Un transducteur à ultrasons est un composant électrique qui convertit les ondes sonores ultrasonores au-delà de la portée de l’audition humaine en signaux électriques en courant alternatif (AC) ou en courant continu (DC) qui sont ensuite transmis ou enregistrés. Habituellement, ces dispositifs sont construits sur des cristaux qui démontrent un effet piézoélectrique, qui conduisent le courant électrique en réponse à des contraintes mécaniques ou des vibrations. Les cristaux ont une sortie directement proportionnelle à la force de l’onde sonore ou de la contrainte d’entrée, ce qui en fait des appareils de mesure utiles en tant que transducteur à ultrasons.
Les applications de l’électronique à base de transducteurs à ultrasons comprenaient l’utilisation dans les premières télécommandes de télévision en tant que dispositifs de signalisation et, à partir de 2011, dans les anémomètres utilisés par les stations météorologiques pour surveiller la course et la vitesse du vent. Ils sont utilisés dans les applications industrielles pour surveiller le niveau de liquide dans un réservoir, et dans les automobiles modernes à partir de 2011 pour les capteurs de localisation d’écho pour indiquer les objets à proximité de la trajectoire d’un véhicule qui recule ou rentre dans un garage. . Étant donné qu’un transducteur à ultrasons peut également jouer le rôle d’un émetteur d’ultrasons via une alimentation électrique d’entrée, il offre la capacité d’un type primitif de sonar dans de nombreux cas. Les ondes sonores peuvent être réfléchies par une surface et la distance à cette surface mesurée par le temps et la fréquence de l’onde qui rebondit.
Les appareils électriques qui convertissent une forme d’énergie en une autre, comme les capteurs à ultrasons, ont souvent des applications répandues dans l’électronique et l’industrie. Il existe maintenant de nombreuses utilisations diverses du transducteur à ultrasons, notamment dans les contrôles environnementaux des bâtiments, tels que les humidificateurs où ils vaporisent la surface de l’eau, et dans les alarmes antivol pour détecter les objets se déplaçant dans un chemin autrement dégagé. L’échographie repose également sur le principe d’un transducteur à ultrasons en médecine, où des ondes sonores de 1 à 30 mégahertz sont utilisées pour générer à distance des images de l’état des muscles, des organes internes et des vaisseaux sanguins du corps humain, ainsi que l’état de un fœtus pendant la grossesse.
Depuis l’ère des années 1940, le transducteur à ultrasons a été incorporé dans l’équipement de test pour détecter les défauts dans une gamme d’applications liées au sonar. Ils peuvent être utilisés pour trouver des fissures fines, des vides ou des sections poreuses dans le béton et les fondations de bâtiments, des soudures métalliques endommagées ou fracturées et des défauts dans d’autres matériaux tels que le plastique, la céramique et les composites. Les appareils sont polyvalents car les ondes sonores qu’ils émettent seront affectées par n’importe quel milieu, qu’il soit liquide, solide ou gazeux. Avec un détecteur utilisé pour mesurer l’état du gaz, cependant, un gel intermédiaire est généralement placé entre le gaz et le transducteur à ultrasons, car les ondes sonores sont par ailleurs mal conduites et enregistrées dans un milieu gazeux.
Le domaine de la détection de défauts pour la technologie ultrasonore est divisé en cinq types différents de conceptions de transducteurs : transducteurs à contact, à faisceau angulaire, à ligne à retard, à immersion et à double élément. Les transducteurs de contact doivent avoir un contact étroit avec ce qu’ils mesurent, comme un détecteur de montants dans le bâtiment utilisé pour détecter les poutres en bois derrière les murs. Un transducteur à immersion est étanche et placé dans un écoulement de fluide. Les formes de faisceau d’angle et de ligne à retard d’un transducteur à ultrasons sont utilisées pour mesurer les soudures et dans des conditions de températures élevées. Le transducteur à double élément est simultanément un émetteur et un récepteur pour une surveillance continue des surfaces rugueuses ou potentiellement défectueuses.