Qu'est-ce qu'une sonde à ultrasons?
Une sonde à ultrasons est un type de capteur utilisant des ultrasons, qui fait référence à des sons dont la fréquence est supérieure à celle que l'oreille humaine peut détecter. En raison de la structure de l'oreille, un jeune adulte en bonne santé peut percevoir des sons dont les fréquences peuvent atteindre environ 20 kilohertz (kHz), bien que le seuil exact varie d'une personne à l'autre. L'échographie est utile car elle peut pénétrer à travers un média, tel que le corps d'une personne, et fournir des informations sur la structure interne du média. Les sondes à ultrasons sont utilisées dans différents domaines, tels que l’imagerie diagnostique en médecine et les tests de qualité dans l’industrie.
Lorsqu'une onde sonore passe d'un matériau à un autre avec une densité différente, une partie du son est réfléchie. En mesurant les instants précis auxquels les ondes sonores de la sonde à ultrasons retentissent, la sonde peut déterminer la profondeur de différents matériaux à l’intérieur de tout ce qui est balayé. Les fréquences utilisées par une sonde à ultrasons peuvent varier énormément en fonction de l'application, allant de 50 kHz à 50 mégahertz.
L'utilisation la plus connue des ultrasons est en médecine. Une sonde à ultrasons peut produire des images de structures internes, telles que des muscles et des tissus mous, ainsi que de la structure des organes. Cela peut être utilisé lors du diagnostic d'un patient pour examiner les tissus et les organes à la recherche de lésions ou d'anomalies, pour détecter l'état des artères et le flux de sang qui les traverse, et pour identifier des structures telles que des tumeurs et des calculs rénaux. L'échographie est également fréquemment utilisée pour produire des images d'un fœtus lorsqu'il est dans l'utérus. Dans de nombreuses situations, l’échographie est préférable à d’autres méthodes car c’est une manière non invasive de voir l’intérieur du corps qui n’implique pas de radiation électromagnétique et qui ne crée donc pas de risque de lésion chromosomique posée par des méthodes d’examen telles que les rayons X. .
Une sonde à ultrasons présente certains inconvénients. Les ultrasons peuvent fournir des images de la surface extérieure des os, mais les ondes ultrasonores ne pénètrent pas bien dans les os et ne sont donc pas très efficaces pour sonder l'intérieur des os ou examiner le cerveau à travers le crâne. De plus, les ondes ultrasoniques ne se propagent pas bien dans les gaz. Cela rend l'imagerie par ultrasons des poumons presque impossible, à de très rares exceptions près, et empêche considérablement l'imagerie par ultrasons du pancréas en raison d'une interférence causée par un gaz dans le tractus gastro-intestinal à proximité. Les ultrasons ont également une pénétration limitée, ce qui peut rendre l’imagerie par ultrasons problématique lorsqu’on cherche à sonder en profondeur dans le corps ou lorsque le patient présente une surcharge pondérale importante.
Les ultrasons sont également utilisés pour les tests industriels. Semblable à l'échographie en médecine, une sonde à ultrasons peut être utilisée pour imager la structure interne d'un objet. Il s'agit d'une fonctionnalité extrêmement utile car elle peut identifier des anomalies internes et des défauts qui seraient invisibles lors d'une inspection extérieure. Il peut également révéler les propriétés microstructurales d'un matériau, telles que la taille et la porosité du grain, et fournir des informations sur les caractéristiques mécaniques d'un matériau.
Les ultrasons industriels sont le plus souvent utilisés pour les métaux et les alliages métalliques, mais ils peuvent également être appliqués à d'autres matériaux, tels que la céramique. Il est couramment utilisé pour vérifier que les objets fabriqués ne contiennent pas de défauts de fabrication et que les équipements ne sont pas endommagés par des contraintes mécaniques, la corrosion ou d'autres sources au cours de leur utilisation. L'utilisation de sondes à ultrasons pour les tests est extrêmement courante dans les industries liées aux transports, telles que les chemins de fer et l'aérospatiale, où des défauts de fabrication subtils ou des dommages matériels microstructuraux accumulés peuvent avoir des conséquences catastrophiques s'ils ne sont pas détectés.