brique
Vitesse de propagation des ultrasons dans divers milieux. Principes physiques de l'imagerie par ultrasons des tissus et organes humains

Vitesse de propagation des ultrasons dans divers milieux. Principes physiques de l'imagerie par ultrasons des tissus et organes humains

Les ultrasons sont appelés ondes mécaniques longitudinales avec des fréquences d'oscillation supérieures à 20 kHz. Comme les ondes sonores, une onde ultrasonore est une alternance de condensation et de raréfaction du milieu. Dans chaque milieu, la vitesse de propagation du son et des ultrasons est la même. De ce fait, la longueur des ondes ultrasonores dans l'air est inférieure à 17 mM (V = λ * ν ; Vair = 330 m/s).

Les sources d'ultrasons sont des émetteurs électromécaniques spéciaux. Un type d'émetteurs fonctionne sur la base du phénomène de magnétostriction, lorsque les dimensions de certains corps (par exemple, une tige de nickel) changent dans un champ magnétique alternatif. De tels émetteurs permettent d'obtenir des oscillations avec des fréquences de 20 à 80 kHz. À partir d'une source de courant alternatif aux fréquences indiquées, une tension est appliquée à une tige de nickel, la taille longitudinale de la tige change avec la fréquence du courant alternatif et une onde ultrasonore est émise par les faces latérales de l'échantillon (Fig. 4).

Le deuxième type de radiateurs fonctionne sur la base de l'effet piézoélectrique, lorsque les dimensions de certains corps - des matériaux constitués de ferroélectriques - changent dans un champ électrique alternatif. Pour ce type de radiateurs, des oscillations de fréquence plus élevée peuvent être obtenues - jusqu'à 500 MHz. A partir de la source de courant alternatif, une tension est également appliquée sur les faces latérales de la tige en ferroélectrique (quartz, tourmaline), tandis que la taille longitudinale de la tige change avec la fréquence du courant alternatif, et une onde ultrasonore est émise par le faces latérales de l'échantillon (Fig. 5). Dans le premier comme dans le second cas, des ultrasons sont émis du fait des vibrations des faces latérales de la tige, dans ce dernier cas, ces faces sont métallisées pour alimenter l'échantillon en courant.

Les récepteurs ultrasonores fonctionnent sur le principe des phénomènes inverses de magnétostriction et d'effet piézoélectrique : une onde ultrasonore provoque des fluctuations dans les dimensions linéaires des corps, lorsque les corps sont dans le champ d'une onde ultrasonore, les fluctuations de taille s'accompagnent de l'apparition soit d'alternances magnétiques ou des champs électriques alternatifs dans le matériau. Ces champs, qui apparaissent dans le capteur correspondant, sont enregistrés par un indicateur, par exemple un oscilloscope. Plus les ultrasons sont intenses, plus l'amplitude est grande vibrations mécaniqueséchantillon - le capteur et plus l'amplitude des champs magnétiques ou électriques alternatifs résultants est grande.

Caractéristiques de l'échographie.

Comme mentionné ci-dessus, dans chaque milieu, la vitesse de propagation du son et des ultrasons est la même. La caractéristique la plus importante des ultrasons est l'étroitesse du faisceau ultrasonore, qui vous permet d'influencer n'importe quel objet. localement. Dans les milieux inhomogènes avec de petites inhomogénéités, lorsque les tailles des inclusions sont approximativement égales mais supérieures à la longueur d'onde (L ≈ λ), le phénomène de diffraction se produit. Si les dimensions des inclusions sont bien supérieures à la longueur d'onde (L >> λ), alors la propagation des ultrasons est rectiligne. Dans ce cas, il est possible d'obtenir des ombres ultrasonores à partir de telles inclusions, ce qui est utilisé lorsque divers types diagnostics - à la fois techniques et médicaux. Un point théorique important dans l'utilisation des ultrasons est le passage des ultrasons d'un milieu à un autre. Une caractéristique des ondes telle que la fréquence ne change pas dans ce cas. Au contraire, la vitesse et la longueur d'onde peuvent changer dans ce cas. Ainsi, dans l'eau, la vitesse des ondes acoustiques est de 1400 m/s, dans l'air, elle est de 330 m/s. La pénétration des ultrasons dans un autre milieu est caractérisée par le coefficient de pénétration (β). Il est défini comme le rapport de l'intensité de l'onde pénétrant dans le second milieu à l'intensité de l'onde incidente : β = je 2 / je 1– Fig. 6. Ce coefficient dépend du rapport des impédances acoustiques des deux milieux. L'impédance acoustique est le produit de la densité d'un milieu et de la vitesse de propagation des ondes dans un milieu donné : Z 1 \u003d ρ 1 * V 1, Z 2 \u003d ρ 2 * V 2. Le coefficient de pénétration est le plus grand - proche de l'unité, si les impédances acoustiques des deux milieux sont approximativement égales : ρ 1 * V 1 ,≈ ρ 2 * V 2. Si l'impédance du second milieu est très supérieure au premier, le coefficient de pénétration est négligeable. Dans le cas général, le coefficient β est calculé par la formule :

Pour la transition des ultrasons de l'air à la peau humaine β = 0,08 %, pour la transition du glycérol à la peau β = 99,7 %.

Absorption des ultrasons dans divers milieux.

Dans les milieux homogènes, les ultrasons sont absorbés, comme tout type de rayonnement - conformément à la loi fonction exponentielle:

La valeur de L' - appelée couche de demi-absorption - est la distance à laquelle l'intensité de l'onde est réduite de moitié. La couche de demi-absorption dépend de la fréquence des ultrasons et du tissu lui-même - l'objet. Avec une fréquence croissante, la valeur de L 1/2 -diminue. Pour divers tissus du corps, les valeurs suivantes du degré d'absorption des ultrasons ont lieu:

Substance	Eau	Du sang	Cartilage	Os
L'	300cm	2 - 8cm	0,24cm	0,05cm

L'effet des ultrasons sur les tissus du corps.

Il existe trois types d'action des ultrasons :

mécanique,

thermique,

Chimique.

Le degré d'impact de l'un ou l'autre type est déterminé par l'intensité. A cet égard, en médecine, il y a trois niveaux d'intensité des ultrasons:

1 niveau - jusqu'à 1,5 W / cm 2,

niveau 2 - de 1,5 à 3 W / cm 2,

Niveau 3 - de 3 à 10 W/cm 2.

