser. La figure 9 présente une variante du montage permettant d'utiliser le même guide d'onde 150 et donc la même sonde pour générer les deux modes fondamentaux de propagation. La figure 9A montre un premier montage concentrique des transducteurs 260 et 270, disposés sur des lames adaptatrices d'impédances 210 et 220, elles-mêmes collées sur le guide d'onde 150. Un backing 350 est disposé sur la face arrière des transducteurs 260 et 270 afin d'améliorer la résolution temporelle de l'impulsion. Les mesures d'impédance selon chaque mode seront effectuées successivement afin de ne pas interférer entre-elles. Compte-tenu des vitesses de propagation élevées comparativement à un déplacement manuel par un utilisateur, les deux acquisitions pourront être considérées comme simultanée. Le transducteur 260 sera de préférence un transducteur à ondes longitudinales et le transducteur 270 à ondes transverses horizontales. La variante de la figure 9B illustre un montage série des transducteurs pour chaque mode fondamental. Le backing 350 est fixé au dos d'un premier transducteur 280 reposant sur une lame d'adaptation d'impédance 230 qui repose sur un second transducteur 290 et sur une seconde lame d'adaptation d'impédance 240 et enfin sur le guide d'onde 150. Les deux impédances des transducteurs étant équivalentes, la lame d'adaptation d'impédance 230 peut être négligée. Pour un transducteur 290 à mode de cisaillement, la couche adaptatrice 240 sera optimale afin de transmettre une onde transversale dans le guide d'onde 150. Le transducteur 280 sera quant à lui en mode d'extension pour émettre une onde longitudinale dans le guide d'onde par l'intermédiaire du transducteur 290 et de la couche adaptatrice 240. Dans le cas de l'onde longitudinale, le transfert ne sera pas optimal, mais le montage permet de disposer d'une sonde pour émettre les deux modes fondamentaux dans l'échantillon 100.La lame d'adaptation d'impédance 240 est prévue pour le transducteur 290 et un mode transversal Z"° = v290 , mais dont l'impédance du mode longitudinal sera similaire à celle souhaitée 2?,4° jziL280.450 du fait que les transducteurs 280 et 290 présentent des propriétés identiques et si le rapport des impédances transversale sur longitudinale de la couche adaptatrice 240 est équivalent à celui du guide d'onde z240 z150 ,7 240 -,7150. La dimension de l'épaisseur de la lame adaptatrice est ajustée pour correspondre LL à une épaisseur d'un quart de la longueur d'onde du mode transversal d24° = ÂT /4 . Dans les solides la vitesse de propagation du mode longitudinal est supérieure et au minimum Nri fois 10 la vitesse de propagation du mode transversal, ce qui implique une longueur d'onde plus petite. En utilisant une fréquence d'excitation plus élevée pour le transducteur 280 émettant des ondes longitudinales, on peut choisir une fréquence de sorte que 27280 49° et ainsi la lame d'adaptation d'impédance 240 autorisera une transmission correcte aussi bien des ondes transversales que des ondes longitudinales du transducteur 280. 15 La figure 10 présente un schéma bloc de la chaine d'acquisition. Ce dispositif est implémenté pour chaque transducteur, chacun propageant l'un des deux modes fondamentaux. Un générateur de signal 500 envoie une impulsion électrique dans un transducteur 540. Ce signal est également présent en entrée de l'écrêteur 510 dont le rôle est de limiter la tension maximale afin de protéger l'électronique d'amplification qui réalise une mesure sous haute 20 impédance. L'écrêteur 510 le laisse passer vers un amplificateur 520 fournissant un signal dans le domaine temporel et l'extraction des paramètres utiles 530. L'onde émise, est suivie d'un écho de très faible amplitude. La figure 11 est une configuration alternative de la chaine de mesure. Dans cette configuration, un commutateur 515 est utilisé pour connecter dans un premier temps le transducteur 540 au générateur d'impulsions 500 et 25 dans un deuxième temps au circuit d'amplification 520. De cette manière, le signal d'excitation d'amplitude élevée ne perturbe pas l'électronique d'amplification et le signal de réception de faible amplitude. De même que précédemment, un circuit de mesure permet d'extraire les paramètres utiles 530 à l'évaluation de l'impédance caractéristique.In addition, by neglecting the thermal expansion in the case of small temperature variations, i.e. constant density and dimensions and known guide, the arrival of the first echoes is the round trip in the guide whose length is known. Therefore, the precise knowledge of the propagation speed c for a known density p guide, allows to refine its impedance Zg = p-c The impedance of the material to be analyzed will be characterized for the ambient temperature. We thus find longitudinal impedances of 1 MRayl and transverse impedances of 0.06 MRayl for this measurement on human skin. Variations of this method are possible, such as that of establishing a reference table of the reference echo in the open air as a function of the temperature. The measurements can also be made in a climatic chamber in order to impose the temperature and relative humidity, homogeneous between the probe and the material to be analyzed. Figure 9 shows a variant of the assembly for using the same waveguide 150 and therefore the same probe to generate the two basic modes of propagation. FIG. 9A shows a first concentric mounting of the transducers 260 and 270, disposed on impedance adapter blades 210 and 220, themselves bonded to the waveguide 150. A backing 350 is disposed on the rear face of the transducers 260 and 270 to improve the temporal resolution of the pulse. The impedance measurements according to each mode will be carried out successively so as not to interfere with each other. Given the high propagation speeds compared to a manual movement by a user, both acquisitions can be considered simultaneous. The transducer 260 will preferably be a longitudinal wave transducer and the horizontal transverse wave transducer 270. The variant of FIG. 9B illustrates a serial assembly of the transducers for each fundamental mode. The backing 350 is fixed to the back of a first transducer 280 resting on an impedance matching blade 230 which rests on a second transducer 290 and on a second impedance matching blade 240 and finally on the guide of The two impedances of the transducers being equivalent, the impedance matching blade 230 can be neglected. For a shear mode transducer 290, the adapter layer 240 will be optimal for transmitting a transverse wave in the waveguide 150. The transducer 280 will be in extension mode for transmitting a longitudinal wave in the waveguide. wave through the transducer 290 and the adapter layer 240. In the case of the longitudinal wave, the transfer will not be optimal, but the assembly allows to have a probe to emit the two fundamental modes in the 100.The impedance matching blade 240 is provided for the transducer 290 and a transverse mode Z "° = v290, but whose impedance of the longitudinal mode will be similar to that desired 2 ?, 4 ° jziL280.450 since the transducers 280 and 290 have identical properties and the ratio of longitudinal to transverse impedances of the adapter layer 240 is equivalent to that of the waveguide z240 z150, 7,240 -, 7150. The size of the The thickness of the adapter blade is adjusted to match LL to a thickness of a quarter of the transverse mode wavelength d24 ° = λ / 4. In solids the propagation velocity of the longitudinal mode is greater and at least Nr times the propagation velocity of the transverse mode, which implies a smaller wavelength. By using a higher excitation frequency for the longitudinal wave emitting transducer 280, a frequency can be chosen so that 27280 ° and so the impedance matching pad 240 will allow correct transmission of both transverse waves as well as longitudinal waves of the transducer 280. FIG. 10 shows a block diagram of the acquisition chain. This device is implemented for each transducer, each propagating one of the two basic modes. A signal generator 500 sends an electrical pulse into a transducer 540. This signal is also present at the input of the limiter 510 whose role is to limit the maximum voltage in order to protect the amplification electronics which carries out a measurement under high 20 impedance. The clipper 510 passes it to an amplifier 520 providing a signal in the time domain and the extraction of the useful parameters 530. The transmitted wave is followed by an echo of very low amplitude. Figure 11 is an alternative configuration of the measurement chain. In this configuration, a switch 515 is used to firstly connect the transducer 540 to the pulse generator 500 and in a second step to the amplification circuit 520. In this way, the high amplitude excitation signal does not disturb the amplification electronics and the low amplitude reception signal. As before, a measurement circuit makes it possible to extract the useful parameters 530 from the evaluation of the characteristic impedance.

Le procédé permet donc de mesurer avec une bonne résolution, en un temps bref, des impédances caractéristiques d'un matériau quelconque, par simple contact sur sa surface plane et sans le dégrader. B. SONDES A ONDES GUIDEES DISPERSIVES Le procédé à guide d'ondes volumiques constitue une approche assez simple et intuitive de la mesure des impédances longitudinale et transversale. Mais, il est limité à des surfaces localement homogènes et isotropes offrant un volume de mesure suffisant. Cependant, il existe en pratique beaucoup de situations où l'impédance à caractériser se prête mal à l'usage d'ondes planes et peut par ailleurs être très faible par rapport à l'impédance du guide d'ondes. C'est déjà le cas avec la peau humaine de la figure 8 qui ne représente que 4,7% de l'impédance transversale du Plexiglas. Comme on peut le voir, la charge acoustique fait chuter le signal autour de 140 mVcc, avec une incertitude de 2 mV. L'impédance de mesure se situe ainsi entre 0,06 MRayl et 0,07 MRayl. L'effet du couplant est difficile à évaluer. Avec un guide en plexiglas de diamètre 12 mm, le même procédé appliqué à la pulpe de l'index sur un panel de 10 personnes fournit une impédance longitudinale moyenne de 767 kRayl avec une dispersion comprise entre 480 à 1100 kRayl et une impédance transversale moyenne de 100 kRayl avec une dispersion comprise entre 52 et 220 kRayl. Les guides d'ondes à ondes dispersives peuvent être employés pour la mesure d'impédance en particulier de façon à diminuer l'impédance du guide d'onde pour la rapprocher de celle du milieu à analyser. Les guides peuvent êtres en métaux ou en plastiques, par exemple l'aluminium, le titane, le Plexiglass (Poly Méthacrylate de Méthyle) ou en Polycarbonate. En introduisant un effet dispersif, la sonde présente une impédance réduite, plus petite que sa valeur caractéristique d'un facteur 4 à 10. L'impédance du guide est alors déterminée par la vitesse de phase de l'onde dans le voisinage de l'interface.The method thus makes it possible to measure with a good resolution, in a short time, the characteristic impedances of any material, by simple contact on its flat surface and without degrading it. B. DISPERSIVE GUIDED WAVE PROBES The volumetric waveguide method provides a fairly simple and intuitive approach to measurement of longitudinal and transverse impedance. But, it is limited to locally homogeneous and isotropic surfaces with a sufficient measurement volume. However, there are in practice many situations where the impedance to be characterized is poorly suited to the use of plane waves and can also be very low compared to the impedance of the waveguide. This is already the case with the human skin of Figure 8 which represents only 4.7% of the transverse impedance of Plexiglas. As can be seen, the acoustic load drops the signal around 140 mVcc, with an uncertainty of 2 mV. The measurement impedance is thus between 0.06 MRayl and 0.07 MRayl. The effect of the couplant is difficult to evaluate. With a plexiglass guide of 12 mm diameter, the same process applied to the pulp of the index on a panel of 10 people provides an average longitudinal impedance of 767 kRayl with a dispersion of between 480 and 1100 kRayl and a mean transverse impedance of 100 kRayl with a dispersion of between 52 and 220 kRayl. The waveguide waveguides may be used for the impedance measurement in particular so as to reduce the impedance of the waveguide to bring it closer to that of the medium to be analyzed. Guides can be made of metals or plastics, for example aluminum, titanium, Plexiglass (Poly Methyl Methacrylate) or Polycarbonate. By introducing a dispersive effect, the probe has a reduced impedance, smaller than its characteristic value by a factor of 4 to 10. The impedance of the guide is then determined by the phase velocity of the wave in the vicinity of the interface.

Pour comprendre les phénomènes en jeu, nous pouvons modéliser la décroissance de la vitesse de phase d'une onde de flexion dans une pointe conique, telle que celle illustrée figure 12. La figure 12-(a) montre l'usinage tronqué et poli de la pointe 10 au voisinage de son extrémité 11 tandis que la figure 12-(b) donne le champ rayonné par la pointe en champ lointain. Près de la base du cône, la vitesse de l'onde est proche de la vitesse VT, des ondes transversales. Puis, au cours de sa propagation, la vitesse décroit en première approximation comme la vitesse du premier mode de Lamb antisymétrique Ao dans une plaque mince isotrope. On utilise l'équation de dispersion de ce mode pour décrire la vitesse de phase d'une onde dispersive A dans une pointe conique : si l'on appelle k le nombre d'onde, fia fréquence de travail, rd le rayon de la section, VT la vitesse des ondes transversales, VL la vitesse des ondes longitudinales, et a le coefficient de Poisson, et si kh<<1, il vient: V v2 1- 1 (1-)2 a2 = VT + = V, \ V co = 2ef = _\fi- --P- r k d w Vp k 27r -NVprdf o 27r rd Vp -f- Exemple: Prenons une pointe conique de demi-angle au sommet 2,4° et dont l'extrémité est 10 polie de façon à réduire encore son épaisseur à 0,1 mm, alors avec f = 600 kHz, VT = 3100 m/s, VL = 6420 m/s, a = 0,345, nous obtenons, Vp = 5355 m/s, Vd = 763 m/s et = 1,27 mm. Cet exemple et notamment la formule (6) est illustrée sur la figure 13 (b). Ayant précisé la loi de variation de la vitesse de phase au voisinage de l'extrémité d'une 15 pointe conique, il nous faut maintenant préciser son comportement comme antenne acoustique. 1. Champ rayonné par un guide d'onde conique Soit u, une solution de l'équation de propagation en régime sinusoïdal dans le milieu dans lequel est plongé la pointe : 20 Au + k2u = 0 (8) où k est fixé et désigne le vecteur d'onde : k = c»/Va.(Va = vitesse de l'air si le milieu est par exemple un fluide et en l'occurrence de l'air) Soit G la fonction de Green solution de l'équation de propagation dans le cas d'une source ponctuelle localisée en r' : AG(ro - r') + k2G(ro - r')= -8 (ro -r') (9) Dans un problème à symétrie sphérique, et dans le cas où le point source r' est confondu avec l'origine des coordonnées, la solution du système d'équations (8) et (9) est : G(r)= 4er r 1 eib. (10) un traitement mathématique du système d'équation (8) et (9) aboutit à la formulation de Kirchhoff-Sommerfeld du principe de Huyghens-Fresnel stipulant que le champ diffracté en ro = (x, y0) est obtenu par sommation d'ondes sphériques G (ro -r') centrées en r' = (x' ,0) : u(xo, yo) = f u(x,O)DG(r) x° dx X=0 r Pour simplifier, le déplacement mécanique à la base du cône est choisi unitaire u (1,0) =1. 10 On tient compte du caractère progressif de l'onde et donc du fait que les sources ne sont pas (e+x) synchrones en introduisant un déphasage e vd associé à la source de position (x, o). On tient également compte de la réduction de la section du cône et donc de l'augmentation de l'amplitude de la vibration mécanique par conservation de la quantité de mouvement en écrivant que la vibration subit un gain mécanique g(x, 0) : 15 g(x,0) = uref(-.e ref,0) + B(1 - Gc)x u(x,0) Gee (12) Où u (x, 0) est la vibration à l'extrémité du cône, uref la vibration à la position Ç, B un facteur décrivant la progression du gain près de l'extrémité ; 1 est la longueur du cône. Si en plus, on transforme le problème tridimensionnel en un problème bidimensionnel (en prenant par exemple une tranche du milieu, les pointes étant posées sur le chant de la tranche). 