Émission déphasée et ses effets
Quand les ondes provenant de deux ou de plusieurs sources interagissent les unes avec les autres, leur déphasage se traduit par une augmentation ou une diminution de l’énergie des ondes au point de combinaison. Lorsque des ondes élastiques de la même fréquence se rencontrent de telle sorte que leur déplacement est parfaitement synchronisé (en phase ou en angle de déphasage de zéro degré), les énergies des ondes s’additionnent pour créer une onde de grande amplitude. Si elles se rencontrent de telle sorte que leur déplacement est exactement opposé (déphasage à 180°), les énergies des ondes s’annulent. Aux angles de déphasage de 0° à 180°, on constate une série de stades intermédiaires entre l’addition complète et l’annulation complète. La variation du moment d’émission des ondes à partir d’un grand nombre de sources permet à la fois pour d’orienter et de focaliser le front d’ondes regroupées. C’est le principe essentiel que sous-tend l’inspection par ultrasons multiéléments.
Dans les sondes à ultrasons conventionnels, les interférences constructive et négative créent le champ proche et le champ lointain, ainsi que les divers gradients de pression. En outre, une sonde d’angle à ultrasons conventionnels est munie d’un seul élément qui génère une onde dans un sabot. Les points sur ce front d’onde ont différents intervalles de retard selon la forme du sabot. Ces derniers sont des intervalles mécaniques, par opposition aux retards électroniques utilisés dans l’inspection par ultrasons multiéléments. Lorsque le front d’onde atteint le fond de la pièce inspectée, il peut être visualisé comme une série de sources ponctuelles, selon le principe de Huygens. Les ondes sphériques théoriques de chacun de ces points interagissent pour former une seule onde sous un angle déterminé par la loi de Snell.
En inspection par ultrasons multiéléments, les effets prévisibles de la combinaison et de l’annulation sont utilisés pour former et orienter le faisceau ultrasonore. L’excitation séparée d’éléments ou de groupes d’éléments à des moments différents crée une série d’ondes à partir de sources ponctuelles qui se combinent en un seul front d’onde se déplaçant sous un angle choisi. Cet effet électronique est semblable au retard mécanique produit avec un sabot classique, mais il peut être programmé en modifiant le modèle des retards. Grâce à l’interférence constructive, l’amplitude de cette onde combinée peut être considérablement supérieure à l’amplitude des ondes individuelles qui la génère. De la même manière, des délais variables sont appliqués aux échos reçus par les éléments du réseau afin d’additionner les réponses de façon à représenter un seul composant angulaire ou focalisé du faisceau total. En plus de modifier la direction du front d’onde primaire, cette combinaison de composantes individuelles du faisceau permet la focalisation du faisceau à tout point dans le champ proche.
Souvent, les éléments sont excités en groupe de 4 à 32 afin d’améliorer la sensibilité réelle en agrandissant l’ouverture, ce qui réduit les faisceaux indésirables et permet une focalisation nette.
Les échos sont captés par les différents éléments ou groupes d’éléments, et ils sont décalés dans le temps de façon à compenser les divers retards du sabot, et puis ils sont additionnés. Contrairement aux sondes monoéléments à ultrasons conventionnels, qui fusionnent les effets de toutes les composantes du faisceau qui frappent leur surface, les sondes multiéléments peuvent trier les fronts d’onde réfléchis selon leur moment d’arrivée et leur amplitude à chaque élément. Lors du traitement par le logiciel de l’appareil, chaque loi focale retournée représente la réflexion à partir d’une composante particulière de l’angle du faisceau, un point particulier sur le parcours linéaire ou une réflexion à partir d’une profondeur focale particulière. L’information sur les échos peut être affichée en plusieurs formats standard.