Les trois types d'impact des ultrasons sur les tissus sont associés au phénomène de cavitation - ce sont à court terme (la moitié des périodes d'oscillation des particules du milieu) l'apparition de cavités microscopiques aux endroits où le milieu est raréfié. Ces cavités sont remplies de vapeur liquide, et dans la phase hypertension artérielle(l'autre moitié de la période d'oscillation des particules du milieu), les cavités formées s'effondrent. Aux fortes intensités de vagues, l'effondrement des cavités contenant des vapeurs de liquide peut entraîner un effet mécanique destructeur. Naturellement, l'effondrement des microcavités s'accompagne d'un effet thermique. Le processus d'effondrement des microcavités est également associé à l'action chimique des ultrasons, car dans ce cas, les particules du milieu atteignent des vitesses élevées de mouvement de translation, ce qui peut provoquer le phénomène d'ionisation, de rupture liaisons chimiques, la formation de radicaux. Les radicaux qui en résultent peuvent interagir avec des protéines, des lampides, acides nucléiques et provoquer des effets indésirables de nature chimique.

6. Caractéristiques du flux sanguin dans les gros vaisseaux, les vaisseaux moyens et petits, les capillaires ;
flux sanguin pendant la vasoconstriction, effets sonores.

Le débit sanguin dans différents vaisseaux est différent. Les valeurs approximatives de cette vitesse sont présentées dans le tableau. 2.1.

Tableau 2.1. Vitesse et pression du sang dans divers vaisseaux

À première vue, il semble que les valeurs données contredisent l'équation de continuité - dans les capillaires minces, la vitesse du flux sanguin est inférieure à celle des artères. Pourtant, ce décalage est flagrant. Le fait est que dans le tableau 2.1 montre le diamètre d'un vaisseau, mais à mesure que les vaisseaux se ramifient, la surface de chacun d'eux diminue et la surface de ramification totale augmente. Ainsi, la surface totale de tous les capillaires (environ 2000 cm 2) est des centaines de fois supérieure à la surface de l'aorte - cela explique une vitesse du sang aussi faible dans les capillaires (500 à 600 fois moins que dans l'aorte ).

À l'avenir, lorsque les capillaires fusionnent en veinules, en veines, jusqu'à la veine cave, la lumière totale des vaisseaux diminue à nouveau et le débit sanguin augmente à nouveau. Cependant, pour un certain nombre de raisons, la vitesse du flux sanguin lorsque la veine cave pénètre dans le cœur n'augmente pas jusqu'à la valeur initiale, mais environ jusqu'à la moitié de celle-ci (Fig. 2.7).

Aorte artères artérioles capillaires veinules veines veine cave

Riz. 2.7. Répartition des vitesses de circulation sanguine dans les différents services

du système cardio-vasculaire

Dans les capillaires et les veines, le flux sanguin est constant ; dans d'autres parties du système cardiovasculaire, ondes de pouls.

L'onde de pression accrue se propageant dans l'aorte et les artères, causée par l'éjection du sang du ventricule gauche du cœur pendant la systole, est appelée onde de pouls.

Lorsque le muscle cardiaque se contracte (systole), le sang est éjecté du cœur dans l'aorte et les artères qui en découlent. Si les parois de ces vaisseaux étaient rigides, la pression exercée dans le sang à la sortie du cœur serait transmise à la périphérie à la vitesse du son. Cependant, l'élasticité des parois des vaisseaux fait que pendant la systole, le sang expulsé par le cœur étire l'aorte, les artères et les artérioles. Les gros vaisseaux perçoivent pendant la systole plus de sang qu'il n'en coule vers la périphérie. La pression systolique (P C) d'une personne est normalement d'environ 16 kPa. Lors de la relaxation du cœur (diastole), les vaisseaux sanguins distendus se calment et l'énergie potentielle qui leur est communiquée par le cœur par le sang est convertie en énergie cinétique du flux sanguin, tout en maintenant une pression diastolique (D) d'environ 11 kPa.

R, Pa R, Pa

1 - dans l'aorte 2 - dans les artérioles

Riz. 2.8. Fluctuations de pression dans les vaisseaux lors du passage des ondes pulsées

L'amplitude de l'onde pulsée P 0 (x) (pression pulsée) est la différence entre les valeurs de pression maximale et minimale en un point donné du récipient (x). Au début de l'aorte, l'amplitude de l'onde Р 0, max est égale à la différence entre les pressions systolique (Р С) et diastolique (Р D): Р 0, max = Р С - Р D. L'atténuation de la l'amplitude de l'onde de pouls lors de sa propagation le long des vaisseaux peut être représentée par la dépendance :

où β est le coefficient d'atténuation, qui augmente avec la diminution du rayon du vaisseau.

La vitesse de propagation de l'onde de pouls, mesurée expérimentalement, est de » 6 - 8 m/s, soit 20 - 30 fois supérieure à la vitesse de déplacement des particules de sang = 0,3 - 0,5 m/s. Pendant le temps d'expulsion du sang des ventricules (temps de systole) t s \u003d 0,3 s, l'onde de pouls a le temps de se propager à distance

L p \u003d t s "2m,

c'est-à-dire pour couvrir tous les gros vaisseaux - l'aorte et les artères. Cela signifie que le front d'onde de pouls atteindra les extrémités avant que la chute de pression dans l'aorte ne commence.

La détermination expérimentale de la vitesse de l'onde de pouls est la base du diagnostic de l'état des vaisseaux sanguins. Avec l'âge, l'élasticité des vaisseaux sanguins augmente de 2 à 3 fois et, par conséquent, la vitesse de l'onde de pouls augmente également.

Comme il ressort des expériences et des idées générales sur le travail du cœur, l'onde de pouls n'est pas sinusoïdale.

(harmonique) (Fig. 2.9).

1 - artère après passage 2 - traverse l'artère

front d'onde de pouls de l'onde de pouls

3 - onde de pouls dans l'artère 4 - diminution de l'hypertension artérielle

Riz. 2.9. Profil d'une artère lors du passage d'une onde de pouls.

La vitesse de l'onde de pouls dans les gros vaisseaux dépend de leurs paramètres comme suit (formule Moens-Korteweg):

, où E est le module d'élasticité (module d'Young) ; ρ est la masse volumique de la substance du vaisseau ; h est l'épaisseur de la paroi du vaisseau ; d est le diamètre du vaisseau.

Il est intéressant de comparer cette formule avec l'expression de la vitesse de propagation du son dans une tige mince :

, E - module de Young ; ρ - densité de la substance de la tige

Chez l'homme, avec l'âge, le module d'élasticité des vaisseaux sanguins augmente, par conséquent, la vitesse de l'onde de pouls augmente également.

Parallèlement à l'onde de pouls dans le système "vaisseau-sang", des ondes sonores peuvent également se propager, dont la vitesse est très élevée par rapport à la vitesse de mouvement des particules de sang et à la vitesse de l'onde de pouls. Ainsi, dans le système sanguin vasculaire, trois principaux processus de mouvement peuvent être distingués:

1) mouvement des particules de sang ( = 0,5 m/s) ;

2) propagation de l'onde de pouls (~ 10 m/s) ;

3) propagation des ondes sonores (~ 1500 m/s).

