Physique
SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DU MICROSCOPE ACOUSTIQUE PAR DES TRANSDUCTEURS PIEZOELECTRIQUES
Le microscope acoustique est un instrument de mesure de l’infiniment petit. Ses principales applications, l’imagerie et la microcaractérisation, qui permettent la détermination des modules d’élasticité et un contrôle de qualité des échantillons. Le microscope acoustique utilise une lentilleconvergente qui permet de créer des ondes réfractées sous divers angles dont l’angle limite dit, angle de Rayleigh. Le faisceau acoustique réfléchi par le matériau à étudier, résulte de la superposition de l’onde qui est réémise normalement, des ondes rayonnantes de Rayleigh et de toutes les autres ondes générées sous incidence comprise entre l’incidence normale et l’incidence sous angle de Rayleigh. Le travail présenté dans cet article, est une étude expérimentale d’un nouvel appareil, dont le fonctionnement se base sur le principe de fonctionnement du microscope acoustique aux basses fréquences. Il est constitué de trois transducteurs piézoélectriques, disposés convenablement, pour générer et recevoir uniquement, les ondes « utiles » : spéculaire réfléchie et rayonnantes de Rayleigh. Cet appareil sera mis en application pour caractériser mécaniquement un échantillon d’acier inoxydable. Voir les détails
Mots clés : Onde normale, onde de Rayleigh, microcaractérisation
Numerical simulation of a low- and a high-electric-field photocurrent decay in aSi:H
We report a numerical simulation of the photocurrent decay (PCD), from the steady state, in two different structure configurations based on the a-Si:H. The standard DOS of the a-Si:H is used. The high-electric-field PCD is considered in a structure configuration based on a metal/a-Si:H junction. Poisson’s and the two continuity equations are numerically solved in a one-dimensional space to calculate the current density. Two different boundary conditions of the a-Si:H film are considered. The low electric field PCD, which may occurs in a coplanar configuration, is calculated from the solution of a system of two non linear coupled rate equations which govern the free carriers concentrations and the different charges on the localized states in the gap. The calculated PCD versus time curves, for the two configurations, show a shoulder around 1μs which separate two main regions. We can see that the initial current decay is dominated by the electron emission from the conduction-band tail and the recombination via the dangling bonds states. The second current decay is mainly due to the electrons emission from the dangling bonds. We show also that the PCD curve tends towards the PCD of the coplanar configuration when the electric field decreases Voir les détails
Mots clés : a-Si:H film, simulation, photocurrent decay, recombination, Metal/semiconductor contact
Defects Detection in Welds Using Ultrasonic Analysis
In some austenitic stainless steel welds grains orientation cause deviation and splitting of the ultrasonic beam. It is especially true in the case of multipass welds when the remelting process after each pass causes complex solidification process. With these orientations we define a precise description of the heterogeneous and anisotropic material. Non destructive testing (NDT) is commonly used industrial method to evaluate the integrity ofindividual components. In service induced cracks such as fatigue and stress corrosioncracks can, if they are detected, be sized and monitored in order to postpone repairsor replacements. Voir les détails
Mots clés : Non destructive testing, Ultrasonic Analysis, Weld
Welded micrographic structure determination using ultrasonic analysis
In this paper, the aim of our study is the use of ultrasound to show experimentally the change of the microstructure of a material after a welding operation. Two welded carbon steel plates have been selected to be investigated. Two processes are considered: The flux wire process and manual arc process. Voir les détails
Mots clés : Ultrasonic Analysis, welding, microstructure
Utilisation d’un réseau de neurones artificiels pour la modélisation d’un essai de traction uniaxial – application HDPE –
