2.1 Que sont les ultrasons ?
Présentes partout, les ondes sonores sont tout simplement des vibrations mécaniques organisées voyageant à travers un matériau (solide, liquide, gaz). Cela s’applique non seulement aux sons que nous entendons quotidiennement, mais aussi aux ultrasons utilisés pour la recherche de défauts. Les ondes sonores voyagent dans le matériau à une vitesse précise, dans une direction prévisible, et quand elles rencontrent l’interface d’un matériau différent elles sont réfléchies ou transmises selon des règles simples. Il s’agit ici du principe physique dont s’inspire la recherche de défauts par ultrasons. En somme, les ondes ultrasons sont réfléchies sur les fissures et les autres discontinuités présentes dans la pièce inspectée. Donc, en surveillant les échos, un inspecteur formé peut identifier et localiser les indications internes.
Les ondes sonores oscillent selon une fréquence précise qui correspond au nombre de cycles ou de variations qu’elles produisent par unité de temps. Nous les percevons comme des hauteurs de son variables dans la gamme habituelle des sons perceptibles. L’être humain peut percevoir des sons d’une fréquence maximale de 20 000 cycles par seconde (20 kHz). La plupart des applications de recherche de défauts par ultrasons, elles, utilisent des fréquences entre 500 000 et 10 000 000 cycles par seconde (de 500 kHz à 10 MHz). L’énergie sonore dont la fréquence se situe dans la gamme des mégahertz voyage mal dans l’air et dans d’autres gaz, alors qu’elle voyage librement dans la plupart des liquides et des matériaux industriels comme les métaux, les plastiques, les céramiques et les composites. Les ondes ultrasonores sont plus faciles à diriger que les ondes audibles, et leur petite longueur d’onde les rend aussi plus sensibles aux petits réflecteurs qu’elles rencontrent.
La vitesse de propagation d’une onde sonore dépend du matériau à travers duquel elle voyage, car elle est modifiée par la densité et les propriétés élastiques de celui-ci. Différents types d’ondes (voir Modes de propagation, section 2.3) voyagent à des vitesses différentes.