Le flux sanguin dans les artères est normalement laminaire, avec de légères turbulences à proximité des valves. En pathologie, lorsque la viscosité est inférieure à la normale, le nombre de Reynolds peut dépasser la valeur critique et le mouvement devient turbulent. Un flux turbulent est associé à une consommation d'énergie supplémentaire lors du mouvement du fluide, ce qui, dans le cas du sang, entraîne un travail supplémentaire du cœur.

Le bruit généré par le flux sanguin turbulent peut être utilisé pour diagnostiquer des maladies. Ce bruit est entendu sur l'artère brachiale lors de la mesure de la pression artérielle à l'aide de la méthode sonore de Korotkoff.

Le flux d'air dans la cavité nasale est normalement laminaire. Cependant, avec une inflammation ou toute autre anomalie, il peut devenir turbulent, ce qui entraînera un travail supplémentaire des muscles respiratoires.

La transition d'un écoulement laminaire à un écoulement turbulent se produit non seulement avec un écoulement dans un tuyau (canal), mais est caractéristique de presque tous les écoulements d'un fluide visqueux. En particulier, l'écoulement de fluide autour du profil d'un navire ou d'un sous-marin, du corps d'un poisson ou de l'aile d'un avion ou d'un oiseau est également caractérisé par une transition laminaire-turbulente, tandis que la taille caractéristique du corps profilé et une constante selon la forme du corps doit être substitué dans la formule.

Informations similaires.

La vitesse de propagation des ultrasons dans le béton varie de 2800 à 4800 m/s, selon sa structure et sa résistance (tableau 2.2.2).

Tableau 2.2.2

Matériel	ρ, g/cm3	v p p , m/s

Acier	7.8
Duralumin	2.7
Le cuivre	8.9
plexiglas	1.18
Verre	3.2
Air	1.29x10-3
Eau	1.00
Huile de transfert	0.895
Paraffine	0.9
Caoutchouc	0.9
Granit	2.7
Marbre	2.6
Béton (plus de 30 jours)	2.3-2.45	2800-4800
Brique:
silicate	1.6-2.5	1480-3000
argile	1.2-2.4	1320-2800
La solution:
ciment	1.8-2.2	1930-3000
chaux	1.5-2.1	1870-2300

La mesure d'une telle vitesse dans des zones relativement petites (en moyenne 0,1-1 m) est un problème technique relativement complexe qui ne peut être résolu qu'avec un haut niveau de développement de l'électronique radio. De toutes les méthodes existantes pour mesurer la vitesse de propagation des ultrasons, en termes de possibilité de leur application pour les tests matériaux de construction, on peut distinguer :

Méthode d'interféromètre acoustique ;

Méthode de résonance ;

méthode des ondes progressives ;

méthode des impulsions.

Pour mesurer la vitesse des ultrasons dans le béton, la méthode des impulsions est la plus largement utilisée. Il est basé sur l'envoi répété d'impulsions ultrasonores courtes avec un taux de répétition de 30-60 Hz dans le béton et la mesure du temps de propagation de ces impulsions à une certaine distance, appelée base sonore, c'est-à-dire

Par conséquent, pour déterminer la vitesse des ultrasons, il est nécessaire de mesurer la distance parcourue par l'impulsion (la base sonore) et le temps mis par les ultrasons pour se propager du lieu d'émission à la réception. La base sonore peut être mesurée avec n'importe quel appareil avec une précision de 0,1 mm. Le temps de propagation des ultrasons dans la plupart des appareils modernes est mesuré en remplissant des portes électroniques avec des impulsions de comptage à haute fréquence (jusqu'à 10 MHz), dont le début correspond au moment où l'impulsion est émise et la fin correspond au moment où elle arrive au récepteur. Un schéma fonctionnel simplifié d'un tel dispositif est représenté sur la fig. 2.2.49.

Le schéma fonctionne comme suit. L'oscillateur maître 1 génère des impulsions électriques d'une fréquence de 30 à 50 Hz, selon la conception de l'appareil, et démarre un générateur haute tension 2, qui génère de courtes impulsions électriques d'une amplitude de 100 V. Ces impulsions entrent dans l'émetteur , dans lequel, en utilisant l'effet piézoélectrique, ils sont convertis en un pack (de 5 à 15 pièces) de vibrations mécaniques avec une fréquence de 60-100 kHz et sont introduits par lubrification acoustique dans le produit contrôlé. En même temps, la porte électronique s'ouvre, qui est remplie d'impulsions de comptage, et le scanner est déclenché, le mouvement du faisceau d'électrons le long de l'écran du tube à rayons cathodiques (CRT) commence.

Riz. 2.2.49. Schéma fonctionnel simplifié d'un appareil à ultrasons :

1 - générateur maître ; 2 - générateur d'impulsions électriques à haute tension ; 3 - émetteur d'impulsions ultrasonores ; 4 - produit contrôlé ; 5 - récepteur ; 6 - amplificateur ; 7 - générateur de formation de porte; 8 - générateur d'impulsions de comptage ; 9 - numériseur ; 10 - indicateur; 11 - processeur ; 12 - bloc d'entrée de coefficients ; 13 - indicateur numérique des valeurs t,V,R

L'onde de tête d'un paquet d'oscillations mécaniques ultrasonores, ayant traversé le produit commandé de longueur L, en passant le temps t, entre dans le récepteur 5, dans lequel elle est transformée en un paquet d'impulsions électriques.

La rafale d'impulsions entrante est amplifiée dans l'amplificateur 6 et entre dans le scanner vertical pour un contrôle visuel sur l'écran CRT, et la première impulsion de cette rafale ferme la porte, arrêtant l'accès des impulsions de comptage. Ainsi, les portes électroniques étaient ouvertes pour compter les impulsions à partir du moment où les vibrations ultrasonores étaient émises jusqu'au moment où elles arrivaient au récepteur, c'est-à-dire temps t. Ensuite, le compteur compte le nombre d'impulsions de comptage qui ont rempli la porte et le résultat est affiché sur l'indicateur 13.

Certains appareils modernes, tels que "Pulsar-1.1", ont un processeur et une unité d'entrée de coefficient, à l'aide desquels l'équation analytique de la dépendance "vitesse-force" est résolue, et le temps t, la vitesse V et la résistance du béton R sont affichés sur l'affichage numérique.