20 Les équations (8) à (11) conduisent alors à l'intégrale de diffraction suivante: u(xo, y 0) = C + B(1- Gc)x-v ke vd(x) -21 cbc x=-£ Gee 'kr r- 10) e y r r (12) i avec r = -'1(x - x0)2 + y02 et C est une constante ( C (1+ i) ). En excitation pulsée, l'intégrale (12) doit être encore transformée. On écrit tout d'abord que le signal temporel u(t) possède un spectre fréquentiel U(co) = E(w)He(w) donné par sa transformée de Fourier. E (co) est la transformée de Fourier de l'excitation électrique et He (w), la transformée de Fourier de la réponse impulsionnelle électroacoustique de l'élément piézo-électrique (supposé plus large bande que E (w)). Réciproquement, lorsque l'on connaît U(w) on peut remonter à la réponse temporelle du signal. On a alors : u(t) = 22r _ico En tenant compte de la diffraction, nous obtenons la forme générale spatio-temporelle du 10 champ rayonné : +c° C x-e GctX ilç,r u(xo, yo,t) = 2 Re -U(o) vd(x) e «dxdo 0 27r x=0 + B(1- Gc)x r r u(xo, yo,t) = 2 Re03(xo, yo, t) + iQ(xo, yo,t)) où Re désigne la partie réelle de l'intégrale double. En mode rafale, le spectre U (w) est très sélectif autour de la fréquence d'excitation. On l'approxime par une distribution de Dirac centrée à la fréquence d'excitation coo . e-(r x v't-y0) x=-P Gc,e r- e v' v,k(x) Y o u r (x0 , yo,t) =Re .vk x=0 + B(1 - G c)x a -NT; 2. Prise en compte de l'onde réfléchie à l'extrémité du cône émetteur Un phénomène important dans le procédé de mesure d'impédance est la prise en compte de la réflexion de l'onde incidente à l'extrémité du guide. Lorsque la pointe est libre et baigne dans l'air ambiant le mécanisme est simple car la réflexion s'opère sans changement de phase 20 et vaut pratiquement +1. 2 -.int (13) (14) 15 (15) Le champ réfracté dans le milieu en prenant en compte l'onde réfléchie dans le cône et la vitesse de phase Vde dans le cône émetteur en duralumin vaut : Ge ur(xo,y0,t)=Re Vrc 0 + B(1- G)x ( co° v coo va i (r x vat yo) I- r+ x vat yo) e v'k (X) V"Vd (s) -I; xl+ 2.427r -1.21 f if Ixf 0.7, and vde (x) = 48 VPf 24 if lxi >115 Yo dx (16) La vitesse de phase de la formule (16) est modifiée par rapport à la formule (6) pour tenir 5 compte du fait que le cône est tronqué et que la vitesse de phase n'est pas nulle lorsque l'on est à l'extrémité du cône (x=0). Par ailleurs, un cône peut être localement aplani à son extrémité par polissage. Son angle d'ouverture est alors localement modifié dans la zone de polissage. Ce traitement n'est intéressant que pour rayonner de l'énergie dans des milieux gazeux caractérisés par une faible vitesse de propagation des ondes. Il faut alors polir la 10 pointe de façon à ce que la vitesse de phase se rapproche de celle du gaz. Lorsque l'on s'intéresse au derme 64 ou à l'eau 66, il peut arriver que la vitesse de phase dans la pointe soit inférieure à celle des ondes réfractées. L'onde de flexion A ne peut alors plus rayonner dans le milieu et il faut enfoncer la pointe jusqu'à ce que sa vitesse de phase dépasse de nouveau celle du milieu. Comme le montre le graphe (b) de la figure 13, la vitesse 15 de phase dans la pointe est de 1500 m/s pour un diamètre de section de 0,4 mm ce qui est atteint à 4,8 mm de distance de l'extrémité d'une pointe conique parfaite (d'angle au sommet 4,8°). Il faut donc enfoncer une pointe de plusieurs millimètres dans l'eau pour annuler totalement l'écho à l'intérieur de la pointe. La prise en compte de l'onde réfléchie est illustrée sur le graphe (f) de la figure 13. Sur ce 20 même graphe, l'absence d'onde réfléchie, donne la courbe en pointillés. En outre, en présence d'ondes réfléchies, il apparaît un phénomène d'interférences bien rendu par la mesure expérimentale (graphe (e) de la figure 13). Selon la formule (17), la distance entre les minima 71- est donnée par la condition : co = + rut- . Elle correspond à une demi-longueur vde (x) 2 d'onde locale dans le cône. 25 1) En conclusion, l'angle de réfraction est d'autant plus grand (i.e. dirigé vers l'axe de la pointe) que l'impédance du milieu sera plus élevée ou que la section de la pointe est plus petite (Cf. Fig.14-(a)). Ainsi, pour de l'eau, l'angle d'émission peut atteindre 90° lorsque la vitesse de phase est inférieure ou égale à de la vitesse de propagation des ondes dans l'eau, tandis qu'il vaut environ 14°, lorsqu'une pointe en duralumin a un angle au sommet de 4,8°, que la fréquence d'excitation est de 600 kHz, que son diamètre à son extrémité tronqué vaut 0,4 mm et qu'elle baigne dans l'air. C'est ce que montre la figure 14-(b). 2) l'onde progressive dans le cône perd de son énergie du fait du rayonnement. Une technique de mesure consiste à utiliser une seconde pointe disposée à côté de la première à la distance e comme illustré sur la figure 15 (c). L'échantillon est caractérisé par son épaisseur x et l'onde réfractée par la pointe se réfléchit sur la face arrière de l'échantillon.To understand the phenomena involved, we can model the decay of the phase velocity of a bending wave in a conical tip, such as that shown in Figure 12. Figure 12- (a) shows the truncated and polished machining of the tip 10 near its end 11 while Figure 12- (b) gives the field radiated by the far field tip. Near the base of the cone, the velocity of the wave is close to the velocity VT, transverse waves. Then, during its propagation, the speed decreases in first approximation like the speed of the first AoS asymmetric Lamb mode in an isotropic thin plate. The dispersion equation of this mode is used to describe the phase velocity of a dispersive wave A in a conical tip: if we call k the wave number, the working frequency, the radius of the section , VT the velocity of the transverse waves, VL the velocity of the longitudinal waves, and has the Poisson's ratio, and if kh << 1, it comes: V v2 1- 1 (1-) 2 a2 = VT + = V, \ For example: Let's take a conical point of half-angle at the top of the 2.4 ° apex and the end of which is polished. so as to further reduce its thickness to 0.1 mm, then with f = 600 kHz, VT = 3100 m / s, VL = 6420 m / s, a = 0.345, we obtain, Vp = 5355 m / s, Vd = 763 m / s and = 1.27 mm. This example and in particular formula (6) is illustrated in FIG. 13 (b). Having specified the law of variation of the phase velocity near the end of a conical tip, we must now specify its behavior as an acoustic antenna. 1. Field radiated by a conical waveguide Let u be a solution of the sinusoidal propagation equation in the medium in which the tip is immersed: Au + k2u = 0 (8) where k is fixed and denotes the wave vector: k = c "/Va.(Va = velocity of the air if the medium is for example a fluid and in this case air) Let G be the function of Green solution of the equation of propagation in the case of a point source localized in r ': AG (ro - r') + k2G (ro - r ') = -8 (ro - r') (9) In a spherical symmetry problem, and in the case where the source point r 'is coincident with the origin of the coordinates, the solution of the system of equations (8) and (9) is: G (r) = 4er r 1 eib. (10) a mathematical treatment of the system of equation (8) and (9) leads to the Kirchhoff-Sommerfeld formulation of the Huyghens-Fresnel principle stating that the diffracted field at ro = (x, y0) is obtained by summation of Spherical waves G (ro-r ') centered at r' = (x ', 0): u (xo, yo) = fu (x, O) DG (r) x ° dx X = 0 For simplicity, the mechanical displacement at the base of the cone is chosen unitary u (1.0) = 1. The progressive character of the wave is taken into account and therefore the sources are not (e + x) synchronous by introducing a phase shift e vd associated with the source of position (x, o). We also take into account the reduction of the cone section and therefore the increase of the amplitude of the mechanical vibration by conservation of the momentum by writing that the vibration undergoes a mechanical gain g (x, 0): g (x, 0) = uref (- .e ref, 0) + B (1 - Gc) xu (x, 0) Gee (12) Where u (x, 0) is the vibration at the end of the cone, uref the vibration at the position Ç, B a factor describing the progression of the gain near the end; 1 is the length of the cone. If in addition, we transform the three-dimensional problem into a two-dimensional problem (for example by taking a slice of the middle, the points being placed on the edge of the slice). Equations (8) to (11) then lead to the following diffraction integral: u (xo, y 0) = C + B (1- Gc) xv ke vd (x) -21 cbc x = - gee ## EQU1 ## where R = -'1 (x - xO) 2 + yO2 and C is a constant (C (1+ i)). In pulsed excitation, the integral (12) must be further transformed. It is first written that the time signal u (t) has a frequency spectrum U (co) = E (w) He (w) given by its Fourier transform. E (co) is the Fourier transform of the electrical excitation and He (w) is the Fourier transform of the electroacoustic impulse response of the piezoelectric element (assumed to be wider than E (w)). Conversely, when we know U (w) we can go back to the temporal response of the signal. Then we have: u (t) = 22r_ico Taking into account the diffraction, we get the general spatio-temporal shape of the radiated field: + c ° C xe GctX ilç, ru (xo, yo, t) = 2 Re -U (o) vd (x) e "dxdo 0 27r x = 0 + B (1- Gc) xrru (xo, yo, t) = 2 Re03 (xo, yo, t) + iQ (xo, yo, t )) where Re designates the real part of the double integral. In burst mode, the spectrum U (w) is very selective around the excitation frequency. It is approximated by a Dirac distribution centered at the coo excitation frequency. e- (rx v't-y0) x = -P Gc, e r- ev 'v, k (x) Y our (x0, yo, t) = Re .vk x = 0 + B (1 - G c ) xa -NT; 2. Consideration of the wave reflected at the end of the emitter cone An important phenomenon in the impedance measurement process is the taking into account of the reflection of the incident wave at the end of the guide. When the tip is free and bathes in the ambient air the mechanism is simple because the reflection takes place without phase change 20 and is practically +1. 2-int (13) (14) (15) The field refracted in the medium taking into account the wave reflected in the cone and the phase velocity Vde in the duralumin emitter cone is: Ge ur (xo, y0, t) = Re Vrc 0 + B (1- G) x (co-v coo va i (rx vat yo) I- r + x vat yo) e v'k (X) V "Vd (s) -I xl + 2.427r -1.21 f if Ixf 0.7, and vde (x) = 48 VPf 24 if lxi> 115 Yo dx (16) The phase velocity of formula (16) is modified with respect to formula (6) for take account of the fact that the cone is truncated and that the phase velocity is not zero when one is at the end of the cone (x = 0) Moreover, a cone can be locally flattened at its end. The opening angle is then locally modified in the polishing zone, which is only of interest for radiating energy in gaseous media characterized by a low wave propagation speed. 10 point so that the phase velocity gets closer In the case of the dermis 64 or the water 66, it may happen that the phase velocity in the tip is lower than that of the refracted waves. The bending wave A can then no longer radiate in the medium and it is necessary to drive the tip until its phase velocity again exceeds that of the medium. As shown in graph (b) of FIG. 13, the phase velocity in the tip is 1500 m / s for a section diameter of 0.4 mm which is reached at a distance of 4.8 mm. end of a perfect tapered tip (from vertex angle 4.8 °). It is therefore necessary to push a point of several millimeters in the water to totally cancel the echo inside the tip. The taking into account of the reflected wave is illustrated on the graph (f) of FIG. 13. On this same graph, the absence of a reflected wave gives the dashed curve. In addition, in the presence of reflected waves, there appears an interference phenomenon well made by the experimental measurement (graph (e) of Figure 13). According to formula (17), the distance between the minima 71- is given by the condition: co = + rut-. It corresponds to a half-length vde (x) 2 of local wave in the cone. 1) In conclusion, the angle of refraction is all the greater (ie directed towards the axis of the tip) that the impedance of the medium will be higher or that the section of the tip is smaller (Cf. Fig.14- (a)). Thus, for water, the emission angle can reach 90 ° when the phase velocity is less than or equal to the speed of wave propagation in water, while it is about 14 °, when a duralumin point has an angle at the top of 4.8 °, that the excitation frequency is 600 kHz, that its diameter at its truncated end is 0.4 mm and that it is immersed in the air. This is shown in Figure 14- (b). 2) the progressive wave in the cone loses its energy due to radiation. One measurement technique is to use a second tip disposed next to the first at the distance e as illustrated in Figure 15 (c). The sample is characterized by its thickness x and the wave refracted by the tip is reflected on the back side of the sample.

Plus l'échantillon est épais et plus il faut espacer les pointes pour trouver le signal réfracté maximal comme indiqué sur la figure 15(a). La figure 15-(b) montre la vitesse de phase au voisinage de l'extrémité d'une pointe conique non polie, en duralumin, pour un angle au sommet de 4,8° et une extrémité 14 tronquée lorsque le diamètre vaut 0,4 mm. Lorsque l'on réalise une cartographie d'amplitude, il peut être avantageux d'exploiter un tripode ou sonde à trois pointes coniques, comprenant une pointe émettrice au centre et deux pointes réceptrices alignées avec la pointe émettrice, à égales distances de celle-ci et toutes orientées de façon à ce que leurs axes de vibration soient colinéaires. Cette configuration est dite longitudinale ou de Rayleigh car la pointe émettrice pousse la matière en direction des pointes réceptrices. Si le milieu n'est pas homogène, les variations d'homogénéités peuvent être mesurées via les deux pointes réceptrices qui fournissent normalement des signaux opposés en phase. Il suffit alors d'ajouter ces signaux pour obtenir un signal de réception minimal dont l'amplitude variera substantiellement avec les variations locales d'impédance du milieu. L'écho à l'intérieur de la pointe émettrice renseigne sur l'impédance moyenne de charge, tandis que la mesure différentielle renseigne sur les fluctuations d'impédance longitudinale dans le matériau (car l'onde doit se propager parallèlement à la surface du matériau d'épreuve). Pour mesurer une vitesse de cisaillement, il suffit de tourner les pointes de 90°. On détecte alors des vibrations transverses horizontales (Fig. 16 (e)). Ces vitesses sont particulièrement basses dans les matériaux viscoélastiques diffusants tels les tissus organiques et les temps de transit entre deux pointes espacées de 1 mm peuvent atteindre 0,3 milliseconde. Les pointes sont donc rapprochées autant que possible, par exemple à 0,5 mm l'une de l'autre, et la fréquence de travail est abaissée au minimum de la bande passante du transducteur, un compromis pouvant être trouvé entre 20 kHz et 600 kHz.The thicker the sample, the longer the tips need to be spaced to find the maximum refracted signal as shown in Fig. 15 (a). FIG. 15- (b) shows the phase velocity in the vicinity of the end of an unpolished, duralumin conical tip for an apex angle of 4.8 ° and a truncated end 14 when the diameter is 0, 4 mm. When performing amplitude mapping, it may be advantageous to use a tripod or probe with three conical points, comprising a transmitting tip in the center and two receiving points aligned with the transmitting tip, at equal distances from it and all oriented so that their axes of vibration are collinear. This configuration is called longitudinal or Rayleigh because the emitting tip pushes the material towards the receiving points. If the medium is not homogeneous, variations in homogeneity can be measured via the two receiving tips which normally provide opposite signals in phase. It is then sufficient to add these signals to obtain a minimum reception signal whose amplitude will vary substantially with the local variations of impedance of the medium. The echo inside the transmitting tip provides information on the average load impedance, while the differential measurement provides information on longitudinal impedance fluctuations in the material (because the wave must propagate parallel to the surface of the material test). To measure a shear rate, simply turn the tips 90 °. Horizontal transverse vibrations are then detected (Fig. 16 (e)). These speeds are particularly low in diffusing viscoelastic materials such as organic tissues and transit times between two points spaced 1 mm apart can reach 0.3 milliseconds. The tips are therefore as close together as possible, for example at 0.5 mm from each other, and the working frequency is lowered to the minimum of the transducer bandwidth, a compromise can be found between 20 kHz and 600 kHz.