Les propriétés mécaniques des matériaux sont d’un intérêt considérable puisqu’elles conditionnent non seulement tous les problèmes de leur mise en œuvre et leur mise en forme mais aussi leur comportement en service dans des applications extrêmement diversifiées. Pour un problème déterminé, le choix d’un matériau dépendra de ces propriétés mécaniques telles que la résistance, la dureté ou la ductilité. Il est donc nécessaire de les mesurer avec un certain nombre d’expériences que l’on appelle les essais mécaniques. Dans ce travail, nous voulons effectuer une programmation boite noire (black box), pour modélisé un essai de traction uniaxial. Dans la première partie, on établit une base de données conséquente relative à ce sujet. Les paramètres pris en compte sont les contraintes en fonction des déformations pour des vitesses de déformation prises entre 10-5 - 10-3 s-1, d’un polyéthylène de haute densité (HDPE), corrigées par la méthode de Bridgman. Le réseau choisi est un perceptron à une couche cachée, type feedforward, reconnu pour sa capacité d’approximer n’importe quelle fonction non linéaire. En premier, nous scindons notre ensemble de données en deux sous-ensembles : Le premier pour l’apprentissage, le deuxième pour la validation. Ensuite nous entraînons notre réseau afin qu’il apprenne bien le comportement du HDPE, enfin nous validions et nous testons sa réponse pour des nouvelles valeurs de vitesse de déformation. Voir les détails
Mots clés : traction, polyéthylène, réseau de neurones, feedforward, BRIDGMAN
Reconstruction de champs ultrasonores impulsionnels par déconvolution des effets spatio-temporels du transducteur récepteur
Lors de la mesure de champs de pression ultrasonore, le signal délivré par le transducteur récepteur est affecté par les propriétés de transmission spatio-temporelles de ce dernier. En particulier, la pression est spatialement moyennée en raison de la taille finie du récepteur. De plus, le signal délivré par le transducteur récepteur peut subir une distorsion du fait des variations fréquentielles de sa fonction de transfert. Le but de ce travail est de développer des procédures permettant de déconvoluer les effets spatio-temporels du transducteur récepteur et de sa chaîne de réception, afin de reconstruire le champ ultrasonore avec une meilleure résolution spatiale et temporelle. Ceci constitue un problème inverse dont la résolution a nécessité, d’abord, l’étude du problème direct. Pour cela, nous avons simulé le champ impulsionnel d’un transducteur plan ainsi que la réponse impulsionnelle spatio-temporelle de la chaîne de réception. Ceci nous a permis de déterminer le signal de sortie de la chaîne représentant les « données de mesure ». Le transducteur récepteur considéré était un hydrophone à membrane en PVDF avec des ouvertures de géométrie et de dimensions variées (linéaire, rectangulaire et circulaire). La déconvolution de la réponse impulsionnelle temporelle, qui a été effectuée à l'aide d'un filtre inverse, a donné des résultats performants, quelles que soient les dimensions de l'ouverture et le niveau du bruit du signal « mesuré ». Les résultats de la déconvolution spatiale effectuée à l’aide d’un filtre de Wiener spatial bidimensionnel ont montré la dépendance de la qualité de la reconstruction du rapport signal sur bruit, de la largeur de bande des fréquences spatiales du champ de pression étudié et des dimensions de l'hydrophone. Bien que, les résultats obtenus dans le cas des hydrophones bidimensionnels montrent des écarts entre le champ reconstruit et celui de la pression rayonné (pour un rapport signal sur bruit faible), ceux obtenus, pour des hydrophones à ouverture linéaire (égale à quatre fois la longueur d’onde centrale de l’impulsion ultrasonore) sont d’une très bonne qualité. Voir les détails
Mots clés : ultrason, hydrophone en PVDF, déconvolution, filtre inverse, filtre de Wiener
ETUDE PAR RESEAUX DE NEURONESDU COMPORTEMENT MECANIQUED’UN MATERIAU DUCTILE.-APPLICATION AU HDPE-
The mechanical properties of materials are of a considerable interest since they conditioned not only all the problems of their working implementation but also their behavior in service in extremely diversified applications. For a determined problem, the choice of a material will depend on these mechanical properties such as resistance, hardness or ductility. It is thus necessary to measure them with a certain number of experiments which one calls the mechanical tests. In this work, we want to approach an effective law of behavior by the artificial neural networks. In the first part, we establish a data base consequent relating to this subject. The parameters taken into account are the strains according to the stress for the speeds of deformation taken between 10-5 - 10-3 s-1, of a high-density polyethylene (HDPE), corrected by the Bridgman’s method. The selected network is a single hidden-layer feedforward, recognized for its capacity to approximate any nonlinear function. First, we divide our whole of data into two subsets: the first for the training, the second for the validation. Then we involve our network so that it learns the behavior well from the HDPE, finally we validate and we test his response for new values speed of deformation. Voir les détails