Pour mesurer la vitesse de propagation des ultrasons dans le béton et d'autres matériaux de construction dans les années 80, des appareils à ultrasons UKB-1M, UK-10P, UK-10PM, UK-10PMS, UK-12P, UF-90PTs, Beton-5 ont été produits en série , qui se sont bien recommandés.

Sur la fig. 2.2.50 montre une vue générale de l'appareil UK-10PMS.

Riz. 2.2.50. Appareil à ultrasons UK-10PMS

Facteurs influant sur la vitesse de propagation des ultrasons dans le béton

Tous les matériaux dans la nature peuvent être divisés en deux grands groupes, relativement homogènes et avec un degré élevé d'hétérogénéité ou d'hétérogénéité. Les matériaux relativement homogènes comprennent des matériaux tels que le verre, l'eau distillée et d'autres matériaux avec une densité constante dans des conditions normales et l'absence d'inclusions d'air. Pour eux, la vitesse de propagation des ultrasons dans des conditions normales est presque constante. Dans les matériaux hétérogènes, qui comprennent la plupart des matériaux de construction, y compris le béton, la structure interne, l'interaction des microparticules et des grands éléments constitutifs n'est pas constante à la fois en volume et dans le temps. Leur structure comprend des micro et macropores, des fissures, qui peuvent être sèches ou remplies d'eau.

L'arrangement mutuel des grandes et petites particules est également instable. Tout cela conduit au fait que la densité et la vitesse de propagation des ultrasons ne sont pas constantes et fluctuent sur une large plage. En tableau. 2.2.2 montre les valeurs de la densité ρ et de la vitesse de propagation des ultrasons V pour certains matériaux.

Ensuite, nous examinerons comment les changements dans les paramètres du béton tels que la résistance, la composition et le type de granulats grossiers, la quantité de ciment, l'humidité, la température et la présence d'armatures affectent la vitesse de propagation des ultrasons dans le béton. Cette connaissance est nécessaire pour une évaluation objective de la possibilité de tester la résistance du béton par la méthode des ultrasons, ainsi que pour éliminer un certain nombre d'erreurs de contrôle associées à une modification de ces facteurs.

Influence de la résistance du béton

Des études expérimentales montrent qu'avec une augmentation de la résistance du béton, la vitesse des ultrasons augmente.

Cela s'explique par le fait que la valeur de la vitesse, ainsi que la valeur de la résistance, dépendent de l'état des liaisons intrastructurales.

Comme on peut le voir sur le graphique (Fig. 2.2.51), la dépendance "vitesse-résistance" pour le béton de différentes compositions n'est pas constante, d'où il résulte que d'autres facteurs, en plus de la résistance, influencent également cette dépendance.

Riz. 2.2.51. Relation entre la vitesse ultrasonore V et la résistance R c pour les bétons de différentes compositions

Malheureusement, certains facteurs affectent la vitesse des ultrasons plus que la force, ce qui est l'un des graves inconvénients de la méthode par ultrasons.

Si nous prenons du béton de composition constante et modifions la résistance en adoptant différents W / C, l'influence d'autres facteurs sera constante et la vitesse des ultrasons ne changera qu'à partir de la résistance du béton. Dans ce cas, la dépendance "vitesse-force" deviendra plus nette (Fig. 2.2.52).

Riz. 2.2.52. Dépendance "vitesse-résistance" pour une composition de béton constante, obtenue à l'usine de béton n°1 de Samara

Influence du type et de la marque de ciment

En comparant les résultats d'essais de bétons sur du ciment Portland ordinaire et sur d'autres ciments, on peut conclure que la composition minéralogique a peu d'effet sur la dépendance "vitesse-résistance". L'influence principale est exercée par la teneur en silicate tricalcique et la finesse du broyage du ciment. Un facteur plus important influençant la relation "vitesse-résistance" est la consommation de ciment pour 1 m 3 de béton, c'est-à-dire sa posologie. Avec une augmentation de la quantité de ciment dans le béton, la vitesse des ultrasons augmente plus lentement que la résistance mécanique du béton.

Cela s'explique par le fait qu'en traversant le béton, les ultrasons se propagent à la fois dans le gros granulat et dans la partie de mortier reliant les granulats de granulats, et que leur vitesse dépend davantage de la vitesse de propagation dans le gros granulat. Cependant, la résistance du béton dépend principalement de la résistance du composant de mortier. L'influence de la quantité de ciment sur la résistance du béton et la vitesse des ultrasons est illustrée à la fig. 2.2.53.

Riz. 2.2.53. Effet du dosage du ciment sur la dépendance

"vitesse-force"

1 - 400 kg/m3 ; 2 - 350 kg/m3 ; 3 - 300 kg/m3 ; 4 - 250 kg/m3 ; 5 - 200 kg/m3

Influence du rapport eau-ciment

Avec une diminution de W / C, la densité et la résistance du béton augmentent, respectivement, la vitesse des ultrasons augmente. Avec une augmentation de W / C, une relation inverse est observée. Par conséquent, le changement de W / C n'introduit pas d'écarts significatifs dans la dépendance établie "vitesse-résistance. Par conséquent, lors de la construction de courbes d'étalonnage pour modifier la résistance du béton, il est recommandé d'utiliser différents W / C.

Afficher l'influenceet quantité de granulat grossier

Le type et la quantité de charge grossière ont un impact significatif sur le changement de la dépendance "vitesse-résistance". La vitesse des ultrasons dans l'agrégat, en particulier dans le quartz, le basalte, le calcaire dur, le granit, est bien supérieure à la vitesse de sa propagation dans le béton.

Le type et la quantité d'agrégats grossiers affectent également la résistance du béton. Il est généralement admis que plus le granulat est solide, plus la résistance du béton est élevée. Mais parfois, vous devez faire face à un tel phénomène lorsque l'utilisation de pierre concassée moins durable, mais avec une surface rugueuse, vous permet d'obtenir un béton avec une valeur Re plus élevée que lors de l'utilisation de gravier durable, mais avec une surface lisse.

Avec un léger changement dans la consommation de pierre concassée, la résistance du béton change légèrement. Dans le même temps, un tel changement dans la quantité de charge grossière a une grande influence sur la vitesse des ultrasons.

Lorsque le béton est saturé de pierre concassée, la valeur de la vitesse des ultrasons augmente. Le type et la quantité de granulats grossiers affectent la liaison "vitesse - résistance" plus que d'autres facteurs (Fig. 2.2.54 - 2.2.56)

Riz. 2.2.54. L'influence de la présence de gros granulats sur la dépendance "vitesse-résistance":

1 - pierre de ciment; 2 - béton avec granulométrie jusqu'à 30 mm

Riz. 2.2.55. Dépendance "vitesse-résistance" pour les bétons avec différentes finesses d'agrégats : 1-1 mm ; 2-3 mm; 3-7 millimètres ; 4-30mm

Riz. 2.2.56. Dépendance « vitesse-résistance » pour béton avec filler de :

1-grès ; 2-calcaire ; 3-granit ; 4-basalte

On peut voir sur les graphiques qu'une augmentation de la quantité de pierre concassée par unité de volume de béton ou une augmentation de la vitesse des ultrasons dans celle-ci entraîne une augmentation de la vitesse des ultrasons dans le béton de manière plus intensive que la résistance.