Différentes configurations de transducteurs à pointes sont donc possibles selon que l'on souhaite mesurer une impédance longitudinale ou de cisaillement ou réaliser une cartographie d'impédance de cisaillement en surface ou en profondeur. La figure 16 résume les différentes configurations possibles : a) Rayonnement dans le milieu par enfoncement d'une pointe émettrice 16, jusqu'à annulation ou atténuation du coefficient de réflexion Ar à l'intérieur de la pointe émettrice à une valeur de consigne, par exemple Ar = 25%. Les pointes sont munies de transducteurs disques PZT 20 à polarisation alternée par demi-disque, notée (P,-P), collés sur la base. Les faces d'un disque PZT sont recouvertes d'une pâte soudable. La base du cône de hauteur typique 80 mm et d'angle au sommet 4,8° est entourée d'un réservoir 13 usiné dans le cône, à parois minces, typiquement 0,2 à 0,5 mm, rempli d'un amortisseur 30, par exemple de la poudre métallique frittée. Dans le cas où il faudrait travailler à température élevée, la poudre est par exemple un métal réfractaire, par exemple du tungstène, et le cône en Inconel. Pour des usages à température ambiante et au contact des aliments ou du derme, le cône est en alliage d'aluminium ou en inox ou en platine et la poudre est agrégée par un liant polymère chargé à saturation jusqu'à atteindre une densité d'au moins 5. La hauteur de remplissage du réservoir 13 est typiquement de 2 mm. Les céramiques PZT sont typiquement des PZ29 ou PZ27 (références de la société Ferroperm située au Danemark). A température de fonctionnement élevée on choisira des PZ46 pour un fonctionnement jusqu'à 550°C. Le réservoir peut également être parcouru sur sa paroi interne par un enroulement consistant en un conduit dans lequel circule un fluide caloporteur 70 par exemple de l'eau ayant pour effet de maintenir la céramique PZT à une température inférieure à sa température de Curie. L'extrémité 16 d'une pointe en Inconel peut alors être portée à une température avoisinant les 1000°C allant au contact d'une plaque en fonte en cours de refroidissement, tandis que la base des cônes est maintenue à une température inférieure à 550°C. La pointe réceptrice est éloignée de la pointe émettrice, jusqu'à atteindre un espacement e(max) correspondant à un signal d'amplitude maximal, réfracté et réfléchi sur la face arrière du milieu semi-solide multiphase. La courbe d'amplitude du signal reçu en fonction de l'espacement inter pointe correspond à un certain profil de vitesse associée et donc de phase cristalline dans l'épaisseur du matériau. Après refroidissement complet et analyse cristallographique a posteriori du matériau dans son épaisseur, on parvient à des abaques permettant de relier, pour un mélange donné, un profil de phase ou d'impédance à une courbe d'amplitude-espacement inter-pointe. b) A température ambiante, on peut déterminer l'impédance de l'échantillon à partir d'une impédance de rayonnement donnée correspondant à une pointe tronquée 14 et la position des noeuds d'interférence au voisinage de l'extrémité. Lorsque la pointe est libre, l'extrémité vibre selon un ventre de vibration, tandis que lorsque la pointe est bloquée, chargée par une impédance bien supérieure, il y a un noeud de vibrations. Entre ces deux extrêmes, la pointe peut être chargée d'abord par une impédance de référence Zref et produire un premier noeud de vibration à une certaine distance de l'extrémité. Lorsque l'on remplace l'impédance de référence par une impédance inconnue Z2, le noeud se déplace. Ce déplacement peut être physiquement constaté à l'aide d'un vibromètre laser réalisant un scan de la génératrice du cône. Il peut également être déduit du déphasage du signal électrique de l'écho de pointe. On établit alors une correspondance entre l'impédance du milieu et une table de décalage d'un ou plusieurs minima ou déphasage d'un ou plusieurs points de référence du signal électrique écho, par exemple de décalage d'un passage à zéro. c) Lorsqu'un échantillon a un profil courbe très chahuté, on peut lui associer une impédance de rayonnement d'autant plus faible que la surface est plus convexe (pointue). L'utilisation d'une pointe très effilée 15 à faible impédance de rayonnement permet de transférer plus ou moins bien l'énergie dans l'objet en fonction du rayon de courbure local de l'objet (concave ou convexe). Une cartographie d'amplitude du premier écho réalisée à force d'appui F constante fournit une image d'impédance de rayonnement de surface du matériau. Dans un tel cas de figure, les variations d'impédance sont faibles, la maîtrise de la force d'appui est donc critique. d) Le montage précédent 87 peut être utilisé pour une analyse en profondeur avec un bipode. Si l'axe de vibration de la pointe émettrice 10 est colinéaire à l'axe de sensibilité de la pointe réceptrice (Fig. 16-d), le dispositif met en oeuvre des ondes de Rayleigh ou longitudinales dans le plan des pointes, et en maintenant les deux pointes à une distance constante, par exemple 1 mm, et une force d'appui F constante, par exemple 1 Newton, on réalise un scan de la surface avec une période d'échantillonnage spatiale inférieure ou égale à une demi-longueur d'onde dans le milieu, soit typiquement 1 à 2 mm. Des variations d'impédance du milieu à des profondeurs différentes peuvent ensuite être visualisées par C-Scan (visualisation d'une cartographie montrant l'amplitude du signal à des tranches de temps différents dans le paquet d'ondes). Les pointes sont orientées de façon à ce que les axes de vibration selon leur mode de flexion soient colinéaires. e) Le montage précédent peut être reproduit à une différence près, les pointes sont tournées de 900 par rapport à leur axe principal, de sorte que la direction de vibration/sensibilité maximale est perpendiculaire au segment qui relie les extrémités 14. Le montage est alors apte à engendrer et détecter des ondes transverses horizontales si le milieu 62 le permet. Le couplage entre les pointes donne accès à une vitesse de propagation transverse horizontale dans le milieu. L'espacement entre les pointes est constant ainsi que les forces d'appui F. Un tel montage est aussi intéressant pour déceler des fissures jointives. Cette configuration peut en outre être utilisée pour caractériser des milieux viscoélastiques diffusants tels les tissus organiques vivants. La mesure consiste à partir de pointes jointives et de les éloigner par petits pas, typiquement de 10 tm. On mesure alors le déphasage et la constante d'amortissement de l'onde de cisaillement que l'on peut comparer à la courbe de décroissance d'une onde de cisaillement dans un solide élastique. Lorsque l'on part de pointes jointives, la vitesse des ondes de cisaillement peut être calculée par mesure de déphasage sur une très courte distance de l'ordre de 100 g111. Dans un tel cas de figure, le rapprochement ou l'éloignement calibré des pointes peut être réalisé simplement par une vis de serrage traversant la structure porteuse illustrée à la figure 15 réalisant un quart de tour. La Figure 17 donne la configuration d'un dispositif à 5 pointes combinant une pointe centrale fonctionnant en mode réception R et dont la directivité est programmable au moyen du disque PZT 22 à quatre quadrants équipant sa base. Deux autres paires de pointes sont alignées avec la pointe centrale et sont disposées en quadrature de façon à occuper les sommets d'un carré. Ces pointes fonctionnent en émetteurs et sont également équipées de disques PZT 22 à quatre quadrants aptes à faire vibrer les pointes selon une direction principale programmable électroniquement. On relève trois configurations particulières. Dans la configuration (e), les vibrations des pointes émettrices sont tangentes au cercle passant par les sommets du carré et orientées toutes dans le sens direct (ou indirect). Les signaux (Ex-,Ex+) sont déphasés de 90° par rapport aux signaux (Ey- ,Ey+). Cette configuration est optimisée pour l'émission / réception d'ondes de cisaillements. La pointe centrale exploite ses quatre électrodes pour constituer deux signaux R1 et R2 correspondant à des axes de sensibilité en quadrature. Dans la configuration (b), les vibrations des pointes émettrices sont perpendiculaires au cercle et antisymétriques par rapport au centre du cercle. Les signaux longitudinaux ou de Rayleigh sont émis en direction du centre et s'annulent au centre s'ils sont émis en opposition de phase 3. Sinon ils s'ajoutent s'ils sont en phase 1. Les paires sont là aussi excitées en quadrature (une paire par rapport à l'autre). Le récepteur central reste dans la même configuration avec ses signaux R1 et R2 que l'on somme. La configuration (a) est dite mixte. Deux émetteurs d'une paire vibrent dans des directions tangentes au cercle de façon symétrique 4 par rapport au point central et engendrent une onde de cisaillement, tandis que les deux autres émetteurs d'une autre paire vibrent dans une direction perpendiculaire au cercle, de façon antisymétrique 3 par rapport au point central. Cette configuration se rapproche dans son esprit de l'élastographie impulsionnelle à onde de flexion basse fréquence (50 à 200 Hz) se propageant dans un tissu viscoélastique, révélée par des ondes ultrasonore longitudinales haute fréquence (3 à 5 MHz) illuminant le milieu dans lequel se propage l'onde de cisaillement. Néanmoins, dans le cas de la présente invention, les deux pointes responsables de la génération de l'onde de cisaillement fonctionnent à une fréquence ultrasonore comprise entre 20 kHz et 600 kHz. La configuration (a) permet ainsi d'accéder aux vitesses et impédances longitudinale et transversale ainsi que d'illuminer l'échantillon de différentes façons. Ce processus peut être suivi dans le temps, alors que les pointes sont préalablement chauffées, par exemple à une température de 50°C et qu'elles sont mises en contact avec le milieu. La diffusion de la chaleur dans le milieu change alors l'élasticité du milieu d'une façon qui diffère selon l'onde fondamentale considérée. C. SONDE VÉLOCIMÉTRIQUE LOCALE. 1. Temps de transit différentiel Un bipode 89 peut fonctionner également en sonde vélocimétrique locale comme indiqué sur la figure 18. Les deux transducteurs mettent en oeuvre le principe de mesure par temps de transit différentiel. Ils fonctionnent alternativement en émetteur et en récepteur. Une onde acoustique longitudinale réfracte dans le derme, pénètre dans une veine et descend ou remonte le flux sanguin. Elle subit un déphasage positif ou négatif selon le trajet emprunté dont l'amplitude dépendra du chemin parcouru et de la vitesse du sang. Application : Soit Vf la vitesse du flux sanguin et Ve=la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans le sang (que l'on prend égal à celle de l'eau).Different configurations of spike transducers are therefore possible depending on whether it is desired to measure a longitudinal or shear impedance or to carry out a surface or in-depth shear impedance mapping. FIG. 16 summarizes the various possible configurations: a) Radiation in the medium by depressing a transmitting tip 16, until cancellation or attenuation of the reflection coefficient Ar inside the transmitting tip at a set value, by example Ar = 25%. The tips are provided with PZT disk transistors 20 alternating polarization per half-disk, denoted (P, -P), glued on the base. The faces of a PZT disk are covered with a weldable paste. The base of the cone of typical height 80 mm and angle at the top 4.8 ° is surrounded by a tank 13 machined in the cone, with thin walls, typically 0.2 to 0.5 mm, filled with a damper 30, for example sintered metal powder. In the case where it would be necessary to work at high temperature, the powder is for example a refractory metal, for example tungsten, and the cone Inconel. For uses at room temperature and in contact with food or dermis, the cone is made of aluminum alloy or stainless steel or platinum and the powder is aggregated with a saturated polymer binder to a density of minus 5. The filling height of the tank 13 is typically 2 mm. PZT ceramics are typically PZ29 or PZ27 (references from the company Ferroperm located in Denmark). At high operating temperature PZ46 will be chosen for operation up to 550 ° C. The reservoir can also be traversed on its inner wall by a winding consisting of a conduit in which circulates a coolant 70 for example water having the effect of maintaining the ceramic PZT at a temperature below its Curie temperature. The end 16 of an Inconel tip can then be brought to a temperature of around 1000 ° C in contact with a cast iron plate during cooling, while the base of the cones is maintained at a temperature below 550 ° C. The receiving tip is remote from the transmitting tip, until reaching a spacing e (max) corresponding to a signal of maximum amplitude, refracted and reflected on the rear face of the semi-solid multiphase medium. The amplitude curve of the signal received as a function of the inter-peak spacing corresponds to a certain associated velocity profile and therefore of crystalline phase in the thickness of the material. After complete cooling and posterior crystallographic analysis of the material in its thickness, we obtain abacuses for connecting, for a given mixture, a phase profile or impedance to an inter-peak amplitude-spacing curve. b) At room temperature, the impedance of the sample can be determined from a given radiation impedance corresponding to a truncated tip 14 and the position of the interference nodes near the end. When the tip is free, the end vibrates along a belly of vibration, while when the tip is blocked, loaded by a much higher impedance, there is a vibration node. Between these two extremes, the tip can be charged first by a reference impedance Zref and produce a first vibration node at a distance from the end. When the reference impedance is replaced by an unknown impedance Z2, the node moves. This displacement can be physically observed using a laser vibrometer performing a scan of the generator of the cone. It can also be deduced from the phase shift of the electrical signal of the peak echo. A correspondence is then established between the impedance of the medium and an offset table of one or more minima or phase shift of one or more reference points of the echo electrical signal, for example of a shift to a zero crossing. c) When a sample has a very rugged curved profile, it can be associated with a lower radiation impedance that the surface is more convex (pointed). The use of a very tapered point 15 with low radiation impedance makes it possible to transfer the energy in the object more or less according to the local radius of curvature of the object (concave or convex). An amplitude mapping of the first echo carried out with constant force F provides a surface radiation impedance image of the material. In such a case, the impedance variations are low, control of the support force is critical. d) The previous setup 87 can be used for depth analysis with a bipod. If the vibration axis of the emitting tip 10 is collinear with the sensitivity axis of the receiving tip (Fig. 16-d), the device uses Rayleigh or longitudinal waves in the tip plane, and now the two points at a constant distance, for example 1 mm, and a constant support force F, for example 1 Newton, a scan of the surface is carried out with a spatial sampling period of less than or equal to half a length in the middle, typically 1 to 2 mm. Impedance variations of the medium at different depths can then be visualized by C-Scan (visualization of a map showing the amplitude of the signal at different time slots in the wave packet). The tips are oriented so that the vibration axes according to their bending mode are collinear. e) The previous assembly can be reproduced with one difference, the tips are turned 900 relative to their main axis, so that the direction of vibration / maximum sensitivity is perpendicular to the segment which connects the ends 14. The assembly is then capable of generating and detecting horizontal transverse waves if the medium 62 allows it. The coupling between the tips gives access to a horizontal transverse propagation velocity in the medium. The spacing between the tips is constant as well as the support forces F. Such an assembly is also interesting for detecting contiguous cracks. This configuration can furthermore be used to characterize diffusing viscoelastic media such as living organic tissues. The measurement consists of starting from contiguous points and moving them in small steps, typically of 10 tm. We then measure the phase shift and damping constant of the shear wave that can be compared to the decay curve of a shear wave in an elastic solid. When starting from contiguous points, the shear wave velocity can be calculated by phase shift measurement over a very short distance of the order of 100 g111. In such a case, the approximation or calibrated distance points can be achieved simply by a clamping screw through the carrier structure shown in Figure 15 making a quarter turn. Figure 17 shows the configuration of a 5-point device combining a central tip operating in reception mode R and whose directivity is programmable by means of the four-quadrant PZT 22 disk equipping its base. Two other pairs of points are aligned with the central point and are arranged in quadrature so as to occupy the vertices of a square. These tips operate as transmitters and are also equipped with four quadrant PZT 22 discs able to vibrate the tips in an electronically programmable main direction. There are three particular configurations. In the configuration (e), the vibrations of the emitting points are tangent to the circle passing through the vertices of the square and all oriented in the direct (or indirect) direction. The signals (Ex-, Ex +) are 90 ° out of phase with the signals (Ey-, Ey +). This configuration is optimized for transmitting / receiving shear waves. The central tip exploits its four electrodes to form two signals R1 and R2 corresponding to squares of sensitivity in quadrature. In the configuration (b), the vibrations of the transmitting tips are perpendicular to the circle and antisymmetric with respect to the center of the circle. The longitudinal or Rayleigh signals are emitted in the direction of the center and cancel in the center if they are emitted in opposition of phase 3. Otherwise they are added if they are in phase 1. The pairs are also excited in quadrature (one pair compared to the other). The central receiver remains in the same configuration with its signals R1 and R2 that we sum. The configuration (a) is called mixed. Two emitters of one pair vibrate in directions tangent to the circle symmetrically 4 with respect to the central point and generate a shear wave, while the other two emitters of another pair vibrate in a direction perpendicular to the circle, so that antisymmetric 3 with respect to the central point. This configuration approaches in his mind the low frequency (50 to 200 Hz) bending wave impulse elastography propagating in a viscoelastic tissue, revealed by high frequency longitudinal wave waves (3 to 5 MHz) illuminating the medium in which propagates the shear wave. Nevertheless, in the case of the present invention, the two peaks responsible for the generation of the shear wave operate at an ultrasonic frequency between 20 kHz and 600 kHz. The configuration (a) thus makes it possible to access longitudinal and transverse speeds and impedances as well as to illuminate the sample in different ways. This process can be followed in time, while the tips are preheated, for example at a temperature of 50 ° C and they are brought into contact with the medium. The diffusion of heat in the medium then changes the elasticity of the medium in a manner that differs according to the fundamental wave considered. C. LOCAL VELOCIMETRIC PROBE. 1. Differential transit time A bipod 89 can also operate as a local velocimetric probe as shown in Figure 18. The two transducers implement the principle of differential transit time measurement. They function alternately as transmitters and receivers. A longitudinal acoustic wave refracts in the dermis, enters a vein and descends or rises blood flow. It undergoes a positive or negative phase shift depending on the path taken, the amplitude of which will depend on the path traveled and the speed of the blood. Application: Let Vf be the speed of blood flow and Ve = the speed of propagation of ultrasonic waves in the blood (which is taken as equal to that of water).

