Introdu tion

Comparativement auxtransdu teursmono-éléments,l'emploidesondesmulti-éléments s'a ompagne de nombreux avantages. Le ontrle deséléments qui la omposent permet de supplanter le balayage mé anique par un balayage éle tronique dans l'exploration US dumilieu. Deplus, ilore lapossibilitéd'ee tuer desstratégiesde formationde fais eau multiples permettant notamment defaire varier laprofondeurde fo alisation, d'ajuster le nombre d'éléments utilisés à lazone d'exploration souhaitée et ... Ces usages ontribuent à l'amélioration dela qualitédesimages é hographiques. Le domaine delare onstru tion d'imageau moyen de sondes multi-éléments étant parti ulièrement ri he etvaste,nousne dé rirons, dans ette se tion, que les te hniques onventionnelles de l'imagerie par sonde linéaire qui ont étéutilisées dans e travailde thèse

3.1.1.1 Les sondes multi-éléments

Il existe plusieurs formes et plusieurs types de sondes multi-éléments. D'un té on trouvelesréseauxannulairesformésd'anneaux on entriquesdesurfa esidentiques, ontr- lablesindépendamment,etdel'autrelesréseauxlinéaires(lineararray), onvexes, on aves et de phase (phased array). Ces derniers sont onstitués de transdu teurs (ou éléments) re tangulaires également espa és le long de la dimension transverse à l'axe de propaga- tion, sur une surfa e plane (réseaux linéaires et réseaux de phase) ou in urvées (réseaux on aveset onvexes).Cetypederéseaumutli-élémentsest ourammentdénommébarrette ultrasonore.

C'est à e type desondeetplusparti ulièrement auxbarretteslinéairesquenousnous intéressonsdans ette se tion ar ilil s'agit du type de barretteutilisée au oursde ette thèse. La barrette linéaire, dont les spé i itésgéométriques sont illustrées gure 3.1, est onstituéed'unensembled'élémentspiézoéle triquesre tangulaires dehauteur

H

etd'une largeur

L

nettement plus petite, de l'ordre de la longueur d'onde

λ

dans le milieu. Ces éléments sont alignés le long de la dimension transverse (latérale) de la sonde. Ils sont dotésparfoisd'unelentille de fo alisation enélévation. Ceséléments sontespa és entre à entre d'un pas de réseau appelé pit h. Celui- i déni l'espa e inter-élément appelé kerf. Les barrettes omportent généralement un nombre d'éléments

Nelem

ompris entre 64 et 256.Lavaleurdupit hestgénéralement pro he de

λ

pour lesbarretteslinéairesetde

λ/2

pourles barrettes detype phased-array.

Contrairement aux réseaux annulaires qui, omme les transdu teurs mono-élément, né essitentunbalayagemé aniquepourlavisualisationbidimensionnelledumilieuexploré, les barretteUS permettent laréalisation d'unbalayage éle tronique.

LINÉAIRE MULTI-ÉLÉMENT

Figure 3.1 Cara téristiques géométriquesd'une sondelinéaire.

(a)Balayagelinéaireave fo alisation (b)Balayagese toriel

Figure 3.2 Balayage éle tronique

3.1.1.2 Balayage éle tronique

On distingue deux types de balayage éle tronique : le balayage linéaire et le balayage se toriel. Comme l'évoque la gure3.2, en fon tion du type de balayage pratiqué l'image restituéeseradeformere tangulaire(linéaire)oubiendelaformed'unéventail(se toriel). En imagerie onventionnelle haque émission, ou tir, s'ensuit de la re onstru tion d'une ligneé hographique;ainsi,lenombredelignes(

Nlignes

)équivautaunombredetirsee tués (

Ntir

) :

Nlignes

= Ntirs

(3.1)

Le balayage linéaire s'exé ute suivant la dimension latérale de la barrette, en ex itant su essivement un groupe d'éléments pour un nombre d'éléments émetteurs donné. Ce groupe d'éléments, de taille onstante, onstitue une sous-ouverture de la sonde que l'on appelle ouverture émettri e (

AE

). Le balayage éle tronique s'ee tue, typiquement, en déplaçantl'ouvertureémettri ed'unélémentà haquenouveautir, equisupplanteainsile dépla ement mé anique.Chaque tir,généralement fo alisé, donne lieu à lare onstru tion d'une ligne é hographique selon

z

entrée sur le entre de l'ouverture émettri e (axe de

LINÉAIRE MULTI-ÉLÉMENT

tir).Le nombre de tirs est alors régi par lenombre d'éléments monopolisés en émission et lenombre total d'élémentsde lasonde selonl'expression suivante:

Ntirs= Nelem− NE

+ 1

(3.2) où

Nelem

estlenombre d'élément de l'ouverture

AE

.

Le balayage se toriel monopolise pour haque tir l'ensemble deséléments de lasonde. Une angulation diérente est appliquée à ha un, e qui permet de ouvrir un se teur donné. Á la fo alisation du fais eau émis, s'ajoute don sa déexion. Le nombre de tirs ee tués lors d'unbalayage se toriel dépend alors de l'anglede départ (

θmin

) etd'arrivée (

θmax

) ainsiquedupasangulaire

∆θ

hoisi:

Ntirs=

θmax− θmin

∆θ

+ 1

(3.3)

En règlegénérale,

θmax

=-

θmin

.

Que esoit pour réaliserunbalayage linéaire ouse toriel, l'é hographedoit réaliseren émissionlepro essuspermettantd'a omplirladéexionet/oulafo alisationdufais eau. Pour ela, un jeu de retard approprié doit être appliqué à haque élément émetteur. La loi de retards imposant es dé alages est al ulée pour que tous les signaux arrivent en même temps en un point, que l'on appelle fo ale d'émission. Ce pro essus qui onsiste à al uler ette loi et à générer le fais eau ultrasonore fo alisé le long de la ligne, est appelé formation de fais eau en émission ou beamforming en émission. Le fais eau ainsi rééinsonieprogressivement une lignedumilieu.Lesé hosdumilieu sont alorsre ueillis par lesélémentsdel'ouvertureré eptri e (

AR

) puisdigitalisésavantde leurappliquerune fo alisation relative à leur temps d'arrivée. Ce pro essus s'appelle formation de voies en ré eption.

L'image é hographique s'obtient au nal,de façon séquentielle,par laréitération pour haque ligne des étapes de formation de fais eau en émission et de formation de voies en ré eption, l'ensemble onstituant le pro essus de re onstru tion d'image. Les retards de fo alisation appliqués sont déterminés selon l'hypothèse que la élérité ultrasonore est onstante au sein du milieu exploré et se al ulent don en appliquant une loi de retard ylindrique ou parabolique dans le as de l'approximation paraxiale (voir détail dans la se tion3.1.2.1.).

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