UT - Echos de surface : Variation de l'inclinaison du traducteur ou de la surface plane

Dans ce cas, l’écho de surface a été mesuré pour des inclinaisons du traducteur de 0° à 10° et une hauteur d’eau de 25 mm. Des exemples de champs rayonnés dans l’eau pour des inclinaisons de 0°, 5° et 10° du traducteur sont représentés sur la figure ci-dessous, sur laquelle on voit que les amplitudes des champs sont comparables.

Les résultats sont étalonnés à partir d’un écho de surface mesuré à une incidence de 0°. Les amplitudes des échos de surface obtenus pour plusieurs angles d’incidence du traducteur à une hauteur d’eau de 25 mm sont tracées ci-dessous en noir pour la mesure expérimentale, en rouge pour les résultats du modèle de Kirchhoff et en bleu pour le modèle spéculaire.

Le modèle spéculaire donne de bien meilleurs résultats que le modèle de Kirchhoff, avec moins de 2dB d’écart avec la mesure, sauf dans le cas d’une incidence du traducteur de 10° pour laquelle on observe un écart de 12 dB. Dans ce cas, l’écho est très faible et de forme très complexe (voir les Ascans ci-dessous). Le modèle de Kirchhoff quant à lui donne de moins bon résultats.

Les Ascans des échos de surface mesurés et simulés avec le modèle spéculaire sont représentés ci-dessous pour six angles d’incidence différents, la courbe rouge correspond au modèle spéculaire et la courbe noire aux mesures.

Les signaux simulés par le modèle spéculaire sont en bon accord avec les mesures, sauf pour l’incidence de 10° pour laquelle la forme du signal est très complexe. On remarque qu’à partir de la déviation angulaire de 6°, deux contributions angulaires bien séparées apparaissent. Les temps de vol de ces deux contributions correspondent aux trajets des rayons normaux à la surface de la pièce partant des deux extrémités du traducteur, comme illustré sur la figure ci-dessous.

Cependant, entre ces deux contributions, des échos apparaissent sur les Ascans expérimentaux  et ne sont pas reproduits par la simulation.  L’étude de l’effet des hypothèses d’uniformité du champ de déplacement sur la surface du capteur est à mener et pourrait permettre d’interpréter ces résultats.

Les dimensions de ce capteur sont 6,55 mm x 5 mm.

L’écho de surface a été mesuré pour des inclinaisons du traducteur de 0° à 10° et une hauteur d’eau de 25 mm. Des exemples de champs rayonnés dans l’eau pour des inclinaisons de 0°, 5° et 10° du traducteur sont représentés sur la figure ci-dessous, sur laquelle on voit que les amplitudes des champs sont comparables.

Les résultats sont étalonnés à partir d’un écho de surface mesuré à une incidence de 0° et une loi de retards nuls. Les amplitudes des échos de surface obtenus pour plusieurs angles d’incidence du traducteur à une hauteur d’eau de 25 mm sont tracées ci-dessous en noir pour la mesure expérimentale, en rouge pour les résultats du modèle de Kirchhoff et en bleu pour le modèle spéculaire.

Le modèle spéculaire donne d’excellents résultats, contrairement au modèle de Kirchhoff qui, à partir d’une déviation angulaire de 2° du traducteur, sous-estime les amplitudes jusqu’à 23 dB par rapport aux mesures.

Les Ascans mesurés et simulés avec le modèle  spéculaire sont représentés ci-dessous pour six angles d’incidence différents, la courbe rouge correspond au modèle spéculaire et la courbe noire aux mesures.

Les Ascans prédits par le modèle spéculaire et la mesure sont relativement proches. Cependant, comme précédemment, des échos apparaissant entre les contributions des deux bords du capteur sont mesurés mais pas simulés. L’origine de ces contributions doit être  étudiée.

Les mesures ont été réalisées par EADS avec un capteur matriciel de dimension 6mmx6mm sur la pièce ci-dessous :

Les différentes surfaces inclinées ont été modélisées dans CIVA par des défauts plans dans une pièce en eau de même dimension et orientation que les paliers de la surface, comme ceci :

Sur le graphe ci-dessous la décroissance avec l’inclinaison de la surface des amplitudes mesurées de l’écho de surface est bien prédite. On observe également un bon accord entre les amplitudes des échos de surface et celles des échos de défauts plans simulant la surface obtenus avec le modèle de Kirchhoff.

La forme des Ascans des échos de ces surfaces prédits avec les modèles Kirchhoff et Spéculaire sont très proche :