Espacement des pointes et longueur du trajet parcouru dans la veine : e = 5 mm Temps de transit amont : Tup-Tderme-i-Tvup+Tderine. Il est constitué du temps de transit dans le derme pour atteindre la veine Tderme, cumulé du temps de transit dans la veine Tviip dans le sens amont, cumulé du temps de transit dans le derme Tdenne pour remonter à la pointe réceptrice. Temps de transit aval : Tdown-Tderme+Tvdown+Tdenne. Il est constitué du temps de transit dans le derme Tderme et dans la veine Tvdovvn dans le sens aval. Le temps de transit amont dans la veine intervient dans la relation : e = (V-VOT,p Le temps de transit aval dans la veine intervient dans la relation : e = (V+Vf)Tvdown. En 10 combinant les deux temps on obtient : e ITve = ((Ve - Vf ) 1 e Tvd()wil - «Vo ± Vf ) AT = Tvup - Tvdovm = ( \ e e (ve - v, ) (ve + va, v2 (17) V ;z:', .- At f 2e Application numérique : Ve = 1500 m/s; e =5 mm, At = 0,1 ns ; Vf = 2 cm/s 15 A titre de comparaison, la vitesse moyenne du sang dans les artères est de : Aorte 40 cm/s Artères 10 - 40 cm/s Artérioles 0,1 - 10 cm/s Capillaires <0,1 cm/s 20 Veinules <0,3 cm/s Veines 0,3 - 5 cm/s Veine cave 5 -20 cm/s Comme on peut le voir, la vélocimétrie par temps de transit différentiel ne permet pas d'atteindre une résolution suffisante pour détecter le flux sanguin dans les veinules. En outre, les variations dimensionnelles du fait de la déformation de la peau peuvent entacher la mesure d'erreurs, surtout lorsqu'elle est réalisée par alternance amont-aval et que la cadence de mesure est trop faible par rapport aux variations dimensionnelles (une variation dimensionnelle de 1 mm par seconde engendre une variation de temps de transit de l'ordre de 0,6 ns entre un tir amont et un tir aval (pour une cadence de 1000 tirs /s). Il est alors avantageux de recourir à un tripode, soit trois sondes alignées avec la veine, la sonde émettrice étant au centre et à égale distance des sondes réceptrices. Les axes de vibration sont colinéaires et alignés avec la direction de la veine. La mesure amont est ainsi réalisée simultanément de la mesure aval, ce qui permet d'éviter les erreurs liées aux variations dimensionnelles liées aux variations locales de pression. Par ailleurs, avec une sonde fonctionnant en permanence en mode émetteur et deux sondes fonctionnant en permanence en mode récepteur, il n'y a plus de bruit de commutation lié à l'électronique de commande. Enfin, si le milieu est diffusant, ce qui est le cas des hématies contenues dans le sang, le signal temporel peut rendre compte d'un profil de vitesse selon le passage à zéro considéré (vitesse près de la surface pour la tête du paquet d'ondes et de plus en plus en profondeur pour la queue du paquet d'ondes). La figure 18 donne en outre un exemple de réalisation selon une vue en coupe, du support des pointes coniques. Ce support est préférentiellement réalisé en métal ou plastique fritté. L'intérêt est un amortissement partiel des ondes dans la structure frittée ne nécessitant plus de recourir à un réservoir 13 latéral d'amortissement de la résonance des céramiques. Cette structure est également conçue pour éviter un court-circuit acoustique entre la pointe émettrice et la pointe réceptrice. En effet, le chemin acoustique pour aller de la base du cône émetteur à la base du cône récepteur nécessite un temps de transit beaucoup plus long en passant par la structure que par les pointes et l'échantillon. Une telle structure est réalisable par prototypage rapide 3D, par stéréo lithographie de poudre, par exemple en matériau polyamide PA12 ("DuraForm ID PA Plastic," 2013, "Ensinger," 2013) présentant une taille de grain moyen de 58 !am avec une dispersion 25 gm-92 pm représentant 90% des particules. Les pointes sont en forme de T et sont maintenues latéralement en deux endroits, l'un 43 sur une étendue z 1 situé au niveau de la base sur une longueur de 5 à 50 mm et l'autre 44 environ 20 mm avant l'extrémité sur une longueur très courte de l'ordre du millimètre. Elles sont insérées en force dans la structure porteuse. Dans la zone de contact avec le derme 64, la structure porteuse sert de contre appui et normalise le contact entre les pointes et le derme. La structure porteuse séparant les deux pointes présente un retrait de 1 à 2 mm permettant d'éviter tout contact avec le derme. Les pointes dépassent ainsi d'une courte extrémité, environ 0,5 mm que l'on nomme la profondeur d'appui PA et sont distantes d'environ 5 mm. Le diamètre de base des pointes est de 6,6 mm et leur hauteur de 85 mm. Les collerettes 12 au niveau de la base ont une épaisseur faible, voisine de 0,5 mm. La collerette a un diamètre externe d'environ 10 mm. Sa face externe ne vient pas à fleur de la base du cône, mais présente un retrait d'environ 1 mm, ce qui permet à la céramique PZT à polarisation alternée 20 de construire une résonance principale radialement à la fréquence de 600 kHz.Spacing of the tips and length of the path traveled in the vein: e = 5 mm Upstream transit time: Tup-Tderme-i-Tvup + Tderine. It consists of the transit time in the dermis to reach the Tderme vein, cumulated transit time in the vein Tviip in the upstream direction, cumulated transit time in the dermis Tdenne to go back to the receiving tip. Downstream transit time: Tdown-Tderme + Tvdown + Tdenne. It consists of the transit time in the dermis Tderme and in the vein Tvdovvn in the downstream direction. The upstream transit time in the vein occurs in the relation: e = (V-VOT, p The downstream transit time in the vein occurs in the relation: e = (V + Vf) Tvdown. gets: e ITve = ((Ve - Vf) 1 e Tvd () wil - "Vo ± Vf) AT = Tvup - Tvdovm = (\ ee (ve - v,) (ve + va, v2 (17) V; z 2 Numerical application: Ve = 1500 m / s, e = 5 mm, At = 0.1 ns, Vf = 2 cm / s For comparison, the mean blood velocity in the arteries is: Aorta 40 cm / s Arteries 10 - 40 cm / s Arterioles 0.1 - 10 cm / s Capillaries <0.1 cm / s 20 Veinules <0.3 cm / s Veins 0.3 - 5 cm / s Vena cava 5 -20 cm / s As can be seen, the differential transit time velocimetry does not allow to reach a resolution sufficient to detect the blood flow in the veinlets.In addition, the dimensional variations due to the deformation of the skin can taint the measurement of errors, especially when it is performed by upstream-downstream alternation and that the measurement rate is too low compared to the dimensional variations (a dimensional variation of 1 mm per second generates a transit time variation of the order of 0.6 ns between an upstream firing and a downstream firing (for a rate of 1000 shots / sec). It is then advantageous to use a tripod, ie three probes aligned with the vein, the emitting probe being in the center and equidistant from the receiving probes. The vibration axes are collinear and aligned with the direction of the vein. The upstream measurement is thus carried out simultaneously from the downstream measurement, which makes it possible to avoid errors related to dimensional variations related to local variations in pressure. Moreover, with a probe permanently operating in transmitter mode and two probes continuously operating in receiver mode, there is no longer any switching noise related to the control electronics. Finally, if the medium is diffusing, which is the case of red blood cells contained in the blood, the time signal can account for a velocity profile according to the zero crossing considered (speed near the surface for the head of the packet of waves and deeper and deeper for the tail of the wave packet). Figure 18 further provides an exemplary embodiment in a sectional view, the support conical tips. This support is preferably made of metal or sintered plastic. The interest is a partial damping of the waves in the sintered structure no longer requiring the use of a reservoir 13 lateral damping of the resonance of ceramics. This structure is also designed to avoid an acoustic short circuit between the transmitting tip and the receiving tip. Indeed, the acoustic path to go from the base of the emitter cone to the base of the receiving cone requires a much longer transit time through the structure that by the tips and the sample. Such a structure is feasible by 3D rapid prototyping, by stereo lithography of powder, for example PA12 polyamide material ("DuraForm ID PA Plastic," 2013, "Ensinger," 2013) having an average grain size of 58 μm with dispersion 25 gm-92 pm representing 90% of the particles. The tips are T-shaped and are held laterally in two places, one 43 on an extent z 1 located at the base on a length of 5 to 50 mm and the other 44 about 20 mm before the end. on a very short length of the order of a millimeter. They are inserted in force in the supporting structure. In the area of contact with the dermis 64, the supporting structure serves as a counter-support and normalizes the contact between the tips and the dermis. The supporting structure separating the two points has a withdrawal of 1 to 2 mm to avoid contact with the dermis. The tips thus protrude from a short end, about 0.5 mm which is called the support depth PA and are spaced about 5 mm. The base diameter of the tips is 6.6 mm and their height is 85 mm. The flanges 12 at the base have a small thickness, close to 0.5 mm. The collar has an outer diameter of about 10 mm. Its outer face does not come flush with the base of the cone, but has a shrinkage of about 1 mm, which allows the alternating polarization PZT ceramic 20 to build a main resonance radially at the frequency of 600 kHz.

Une fois les pointes coniques insérées en force, les faces externes des céramiques sont connectées à la partie centrale des connecteurs coaxiaux 46 et 47 de type subvis ou subclic montés sur un capuchon 45, tandis que la tresse des câbles coaxiaux est connectée via ces connecteurs aux collerettes 12 et constitue la masse électrique. La face interne du capuchon et de la structure porteuse peuvent éventuellement être métallisées pour constituer un blindage électrique. 2. Vélocimètre à pointe à effet Doppler pulsé Les sondes à guide d'ondes conique 10 peuvent également être utilisées en vélocimétrie Doppler continue ou pulsée. Le schéma du vélocimètre Doppler pulsé est donné figure 19. La formule donnant la vitesse Vfdu liquide est : Ve fd f j 2 cos(0, ) f V fe d 2 2 cos(02) f Pour la même fréquence Doppler fd, il apparaît une légère dispersion des vitesses mesurées comprises entre deux extrêmes Vfl et V. La dispersion est d'autant plus grande que les angles de réfraction al et a2 des champs acoustiques 6 et 7 sont plus élevés. En principe, les angles ai et a2 devraient être identiques, mais la réflexion à l'interface épiderme/air augmente ai (et donc diminue Or). Il est donc approprié de choisir une pointe dont la vitesse de phase Va à l'extrémité est légèrement supérieure et très voisine de la vitesse de propagation dans le derme et en général dans le fluide diffusant inspecté. Les angles ar et a2 sont alors proches et faibles, ce qui réduit la dispersion de l'angle Doppler. On utilise une pointe unique 10 avec (18) (18) son réservoir périphérique 13 et une céramique PZT (PZ27 ou PZ29) 20 ou 21 à polarisation uniforme, mais dont l'électrode externe est divisée en deux demi-disques portés respectivement à une phase électrique Burst(t) et sont opposée logique. La rafale Burst est constituée d'une rafale de 5 créneaux d'amplitude 0 à 100 V. L'excitation E(t) à deux phases opposées engendre ainsi l'onde de flexion. Après émission de la rafale, le transducteur est commuté en mode récepteur R(t). L'une des électrodes externes en forme de demi-disque est alors mise à la masse tandis que l'autre vient en entrée d'un amplificateur transimpédance. Le reste est conforme à une mesure Doppler classique (à transducteur plan sans guide d'onde dispersif). En particulier, en Vélocimétrie Doppler, la Durée d'une rafale « Burst » est plutôt longue, en particulier quand il s'agit de mesurer les faibles vitesses, ce qui va bien avec la longueur du guide d'onde et sa réponse large bande. Une cadence de mesure (ou PRF Pulse Repetition Frequency) de 1 kHz est un bon compromis entre résolution et étendue de mesure. La résolution latérale est très bonne et comparable à la dimension de la pointe, ce qui est le principal avantage du dispositif avec sa capacité à fonctionner à température d'interface élevée. 3. Sonde Anémométrique angulaire La structure porteuse 89 en plastique granulaire de la figure 18, peut être modifiée pour constituer un pentapode à barillet de 5 pointes disposées selon la figure 20. Les 5 pointes comprennent une pointe centrale 16 vibrant selon un mode de précession et 4 pointes périphériques 11 dipolaires chargées de mesurer une composante du vecteur vitesse de l'air, dans le plan des extrémités. Les pointes sont insérées dans la structure porteuse en plastique fritté 40 en double paroi en U et la mesure s'apparente à celle du « doigt mouillé » dans laquelle le doigt est levé en direction du ciel, et l'on ressent une sensation de froid en raison des calories absorbées par la partie séchée par le vent pour en déterminer sa direction.Once the conical tips are inserted in force, the external faces of the ceramics are connected to the central part of the coaxial connectors 46 and 47 of subvisive or subclic type mounted on a cap 45, while the braid of the coaxial cables is connected via these connectors to the flanges 12 and constitutes the electric mass. The inner face of the cap and the carrier structure may optionally be metallized to form an electrical shield. 2. Pulsed Doppler Tapered Velocimeter Tapered waveguide probes 10 may also be used in continuous or pulsed Doppler velocimetry. The diagram of the pulsed Doppler velocimeter is given in FIG. 19. The formula giving the velocity Vf of the liquid is: Ve fd fj 2 cos (0,) f V fe d 2 2 cos (02) f For the same Doppler frequency fd, there appears a slight dispersion of the measured velocities lying between two extremes Vfl and V. The dispersion is greater as the refractive angles α1 and α2 of the acoustic fields 6 and 7 are higher. In principle, the angles ai and a2 should be identical, but the reflection at the epidermis / air interface increases ai (and thus decreases Gold). It is therefore appropriate to choose a tip whose phase velocity Va at the end is slightly greater and very close to the speed of propagation in the dermis and in general in the diffusing fluid inspected. The angles ar and a2 are then close and weak, which reduces the dispersion of the Doppler angle. A single tip 10 is used with (18) (18) its peripheral reservoir 13 and a PZT ceramic (PZ27 or PZ29) 20 or 21 with uniform polarization, but whose external electrode is divided into two half-disks respectively borne at a Electrical phase Burst (t) and are logical opposite. The burst burst consists of a burst of 5 slots of amplitude 0 to 100 V. The excitation E (t) with two opposite phases thus generates the bending wave. After transmission of the burst, the transducer is switched to receiver mode R (t). One of the outer electrodes shaped half-disk is then grounded while the other comes into input of a transimpedance amplifier. The remainder is in accordance with a conventional Doppler measurement (flat transducer without dispersive waveguide). In particular, in Doppler Velocimetry, the duration of a burst burst is rather long, especially when it comes to measuring the low speeds, which goes well with the length of the waveguide and its broadband response. . A 1 kHz PRF Pulse Repetition Frequency is a good compromise between resolution and measurement range. The lateral resolution is very good and comparable to the size of the tip, which is the main advantage of the device with its ability to operate at high interface temperature. 3. Angle Angular Probe The granular plastic carrier structure 89 of FIG. 18 may be modified to constitute a pentapode with 5 points arranged in accordance with FIG. 20. The points comprise a central point 16 vibrating according to a precession mode and 4 peripheral dipole points 11 to measure a component of the air velocity vector, in the plane of the ends. The tips are inserted into the U-shaped double wall U-shaped sintered structure 40 and the measurement is similar to that of the "wet finger" in which the finger is raised towards the sky, and feels cold. because of the calories absorbed by the part dried by the wind to determine its direction.

Ici, les cinq pointes débouchent légèrement (de 2 mm environ) de la structure porteuse arrondie, pour faciliter l'écoulement du vent 67 sur la génératrice de la structure porteuse. Les pointes sortent suffisamment pour atteindre le couplage maximal entre elles dans l'air, obtenu pour une étendue en regard voisine de 2 mm.Here, the five points open slightly (about 2 mm) of the rounded carrier structure, to facilitate the flow of wind 67 on the generatrix of the carrier structure. The tips protrude sufficiently to reach the maximum coupling between them in the air, obtained for an adjacent area of about 2 mm.

