Imagerie ultrasonore par diffraction de Bragg

An ultrasonic real-time imaging system, providing transparency informations of objects, has been developed. The mechanism is based upon properties of imaging ultrasonic fields by a coherent light wave. After a presentation of the physical principles involved (i.e. diffraction of light by ultrasonic waves, in Bragg interaction conditions), the experimental acousto-optic bench is described. Measurement data are given, for an ultrasonic frequency of 15 MHz. The ultrasonic area is 50 mm × 80 mm (piezoelectric quartz plates, single or mosaics); the resolving power is 0.9 mm horizontally and 0.2 to 0.3 mm vertically. The whole dynamic range of the system is 38 dB, with a background noise of 0.1 mW/cm². Some improvements of the apparatus are proposed for applications to non destructive testing of metallic parts.

Sommaire

Un banc de visualisation ultrasonore par transparence, en temps réel, basé sur les principes de recopie d'un champ ultrasonore par une onde optique cohérente, a été développé. Après avoii exposé le principe physique du fonctionnement, à savoir la diffraction de la lumière par des ondes ultrasonores, dans les conditions de Bragg, on décrit le banc expérimental, avec présen tation de résultats de mesures. Les dimensions du champ ultrasonore visualisé sont 50 mm × 80 mm (quartz piézoélectriques, simples ou assemblés en mosaïques); à 15 MHz, le pouvoir de résolution horizontal est 0,9 mm, le pouvoir de résolution vertical: 0,2 à 0,3 mm. La dynamiqut globale est environ 38 dB avec une puissance équivalente de bruit de 0,1 mW/cm². Les applica tions et développements du système sont ensuite examinés, avec, pour but, le contrôle non de structif de matériaux métalliques.

Zusammenfassung

Es wurde eine in Realzeit arbeitende Anlage zur Sichtbarmachung von Ultraschall bei Durchstrahlung entwickelt, die auf den Prinzipien der Abbildung eines Ultraschallfeldes mit kohärentem Licht beruht. Nach der Darlegung der prinzipiellen physikalischen Wirkungsweise, nämlich der Lichtbeugung durch Ultraschallwellen unter Bragg-Bedingungen, wird die Versuchsanordnung beschrieben und die Meßresultate werden wiedergegeben. Die Abmessungen des abgebildeten Ultraschallfeldes betragen 50 mm × 80 mm (Piezoquarz, entweder einfach oder in Mosaikanordnung), bei 15 MHz ist das Auflösungsvermögen in horizontaler Richtung 0,9 mm. in vertikaler Richtung 0,2 bis 0,3 mm. Die Gesamtdynamik beträgt ungefähr 38 dB bei einer äquivalenten Rauschleistung von 0,1 mW/cm². Sodann werden die Anwendungen des Systems zur zerstörungsfreien Prüfung metallischer Materialien untersucht.