Influence de l'humidité et de la température

La teneur en humidité du béton a un effet ambigu sur sa résistance et la vitesse des ultrasons. Avec une augmentation de la teneur en humidité du béton, la résistance à la compression diminue en raison d'une modification des liaisons intercristallines, mais la vitesse des ultrasons augmente, car les pores d'air et les microfissures sont remplis d'eau, une plus vite dans l'eau que dans l'air.

La température du béton dans la plage de 5 à 40 ° C n'a pratiquement aucun effet sur la résistance et la vitesse, mais une augmentation de la température du béton durci au-delà de la plage spécifiée entraîne une diminution de sa résistance et de sa vitesse en raison d'une augmentation de la charge interne. microfissures.

À des températures négatives, la vitesse des ultrasons augmente en raison de la transformation de l'eau non liée en glace. Par conséquent, il n'est pas recommandé de déterminer la résistance du béton par la méthode des ultrasons à une température négative.

Propagation des ultrasons dans le béton

Le béton dans sa structure est un matériau hétérogène, qui comprend une partie de mortier et un granulat grossier. La partie mortier, à son tour, est une pierre de ciment durcie avec l'inclusion de particules de sable de quartz.

Selon la destination du béton et ses caractéristiques de résistance, le rapport entre le ciment, le sable, la pierre concassée et l'eau varie. En plus d'assurer la résistance, la composition du béton dépend de la technologie de fabrication des produits en béton armé. Par exemple, avec une technologie de production de cassettes, une plus grande plasticité du mélange de béton est requise, ce qui est obtenu par une consommation accrue de ciment et d'eau. Dans ce cas, la part de mortier du béton augmente.

Dans le cas de la technologie banc, notamment pour le décapage immédiat, on utilise des enrobés rigides à consommation de ciment réduite.

Le volume relatif d'agrégat grossier dans ce cas augmente. Par conséquent, avec les mêmes caractéristiques de résistance du béton, sa composition peut varier dans de larges limites. La formation de la structure du béton est influencée par la technologie de fabrication des produits: la qualité du mélange du mélange de béton, son transport, son compactage, son traitement thermique et son humidité lors du durcissement. Il en résulte que la propriété du béton durci est influencée par un grand nombre de facteurs, et l'influence est ambiguë et de nature aléatoire. Ceci explique le haut degré d'hétérogénéité du béton tant dans sa composition que dans ses propriétés. L'hétérogénéité et les propriétés différentes du béton se reflètent également dans ses caractéristiques acoustiques.

À l'heure actuelle, malgré de nombreuses tentatives, un schéma et une théorie unifiés de la propagation des ultrasons à travers le béton n'ont pas encore été développés, ce qui s'explique par ) Tout d'abord, la présence des nombreux facteurs ci-dessus qui affectent la résistance et les propriétés acoustiques du béton de différentes manières. Cette situation est exacerbée par le fait qu'il n'existe pas encore de développement théorie générale propagation des vibrations ultrasonores à travers le matériau avec un degré élevé hétérogénéité. C'est la seule raison pour laquelle la vitesse des ultrasons dans le béton est déterminée comme pour un matériau homogène par la formule

où L est le chemin parcouru par les ultrasons, m (base) ;

t est le temps passé sur le passage de ce chemin, μs.

Considérons plus en détail le schéma de propagation des ultrasons pulsés à travers le béton comme à travers un matériau inhomogène. Mais d'abord, nous limiterons le domaine dans lequel notre raisonnement sera valable en considérant la composition du mélange de béton, qui est le plus courant dans les centrales à béton armé et les chantiers de construction, composé de ciment, de sable de rivière, de gros granulats et d'eau. Dans ce cas, nous supposerons que la résistance des granulats grossiers est supérieure à la résistance du béton. Cela est vrai lors de l'utilisation de calcaire, de marbre, de granit, de dolomie et d'autres roches d'une résistance d'environ 40 MPa comme agrégat grossier. Supposons conditionnellement que le béton durci est constitué de deux composants : une partie de mortier relativement homogène avec une densité ρ et une vitesse V et un granulat grossier avec ρ et V .

Compte tenu des hypothèses et limitations ci-dessus, le béton durci peut être considéré comme un milieu solide avec une impédance acoustique :

Considérons le schéma de propagation de l'onde ultrasonore de tête de l'émetteur 1 au récepteur 2 à travers le béton durci d'épaisseur L (Fig. 2.2.57).

Riz. 2.2.57. Schéma de propagation de l'onde ultrasonore de tête

Concrètement:

1 - émetteur ; 2 - récepteur ; 3 - couche de contact ; 4 - propagation des ondes dans les granulés ; 5 - propagation des ondes dans la partie solution

L'onde ultrasonore de tête issue de l'émetteur 1 pénètre tout d'abord dans la couche de contact 3 située entre la surface rayonnante et le béton. Pour traverser la couche de contact d'une onde ultrasonore, celle-ci doit être remplie d'un liquide conducteur ou lubrifiant, qui est le plus souvent utilisé comme vaseline technique. Après avoir traversé la couche de contact (au temps t 0), l'onde ultrasonore est partiellement réfléchie dans la direction opposée, et le reste entrera dans le béton. Plus la couche de contact est fine par rapport à la longueur d'onde, plus la partie de l'onde sera réfléchie.

Une fois entrée dans l'épaisseur du béton, l'onde de tête va commencer à se propager dans la partie mortier du béton sur une surface correspondant au diamètre de l'émetteur. Après avoir franchi une certaine distance Δ l 1, après le temps Δ t 1 onde de tête sur une certaine zone rencontrera un ou plusieurs granules d'agrégats grossiers, partiellement réfléchis par eux, et la plupart d'entre eux entreront dans les granules et commenceront à s'y propager. Entre les granules, l'onde continuera à se propager à travers la partie solution.

Compte tenu de la condition acceptée que la vitesse des ultrasons dans le matériau de remplissage grossier est supérieure à celle dans la partie mortier, la distance d, égale à la valeur moyenne du diamètre de la pierre concassée, l'onde qui s'est propagée à travers les granulés à une vitesse V 2 sera le premier à passer, et la vague qui a traversé la partie mortier sera retardée.

