Etude, conception et réalisation d’un dispositif électronique à base de capteurs ultrasonores pour la mesure de la vitesse d’onde acoustique dans un milieu liquide

Abstract

Dans ce mémoire, nous avons mis au point un dispositif électronique, à base de la technique ultrasonore pour la mesure de la vitesse ultrasonore dans les liquides. Le présent travail est divisé en deux parties. La première partie concerne l’étude et la réalisation des transducteurs ultrasonores. La deuxième partie comprend la réalisation du module électronique de mesure et les résultats préliminaires relevés par notre système. Dans le premier chapitre de la première partie du travail, nous avons effectué une étude théorique des propriétés des transducteurs ultrasonores en se basant sur les modèles classiques de Mason et de KLM. Nous avons mis en évidence l’effet de l’impédance acoustique du milieu de charge, du milieu d’amortissement et de la couche d’adaptation sur la réponse électrique et acoustique du transducteur. Nous avons, dans un deuxième chapitre, réalisé des transducteurs ultrasonores à base des céramiques piézo-électrique de fréquence de résonnance 5 MHz. Nous avons effectué une caractérisation expérimentale de ces transducteurs. Cette caractérisation consiste à relever leurs propriétés acoustiques et électriques. La comparaison des résultats théoriques et expérimentaux montre un accord satisfaisant. Dans la deuxième partie, nous avons développé un système électronique pour la génération des impulsions électriques programmables et pour le contrôle de la température de l’échantillon étudié. Dans une première étape, nous avons achevé une étude comparative des différentes techniques utilisées pour la mesure de la vitesse ultrasonore, après quoi nous avons présenté la technique employée dans ce travail. Nous avons ensuite décrit le système électronique réalisé et nous avons relevé ses performances. Ensuite nous avons mesuré la vitesse ultrasonore dans l’eau distillée pour tester la fiabilité du dispositif de mesure. Dans une dernière étape, nous avons présenté des résultats préliminaires sur les variations de la vitesse ultrasonore en fonction de la température et de la concentration dans l’huile d’olive.