Une sonde à ultrasons est un type de capteur qui utilise des ultrasons, qui se réfèrent à des sons à des fréquences supérieures à celles que l’oreille humaine peut détecter. En raison de la structure de l’oreille, un jeune adulte en bonne santé peut percevoir des sons avec des fréquences allant jusqu’à environ 20 kilohertz (kHz), bien que le seuil précis varie d’une personne à l’autre. L’échographie est utile car elle peut pénétrer à travers un support, tel que le corps d’une personne, et fournir des informations sur la structure interne du support. Les sondes à ultrasons sont utilisées dans un certain nombre de domaines différents, tels que l’imagerie diagnostique en médecine et les tests de qualité dans l’industrie.
Lorsqu’une onde sonore passe d’un matériau à un autre de densité différente, une partie du son est réfléchie. En mesurant les moments précis auxquels les ondes sonores de la sonde à ultrasons résonnent, la sonde peut déterminer la profondeur de différents matériaux dans tout ce qui est scanné. Les fréquences utilisées par une sonde à ultrasons peuvent varier énormément en fonction de son application, allant de 50 kHz à 50 mégahertz.
L’utilisation la plus connue des ultrasons est en médecine. Une sonde à ultrasons peut produire des images des structures internes, telles que les muscles et les tissus mous, ainsi que la structure des organes. Cela peut être utilisé lors du diagnostic d’un patient pour examiner les tissus et les organes à la recherche de dommages ou d’anomalies, pour détecter l’état des artères et le flux sanguin à travers elles, et pour identifier des structures telles que des tumeurs et des calculs rénaux. L’échographie est également fréquemment utilisée pour produire des images d’un fœtus alors qu’il est dans l’utérus. Dans de nombreuses situations, l’échographie est préférée à d’autres méthodes car il s’agit d’un moyen non invasif de voir l’intérieur du corps qui n’implique pas de rayonnement électromagnétique et ne crée donc pas le risque de lésions chromosomiques posé par des méthodes d’examen telles que les rayons X. .
Une sonde à ultrasons présente certains inconvénients. L’échographie peut fournir des images de la surface extérieure des os, mais les ondes ultrasonores ne pénètrent pas bien dans l’os et ne sont donc pas très efficaces pour sonder l’intérieur des os ou examiner le cerveau à travers le crâne. Les ondes ultrasonores ne se propagent pas non plus bien à travers le gaz. Cela rend l’imagerie par ultrasons des poumons presque impossible, à de très rares exceptions près, et entrave considérablement l’imagerie par ultrasons du pancréas en raison des interférences causées par le gaz dans le tractus gastro-intestinal voisin. L’échographie a également une pénétration limitée, ce qui peut rendre l’imagerie par ultrasons problématique lorsqu’on essaie de sonder profondément dans le corps ou lorsqu’un patient est en surpoids important.
Les ultrasons sont également utilisés pour les tests industriels. Semblable à l’échographie en médecine, une sonde à ultrasons peut être utilisée pour fournir une imagerie de la structure interne d’un objet. Il s’agit d’une capacité extrêmement précieuse car elle peut identifier des anomalies internes et des défauts qui seraient invisibles à une inspection extérieure. Il peut également révéler les propriétés microstructurales d’un matériau, telles que la taille des grains et la porosité, et fournir des informations sur les caractéristiques mécaniques d’un matériau.
Les ultrasons industriels sont le plus couramment utilisés pour les métaux et les alliages métalliques, bien qu’ils puissent également être appliqués à d’autres matériaux, tels que la céramique. Il est couramment utilisé pour vérifier les objets manufacturés pour les défauts de fabrication et pour vérifier l’équipement pour les dommages subis par des contraintes mécaniques, la corrosion ou d’autres sources pendant l’utilisation. L’utilisation de sondes à ultrasons pour les tests est extrêmement courante dans les industries liées aux transports, telles que les chemins de fer et l’aérospatiale, où des défauts de fabrication subtils ou des dommages microstructuraux accumulés sur les matériaux peuvent avoir des conséquences catastrophiques s’ils ne sont pas remarqués.