D. SONDES MIXTE A ONDES VOLUMIQUES ET ONDES GUIDEES DISPERSIVES La figure 21 présente une configuration mixte des dispositifs détaillés dans les parties A, « sondes à ondes volumiques » et B, « sondes à ondes guidées dispersives ». Sur cette figure, un guide d'onde cylindrique 18 au centre permet d'acheminer des ondes longitudinales d'un transducteur à ondes longitudinales 25 amortie par un « backing » 31 et disposant d'un connecteur coaxial 48. Les ondes longitudinales sont acheminées vers le matériau à analyser avec un retard suffisant. La connaissance de l'impédance du guide d'onde permet de déduire l'impédance caractéristique longitudinale de l'échantillon 61. Un tube 17 à section effilée vers l'échantillon permet de guider une onde dispersive. Cette onde est générée par un transducteur annulaire fonctionnement en mode radial et concentrique à la tige 18. Le tube est solidaire de la tige via la structure poreuse 49, mais les deux guides sont considérés comme étant isolés acoustiquement. Là aussi, le transducteur annulaire peut être divisé en deux demi-anneaux vibrant en opposition de phase pour changer le diagramme de rayonnement des ondes transverses à l'aplomb du guide central 18. De la même manière que la propagation dans les pointes à la partie B, l'onde se propageant vers l'échantillon 61 présente une diminution de sa vitesse de phase Vd. En ajustant l'épaisseur du guide d'onde conique creux au contact de l'échantillon, il est possible d'abaisser son impédance de rayonnement dans l'échantillon à une valeur proche de l'impédance caractéristique transversale de ce dernier. On optimise ainsi le coefficient de réflexion sur l'échantillon pour le transducteur annulaire. L'onde atteint l'échantillon en provoquant un cisaillement de la matière vers l'extérieur du tube du guide d'onde et engendre une onde de cisaillement dans l'échantillon 7. De même que dans la partie A, l'analyse des différences d'échos reçus pour une mesure de référence, par exemple dans l'air, et lorsque la sonde est au contact de l'échantillon, permet de déterminer les impédances caractéristiques longitudinale et transversale du matériau étudié. E. SONDE A ONDE GUIDEE CHAUFFEE A DOUBLE PAROI EN U La figure 22 est une vue en coupe d'une sonde 97 à pointe conique à double paroi en U chauffée par effet joule 72 avec dispositif de mesure capacitive 81 de la force d'appui F sur l'échantillon. En l'absence de chauffage, l'intérêt de la double paroi réside d'abord dans la possibilité d'éviter les perturbations thermiques sur la mesure du temps de transit en isolant thermiquement le guide d'onde. Le chauffage permet en sus d'imposer un profil de température au moyen d'un dispositif de chauffage 72 appliqué à la paroi interne ainsi que d'augmenter l'amortissement des ondes acoustiques. Le chauffage permet en outre de réaliser simultanément une mesure d'effusivité par exemple selon la méthode par temps de transit explicitée dans le brevet français FR0759603 du 6 décembre 2007 de Nikolovski et al. La double paroi en U, 41 et 42 peut assurer ainsi plusieurs fonctionnalités : - Le chauffage de la paroi interne par exemple par effet joule au moyen d'un courant électrique circulant dans un fil 82 enroulé autour de la paroi interne. - l'amortissement des ultrasons lorsque les échos successifs passent dans la zone de couplage mécanique du guide d'onde à la paroi intérieure frittée de sorte qu'en l'espace de quatre à cinq échos successifs dans le guide, l'onde soit amortie d'au moins 99% par rapport à son amplitude initiale, ce qui permet de disposer d'une cadence de mesure élevée. - L'isolation thermique de la paroi interne par la paroi externe, séparée de la paroi interne par un isolant thermique 73, par exemple une couche d'air. - Le déplacement relatif de la paroi interne par rapport à la paroi externe sous l'effet d'une force de contact de la pointe sur l'échantillon engendrant une déformation de la structure porteuse dans sa partie inférieure 50. - la mesure par intermittence de la valeur d'une capacité d'au moins un condensateur 81 rendant compte de la position relative de la paroi interne par rapport à la paroi externe et dont l'une des électrodes est solidaire de la paroi interne et l'autre électrode est solidaire de la paroi externe, la valeur de la capacité étant par exemple déduite d'une fréquence de résonance ou d'oscillations d'un oscillateur à relaxation, ou d'une technique de mesure de capacité par pont diviseur à partir d'un condensateur de référence et la loi de variation de la capacité étant reliée par une table de correspondance, ou une formule mathématique telle une loi d'interpolation polynomiale, à la force d'appui de la pointe sur l'échantillon. Trois condensateurs peuvent être utilisés (mais non représentés), l'un pour rendre compte du coulissement des deux parois interne et externe l'une par rapport à l'autre sous l'effet d'une composante de force située dans l'axe de la pointe, tandis que deux autres condensateurs disposés entre les parois internes et externes rendent compte des composantes de force perpendiculaires à l'axe principal du guide conique et selon deux directions perpendiculaires ayant pour effet de faire fléchir au moins l'une des parois sous l'effet d'une force oblique, - Enfin, la double paroi assure une fonction de sécurité pour la pointe et/ou l'échantillon, imposant une limite à la pénétration maximale à force d'appui nulle de la pointe dans l'échantillon par une valeur maximale correspondant à la profondeur d'appui PA comprise entre 0 et 10 mm, et préférentiellement comprise entre 0 et 1 mm. Ainsi, lorsque la pointe est appuyée sur une surface dure, le coulissement relatif de la paroi intérieure par rapport à la paroi extérieure permet à la pointe de rentrer totalement dans la paroi extérieure. Pour cela, l'extrémité de la double paroi en U est mince et déformable dans la région 50 du repliement, sous l'action d'une force d'appui. Par ailleurs, la paroi interne est chauffée par effet joule obtenu en faisant circuler un fort 5 courant, de l'ordre de un ampère sous 10 V, dans un fil fin recouvert d'un vernis isolant, enroulé autour de la paroi interne 41 sur une hauteur correspondant à la zone de contact entre la paroi interne et le guide d'onde. Ce dernier est cylindrique sur une hauteur typique de 5 à 10 mm au niveau de sa base. La longueur d'enroulement produit une résistance totale voisine de 5 à 10 Ohms. La paroi interne est isolée thermiquement des courants d'air extérieurs au 10 moyen de la paroi externe 42, séparée de la précédente par une couche d'air 73 d'épaisseur 0,5 à 5 mm. L'enroulement ohmique est logé entre les deux parois. L'espacement est suffisant pour que l'enroulement ne touche pas la paroi externe. Les parois externe et interne sont en matériaux plastiques frittés et recouvertes d'électrodes sur au moins une partie de leur surface et sont à la masse électrique sur au moins une autre partie de leur surface. On peut par ailleurs 15 imaginer une variante ou la paroi interne est en métal fritté et la paroi externe en plastique fritté. La paroi interne assure ainsi la conduction thermique, tandis que la paroi externe assure l'isolation thermique. Le circuit de chauffage est également raccordé à une électrode annulaire fixée sur un circuit imprimé 80, le dit circuit imprimé étant mécaniquement solidaire de la base de la paroi externe et réalisant avec la partie supérieure de la paroi interne un 20 condensateur 81 dont la capacité dépend de la force d'appui sur la pointe dans la direction de l'axe principal de la pointe. La distance entre le haut de la paroi interne et l'anneau solidaire de la paroi externe peut ainsi varier en fonction de la force exercée sur la pointe. Pour cela on fait en sorte que la double paroi soit déformable par amincissement de la paroi dans la zone 50 de repliement du U. Ainsi le connecteur coaxial relié au circuit de chauffage par le fil 82 25 peut également servir à mesurer une fréquence de résonance ou d'oscillations d'un oscillateur à relaxation, déterminée par la distance moyenne entre l'anneau et le haut de la paroi interne via le fil 83. L'enroulement du circuit ohmique de chauffage est aussi caractérisé par une inductance propre L et l'ensemble circuit de chauffage et paroi externe constitue un circuit LC dont on peut mesurer la fréquence de résonance que l'on pourra corréler à la force d'appui. 30 Par ailleurs, la paroi externe assure l'isolation acoustique du cône vis-à-vis des manipulations, tandis que la paroi interne assure le maintien de la pointe conique en deux zones, l'une située près de la base, l'autre 44 située plus près de l'extrémité. La première zone sert à l'amortissement ultrasonore du mode de flexion impulsionnel, partiellement dissipé dans la structure granulaire frittée, tandis que la seconde zone s'étend sur une portion très limitée et sert uniquement au guidage de la pointe pour son maintien mécanique. Le fond de la double paroi en U est en appui sur l'échantillon. Il permet de normaliser la profondeur d'appui PA et d'éviter d'endommager l'échantillon ou la pointe. Le fond 50 de la double paroi est déformable sur sa périphérie permettant ainsi à la pointe de rentrer dans son logement sous l'effet de la force d'appui F. Le déplacement relatif de la pointe par rapport à l'anneau fixé à la base de la paroi externe est ainsi mesurable à partir de la mesure d'une capacité. Cette loi de variation est aisément reliée par une table de correspondance ou une formule mathématique traduisant l'élasticité de la paroi sous la forme par exemple d'une loi d'interpolation polynomiale, à la force d'appui. On suppose bien sûr que la course d'enfoncement de la pointe est limitée, et au maximum égale à la profondeur d'appui PA, soit préférentiellement moins de 0,5 mm et dans tous les cas au maximum compris entre 0 et 10 mm. La valeur nominale de la capacité de mesure de la position relative des deux parois est de l'ordre de 1 pF et la résolution de l'ordre de 1 fF (femtoFarad). F. SONDE A GUIDES D'ONDES SOLIDE DISPERSIF ET JET LIQUIDE En référence à la figure 24, on a représenté une sonde 99 à guide d'ondes dispersif 10, couplé à un guide liquide 93 constitué d'un couplant liquide plus ou moins visqueux, réalisant une continuité du milieu liquide entre l'extrémité 14 du guide d'ondes dispersif et la surface de l'échantillon (60, 61, 62, 63, 64). On rappelle qu'un échantillon peut avoir une surface 3D dure 60, constituer la surface d'un milieu viscoélastique 61, pouvoir propager des ondes de cisaillement(62, être très chaud et constituer un magma en fusion 63, constituer le derme 64 de la peau, la paroi d'une veine 65, ou encore la surface d'un liquide 66. On prévoit donc un conduit 91 d'amenée du couplant liquide sous pression hydrostatique constante au niveau de l'extrémité 14 du guide d'ondes dispersifs. Ce conduit est par exemple réalisé dans la paroi externe 42 du support à double paroi en U 40. Le conduit débouche dans une chambre 92 dans laquelle débouche également l'extrémité 14 de la pointe conique. Celle-ci est de préférence tronquée et s'étend dans la chambre sur une longueur de l'ordre du millimètre. L'onde ultrasonore réfracte alors depuis la pointe vers le liquide selon deux directions principales non alignées de façon analogue aux directions 6 et 7 de la figure 19, mais plus proches, de l'axe de la pointe, avec un taux d'insertion aller-retour élevé compte tenu de l'abaissement de l'impédance de rayonnement de la pointe. Le liquide véhiculant les ultrasons sort ensuite par une buse dont l'entrée est orientée pour recevoir les ondes réfractées dans le liquide selon l'un des angles principaux et dont la sortie est de forme conique droite ou courbe et est projeté par un jet sous pression 93 en direction de la surface de l'échantillon. Le conduit d'amenée du liquide débouche dans la chambre de raccordement 92 de préférence selon un angle permettant de recevoir l'autre partie du faisceau réfracté dans le liquide et destiné à être amorti au fur et à mesure qu'il remonte dans le conduit d'amenée vers l'entrée 90. La partie extérieure de la buse d'éjection peut présenter un filetage 94 permettant d'y visser une pièce d'adaptation du diamètre du jet de sortie. La variante de forme courbe de la buse n'est pas représentée à la figure 24, mais son intérêt est évident et ce rôle peut être assuré par un adaptateur lorsque l'on souhaite inspecter le dessous de pièces de forme complexe, par exemple pour la détection de fissures sous le champignon d'un rail de chemin de fer. La sonde comprend donc au moins un transducteur 20 large bande, à ondes transversales comme décrit précédemment, couplé au guide d'ondes dispersif 10. Le guide d'ondes dispersif a donc pour fonction d'abaisser l'impédance de rayonnement de la pointe et d'optimiser le transfert ultrasonore dans le liquide. Le couplage avec le liquide est réalisé dans la chambre de raccordement 92 du conduit et de la pointe et se produit sur une étendue de l'ordre de 1 mm et un volume caractéristique de l'ordre de 1 mm3 La pointe est tronquée à l'endroit où sa vitesse de phase est juste supérieure ou égale à la vitesse des ondes de compression dans le liquide de couplage, en général de l'eau avec un antigel ou une huile. Le procédé permet ainsi de transférer la majeure partie de l'énergie ultrasonore depuis le guide dispersif 10 vers le guide liquide et inversement lors du chemin retour. Le guide liquide est un jet collimaté. Le liquide est amené par une durite raccordée à la sonde par exemple au niveau de la paroi externe via un raccord pour tuyau flexible 90. Pour une pointe en Duralumin, le diamètre de la section tronquée est voisin de 0,4 mm lorsque l'angle au sommet 0 est de 4,8°. L'angle au sommet peut être encore plus petit ou la pointe plus courte si l'on souhaite disposer d'une fréquence de travail supérieure à 1 MHz. La pointe est elle-même guidée au niveau de sa base et de son extrémité et insérée en force dans la chambre de raccordement 92 et de transfert des ultrasons. La chambre débouche à l'air libre par une buse de sortie. La buse de sortie peut être une pièce mécanique à part entière fixée sur le support ou une pièce coulée ou frittée par prototypage 3D et constituant avec le support à double paroi en U 40 une pièce monolithique. La paroi du conduit, lorsqu'il est fabriqué par frittage, peut subir préalablement un traitement au moyen d'un solvant, par exemple de l'acétone pour lisser son état de surface. Le liquide injecté sous pression sert ainsi de véhicule aux ondes ultrasonores transmises par la pointe conique. Il conduit les ondes jusqu'à la surface de l'échantillon, sur une distance typique de quelques millimètres à quelques centimètres. La largeur du jet liquide est typiquement de 0,5 mm à 2 mm. Dans la figure 24, la buse de sortie est dirigée vers le bas et son axe principal et n'est pas tout à fait aligné avec celui de la pointe conique du fait de l'angle de réfraction dans le liquide. Par ailleurs, il peut être utile de sonder l'échantillon par le dessous et la buse de sortie peut avoir une forme en crochet pour projeter le liquide par le côté ou par le dessous. Ces formes de buse trouvent des applications dans le contrôle non destructif de rails de chemin de fer, alors que le train est en mouvement, ou encore l'inspection de pièces complexes, par exemple dans l'aéronautique ou l'éolien. Comme on l'imagine, l'inspection d'une pièce est moins coûteuse si elle peut être réalisée à grande vitesse. Dans le cas d'une voie ferrée, on cherche à ce que l'inspection puisse être faite alors que le train se déplace à sa vitesse nominale de 300 km/h Mais ce serait déjà intéressant si l'inspection pouvait être réalisée sur des trains express régionaux se déplaçant à des vitesses maximales proches de 120 km/h Dans ce contexte, le déplacement rapide du train et le mouvement d'air associé peuvent engendrer une dislocation du jet d'inspection. Il serait alors utile, d'une part, d'augmenter l'énergie de surface du liquide de façon à rendre plus difficile sa fragmentation ou sa nébulisation, mais l'énergie de surface de l'eau, environ 72 mN/m est déjà typiquement trois fois supérieure à celle de la plupart des liquides courants, il est donc difficile de faire mieux à faible coût et sans incidence pour l'environnement. Néanmoins, on peut jouer sur la viscosité du liquide qui peut être plus facilement augmentée par un facteur 10 à 100 en ayant recours à des huiles, de façon à disposer d'un régime laminaire à des vitesses d'éjection plus élevées, typiquement supérieure à 10 m/s et pouvant aller jusqu'à plusieurs dizaines de mètres par seconde. A titre d'exemple, une huile de fritture usagée à une viscosité dynamique typique de 35 mPa.s, soit 35 fois plus visqueuse que l'eau. Le liquide visqueux peut lui-même être chauffé et donc d'abord fluidifié en circulant dans un conduit chauffé. Il est alors expulsé avec un plus petit diamètre et se refroidit très rapidement au contact de l'air. Ce traitement a pour effet d'améliorer la cohésion du jet lors de son parcours dans l'air. Pour éviter une trop forte courbure du jet, l'augmentation de la vitesse d'éjection du liquide doit être d'autant plus grande que la vitesse de déplacement relative de la buse par rapport à la surface de l'échantillon est plus importante et donc que les forces de freinage responsables de la courbure et de la dislocation du jet deviennent plus importantes. En cela, il est judicieux de mettre le jet à l'abri des forces de freinage sur la plus grande portion de son trajet, jusqu'à la surface de l'échantillon, au moyen d'une jupe de protection 95, réalisée par exemple dans un matériau souple de type caoutchouc ou constituée de brins métalliques formant une brosse annulaire et cylindrique vissée 98 sur la paroi externe de la sonde 99. La jupe de protection comprend un grand nombre de brins de sorte que si un certain nombre de brins casse sous l'effet du frottement sur le rail, la fonction de protection soit toujours assurée par d'autres brins sur tout le trajet du train. Les jupes abîmées peuvent ensuite être aisément remplacées lors d'une opération de maintenance de la sonde. Cette configuration de sonde à couplant liquide présente l'avantage de ne consommer que peu de couplant liquide, de l'ordre de 0,1 à 10 millilitre par seconde soit 0,36 à 36 litres par heure et par pointe conique et de disposer d'une bonne sensibilité compte tenu du transfert efficace des ultrasons à l'interface solide-liquide 92. Le couplant est projeté à une distance allant de quelques millimètres à quelques dizaines de centimètres de la surface de l'échantillon. A titre d'exemple, une pression de l'ordre de 2 à 3 bars permet de créer un jet d'eau de diamètre 0,8 mm à une vitesse d'environ 10 mis avec une continuité physique du jet atteignant quelques dizaines de centimètres dans une pièce calme. Cette vitesse d'expulsion est déjà dans un régime turbulent et il serait déjà préférable de recourir à des huiles pour rester en régime lamellaire. En effet, la turbulence est caractérisée par le fait que des couches concentriques de liquide changent de place à l'intérieur du jet ce qui est générateur de distorsions dans le signal acoustique. Une vitesse de 10 m/s est suffisante pour faire fléchir sans danger la peau sur une profondeur de l'ordre du millimètre. La figure 24 illustre une sonde ne présentant qu'un seul système de guidage solide-liquide. Néanmoins, il est évident que cette configuration peut être étendue à un bipode, tripode ou pentapode. Dans ces derniers cas, la jupe de protection 95 entoure bien sûr l'ensemble des pointes. On remarquera que le couplant sous pression est expulsé par la buse en direction de l'échantillon, mais on comprendra que le fait qu'il soit sous pression lui permette également de remplir complètement la chambre de raccordement 92. Par ailleurs, dans un autre champ d'applications concernant le diagnostic médical par élastographie impulsionnelle et donc correspondant à un