Quels sont les différents types de sondes à ultrasons ?

Le contrôle des matériaux par ultrasons ne peut être effectué sans sondes, c'est-à-dire sans un instrument qui génère des ondes sonores. Ces sondes servent de générateurs et de récepteurs d'ondes sonores et sont donc essentielles dans le dispositif d'essai. Elles ont un impact décisif sur les signaux d'entrée et de sortie. Pour localiser un réflecteur donné et déterminer sa taille, les caractéristiques spécifiques de la source et du récepteur sonores doivent être connues à l'avance et prises en compte. Les modèles de sondes sont aussi variés que les types d'échantillons et de réflecteurs à détecter. On trouve des sondes pour différents types de matériaux et de diverses tailles, conçues pour un contact direct avec l'échantillon et la technique d'immersion, pour un faisceau normal ou incliné, des impulsions courtes ou longues. Pour générer et recevoir des ondes sonores, la technique des impulsions sonores utilise presque exclusivement des plaques piézoélectriques (transformateurs) fabriquées à partir de divers matériaux céramiques tels que le titanate de baryum, le métaniobate de plomb, le zirconate de plomb, etc. Ces plaques sont soumises à des oscillations mécaniques sous l'effet de brèves impulsions électriques. Un élément amortisseur situé à l'arrière du transducteur (et reliant la sonde à l'échantillon) atténue les oscillations de la plaque piézoélectrique et forme ainsi l'impulsion ultrasonique (fig. 8) Si cette atténuation est faible, l'impulsion est longue et son spectre de fréquence est à bande étroite, proche de la fréquence de résonance de la plaque piézoélectrique. Une forte atténuation produit des impulsions courtes et à large bande, comme le montre la figure 9. Ces impulsions très courtes offrent une résolution élevée et permettent d'effectuer des mesures précises du temps de transit.

Les sondes qui émettent des ondes sonores perpendiculairement à la surface de l'échantillon sont appelées sondes à faisceau normal et celles qui émettent leurs faisceaux sonores à un certain angle sont dites sondes à faisceau d'angle (fig. 10 et 11). Les sondes dotées d'éléments séparés pour les fonctions d'émission et de réception sont appelées ( de manière quelque peu ambiguë car d'autres le font aussi !) sondes émetteur-récepteur (TR) (fig. 12).

Chaque sonde génère une impulsion sonore dans l'échantillon d'essai correspondant aux figures 8 ou 9. Cependant, l'oscillation peut se présenter sous une forme différente à l'écran. La rectification et le lissage dans le récepteur peuvent entraîner l'apparition d'une forme d'impulsion qui ressemble peu à l'impulsion sonore dans l'échantillon d'essai (voir les images d'écran, fig. 13).

Ces images ont l'inconvénient de masquer plus ou moins les informations relatives à l'état de l'échantillon le plus représentatif qui étaient contenues dans l'impulsion d'origine, comme indiqué dans les figures 8 et 9.