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1. Générateur d'ultrasons
Afin d'étudier et d'utiliser les ultrasons, de nombreux générateurs d'ultrasons ont été conçus et fabriqués. Dans l’ensemble, les générateurs d’ultrasons peuvent être divisés en deux catégories : l’une consiste à générer des ondes ultrasonores par des moyens électriques et l’autre consiste à générer des ondes ultrasonores par des moyens mécaniques. Les méthodes électriques incluent les types piézoélectriques, magnétostrictifs et électriques, etc. Les méthodes mécaniques comprennent la flûte Galt, le sifflet liquide et la flûte rotative à flux d'air. La fréquence, la puissance et les caractéristiques acoustiques des ondes ultrasonores qu’ils génèrent sont différentes, leurs utilisations sont donc également différentes. Actuellement, le type le plus couramment utilisé est le générateur ultrasonique piézoélectrique.
2. Principe du générateur ultrasonique piézoélectrique
Le générateur d'ultrasons piézoélectrique fonctionne réellement en utilisant la résonance des cristaux piézoélectriques. La structure interne du générateur d'ultrasons est représentée sur la figure 1, qui se compose de deux puces piézoélectriques et d'une plaque résonante. Lorsqu'un signal d'impulsion est appliqué à ses deux pôles avec une fréquence égale à la fréquence d'oscillation naturelle de la puce piézoélectrique, la puce piézoélectrique résonne et fait vibrer la plaque résonante, produisant des ondes ultrasonores. Au contraire, si aucune tension n'est appliquée entre les deux électrodes, lorsque la plaque résonante reçoit des ondes ultrasonores, elle comprime la puce piézoélectrique pour la faire vibrer, convertissant l'énergie mécanique en signaux électriques, puis elle devient un récepteur d'ultrasons.
3. Le principe de base du télémètre à ultrasons
L'émetteur ultrasonique émet des ondes ultrasoniques dans une certaine direction et démarre la synchronisation en même temps. Les ondes ultrasonores se propagent dans l’air et reviennent immédiatement lorsqu’elles rencontrent des obstacles. Le récepteur à ultrasons arrête immédiatement le chronométrage lorsqu'il reçoit les ondes réfléchies. La vitesse de propagation des ultrasons dans l’air est de 340 m/s. Sur la base du temps t enregistré par le chronomètre, la ou les distances entre le point d'émission et l'obstacle peuvent être calculées, qui sont s=340t/2. Il s’agit de la méthode dite de mesure de distance par différence de temps.
Le principe de la mesure de distance par ultrasons consiste à utiliser la vitesse de propagation connue des ondes ultrasonores dans l'air pour mesurer le temps nécessaire aux ondes sonores pour se réfléchir sur les obstacles après avoir été émises. Sur la base du décalage horaire entre l'émission et la réception, la distance réelle entre le point d'émission et l'obstacle est calculée. On constate que le principe de la télémétrie ultrasonique est le même que celui du radar.