cas où la surface est déformable, comme cela est le cas des tissus organiques, la pression hydrostatique d'éjection peut être variable et modulée dans le temps en amplitude et/ou en phase. L'amplitude de modulation peut atteindre un régime d'éjection intermittent avec discontinuité physique du jet et une cadence d'éjection pouvant varier entre 1 Hz et 10 kHz. Sachant que le temps de transit aller-retour de l'onde ultrasonore se propageant dans le guide jusqu'à l'échantillon est de de l'ordre de 100 gs pour un jet de quelques centimètres, il suffit que la continuité spatiale du jet entre l'extrémité du guide solide et l'échantillon perdure sur une durée d'au moins 100 ps pour qu'une mesure échographique soit possible. Néanmoins, la durée d'un jet pourra plus avantageusement être comprise entre 5 ms et 50 ms pour permettre aux ondes ultrasonores de pénétrer en profondeur dans l'échantillon. Ce mode de fonctionnement engendre une percussion cadencée de la surface de l'échantillon et se rapproche, dans son principe, de l'élastographie impulsionnelle basse fréquence avec ici une différence majeure, c'est que l'onde de cisaillement basse fréquence n'est pas engendrée par un pot vibrant ou un dispositif encombrant de percussion électromagnétique juxtaposée à la source ultrasonore, mais résulte directement de la modulation de la vitesse d'éjection ou de l'impact intermittent du jet liquide véhiculant l'onde ultrasonore. Et, compte tenu de la vitesse de propagation des ondes de cisaillement dans les tissus humains, de l'ordre de quelques mètres par seconde, il est donc nécessaire pour visualiser le déplacement du front d'onde de cisaillement engendré par l'impact que la continuité spatiale du jet soit assurée sur une période d'au moins 10 à 100 ms. Par ailleurs, tandis que le ou les jets percutent régulièrement la surface de l'échantillon à une cadence par exemple de 50 Hz (avec un rapport cyclique de 50%), les impulsions ultrasonores sont engendrées à une cadence beaucoup plus élevée de l'ordre de 0,5 à 10 kHz et la fréquence centrale des ultrasons est comprise préférentiellement entre 300 kHz et 3 MHz. Le diamètre du jet collimaté 93 est typiquement de 0,5 mm à 2 mm. Le jet constitue ainsi une quantité de mouvement déplaçant la surface de la peau sur une profondeur qui dépend directement de sa vitesse d'éjection et de sa durée d'impact. L'amplitude de la déformation est typiquement de 1 mm. Si l'on utilise de l'eau comme couplant, sa viscosité étant de l'ordre de 1 mPa.s, on obtient un nombre de Reynolds proche de 500 pour une vitesse de sortie de buse de 1 m/s et un diamètre de buse de 0,5 mm. Le flux est alors laminaire. Il le reste jusqu'à un nombre de Reynolds de 2300, ce qui correspond environ à une vitesse de sortie de buse de 4,6 m/s. Pour que l'écoulement reste laminaire à une vitesse d'éjection supérieure, il suffit d'augmenter la viscosité du couplant liquide et la pression d'éjection appliquée au liquide. Ce type de sonde et ce mode de fonctionnement présente ainsi l'avantage de pouvoir être déplacé aisément lors d'un examen médical par élastographie impulsionnelle. En outre, et c'est l'intérêt de la présente invention, la structure porteuse peut être conçue pour que les jets soient colinéaires ou en éventail afin de pouvoir jouer sur l'encombrement latéral du faisceau ultrasonore en jouant sur la distance à l'échantillon. Le jet associé à chaque pointe peut également être associé à une loi de modulation d'amplitude et de phase différente du jet voisin. Il est alors possible par exemple dans le cas d'un pentapode à 5 jets, ou plus généralement d'un système multi jet, de contrôler le diagramme de rayonnement de l'onde de cisaillement engendrée dans le tissu biologique, selon l'amplitude et la phase de la pression appliquée à chaque jet. Enfin, dans le cas d'un contrôle médical, il est souhaitable de récupérer le couplant liquide projeté sur la peau du patient, même si c'est en faible quantité. La jupe de protection aura ici pour fonction non pas d'éviter une dislocation du jet, qui ne risque pas ici de se produire, mais de confiner les éclaboussures provoquées par l'impact du jet. En outre, étant donné que le déplacement de la sonde lors d'un examen est plutôt lent, de l'ordre de quelques millimètres par seconde, la jupe pourra être réalisée dans un matériau moins agressif qu'une brosse métallique, par exemple dans le même matériau plastique fritté ou injecté que celui du support des guides ou encore dans un autre matériau lisse ayant des propriétés non allergisantes. Une fonction supplémentaire d'aspiration du liquide projeté pourra être intégrée sur la périphérie de la sonde par exemple par souci de propreté et de confort de l'examen médical. Pour cela, la jupe pourra être constituée d'une paroi double, le flux d'aspiration étant réalisé dans l'espace annulaire compris entre les deux parois de la jupe. Le flux d'aspiration étant lui-même turbulent et générateur d'ondes basse-fréquence pouvant perturber les ondes de cisaillement basse-fréquence engendrées par les jets, l'aspiration n'est pas réalisée en continu, mais uniquement lorsque la quantité de couplant liquide est trop importante et nécessite un nettoyage par aspiration. Dans cette application, la viscosité du couplant liquide peut être avantageusement supérieure à celle de l'eau pour se rapprocher de celle d'une huile afin d'éviter que le couplant ne coule trop facilement sur la peau du patient.D. VOLUMIC WAVE MIXED PROBES AND DISPERSIVE GUIDED WAVES Figure 21 shows a mixed configuration of the devices detailed in Parts A, "Wave Probes" and B, "Dispersed Guided Wave Probes". In this figure, a cylindrical waveguide 18 in the center is used to convey longitudinal waves of a longitudinal wave transducer 25 damped by a "backing" 31 and having a coaxial connector 48. The longitudinal waves are routed to the material to be analyzed with sufficient delay. Knowing the impedance of the waveguide makes it possible to deduce the longitudinal characteristic impedance of the sample 61. A tube 17 with a tapered section towards the sample makes it possible to guide a dispersive wave. This wave is generated by an annular transducer operating in radial mode and concentric with the rod 18. The tube is secured to the rod via the porous structure 49, but the two guides are considered to be acoustically isolated. Again, the annular transducer can be divided into two half-rings vibrating in phase opposition to change the radiation pattern of the transverse waves in line with the central guide 18. In the same way that the propagation in the tips to the party B, the wave propagating towards the sample 61 has a decrease in its phase velocity Vd. By adjusting the thickness of the hollow conical waveguide in contact with the sample, it is possible to lower its impedance of radiation in the sample at a value close to the transverse characteristic impedance of the latter. This optimizes the reflection coefficient on the sample for the annular transducer. The wave reaches the sample by shearing the material out of the waveguide tube and generates a shear wave in sample 7. As in Part A, the difference analysis echoes received for a reference measurement, for example in air, and when the probe is in contact with the sample, makes it possible to determine the longitudinal and transverse characteristic impedances of the studied material. E. U-DOUBLE-WALL GUIDED GUIDED WAVE PROBE Figure 22 is a cross-sectional view of a Joule-effect U-shaped double-wall tapered probe 97 with a capacitive force measuring device 81. F on the sample. In the absence of heating, the advantage of the double wall lies first of all in the possibility of avoiding thermal disturbances on the measurement of the transit time by thermally isolating the waveguide. In addition, the heating makes it possible to impose a temperature profile by means of a heating device 72 applied to the inner wall, as well as to increase the damping of the acoustic waves. Heating also makes it possible to simultaneously perform an effusiveness measurement, for example according to the transit time method explained in French patent FR0759603 of December 6, 2007, by Nikolovski et al. The double wall U, 41 and 42 can thus provide several features: - The heating of the inner wall for example Joule effect by means of an electric current flowing in a wire 82 wound around the inner wall. the damping of the ultrasounds when the successive echoes pass in the mechanical coupling zone of the waveguide to the sintered inner wall so that in the space of four to five successive echoes in the guide, the wave is damped at least 99% of its initial amplitude, which makes it possible to have a high measurement rate. - The thermal insulation of the inner wall by the outer wall, separated from the inner wall by a thermal insulator 73, for example a layer of air. The relative displacement of the inner wall with respect to the outer wall under the effect of a contact force of the tip on the sample causing a deformation of the supporting structure in its lower part 50. the measurement intermittently of the value of a capacitance of at least one capacitor 81 accounting for the relative position of the inner wall relative to the outer wall and one of whose electrodes is integral with the inner wall and the other electrode is integral with the outer wall, the value of the capacitance being, for example, derived from a resonant frequency or oscillations of a relaxation oscillator, or a capacitance measurement technique by means of a divider bridge from a reference capacitor and the law of variation of the capacitance being connected by a correspondence table, or a mathematical formula such as a polynomial interpolation law, to the force of support of the tip on the sample. Three capacitors can be used (but not shown), one to account for the sliding of the two inner and outer walls relative to each other under the effect of a force component located in the axis of the tip, while two other capacitors arranged between the inner and outer walls account for the force components perpendicular to the main axis of the conical guide and in two perpendicular directions having the effect of bending at least one of the walls under the effect of an oblique force, - Finally, the double wall provides a safety function for the tip and / or the sample, imposing a limit to the maximum penetration at zero support force of the tip in the sample by a maximum value corresponding to the support depth PA between 0 and 10 mm, and preferably between 0 and 1 mm. Thus, when the tip is supported on a hard surface, the relative sliding of the inner wall relative to the outer wall allows the tip to fully return to the outer wall. For this, the end of the U-shaped double wall is thin and deformable in the region 50 of the folding, under the action of a bearing force. Furthermore, the inner wall is heated by joule effect obtained by circulating a strong current, of the order of an ampere under 10 V, in a thin wire covered with an insulating varnish, wound around the inner wall 41 on a height corresponding to the contact area between the inner wall and the waveguide. The latter is cylindrical on a typical height of 5 to 10 mm at its base. The winding length produces a total resistance close to 5 to 10 ohms. The inner wall is thermally insulated from the outside air currents by means of the outer wall 42, separated from the preceding one by an air layer 73 having a thickness of 0.5 to 5 mm. The ohmic winding is housed between the two walls. The spacing is sufficient so that the winding does not touch the outer wall. The outer and inner walls are made of sintered plastic materials and covered with electrodes on at least a part of their surface and are electrically ground on at least another part of their surface. It is also possible to imagine a variant where the inner wall is made of sintered metal and the outer wall made of sintered plastic. The inner wall thus provides thermal conduction, while the outer wall provides thermal insulation. The heating circuit is also connected to an annular electrode fixed to a printed circuit 80, said printed circuit being mechanically secured to the base of the outer wall and forming with the upper part of the inner wall a capacitor 81 whose capacitance depends on the bearing force on the tip in the direction of the main axis of the tip. The distance between the top of the inner wall and the ring integral with the outer wall can thus vary as a function of the force exerted on the tip. For this purpose it is ensured that the double wall is deformable by thinning the wall in the zone 50 of folding of the U. Thus the coaxial connector connected to the heating circuit by the wire 82 can also be used to measure a resonance frequency or oscillations of a relaxation oscillator, determined by the average distance between the ring and the top of the inner wall via the wire 83. The winding of the ohmic heating circuit is also characterized by a specific inductance L and the Together, the heating circuit and the outer wall form an LC circuit whose resonance frequency can be measured and can be correlated to the support force. Furthermore, the outer wall provides acoustic isolation of the cone from handling, while the inner wall ensures the maintenance of the conical tip in two areas, one located near the base, the other 44 located closer to the end. The first zone is used for the ultrasonic damping of the pulsed bending mode, partially dissipated in the sintered granular structure, while the second zone extends over a very limited portion and serves only to guide the tip for mechanical retention. The bottom of the U-shaped double wall bears on the sample. It makes it possible to standardize the depth of support PA and to avoid damaging the sample or the tip. The bottom 50 of the double wall is deformable on its periphery thus allowing the tip to return into its housing under the effect of the bearing force F. The relative displacement of the tip relative to the ring attached to the base of the outer wall is thus measurable from the measurement of a capacitance. This law of variation is easily connected by a correspondence table or a mathematical formula translating the elasticity of the wall in the form of, for example, a polynomial interpolation law, to the support force. It is assumed of course that the driving stroke of the tip is limited, and at most equal to the support depth PA, preferably less than 0.5 mm and in all cases the maximum between 0 and 10 mm. The nominal value of the measuring capacity of the relative position of the two walls is of the order of 1 pF and the resolution of the order of 1 fF (femtoFarad). F. PROBE WAIST GUIDES SOLID DISPERSIVE AND LIQUID JET Referring to Figure 24, there is shown a probe 99 with dispersive waveguide 10, coupled to a liquid guide 93 consisting of a more or less viscous liquid coupler , providing a continuity of the liquid medium between the end 14 of the dispersive waveguide and the surface of the sample (60, 61, 62, 63, 64). It is recalled that a sample may have a hard 3D surface 60, constitute the surface of a viscoelastic medium 61, be able to propagate shear waves (62, be very hot and constitute a molten magma 63, constitute the dermis 64 of the skin, the wall of a vein 65, or the surface of a liquid 66. There is therefore provided a duct 91 for supplying the liquid coupler under constant hydrostatic pressure at the end 14 of the dispersive waveguide. This duct is for example made in the outer wall 42 of the double-walled U-shaped support 40. The duct opens into a chamber 92 into which also the end 14 of the conical tip opens, which is preferably truncated. extends in the chamber over a length of the order of a millimeter.The ultrasonic wave then refracts from the tip to the liquid in two main directions not aligned similarly to the directions 6 and 7 of Figure 19, but closer to the axis of the tip, with a high round-trip insertion rate given the lowering of the peak radiation impedance. The ultrasound-carrying liquid then exits via a nozzle whose inlet is oriented to receive the refracted waves in the liquid at one of the main angles and whose exit is of a straight or curved conical shape and is projected by a jet under pressure. 93 towards the surface of the sample. The liquid supply duct opens into the connection chamber 92 preferably at an angle to receive the other part of the refracted beam in the liquid and intended to be damped as it rises in the duct. brought to the inlet 90. The outer part of the ejection nozzle may have a thread 94 for screwing in an adapter piece of the diameter of the outlet jet. The variant of curved shape of the nozzle is not shown in FIG. 24, but its interest is obvious and this role can be provided by an adapter when it is desired to inspect the underside of pieces of complex shape, for example for crack detection under the mushroom of a railroad rail. The probe therefore comprises at least one broadband transverse wave transducer as previously described, coupled to the dispersive waveguide 10. The function of the dispersive waveguide is therefore to lower the peak radiative impedance and to optimize the ultrasonic transfer in the liquid. The coupling with the liquid is performed in the connection chamber 92 of the conduit and the tip and occurs over an extent of about 1 mm and a characteristic volume of about 1 mm3. The tip is truncated at the where its phase velocity is just greater than or equal to the velocity of compressional waves in the coupling fluid, usually water with antifreeze or oil. The method thus makes it possible to transfer most of the ultrasonic energy from the dispersive guide 10 to the liquid guide and vice versa during the return path. The liquid guide is a collimated jet. The liquid is fed through a hose connected to the probe for example at the outer wall via a hose connection 90. For a duralumin tip, the diameter of the truncated section is close to 0.4 mm when the angle at the top 0 is 4.8 °. The apex angle may be even smaller or the tip shorter if it is desired to have a working frequency greater than 1 MHz. The tip is itself guided at its base and its end and inserted into force in the connection chamber 92 and ultrasonic transfer. The chamber opens into the open by an outlet nozzle. The outlet nozzle may be a mechanical part in itself fixed on the support or a cast piece or sintered by 3D prototyping and constituting with the double-walled support U 40 a monolithic part. The wall of the duct, when manufactured by sintering, can be previously treated with a solvent, for example acetone to smooth its surface state. The liquid injected under pressure thus serves as a vehicle for the ultrasonic waves transmitted by the conical tip. It conducts the waves to the surface of the sample, over a typical distance of a few millimeters to a few centimeters. The width of the liquid jet is typically 0.5 mm to 2 mm. In Figure 24, the outlet nozzle is directed downward and its main axis and is not quite aligned with that of the conical tip due to the refraction angle in the liquid. On the other hand, it may be useful to probe the sample from below and the outlet nozzle may have a hook shape to project the liquid from the side or from below. These nozzle shapes have applications in the non-destructive testing of railway tracks, while the train is moving, or the inspection of complex parts, for example in aeronautics or wind power. As can be imagined, inspecting a part is less expensive if it can be done at high speed. In the case of a railway, it is sought that the inspection can be done while the train is moving at its nominal speed of 300 km / h But it would be interesting if the inspection could be carried out on trains regional express traveling at maximum speeds close to 120 km / h In this context, the rapid movement of the train and the associated air movement can lead to a dislocation of the inspection