Mots clés : tensile test, polyethylene, Neural Network, feedforward, BRIDGMAN
Spatio-temporal deconvolution of pulsed ultrasonic fields received by a transducer of linear aperture : a simulation study
In ultrasonic field measurements, the signal delivered by the receiving transducer is affected by the receiver spatio temporal transmission properties. The pressure is spatially averaged over its finite-size aperture. Furthermore, frequency variations of its transfer function may distort the output signal. The efficiency of the deconvolution of these effects is shown by means of numerical simulations. The pulsed pressure field radiated by a wideband 10.3mm-radius planar transducer, with a central frequency fc = 2.25 MHz ( c: corresponding ultrasonic wavelength in water) is considered. The receiver is a linear aperture 25 μm- thick PVDF membrane hydrophone. The study shows that the quality of the reconstructed signal depends strongly upon the signal-to-noise ratio (SNR), the aperture dimensions and the distance from the source. For an aperture of length L = 2.6 mm ≈3.9c, placed on axis at z = 3 mm, correlation coefficients between the reconstructed pressure and the original one, rppˆ , of 0.999, 0.988 and 0.655 have been obtained, for SNRs of 60, 40 and 20 dB respectively. For a greater aperture (L = 4.6=mm ≈6.9c) and SNR = 40 dB, no satisfactory results could be obtained at this distance ( rppˆ = 0.912). At a greater axial distance (z = 20 mm), better deconvolution results could be achieved ( rppˆ = 0.928). Voir les détails
Mots clés : PVDF hydrophones, SNR, Wiener filtre, aperture, spatio -temporal
DETERMINATION OF MECHANICAL AND PHYSICAL PROPERTIES OF MATERIALS BY ULTRASOUNDS
The ultrasonic waves, with the matter interaction study, is an increasingly effective tool for qualitative and/or quantitative characterization of industrial materials. In this article, we describe experimental studies, which were the work object at the Welding and Control Center (CSC), based on the measurement of some simple ultrasonic parameters such as propagation velocities and attenuation coefficients of the longitudinal and transverse waves through various samples. These measurements were taken on samples of suitable nature, shape and dimensions and eventually heat treated in order to obtain the required properties. Voir les détails
Mots clés : Ultrasounds, Attenuation, Velocity
MONTE-CARLO SIMULATION OF PRIMARY ELECTRONS IN THE MATTER FOR THE GENERATION OF X-RAYS
The x-rays imagining chains components from the source to the detector, rest on the first part of simulation to the energy production of x-rays emission (source), which suggest us to identified the losses energies result from interaction between the fast electrons and the particles of metal : the energies losses due to “collisional losses” (ionization, excitation) and “radiative losses”. For the medium and the primary electron energy which interests us, the electrons slowing down in the matter results primarily from the inelastic collisions; whose interest is to have to simulate the x-rays characteristic spectrum. We used a Monte-Carlo method to simulate the energy loss and the transport of primary electrons. This type of method requires only the knowledge of the cross sections attached to the description of all the elementary events. In this work, we adopted the differential cross section of Mott and the total cross section of inner-shell ionization according to the formulation of Gryzinski, to simulate the energy loss and the transport of primary electrons respectively. The simulation allows to follow the electrons until their energy reaches the atomic ionization potential of the irradiated matter. The differential cross section of Mott gives us a very good representation of the pace of the distribution of the energy losses. The transport of primary electron is approximately reproduced. Voir les détails
Mots clés : X-rays, Monte-Carlo method, inelastic collision, energy loss