Connues depuis longtemps, les capacités technologiques des ultra-sons ne cessent, pourtant, d’évoluer et leur exploitation constante constitue l’avenir de la science moderne.
Ces ondes inaudibles à l’oreille humaine, mais qui pourtant nous entourent en permanence pourraient représenter l’avenir de la science et des technologies.
De la téléphonie au médical et selon la gamme de fréquences considérée, les ultra-sons ont le pouvoir d’entraîner des modifications physiques et chimiques des matériaux, ou encore de déterminer les caractéristiques d’un milieu qu’ils traversent.
La révolution des ultrasons est bien présente dans nos vies mais comment leur utilisation change -t-il notre quotidien ?
Histoire des ultra-sons
C’est Lazzaro Spallanzani qui, en 1794, soupçonna le premier l’existence des ultrasons.
Ils ont été découverts en 1883 par le physiologiste anglais Francis Galton.
Le physicien français Paul Langevin a ensuite inventé le triplet de Langevin.
Ses premiers travaux datant de la fin de la première guerre mondiale se sont basés sur les techniques de production des ultrasons pour le SONAR.
Certains de ces travaux débouchèrent rapidement sur des applications dans le domaine du contrôle et du diagnostic médical, Les applications et utilisations industrielles des ultrasons sont apparues vers la fin des années 50.
C’est aussi à cette époque que de nombreux laboratoires ont mis en évidence l’extrême diversité des applications des ultrasons.
Dans le courant des années 80, le développement rapide de techniques de modélisation ont permis une avancée importante dans la maîtrise de la technologie.
Définition de l’ultra-sons : ondes élastiques et fréquence
Les ultrasons sont des ondes élastiques dont la fréquence est comprise entre 16 kHz environ et plusieurs centaines de Mégahertz.
Ces ondes sonores sont produites par transformation d’une énergie électrique, transportée par des courants alternatifs de fréquence élevée, en énergie mécanique.
Leur fréquence est trop élevée pour être audibles par l’oreille humaine.
A ces fréquences très élevées, les ultrasons sont l’équivalent d’un rayon laser pour les ondes lumineuses : ils sont très précis et puissants car ce sont des ondes sonores très concentrées.
Il existe trois types d’émetteurs d’ultrasons :
- Les générateurs piézoélectriques composés de lamelles de quartz collées entre deux disques d’acier. Lorsqu’un courant alternatif parcourt les disques, les lames se déforment à la même fréquence que celle de la tension appliquée ;
- Les émetteurs magnétostrictifs jouent sur la variation des dimensions d’un corps ferromagnétique si il est placé dans un champ magnétique variable ;
- Les émetteurs électrostrictifs, qui jouent quant à eux sur la variation des dimensions de certaines céramiques lorsqu’elles sont placées dans un champ électrique variable.
Les différentes applications des ondes ultra-sons
Les performances des matériels liés aux progrès de l’électronique offrent aujourd’hui de nouvelles perspectives d’utilisation des ultrasons dans l’industrie et le domaine médical.
Les ultrasons sont classés en deux grandes catégories :
- les ultrasons de faible puissance pour le diagnostic, la mesure et le contrôle,
- les ultrasons de forte puissance considérées comme tels lorsqu’ils provoquent une modification du milieu où ils circulent ( actions mécaniques, thermiques ou chimiques).
Quelques applications et utilisations des ultra-sons :
- Santé médecine et diagnostics : Thérapies comme par exemple la thermothérapie par ultrasons focalisés.
- Biologie et chimie : l’utilisation d’ultra-sons dans la sonication pour rompre les membranes des cellules, pour nettoyer ou désinfecter du matériel avec un sonicateur.
- Agriculture : utilisation des ondes par vibration (nébulisation) de l’eau qui se transforme en aérosol et alimente le système racinaire et en oxygène.
- En télédétection, pour le sonar (acronyme de sound navigation and ranging) qui est un appareil, utilisant les propriétés particulières de la propagation du son dans l’eau pour détecter et situer les objets sous l’eau.
- Industries : métallurie dans les essais non destructifs de matériaux, pour la coupe ou soudure des thermoplastiques, la soudure des métaux non ferreux, industrie automobile, coiffure pour l’implant capillaire.
- Alimentation : découpes des fromages, des pâtes, viandes, poissons, gâteaux à très haute vitesse et sans pertes.
- Chasser des animaux ou insectes réputés nuisibles : rongeurs, Acariens, tiques, puces, mouches ou moustiques par sonnerie Mosquito.
- En téléphonie par l’ultrasonnerie, la « sonnerie anti-vieux » ou la « sonnerie anti-adulte », car les sons de fréquences élevées deviennent inaudibles pour les adultes à partir de 25 ans environ…
