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Notes d’application

Influence des interfaces fixes et mobiles sur la mesure des profils de vitesse

Les interfaces réfléchissent et modifient le champ acoustique. L’intensité du champ acoustique reçue en un point du liquide dépend du matériau, de la forme et du nombre de ces interfaces. Cette intensité est le plus souvent très difficile à évaluer. Ce manque d’information ne permet pas de déterminer précisément la taille du volume de mesure.

Ces interfaces peuvent, dans certaines situations, générer des artefacts et provoquer des modifications des profils de vitesse, comme illustré sur les figures.

Le faisceau ultrasonore BC réfléchi par l’interface éloignée transforme cette interface en émetteur. Les mêmes particules contenues dans le liquide vont diffuser une seconde fois l’énergie en direction du transducteur. La profondeur associée au trajet ABC se situe en dehors du liquide en écoulement. Des composantes de vitesse fictives s’ajoutent alors au profil de vitesse réel.

La mesure des vitesses à proximité de l’interface éloignée est affectée par ce phénomène. La taille du faisceau ultrasonore détermine principalement l’importance de cet artefact.

Artefact dû à la réflexion sur une paroi éloignée
Réflexions multiples modifiant le faisceau ultrasonore

Dans cette autre situation, les ondes ultrasonores réfléchies à l’intérieur d’une paroi élargissent le faisceau ultrasonore dans le liquide et modifient sa forme.

Ces réflexions perturbent la détermination de la taille et de la forme du volume de mesure. L’épaisseur, l’impédance acoustique et le coefficient d’atténuation de l’interface déterminent l’importance de ce phénomène.

Cette situation apparaît par exemple lors de mesures à travers des parois en acier.

Interface mobile

Les interfaces produisent souvent des réflexions très fortes. Malgré les nombreuses réflexions nécessaires pour atteindre le transducteur, l’énergie réfléchie par ces interfaces est souvent plus élevée que celle provenant des particules entraînées par l’écoulement du liquide.

La plupart des algorithmes utilisés pour calculer le décalage de fréquence Doppler ne prennent pas en compte les composantes stationnaires. L’élimination de ces composantes stationnaires par filtrage passe-haut entraîne une augmentation de la dynamique des échos analysés et une diminution de la sensibilité lors de la mesure des faibles vitesses.

Lorsque certaines interfaces sont en mouvement, l’estimation correcte de l’ensemble du champ de vitesse devient très difficile. Les échos générés par ces interfaces peuvent affecter le profil de vitesse en de nombreux points en raison de la combinaison de multiples réflexions.

Le décalage de fréquence Doppler induit par ces interfaces mobiles ne peut pas être supprimé si ses valeurs sont identiques à celles des particules en écoulement.