jet. It would then be useful, on the one hand, to increase the surface energy of the liquid so as to make it more difficult to fragment or nebulize, but the surface energy of the water, about 72 mN / m is already typically three times that of most common liquids, so it is difficult to do better at low cost and without impacting the environment. Nevertheless, one can play on the viscosity of the liquid which can be more easily increased by a factor of 10 to 100 by using oils, so as to have a laminar flow at higher ejection speeds, typically greater than 10 m / s and up to several tens of meters per second. By way of example, used sintered oil has a typical dynamic viscosity of 35 mPa.s, 35 times more viscous than water. The viscous liquid can itself be heated and thus first fluidized by circulating in a heated conduit. It is then expelled with a smaller diameter and cools very quickly in contact with the air. This treatment has the effect of improving the cohesion of the jet during its journey through the air. To avoid excessive curvature of the jet, the increase in the ejection speed of the liquid must be all the greater as the relative speed of movement of the nozzle relative to the surface of the sample is greater and therefore that the braking forces responsible for the curvature and dislocation of the jet become more important. In this, it is advisable to put the jet away from braking forces over the greater part of its path, to the surface of the sample, by means of a protective skirt 95, made for example in a flexible material of rubber type or made of metal strands forming a screw-shaped annular and cylindrical brush 98 on the outer wall of the probe 99. The protective skirt comprises a large number of strands so that if a number of strands breaks under the effect of friction on the rail, the protection function is always provided by other strands along the entire train path. The damaged skirts can then be easily replaced during a maintenance operation of the probe. This configuration of a liquid coupling probe has the advantage of consuming only a small amount of liquid coupling, of the order of 0.1 to 10 milliliters per second, ie 0.36 to 36 liters per hour and conical tip, and to have a good sensitivity considering the effective transfer of ultrasound to the solid-liquid interface 92. The couplant is projected at a distance of a few millimeters to a few tens of centimeters from the surface of the sample. By way of example, a pressure of the order of 2 to 3 bar makes it possible to create a water jet with a diameter of 0.8 mm at a speed of approximately 10 μm with a physical continuity of the jet reaching a few tens of centimeters. in a quiet room. This speed of expulsion is already in a turbulent regime and it would be better to use oils to stay in lamellar regime. In fact, the turbulence is characterized by the fact that concentric layers of liquid change their position inside the jet, which generates distortions in the acoustic signal. A speed of 10 m / s is sufficient to bend the skin safely to a depth of about one millimeter. Fig. 24 illustrates a probe having only one solid-liquid guide system. Nevertheless, it is obvious that this configuration can be extended to a bipod, tripod or pentapode. In these latter cases, the protective skirt 95 naturally surrounds all the points. It will be noted that the coupler under pressure is expelled by the nozzle towards the sample, but it will be understood that the fact that it is under pressure also allows it to completely fill the connection chamber 92. Moreover, in another field of applications concerning the medical diagnosis by pulse elastography and therefore corresponding to a case where the surface is deformable, as is the case with organic tissues, the hydrostatic ejection pressure can be variable and modulated over time in amplitude and / or phase. The modulation amplitude can reach an intermittent ejection regime with physical discontinuity of the jet and an ejection rate can vary between 1 Hz and 10 kHz. Knowing that the round-trip transit time of the ultrasonic wave propagating in the guide to the sample is of the order of 100 g for a throw of a few centimeters, it suffices that the spatial continuity of the jet between the end of the solid guide and the sample lasts for a period of at least 100 ps for an ultrasound measurement to be possible. Nevertheless, the duration of a jet may more advantageously be between 5 ms and 50 ms to allow the ultrasonic waves to penetrate deeply into the sample. This mode of operation generates a rhythmic percussion of the surface of the sample and approaches, in principle, the low frequency pulse elastography with here a major difference is that the low frequency shear wave is not generated by a vibratory pot or a bulky electromagnetic percussion device juxtaposed with the ultrasonic source, but results directly from the modulation of the ejection velocity or the intermittent impact of the liquid jet conveying the ultrasonic wave. And, given the speed of propagation of shear waves in human tissues, of the order of a few meters per second, it is therefore necessary to visualize the displacement of the shear wavefront generated by the impact that the Spatial continuity of the jet is ensured over a period of at least 10 to 100 ms. Moreover, while the jet or jets regularly strike the surface of the sample at a rate of eg 50 Hz (with a duty cycle of 50%), the ultrasonic pulses are generated at a much higher rate of the order from 0.5 to 10 kHz and the central ultrasound frequency is preferably between 300 kHz and 3 MHz. The diameter of the collimated jet 93 is typically 0.5 mm to 2 mm. The jet thus constitutes a quantity of movement displacing the surface of the skin to a depth that depends directly on its ejection speed and its duration of impact. The amplitude of the deformation is typically 1 mm. If water is used as coupling, its viscosity being of the order of 1 mPa.s, a Reynolds number close to 500 is obtained for a nozzle outlet speed of 1 m / s and a diameter of 0.5 mm nozzle. The flow is then laminar. It remains so up to a Reynolds number of 2300, which corresponds to approximately a nozzle exit velocity of 4.6 m / s. In order for the flow to remain laminar at a higher ejection speed, it is sufficient to increase the viscosity of the liquid coupling and the ejection pressure applied to the liquid. This type of probe and this mode of operation thus has the advantage of being able to be easily moved during a medical examination by pulse elastography. In addition, and it is the interest of the present invention, the support structure can be designed so that the jets are collinear or fan in order to be able to play on the lateral bulk of the ultrasonic beam by playing on the distance to the sample. The jet associated with each tip may also be associated with a modulation law amplitude and phase different from the neighboring jet. It is then possible, for example, in the case of a five-jet pentapode, or more generally of a multi-jet system, to control the radiation pattern of the shear wave generated in the biological tissue, according to the amplitude and the phase of the pressure applied to each jet. Finally, in the case of a medical check, it is desirable to recover the liquid coupling sprayed on the skin of the patient, even if it is in small quantities. The protective skirt here will not function to avoid a dislocation of the jet, which is not likely to occur here, but to confine the splash caused by the impact of the jet. In addition, since the movement of the probe during an examination is rather slow, of the order of a few millimeters per second, the skirt may be made of a less aggressive material than a wire brush, for example in the same plastic material sintered or injected as that of the guide support or in another smooth material having non-allergenic properties. An additional suction function of the liquid spray can be integrated on the periphery of the probe for example for the sake of cleanliness and comfort of the medical examination. For this, the skirt may consist of a double wall, the suction flow being carried out in the annular space between the two walls of the skirt. Since the suction flow itself is turbulent and generates low-frequency waves that can disturb the low-frequency shear waves generated by the jets, the suction is not carried out continuously, but only when the amount of couplant liquid is too important and requires vacuum cleaning. In this application, the viscosity of the liquid coupling may advantageously be greater than that of water to approach that of an oil to prevent the couplant from running too easily on the skin of the patient.

Par ailleurs, comme indiqué précédemment, afin de maintenir le jet collimaté, et donc en régime laminaire, il est essentiel de contrôler la valeur du nombre de Reynolds, défini selon la formule : Re = p.v.d P dans laquelle p désigne la masse volumique du liquide, y la vitesse d'écoulement du liquide à la sortie de la buse d'éjection, d le diamètre de sortie de la buse d'éjection et p la viscosité dynamique du liquide. Comme le nombre de Reynolds ne doit pas dépasser une valeur définie selon des abaques adaptées à la forme du conduit d'écoulement de préférence conique pour conserver l'aspect collimaté du jet, il apparaît qu'augmenter la viscosité constitue une solution efficace pour des vitesses d'éjection plus élevées et pour atteindre des zones d'inspection plus éloignées, ou encore éviter une dislocation du jet par exemple par un fort vent latéral, ou encore pour faciliter l'utilisation d'un liquide présentant une masse volumique plus grande que celle de l'eau et pouvoir ainsi engendrer une onde de choc plus intense en régime intermittent tout en conservant l'aspect collimaté du jet. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme 30 limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.Moreover, as previously indicated, in order to maintain the collimated jet, and therefore in laminar flow, it is essential to control the value of the Reynolds number, defined according to the formula: Re = pvd P in which p denotes the density of the liquid the flow velocity of the liquid at the exit of the ejection nozzle, the outlet diameter of the ejection nozzle and the dynamic viscosity of the liquid. Since the Reynolds number must not exceed a defined value according to abacuses adapted to the shape of the preferably tapered flow conduit in order to preserve the collimated appearance of the jet, it appears that increasing the viscosity constitutes an effective solution for speeds ejection and to reach more distant inspection areas, or to avoid a dislocation of the jet for example by a strong side wind, or to facilitate the use of a liquid having a density greater than that water and thus be able to generate a more intense shock wave intermittent while retaining the collimated aspect of the jet. In the following claims, the terms used should not be construed as limiting the claims to the embodiments set forth in this specification, but should be interpreted to include all equivalents that the claims are intended to cover because of their formulation. and whose prediction is within the reach of the person skilled in the art by applying his general knowledge to the implementation of the teaching which has just been disclosed to him.

Claims (22)

REVENDICATIONS1. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection de propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une source large bande (20, 21, 22, 250, 260, 270, 280, 290, 540) d'ondes élastiques ultrasonores, - au moins un guide (10, 17, 18, 150) à ondes élastiques, couplé à au moins une source large bande ultrasonore, mis en contact avec l'échantillon, - la au moins une source acoustique engendre dans le guide d'ondes au moins une onde 10 transversale (S) ou longitudinale (L) ou dispersive (A) en régime continu ou impulsionnel, - le guide d'onde a une longueur supérieure à la moitié du chemin parcouru par l'onde élastique durant la durée de l'impulsion, - l'impédance de contact Z1 du guide est connue et définie comme le produit de la vitesse de phase de l'onde élastique à l'endroit du contact avec l'échantillon par la masse volumique 15 du guide d'ondes, - le guide d'onde est couplé avec le milieu sur une surface (11, 14, 15, 16), limitée connue, - les propriétés mécaniques et/ou thermiques du milieu sont déduites des variations d'amplitude ou de phase des ondes réfléchies (Ar(x,y)) et/ou transmises (At(x,y)) dans le 20 milieu.REVENDICATIONS1. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101), characterized in that it comprises: at least one broadband source (20, 21, 22, 250, 260, 270, 280, 290, 540) of ultrasonic elastic waves, at least one elastic wave guide (10, 17, 18, 150), coupled to at least one ultrasonic broadband source, brought into contact with the sample, the at least one acoustic source generates at least one wave in the waveguide Transverse (S) or longitudinal (L) or dispersive (A) in continuous or pulsed mode, - the waveguide has a length greater than half the path traveled by the elastic wave during the duration of the pulse, the contact impedance Z1 of the guide is known and defined as the product of the phase velocity of the elastic wave at the point of contact with the sample by the density of the waveguide; waveguide is coupled with the medium on a known limited surface (11, 14, 15, 16), - the mechanical and / or thermal properties of the medium are deduced from the amplitude or phase variations of the reflected waves (Ar (x, y)) and / or transmitted (At (x, y)) in the medium. 2. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide d'onde comprend un axe de symétrie 25 cylindrique et possède un profil conique, plein (10) ou creux (17) et propage des ondes de flexion (A) et qu'il est affiné en direction de son extrémité jusqu'à ce que la vitesse de phase à son extrémité soit comprise entre 10% et 100% de la vitesse de l'onde transversale et donc que son impédance de rayonnement (Zi(r)) soit comprise entre 10% et 100% de l'impédance transversale du matériau constituant le guide. 302. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) according to claim 1, characterized in that the waveguide comprises a cylindrical axis of symmetry and has a conical, solid (10) or hollow (17) profile and propagates flexural waves. (A) and is refined towards its end until the phase velocity at its end is between 10% and 100% of the velocity of the transverse wave and therefore its radiation impedance ( Zi (r)) is between 10% and 100% of the transverse impedance of the material constituting the guide. 30 3. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour un guide d'impédance de contact Z1,l'impédance mécanique Z2 de l'échantillon est déterminée par la formule : Z2 = Z1 1+ (X avec 1-a a =42 Za'- An Z,,,r+Z1 où Zair désigne l'impédance mécanique de l'air, Ar2, le coefficient de réflexion à l'interface guide-échantillon, An, le coefficient de réflexion à l'interface guide-air3. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) according to claim 1 or 2, characterized in that for a contact impedance guide Z1, the mechanical impedance Z2 of the sample is determined by the formula: Z2 = Z1 1+ ( X with 1-aa = 42 Za'-An Z ,,, r + Z1 where Zair denotes the mechanical impedance of air, Ar2, the reflection coefficient at the sample guide interface, An, the reflection coefficient at the air-guide interface 4. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le guide d'ondes est préférentiellement réalisé dans un matériau ayant une impédance caractéristique supérieure ou égale à celle du matériau d'épreuve, par exemple des métaux à faible densité tels l'aluminium ou le titane, ou des plastiques durs tels que le plexiglas ou le polycarbonate.4. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the waveguide is preferably made of a material having a characteristic impedance greater than or equal to that of the test material for example low density metals such as aluminum or titanium, or hard plastics such as plexiglass or polycarbonate. 5. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide d'ondes est un cône plein et son extrémité est tronquée (14) à l'endroit où la vitesse de phase à l'extrémité est égale à la vitesse des ondes longitudinales engendrées dans le milieu.5. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) according to claim 1, characterized in that the waveguide is a solid cone and its end is truncated (14) at the point where the phase velocity at the end is equal to the speed of the longitudinal waves generated in the medium. 6. Procédé de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (63) comportant, - l'émission dans le guide d'ondes (10), d'impédance connue déterminée par le produit de sa 25 masse volumique par sa vitesse de phase, d'au moins une onde transversale (S) ou longitudinale (L) ou dispersive (A) en régime continu ou impulsionnel, - l'enfoncement du guide d'ondes (10) dans le milieu (63) tels des silicones, des liquides visqueux, des végétaux, ou encore des aliments, d'une profondeur caractéristique (pp) pourlaquelle l'amplitudé de l'écho interne (Ar) dans le guide d'ondes est diminuée de 50% à 75% de sa valeur par rapport à des conditions où l'extrémité (16) du guide d'ondes est libre.6. A method for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (63) comprising: - emission in the waveguide (10) of known impedance determined by the product of its density by its phase velocity, of at least one transverse (S) or longitudinal (L) or dispersive (A) wave in continuous or pulsed mode, - the depression of the waveguide (10) in the medium (63) such as silicones, viscous liquids, plants, or foods, of a characteristic depth (pp) for which the amplitudé of the internal echo (Ar) in the waveguide is decreased from 50% to 75% its value with respect to conditions where the end (16) of the waveguide is free. 7. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que : - la base du guide (10, 17, 18, 150) couplée à la source d'ondes ultrasonores (20, 21, 22, 250, 260, 270, 280, 290, 540) est exposée à une température T inférieure à la température de Curie Tc de la source piézoélectrique (20, 21, 22, 250, 260, 270, 280, 290, 540), - le matériau constituant le guide d'ondes (10, 17, 18, 150) est en superalliage par exemple en 10 inconel, - la surface du guide (10, 17, 18, 150) exposée à une température d'échantillon plus élevée a une surface plus faible, au moins 100 fois plus faible, que la surface du guide exposée à la température T, - la longueur du guide (10, 17, 18, 150) assure le maintien d'un écart de température entre la 15 base et l'extrémité du guide, l'écart de température résultant d'un phénomène de convection ou conduction libre ou forcée par un système de refroidissement à fluide caloporteur (70), et régulant la température de ladite source ultrasonore à la température T inférieure à sa température de Curie Tc.7. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that: - the base of the guide (10, 17, 18, 150) coupled to the ultrasonic wave source (20 , 21, 22, 250, 260, 270, 280, 290, 540) is exposed to a temperature T less than the Curie temperature Tc of the piezoelectric source (20, 21, 22, 250, 260, 270, 280, 290 , 540), the material constituting the waveguide (10, 17, 18, 150) is superalloyed, for example in inconel, the surface of the guide (10, 17, 18, 150) exposed to a temperature of higher sample has a smaller surface, at least 100 times smaller, than the surface of the guide exposed to the temperature T, the length of the guide (10, 17, 18, 150) ensures the maintenance of a difference of temperature between the base and the end of the guide, the time difference a temperature resulting from a convection phenomenon or free or forced conduction by a cooling fluid cooling system (70), and regulating the temperature of said ultrasonic source at the temperature T lower than its Curie temperature Tc. