Programme scientifique > Conférence plénière 2

Conférence invitée 2, Vendredi 13/10 à 09h00 :

Guy Feuillard, Professeur des Universités, GREMAN, INSA Centre Val de Loire, UMR CNRS 7347, Université de Tours, 3 rue de la Chocolaterie 41034 Blois Cedex France

Biographie de Guy Feuillard

Conférence : Principes et applications de la transduction ultrasonore

 Les ultrasons, notamment en tant qu'outil de diagnostic, occupent une place importante dans le domaine médical et industriel et les progrès technologiques ainsi que les capacités de traitement permettent d’ouvrir de nouveaux domaines d’application. En médecine, l’élastographie par ondes de cisaillement, l’imagerie harmonique, l’imagerie à haute fréquence [1-4] mais aussi l’imagerie 3D sont des voies largement explorées. Dans le domaine industriel, les applications sont nombreuses, notamment pour le contrôle et l'évaluation non-destructive [5-6]. L'industrie nucléaire est un exemple où les moyens de contrôle doivent être mis en œuvre souvent dans des environnements difficiles : milieu sous irradiation ou haute température [6].

À l'exception des transducteurs capacitifs micro-usinés [7], dont le principe de fonctionnement repose sur une nouvelle approche technologique par rapport au transducteur piézoélectrique, le concept d'un transducteur ultrasonore est le même depuis de nombreuses années. Il est basé sur le rayonnement d'une onde ultrasonore par un élément piézoélectrique. Une ou plusieurs couches intermédiaires peuvent amortir les vibrations et adapter la sensibilité et la bande passante pour répondre aux applications. Ce concept se décline sous la forme d'un transducteur mono élément ou multi-éléments.
Cette présentation examine les caractéristiques principales d’un transducteur ultrasonore lié à la réponse électroacoustique. Dans bien des cas, la modélisation analytique d’un transducteur mono-élément par un schéma électrique équivalent permet la conception et le design de transducteur. Ainsi, nous examinons l’effet des éléments constitutifs d’un transducteur ultrasonore sur sa sensibilité, sa bande passante et sa résolution axiale. Ces éléments sont directement mis en œuvre pour le développement et le design de transducteur pour des applications industrielles. Nous présentons les enjeux ainsi que les premiers résultats obtenus pour deux types de transducteur : un projecteur acoustique et un transducteur haute température [8-9].

[1] Y. Deng, N. C. Rouze, M. L. Palmeri and K. R. Nightingale, "Ultrasonic Shear Wave Elasticity Imaging Sequencing and Data Processing Using a Verasonics Research Scanner," in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 64, no. 1, pp. 164-176, Jan. 2017, doi:10.1109/TUFFC.2016.2614944.

[2] Correia M, Provost J, Chatelin S, Villemain O, Tanter M, Pernot M. Ultrafast Harmonic Coherent Compound (UHCC) Imaging for High Frame Rate Echocardiography and Shear-Wave Elastography. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2016 Mar;63(3):420-31. doi:10.1109/TUFFC.2016.2530408. Epub 2016 Feb 15. PMID: 26890730; PMCID: PMC4878711.

[3] S. Catheline, J. -. Thomas, F. Wu and M. A. Fink, "Diffraction field of a low frequency vibrator in soft tissues using transient elastography," in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 46, no. 4, pp. 1013-1019, July 1999, doi: 10.1109/58.775668.

[4] Shung, K. K. High Frequency Ultrasonic Imaging. J. Med. Ultrasound 17, 25–30 (2009).

[5] Baba, A. (馬場淳史), Searfass, C. T. & Tittmann, B. R. High temperature ultrasonic transducer up to 1000 °C using lithium niobate single crystal. Appl. Phys. Lett. 97, 232901 (2010).

[6] D. A. Parks, S. Zhang and B. R. Tittmann, "High-temperature (>500/spl deg C) ultrasonic transducers: an experimental comparison among three candidate piezoelectric materials," in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 60, no. 5, pp. 1010-1015, May 2013, doi: 10.1109/TUFFC.2013.2659.

[7] A. S. Erguri, Yongli Huang, Xuefeng Zhuang, O. Oralkan, G. G. Yarahoglu and B. T. Khuri-Yakub, "Capacitive micromachined ultrasonic transducers: fabrication technology," in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 52, no. 12, pp. 2242-2258, Dec. 2005, doi:10.1109/TUFFC.2005.1563267.

[8] G. Feuillard, L. P. T. H. Hue, N. Saadaoui, V. T. Nguyen, M. Lethiecq and J. F. Saillant, "Symmetric Reflector Ultrasonic Transducer Modeling and Characterization: Role of the Matching Layer on Electroacoustic Performance," in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 68, no. 12, pp. 3608-3615, Dec. 2021, doi:10.1109/TUFFC.2021.3101124.

[9] Nguyen, D., Navacchia, F., Tran-Huu-Hue, L., & Feuillard, G. (2022). Ultrasonic characterization, simulation of porous metal in the interest of high frequency applications. Singapore International NDT Conference & Exhibition, November 2022. e-Journal of Nondestructive Testing Vol. 27(12). https://doi.org/10.58286/27525