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Explication de l'angle de faisceau d'un transducteur à ultrasons : fréquence, ouverture, champ proche et lobes latéraux

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Explication de l'angle de faisceau d'un transducteur ultrasonique : fréquence, ouverture, champ proche et lobes latéraux

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Un angle de faisceau doit d’abord être défini avant de pouvoir être chiffré
Le « angle de faisceau » est souvent considéré comme une propriété fixe, mais un transducteur ne projette pas un cône aux contours nets. La pression acoustique varie de manière continue en fonction de la direction et de la distance. Un angle indiqué dans un catalogue peut être mesuré entre les points à -3 dB, à -6 dB, à un autre seuil ou aux premiers zéros ; il peut décrire la pression d’émission, la sensibilité de réception ou une réponse combinée impulsion-écho. Ces définitions donnent des valeurs différentes pour un même appareil.

Avant de comparer deux transducteurs ultrasoniques, renseignez-vous sur le critère de niveau, l’angle complet ou le demi-angle, le plan de mesure, la distance, le milieu, la fréquence, le montage, la cible ou le récepteur, l’excitation et le traitement du signal. Sans ces précisions, « 15 degrés » et « 20 degrés » peuvent ne pas refléter une réelle différence de performances.

Le faisceau est une réponse spatiale
Une ouverture active contient de nombreux points vibrants. Leurs ondes se combinent de manière constructive et destructive dans l’espace. Sur l’axe, les contributions peuvent se renforcer. Hors axe, les différences de phase réduisent la somme et peuvent créer des zéros et des lobes latéraux. Le champ résultant dépend de la longueur d’onde par rapport à l’ouverture effective, ainsi que de la distribution d’amplitude et de phase sur cette ouverture.

Un simple piston circulaire vibrant de manière uniforme est utile pour comprendre les tendances, mais un transducteur commercial comprend également un élément piézoélectrique, des couches d’adaptation, un support, un boîtier, une face de protection, un adhésif, une courbure, un amortissement et une limite de montage. Ces éléments peuvent modifier l’ouverture effective et introduire un comportement non axisymétrique. Utilisez le modèle du piston à titre d’estimation, puis mesurez l’ensemble complet.