Après avoir traversé les premiers granulés de granulats grossiers, l'onde s'approchera de l'interface avec la partie en mortier, sera partiellement réfléchie et y pénétrera partiellement. Dans ce cas, les granulés traversés par l'onde de tête peuvent en outre être considérés comme des sources sphériques élémentaires de rayonnement d'ondes ultrasonores dans la partie mortier du béton, auxquelles le principe de Huygens peut être appliqué.

Après avoir traversé la solution la distance minimale entre les granules voisins, l'onde de tête entrera en eux et commencera à se propager à travers eux, les transformant en sources élémentaires suivantes. Ainsi, après un temps t, ayant traversé toute l'épaisseur de béton L et la deuxième couche de contact 3, l'onde de tête entrera dans le récepteur 2, où elle sera transformée en un signal électrique.

Il résulte du schéma considéré que l'onde de tête de l'émetteur 1 vers le récepteur 2 se propage le long du chemin passant par les granulés de granulats grossiers et la partie de mortier reliant ces granulés, et ce chemin est déterminé à partir de la condition du temps minimum passé t .

D'où le temps t

où est le temps passé sur le passage de la partie mortier reliant les granulés ;

Temps mis pour traverser les granulés. Le chemin L parcouru par les ultrasons est égal à

où : est le chemin total parcouru par l'onde de tête à travers la partie mortier ;

Le chemin total parcouru par l'onde de tête à travers les granulés.

La distance totale L que l'onde d'étrave parcourra peut être supérieure à la distance géométrique entre l'émetteur et le récepteur, puisque l'onde se propage le long du trajet de vitesse maximale, et non le long de la distance géométrique minimale.

Le temps mis par les ultrasons pour traverser les couches de contact doit être soustrait du temps total mesuré.

Les ondes qui suivent l'onde de tête se propagent également le long du trajet de vitesse maximale, mais au cours de leur mouvement, elles rencontreront des ondes réfléchies à partir de l'interface entre les granulats grossiers et la partie de mortier. Si le diamètre des granulés est égal à la longueur d'onde ou à la moitié de celle-ci, une résonance acoustique peut se produire à l'intérieur du granulé. L'effet de l'interférence et de la résonance peut être observé dans l'analyse spectrale d'un paquet d'ondes ultrasonores transmises à travers le béton avec différentes tailles d'agrégats.

Le schéma de propagation de l'onde de tête des ultrasons pulsés considéré ci-dessus n'est valable que pour les bétons ayant les propriétés indiquées au début de la section, c'est-à-dire la résistance mécanique et la vitesse de propagation des ultrasons dans le matériau à partir duquel les granulats grossiers sont obtenus dépassent la résistance et la vitesse dans la partie mortier du béton. De telles propriétés sont possédées par la majorité des bétons utilisés dans les usines de béton armé et les chantiers de construction, qui utilisent de la pierre concassée à partir de calcaire, de marbre et de granit. Pour le béton d'argile expansée, le béton mousse, le béton avec remplissage de tuf, le schéma de propagation des ultrasons peut être différent.

La validité du schéma considéré est confirmée par des expériences. Ainsi, à partir de la Fig. 2.2.54, on peut voir que lorsqu'une certaine quantité de pierre concassée est ajoutée à la partie en ciment, la vitesse des ultrasons augmente avec une légère augmentation (et parfois une diminution) de la résistance du béton.

Sur la fig. 2.2.56, il est à noter qu'avec une augmentation de la vitesse des ultrasons dans le matériau d'agrégat grossier, sa vitesse dans le béton augmente.

L'augmentation de la vitesse dans le béton avec des granulats plus gros (Fig. 2.2.55) s'explique également par ce schéma, car avec une augmentation du diamètre, le trajet des ultrasons à travers le granulat s'allonge.

Le schéma proposé de propagation des ultrasons permettra d'évaluer objectivement les capacités de la méthode par ultrasons pour la détection des défauts et le contrôle de la résistance du béton.

La section de la physique des ultrasons est entièrement couverte dans un certain nombre de monographies modernes sur l'échographie. Nous nous concentrerons uniquement sur certaines des propriétés des ultrasons, sans connaissance desquelles il est impossible de comprendre le processus d'obtention d'une imagerie par ultrasons.

Vitesse des ultrasons et résistance spécifique aux ondes des tissus humains (selon V.N. Demidov)

Une onde ultrasonore, ayant atteint la frontière de deux milieux, peut se réfléchir ou aller plus loin. Le coefficient de réflexion des ultrasons dépend de la différence de résistance ultrasonore à l'interface entre les milieux : plus cette différence est grande, plus le degré de réflexion est fort. Le degré de réflexion dépend de l'angle d'incidence du faisceau sur l'interface média : plus l'angle se rapproche d'une ligne droite, plus le degré de réflexion est fort.

Ainsi, sachant cela, il est possible de trouver la fréquence ultrasonore optimale, qui donne la résolution maximale avec une puissance de pénétration suffisante.

Les principes de base sur lesquels repose le fonctionnement des équipements de diagnostic à ultrasons, - il Propagé et reflet des ultrasons.

Le principe de fonctionnement des échographes diagnostiques est de réflexion des vibrations ultrasonores des interfaces des tissus avec une certaine valeur de résistance acoustique. On pense que la réflexion des ondes ultrasonores à l'interface se produit lorsque la différence entre les densités acoustiques des milieux est d'au moins 1 %. L'amplitude de la réflexion des ondes sonores dépend de la différence de densité acoustique à l'interface entre les milieux, et le degré de réflexion dépend de l'angle d'incidence du faisceau ultrasonore.

Obtention de vibrations ultrasonores

La production de vibrations ultrasonores est basée sur l'effet piézoélectrique direct et inverse, dont l'essence réside dans le fait que lorsque des charges électriques sont créées à la surface des faces du cristal, celui-ci commence à se contracter et à s'étirer. L'avantage des transducteurs piézoélectriques est la capacité de la source ultrasonore à servir simultanément de récepteur.

Schéma de la structure du capteur à ultrasons

Le capteur contient un piézocristal, sur les faces duquel sont fixées des électrodes. Derrière le cristal se trouve une couche de substance qui absorbe les ultrasons, qui se propagent dans la direction opposée à celle requise. Cela améliore la qualité du faisceau ultrasonore résultant. Typiquement, le faisceau ultrasonique généré par le transducteur a une puissance maximale au centre, et il diminue sur les bords, ce qui fait que la résolution des ultrasons est différente au centre et autour de la périphérie. Au centre du faisceau, vous pouvez toujours obtenir des réflexions stables à la fois des objets plus et moins denses, tandis qu'à la périphérie du faisceau, les objets moins denses peuvent réfléchir, et les objets plus denses peuvent être réfléchis comme des objets moins denses.

