Sonde à ultrasons micro-convexe Toshiba PVT-712BT 11MC4, appareil médical hospitalier

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Point de connaissance

Transducteurs

Les transducteurs ultrasoniques convertissent le courant alternatif en ultrasons, et inversement. Le terme ultrasons désigne généralement les transducteurs piézoélectriques ou capacitifs. Les cristaux piézoélectriques changent de taille et de forme lorsqu'une tension est appliquée ; une tension alternative les fait osciller à la même fréquence et produit des ultrasons. Les transducteurs capacitifs utilisent des champs électrostatiques entre une membrane conductrice et une plaque de support.

Le diagramme de faisceau d'un transducteur peut être déterminé par la surface et la forme actives du transducteur, la longueur d'onde ultrasonore et la vitesse du son dans le milieu de propagation. Les diagrammes illustrent clairement les champs acoustiques d'un transducteur ultrasonore non focalisé et focalisé dans l'eau, à différents niveaux d'énergie.

Les matériaux piézoélectriques générant une tension lorsqu'une force leur est appliquée, ils peuvent également servir de détecteurs ultrasonores. Certains systèmes utilisent des émetteurs et des récepteurs distincts, tandis que d'autres combinent les deux fonctions en un seul émetteur-récepteur piézoélectrique.

Les émetteurs d'ultrasons peuvent également utiliser des principes non piézoélectriques, comme la magnétostriction. Les matériaux dotés de cette propriété changent légèrement de taille lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique et constituent des transducteurs pratiques.

Un microphone à condensateur possède une fine membrane qui réagit aux ultrasons. Les variations du champ électrique entre la membrane et une plaque de support rapprochée convertissent les signaux sonores en courants électriques, qui peuvent être amplifiés.

Le principe du diaphragme (ou de la membrane) est également utilisé dans les transducteurs ultrasonores micro-usinés (MUT) relativement nouveaux.

Ces dispositifs sont fabriqués grâce à la technologie de micro-usinage du silicium (technologie MEMS), particulièrement utile pour la fabrication de réseaux de transducteurs. La vibration du diaphragme peut être mesurée ou induite électroniquement grâce à la capacité entre le diaphragme et une plaque de support rapprochée (CMUT), ou par l'ajout d'une fine couche de matériau piézoélectrique sur le diaphragme (PMUT). Des recherches récentes ont également montré que la vibration du diaphragme peut être mesurée par un minuscule résonateur optique annulaire intégré au diaphragme (OMUS).

Les transducteurs à ultrasons sont également utilisés dans la lévitation acoustique.