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en un tripode différentiel 20 comprenant deux pointes réceptrices disposées à égales distances d'une pointe émettrice à ondes de flexion, et alignées avec celle-ci. Les pointes réceptrices sont disposées angulairement par rapport à leur axe central de façon à ce que les signaux reçus soient en opposition de phase.8. Device according to claim 1, characterized in that it consists of a differential tripod 20 comprising two receiving points arranged at equal distances from a bending wave emitter tip, and aligned therewith. The receiving tips are arranged angularly with respect to their central axis so that the received signals are in phase opposition. 9. Procédé de visualisation des variations de propriétés mécaniques d'un matériau caractérisé 25 en ce qu'il consiste en un déplacement lent d'un montage tripode différentiel à la surface du milieu, dans la direction perpendiculaire au segment reliant les trois pointes et fournissant des informations d'amplitude et de phase sur les variations spatiales d'impédance.9. A method of visualizing the variations of mechanical properties of a material characterized in that it consists of a slow displacement of a differential tripod arrangement on the surface of the medium, in the direction perpendicular to the segment connecting the three points and providing amplitude and phase information on spatial variations of impedance. 10. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un pentapode (98) comprenant deux tripodes orientés à 90° l'un par rapport à l'autre, et partageant la même 30 pointe centrale, formant un système à 5 pointes. Les pointes périphériques fonctionnent enémetteur (Ex-, Ex+', Ey-, Ey+) de sorte qu'il n'y ait qu'un seul amplificateur électronique relié à l'unique récepteur central (R). Les deux paires de pointes émettrices peuvent fonctionner aux mêmes fréquences ou à des fréquences différentes. En particulier, elles peuvent vibrer selon une polarisation longitudinale (1, 3) ou de cisaillement (2, 4) par rapport à la direction de sensibilité principale de la pointe centrale.10. Device according to claim 1 characterized in that it comprises a pentapode (98) comprising two tripods oriented at 90 ° relative to each other, and sharing the same central tip, forming a 5-pointed system . The peripheral tips operate as a transmitter (Ex-, Ex + ', Ey-, Ey +) so that there is only one electronic amplifier connected to the single central receiver (R). The two pairs of transmitter spikes can operate at the same or different frequencies. In particular, they can vibrate in longitudinal (1, 3) or shear (2, 4) polarization with respect to the main sensitivity direction of the central tip. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un pentapode (98) couplé à des disques céramiques PZT à quatre quadrants (22) fonctionnant en combinaison linéaire de deux dipôles orientés à 90° l'un de l'autre et pouvant être combinés en amplitude et/ou en phase, imposant ainsi une direction de vibration acoustique dans le plan de contact. Les pointes sont ainsi programmées pour émettre des ondes de cisaillement (2, 4) ou des ondes longitudinales (1, 3) en direction de la pointe centrale selon que leur direction de vibration est colinéaire ou parallèle à l'axe de sensibilité principale de la pointe centrale. Lorsque la pointe centrale fonctionne en réception, le pentapode est en configuration échographique. Dans cette configuration on cherche à rapprocher les pointes le plus possible, préférentiellement à moins de 0,5 mm, de façon à pouvoir observer des variations spatiales rapides des propriétés mécaniques du milieu et exploiter les ondes de cisaillement de fréquences comprises entre 20 kHz et 2 MHz.11. Device according to claim 10, characterized in that it comprises a pentapode (98) coupled to ceramic discs PZT four quadrants (22) operating in a linear combination of two dipoles oriented at 90 ° to each other and can be combined in amplitude and / or phase, thereby imposing an acoustic vibration direction in the contact plane. The tips are thus programmed to emit shear waves (2, 4) or longitudinal waves (1, 3) towards the central tip according to whether their direction of vibration is collinear or parallel to the main sensitivity axis of the central point. When the central tip is operating in reception, the pentapode is in echographic configuration. In this configuration, it is sought to bring the tips as close as possible, preferably to less than 0.5 mm, so as to be able to observe rapid spatial variations in the mechanical properties of the medium and to exploit the shear waves of frequencies between 20 kHz and 2. MHz. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un pentapode (98) à deux tripodes différentiels pour la mesure en profondeur des variations de vitesses longitudinales (1, 3) ou transversales (2, 4).12. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a pentapode (98) with two differential tripods for the depth measurement of longitudinal velocity variations (1, 3) or transverse (2, 4). 13. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un pentapode (98) et que la pointe centrale fonctionne en émission et les quatre pointes périphériques en réception, le pentapode étant alors en configuration vélocimétrique directionnelle. Dans ce cas, la pointe centrale (10, 16) fonctionne en mode précession, tandis que les 4 pointes périphériques (10, 11) fonctionnent par paire de récepteurs diamétralement opposés par rapport à l'émetteur et détectent le signal direct émis par l'émetteur central. La mesure est alors une mesure de temps de transit différentiel par paire de récepteurs. Elle donne l'écoulement directionnel dans le plan des 5 extrémités.13. Device according to claims 1 and 2, characterized in that it comprises a pentapode (98) and that the central tip operates in transmission and the four peripheral peaks in reception, the pentapode then being in directional velocimetric configuration. In this case, the central tip (10, 16) operates in precession mode, while the 4 peripheral points (10, 11) operate in pairs of receivers diametrically opposed to the transmitter and detect the direct signal emitted by the central transmitter. The measurement is then a measure of differential transit time per pair of receivers. It gives the directional flow in the plane of the ends. 14. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend 5 guides (10) à pointes coniques formant un pentapode (98) en mode mesure du temps de transit entre l'émetteur central et lespointes périphériques et qu'une onde transverse horizontale (S) est émise par une pointe centrale en vibration de précession impulsionnnelle et deux paires de pointes périphériques orientées pour détecter l'onde transverse horizontale (S) émise par la pointe centrale et donnant une vitesse de propagation de cette onde selon deux directions perpendiculaires et donc une anisotropie angulaire du temps de transit.14. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises 5 guides (10) conical points forming a pentapode (98) in transit time measurement mode between the central transmitter and the spikes peripherals and a horizontal transverse wave (S) is emitted by a central tip in impulsive precession vibration and two pairs of peripheral tips oriented to detect the horizontal transverse wave (S) emitted by the central tip and giving a propagation velocity of this wave along two perpendicular directions and thus an angular anisotropy of the transit time. 15. Procédé de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu comportant : - une étape de génération et détection d'échos de référence dans le milieu par sonde de type bipode (89), tripode ou pentapode (98) mise successivement en contact avec le milieu sur un 10 ensemble de positions de référence le long d'un trajet curviligne de référence, - une étape de mémorisation des échos de référence associés à chaque position de la sonde sur le milieu, le long du trajet curviligne de référence - une étape de reconnaissance des positions de contact de la sonde sur le milieu par calcul du minimum de distance ou par calcul du maximum d'une fonction d'inter-corrélation entre un 15 échos de mesure obtenu lors d'un second passage sur le trajet curviligne et l'un des échos correspondant aux positions apprises de référence.15. A method for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium comprising: a step of generating and detecting reference echoes in the medium by bipode (89), tripod or pentapode (98) type of probe successively contacting the medium at a set of reference positions along a curvilinear reference path, - a step of storing the reference echoes associated with each position of the probe on the medium, along the curvilinear path reference method - a step of recognizing the contact positions of the probe on the medium by calculating the minimum distance or by calculating the maximum of an inter-correlation function between a measurement echo obtained during a second pass on the curvilinear path and one of the echoes corresponding to the learned positions of reference. 16. Procédé d'identification d'un matériau et/ou de classification d'un état à partir d'une base de données de référence établies à partir de la mesure d'au moins une de ses valeurs d'effusivité, d'impédances longitudinale ZL et transversale ZT ainsi que d'anisotropie 20 angulaire des dites impédances selon au moins deux directions différentes, par exemple orthogonales.16. Method for identifying a material and / or classifying a state from a reference database established from the measurement of at least one of its effusivity, impedance values longitudinal ZL and transverse ZT as well as angular anisotropy 20 said impedances in at least two different directions, for example orthogonal. 17. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans le cas d'un contact avec l'épiderme (64), les 25 transducteurs à pointes coniques sont tronqués (14) et légèrement pressés contre l'épiderme (64) de façon à ce que toute la section du guide soit en contact avec l'épiderme. Dans la zone de contact, la section du guide (14) est telle que sa vitesse de phase (Vd) est égale à celle des ondes longitudinales du milieu, soit environ 1500 m/s.17. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of contact with the epidermis (64), the conical tip transducers are truncated (14) and slightly pressed against the epidermis (64) so that the entire section of the guide is in contact with the epidermis. In the contact zone, the section of the guide (14) is such that its phase velocity (Vd) is equal to that of the longitudinal waves of the medium, ie about 1500 m / s. 18. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des 30 propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) selon larevendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans le cas d'un milieu aérien (67), il comprend un pentapode (98) avec une pointe (10) émettrice centrale E vibrant en mode de précession et 4 pointes réceptrices (Rx-, Rx+, Ry-,Ry+) périphériques sensibles à un mode de flexion. La pointe centrale (10) à précession a une extrémité (16) ronde, préférentiellement de diamètre de section à son extrémité inférieure à 0,1 mm et vibrant selon une combinaison de deux modes de flexion orientés à 90° l'un de l'autre.18. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63 , 64, 65, 67, 100, 101) according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of an air medium (67), it comprises a pentapode (98) with a central emitting tip (10) vibrating E in precession mode and 4 receiver points (Rx-, Rx +, Ry-, Ry +) sensitive to a bending mode. The central precession tip (10) has a round end (16), preferably of section diameter at its end less than 0.1 mm, and vibrating according to a combination of two bending modes oriented at 90 °, one of the other. 19. Dispositif (9) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une guide sous la forme d'une tige (18) propageant des ondes longitudinales et un guide en forme de tube (17), concentrique à la tige et propageant des ondes de flexion.19. Device (9) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 100, 101) according to claim 1, characterized in that it comprises at least one guide in the form of a rod (18) propagating longitudinal waves and a tube-shaped guide (17) concentric with the rod and propagating flexural waves. 20. Dispositif (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que son au moins un guide (10) est maintenu par une 15 double paroi (40) en U assurant au moins l'une des fonctionnalités suivantes : - le contrôle d'une température de consigne de la paroi interne (41), par exemple au moyen d'une bobine résistive (72) destinée à chauffer la pointe conique (10) par effet Joule, - l'amortissement des échos successifs passant dans la zone (43, 44) de couplage mécanique du guide d'onde à la paroi intérieure, 20 - l'isolation thermique de la paroi interne par la paroi externe, séparée de la paroi interne par un isolant thermique (73), par exemple une couche d'air, - le déplacement relatif de la paroi interne par rapport à la paroi externe sous l'effet d'une force (F) de contact de la pointe sur l'échantillon, - la mesure par intermittence de la valeur d'une capacité (81) d'au moins un 25 condensateur rendant compte de la position relative de la paroi interne par rapport à la paroi externe et dont l'une des électrodes est solidaire de la paroi interne et l'autre électrode est solidaire de la paroi externe, la valeur de la capacité étant par exemple déduite d'une fréquence de résonance ou d'oscillations d'un oscillateur à relaxation, ou d'une mesure par pont diviseur d'une capacité de référence et la loi de variation de la capacité étant reliée par 30 une table de correspondance, ou une formule mathématique telle une loi d'interpolation polynomiale, à la force d'appui de la pointe sur l'échantillon,- une fonction de sécurité pour la pointe et l'échantillon, imposant une limite à la pénétration maximale à force d'appui nulle de la pointe dans l'échantillon par une valeur maximale (PA), comprise entre 0 et 10 mm, et préférentiellement inférieure à 0,5 mm.20. A device (8, 9, 87, 88, 89, 97, 98, 99, 400, 700, 710) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64, 65, 67, 100, 101) according to claim 1 or 2, characterized in that its at least one guide (10) is held by a U-shaped double wall (40) providing at least one of the following functionalities: the control of a set temperature of the inner wall (41), for example by means of a resistive coil (72) intended to heat the conical tip (10) by Joule effect, - the damping of the successive echoes passing into the zone (43, 44) of mechanical coupling of the waveguide to the inner wall, 20 - the thermal insulation of the inner wall by the outer wall, separated from the inner wall by a thermal insulator (73), for example a layer of air, - the relative displacement of the inner wall relative to the outer wall under the effect of a force (F) of contact of the tip on the sample, - the intermittently measuring the value of a capacitance (81) of at least one capacitor accounting for the relative position of the inner wall with respect to the outer wall and one of the electrodes of which is integral with the inner wall and the other electrode is integral with the outer wall, the value of the capacitance being for example deduced from a resonance frequency or oscillations of a relaxation oscillator, or from a divider-bridge measurement of a capacitance of reference and the law of variation of the capacitance being connected by a correspondence table, or a mathematical formula such as a polynomial interpolation law, to the force of support of the tip on the sample, - a safety function for the tip and the sample, imposing a limit on the maximum penetration at zero bearing force of the tip in the sample by a maximum value (PA) of between 0 and 10 mm, and preferably less than 0.5 mm . 21. Dispositif selon l'une des revendications 8, 10, 19 ou 20, caractérisé en ce que la structure porteuse (40) est composée d'une partie assurant le positionnement, l'orientation (41, 44), et l'isolation, l'amortissement (42, 43, 73, 74) des guides d'ondes et d'un capotage à baïonnette (55) constitué de parties déformables élastiques (54, 58) assurant une force de maintien des sondes dans la paroi interne (41) ainsi que le verrouillage (53, 57) des éléments flexibles (54, 58) sur l'élément de guidage (52).21. Device according to one of claims 8, 10, 19 or 20, characterized in that the carrier structure (40) is composed of a portion ensuring the positioning, the orientation (41, 44), and the insulation , the damping (42, 43, 73, 74) of the waveguides and a bayonet cowling (55) consisting of elastic deformable portions (54, 58) providing a holding force of the probes in the inner wall ( 41) and the locking (53, 57) of the flexible elements (54, 58) on the guide element (52). 22. Dispositif (98) de mesure et d'inspection des propriétés mécaniques et thermiques d'un milieu (60, 61, 62, 63, 64) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend, en outre : un conduit (91) d'amenée d'un guide d'onde liquide sous pression au niveau de l'extrémité (14) d'un guide d'ondes solide (10), une immersion partielle d'une extrémité (14) du guide d'onde solide dans le guide d'onde liquide, dans une chambre de raccordement (92), sur une étendue limitée, de l'ordre de 1 mm et un volume de l'ordre de 1 mm3, une buse d'éjection du guide d'onde liquide, de forme conique droite ou courbe en forme de crochet permettant l'inspection de surfaces externes, latérales, ou internes d'un échantillon, tel un rail de chemin de fer, une jupe de protection (95) du guide d'onde liquide (93) contre les dislocations ou la fragmentation par un courant d'air sur au moins une partie de sa longueur jusqu'à la surface de l'échantillon ou de confinement et d'aspiration des éclaboussures du jet liquide projeté sur la surface de l'échantillon, une pression hydrostatique d'éjection du liquide constante ou pouvant varier dans le temps, assurant la génération d'ondes acoustiques de cisaillement basse fréquence, contrôlées en amplitude et/ou en phase, en particulier entre les jets d'une configuration à plusieurs guides d'ondes liquidesune m'odulatioti de la pression hydrostatique pouvant atteindre un régime d'éjection intermittent avec une cadence d'éjection pouvant être comprise entre 1Hz et 10kHz.22. Device (98) for measuring and inspecting the mechanical and thermal properties of a medium (60, 61, 62, 63, 64) according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises, in in addition: a conduit (91) for supplying a liquid waveguide under pressure at the end (14) of a solid waveguide (10), a partial immersion of an end (14). ) of the solid waveguide in the liquid waveguide, in a connection chamber (92), on a limited extent, of the order of 1 mm and a volume of the order of 1 mm3, a nozzle of ejection of the liquid waveguide, of straight conical or curved hook-shaped shape for the inspection of external, lateral, or internal surfaces of a sample, such as a railroad rail, a protective skirt (95 ) of the liquid waveguide (93) against dislocations or fragmentation by a stream of air over at least a portion of its length to the surface of the sample or confinement and asp the splashing of the liquid jet projected onto the surface of the sample, a hydrostatic liquid ejection pressure that is constant or can vary over time, ensuring the generation of acoustic waves of low frequency shear, controlled in amplitude and / or in phase, in particular between the jets of a configuration with several liquid waveguidesune m'odulatioti of the hydrostatic pressure can reach an intermittent ejection regime with an ejection rate that can be between 1Hz and 10kHz.
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