Les matériaux piézoélectriques modernes permettent aux transducteurs d'envoyer et de recevoir des ultrasons sur une large gamme de fréquences. Il est possible de contrôler la forme du spectre du signal acoustique, en créant et en maintenant une forme d'onde gaussienne plus résistante à la distorsion de la bande de fréquence et au décalage de la fréquence centrale.

Dans les dernières conceptions de dispositifs à ultrasons, une haute résolution et une clarté d'image sont fournies en utilisant un système de focalisation dynamique et un filtre d'écho à large bande pour focaliser les faisceaux ultrasonores entrants et sortants au moyen d'un micro-ordinateur. De cette manière, un profilage et une amélioration idéaux du faisceau ultrasonore et des caractéristiques de résolution latérale des images de structures profondes obtenues par balayage sectoriel sont assurés. Les paramètres de mise au point sont définis en fonction de la fréquence et du type de capteur. Le filtre d'écho à large bande offre une résolution optimale en adaptant parfaitement les fréquences pour absorber les échos des tissus mous. L'utilisation de capteurs multi-éléments haute densité permet d'éliminer les faux échos dus à la diffraction latérale et arrière.

Aujourd'hui, dans le monde, il existe une concurrence féroce entre les entreprises pour créer des systèmes visuels de haute qualité qui répondent aux exigences les plus élevées.

En particulier, Acuson Corporation a établi une norme spécifique pour la qualité d'image et la variété clinique, et a développé la plate-forme 128 XP™, un module fondamental d'amélioration continue qui permet aux médecins d'élargir la portée de la recherche clinique en fonction des besoins.

La plate-forme utilise 128 canaux électroniquement indépendants qui peuvent être utilisés simultanément pour la transmission et la réception, offrant une résolution spatiale, un contraste tissulaire et une uniformité d'image exceptionnels sur l'ensemble du champ de vision.

Les instruments de diagnostic à ultrasons sont divisés en trois classes : unidimensionnel, bidimensionnel et tridimensionnel.

Dans les scanners unidimensionnels, les informations sur un objet sont présentées dans une dimension le long de la profondeur de l'objet et l'image est enregistrée sous forme de pics verticaux. L'amplitude et la forme des pics sont utilisées pour juger des propriétés structurelles du tissu et de la profondeur des zones de réflexion des signaux d'écho. Ce type d'appareil est utilisé en écho-encéphalographie pour déterminer le déplacement des structures médianes du cerveau et des formations volumétriques (liquides et solides), en ophtalmologie - pour déterminer la taille de l'œil, la présence de tumeurs et de corps étrangers, en échopulsographie - pour étudier la pulsation des artères carotides et vertébrales sur le cou et leurs branches intracrâniennes, etc. À ces fins, une fréquence de 0,88-1,76 MHz est utilisée.

Scanners 2D

Scanners 2D sont divisés en appareils d'analyse manuelle et d'analyse en temps réel.

Actuellement, pour l'étude des structures de surface et des organes internes, seuls des instruments en temps réel sont utilisés, dans lesquels les informations sont continuellement réfléchies sur l'écran, ce qui permet de surveiller dynamiquement l'état de l'organe, en particulier lors de l'étude de structures en mouvement. La fréquence de fonctionnement de ces appareils est de 0,5 à 10,0 MHz.

En pratique, les capteurs avec une fréquence de 2,5 à 8 MHz sont plus souvent utilisés.

Scanners 3D

Pour leur utilisation, certaines conditions sont requises :

- la présence d'une formation de forme arrondie ou bien profilée ;

- la présence de formations structurelles situées dans les espaces liquides (fœtus dans l'utérus, globe oculaire, calculs dans la vésicule biliaire, corps étranger, polype dans l'estomac ou les intestins remplis de liquide, appendice sur fond de liquide inflammatoire, ainsi que tous les abdominaux organes sur fond de liquide d'ascite );

- formations structurelles sédentaires (globe oculaire, prostate, etc.).

Ainsi, compte tenu de ces exigences, les scanners tridimensionnels peuvent être utilisés avec succès pour la recherche en obstétrique, avec la pathologie volumique de la cavité abdominale pour une différenciation plus précise des autres structures, en urologie pour l'examen de la prostate afin de différencier la pénétration structurelle de la capsule, en ophtalmologie, cardiologie, neurologie et angiologie.

En raison de la complexité d'utilisation, du coût élevé des équipements, de la présence de nombreuses conditions et restrictions, ils sont rarement utilisés à l'heure actuelle. Cependant Numérisation 3D — c'est l'échographie du futur.

Échographie Doppler

Le principe de l'échographie Doppler est que la fréquence d'un signal ultrasonore, lorsqu'il est réfléchi par un objet en mouvement, change proportionnellement à sa vitesse et dépend de la fréquence des ultrasons et de l'angle entre la direction de propagation des ultrasons et la direction du flux. Cette méthode a été appliquée avec succès en cardiologie.

La méthode présente également un intérêt pour la médecine interne en raison de sa capacité à fournir des informations fiables sur l'état des vaisseaux sanguins des organes internes sans introduction d'agents de contraste dans l'organisme.

Il est plus souvent utilisé dans un examen complet des patients suspectés d'hypertension portale à ses débuts, pour déterminer la gravité des troubles de la circulation portale, déterminer le niveau et la cause du blocage du système de la veine porte, ainsi que pour étudier les modifications du sang porte. flux chez les patients atteints de cirrhose du foie lors de l'administration de médicaments (bêta-bloquants, inhibiteurs de l'ECA, etc.).

Tous les appareils sont équipés de capteurs à ultrasons de deux types : électromécaniques et électroniques. Les deux types de capteurs, mais plus souvent des capteurs électroniques, ont des modifications pour une utilisation dans divers domaines médecine dans l'examen des adultes et des enfants.

À version classique 4 méthodes de scanning électronique sont appliquées en temps réel : secteur, linéaire, convexe et trapézoïdal, dont chacun est caractérisé par des spécificités en relation avec le domaine d'observation. Le chercheur peut choisir la méthode de numérisation en fonction de la tâche à accomplir et de l'emplacement.

Analyse sectorielle

Avantages :

- grand champ de vision lors de l'examen de zones profondes.

Champ d'application:

– études craniologiques du nouveau-né à travers une grande fontanelle ;

– études cardiologiques ;

- examens abdominaux généraux des organes pelviens (notamment en gynécologie et dans l'étude de la prostate), organes du système rétropéritonéal.

