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Auteur(s)
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Daniel ROYER : Ingénieur de l’École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles (ESPCI) - Professeur à l’Université Denis Diderot (Paris 7)
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Depuis les premiers travaux de génération d’ondes élastiques sans contact mécanique dans un solide (par exemple par impact d’un faisceau d’électrons ou d’ondes électromagnétiques), les études expérimentales ont progressé grâce à l’emploi, d’une part, de sources optiques plus puissantes comme les lasers et, d’autre part, de détecteurs plus sensibles. Des modèles théoriques ont été développés pour expliquer les mécanismes de génération. Par rapport aux méthodes traditionnelles (transducteurs piézoélectriques), la génération photoacoustique présente plusieurs avantages : outre qu’elle n’exige aucun contact mécanique, la position et la forme de la source sont modifiables. Les ondes élastiques peuvent être engendrées dans des matériaux portés à haute température. Cette technique est actuellement orientée vers le contrôle non destructif, la mesure des constantes élastiques, l’émission acoustique, la spectroscopie, et la microscopie.
Dans la majorité des expériences, le solide est irradié à l’aide d’impulsions lumineuses. Des ondes de volume et des ondes de surface ont été ainsi engendrées. Ces ondes sont détectées soit par des transducteurs classiques (piézoélectriques, capacitifs, électromagnétoacoustiques), soit par des méthodes optiques. Les mesures optiques, qui font l’objet de la deuxième partie de cet article, ont l’avantage de s’effectuer à distance avec une bande passante large, sans perturber le champ acoustique. La combinaison de la génération et de la détection optiques est potentiellement très importante dans le domaine du contrôle non destructif. Des exemples d’applications sont donnés en fin d’article.
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Accueil > Ressources documentaires > Mesures - Analyses > Contrôle non destructif > CND : méthodes globales et volumiques > Génération et détection optiques d’ondes élastiques > Génération d’ondes élastiques par impact laser
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1. Génération d’ondes élastiques par impact laser
Les ondes élastiques, encore appelées ondes acoustiques ou ondes ultrasonores, sont des ondes de matière qui nécessitent un déplacement mécanique
. Dans un solide isotrope illimité deux ondes peuvent se propager : une onde longitudinale dont la polarisation
est parallèle à la direction de propagation et une onde transversale dont la polarisation
est perpendiculaire à la direction de propagation. La vitesse de propagation c L de l’onde longitudinale est toujours supérieure à celle c T de l’onde transversale (en fait
). Ces vitesses, indépendantes de la direction de propagation, sont de l’ordre de quelques milliers de mètres par seconde . Par exemple, dans l’aluminium c L = 6 300 m /s et c T = 3 100 m /s.
Ces ondes sont solutions de la seule équation de propagation. En pratique, les solides sont limités...
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