Balayage de ligne

Avantages :

- un grand champ de vision lors de l'examen des zones peu profondes du corps ;

- haute résolution dans l'étude des zones profondes du corps grâce à l'utilisation d'un capteur multi-éléments ;

Champ d'application:

 ouvrages superficiels ;

— cardiologie;

– examen des organes pelviens et de la région périrénale ;

- en obstétrique.

Balayage convexe

Avantages :

- une petite zone de contact avec la surface du corps du patient ;

- un large champ d'observation dans l'étude des zones profondes.

Champ d'application:

- examens abdominaux généraux.

Balayage trapézoïdal

Avantages :

- un large champ d'observation lors de l'examen proche de la surface du corps et des organes profondément situés ;

— identification aisée des coupes tomographiques.

Champ d'application:

— examens abdominaux généraux ;

- obstétrique et gynécologique.

Outre les méthodes de numérisation classiques généralement acceptées, les conceptions des derniers appareils utilisent des technologies qui permettent de les compléter qualitativement.

Format de numérisation vectorielle

Avantages :

— avec un accès limité et un balayage depuis l'espace intercostal, il offre des caractéristiques acoustiques avec une ouverture minimale du capteur. Le format d'imagerie vectorielle donne une vue plus large dans les champs proches et lointains.

La portée est la même que pour le balayage sectoriel.

Numérisation en mode de sélection de la zone de zoom

Il s'agit d'un balayage spécial de la zone d'intérêt sélectionnée par l'opérateur pour améliorer le contenu des informations acoustiques de l'image en mode Doppler bidimensionnel et couleur. La zone d'intérêt sélectionnée est affichée avec une utilisation complète des lignes acoustiques et raster. L'amélioration de la qualité d'image se traduit par une densité de lignes et de pixels optimale, une résolution plus élevée, une fréquence d'images plus élevée et une image plus grande.

Avec une section normale, les mêmes informations acoustiques restent, tandis qu'avec le format de sélection de zone de zoom RES habituel, un grossissement de l'image avec une résolution accrue et davantage d'informations de diagnostic est obtenu.

Visualisation Multi-Hertz

Les matériaux piézoélectriques à large bande fournissent aux capteurs modernes la capacité de fonctionner sur une large gamme de fréquences ; offrent la possibilité de sélectionner une fréquence spécifique à partir d'une large bande de fréquences disponibles dans les capteurs tout en maintenant l'uniformité de l'image. Cette technologie vous permet de changer la fréquence du capteur en appuyant simplement sur un bouton, sans perdre de temps à remplacer le capteur. Et cela signifie qu'un capteur équivaut à deux ou trois caractéristiques particulières, ce qui augmente la valeur et la polyvalence clinique des capteurs (Acuson, Siemens).

Les informations ultrasonores nécessaires dans les dernières instructions de l'appareil peuvent être figées dans différents modes : mode B, mode 2B, 3D, mode B + B, mode 4B, mode M et enregistrées à l'aide d'une imprimante sur papier spécial, sur un ordinateur cassette ou bande vidéo avec traitement informatique de l'information.

L'imagerie par ultrasons des organes et des systèmes du corps humain est en constante amélioration, de nouveaux horizons et opportunités s'ouvrent constamment, cependant, l'interprétation correcte des informations reçues dépendra toujours du niveau de formation clinique du chercheur.

À cet égard, je me souviens souvent d'une conversation avec un représentant de la société Aloca, qui est venu nous voir pour mettre en service le premier appareil en temps réel Aloca SSD 202 D (1982). À mon admiration que le Japon ait développé une technologie ultrasonique assistée par ordinateur, il a répondu : "Un ordinateur c'est bien, mais si un autre ordinateur (pointant vers la tête) ne fonctionne pas bien, alors cet ordinateur ne vaut rien."

1. La vitesse de propagation des ultrasons dépend de la température et de la pression dans la canalisation. Vitesse ultrasonique à différentes valeurs la température de l'eau et la pression atmosphérique sont données dans le Tableau D.1.

Tableau E.1

Aleksandrov A.A., Trakhtengerts M.S. Propriétés thermophysiques l'eau à la pression atmosphérique. M. Maison d'édition des normes, 1977, 100s. ( service publique données de référence standard. Ser. monographies).

2. Lors de l'utilisation d'un débitmètre pour mesurer le débit et le volume d'eau dans les systèmes d'alimentation en eau et en chaleur, la vitesse des ultrasons est déterminée à partir des données du tableau. E.2 par la méthode d'interpolation linéaire en température et pression selon la formule :

où c(t,P) est la vitesse des ultrasons dans le fluide circulant dans le pipeline, m/s ;

c(t1) est la valeur tabulaire de la vitesse des ultrasons à une température inférieure à celle mesurée, m/s ;

c(t2) est la valeur tabulaire de la vitesse des ultrasons à une température supérieure à celle mesurée, m/s ;

c(P1) est la valeur tabulaire de la vitesse des ultrasons à une pression inférieure à celle mesurée, m/s ;

c(P2) - valeur tabulaire de la vitesse des ultrasons à une pression supérieure à celle mesurée, m/s ;

t est la température de l'eau dans le pipeline, ºС;

P est la pression de l'eau dans le pipeline, MPa ;

t1, t2 - valeurs tabulaires des températures, ºС;

P1, P2 - valeurs tabulaires de pression, MPa;

REMARQUE.

1. Les valeurs c(t1) et c(t2) sont déterminées à partir des données du tableau. D.1. Les valeurs c(P1) et c(P2) sont déterminées à partir des données du tableau. D 2. à une température la plus proche de la température de l'eau dans la canalisation.

2. Les mesures de la température et de la pression de l'eau dans la canalisation doivent être effectuées avec une erreur ne dépassant pas ±0,5 ºС et ±0,5 MPa, respectivement.

Tableau E.2

Suite du tableau D.2

Aleksandrov A.A., Larkin D.K. Détermination expérimentale de la vitesse des ultrasons dans une large gamme de températures et de pressions. Journal "Puissance thermique", №2, 1976, p.75.

3. En l'absence de tableaux sur la dépendance de la vitesse des ultrasons à la température du liquide, la vitesse des ultrasons peut être déterminée à l'aide de l'appareil illustré à la Fig. E.1. Immédiatement avant de mesurer la vitesse des ultrasons, le corps de l'appareil (support en acier) est immergé dans le liquide d'essai et la jauge d'épaisseur est ajustée pour mesurer la vitesse des ultrasons. Ensuite, une jauge d'épaisseur à ultrasons mesure directement la vitesse des ultrasons.

Pour mesurer la vitesse des ultrasons dans un liquide, il est également possible d'utiliser l'appareil US-12 IM (SCHO 2.048.045 TO) ou d'autres types de jauges d'épaisseur.

Figure E.1. Dispositif de mesure de la vitesse des ultrasons dans un liquide.