Etude des phénomènes de non-linéarités ultrasonores : Analyse théorique et expérimentale de systèmes de mesure du paramètre B/A par la méthode d'amplitude finie
Résumé
The objective of this thesis is the theoretical and experimental study comparative methods used for measurement of the ultrasonic parameter of nonlinearity B/A of liquid media and biological. These principles of measurement, pertaining to the family known as finite amplitude methods, rest on the harmonic analysis of the ultrasonic wave detected after its crossing in the medium to characterize. In a
first part, after a presentation of the theoretical bases of nonlinear acoustics, we develop the various analytical solutions connecting parameter B/A to the harmonic components of the detected wave, then we propose new solutions for the second harmonic, simpler and exploitable in experiments. These solutions integrate the phenomena of diffraction, absorption, and nonlinearity. After a review of the various methods of measurement described in the literature, we devote the fourth
chapter to the theoretical and experimental analysis of the comparative methods using two transducers, for the emission and the detection of the ultrasonic wave. The originality of this work rests on the taking into account of the sensitivities of the transducers in the various expressions of parameter B/A. We thus develop a function of sensitivity of the system of measurement allowing to define the
experimental situations most adapted to the comparative method. The principal interest of this method is to free itself from the calibration of the transducers, which is possible if the function of sensitivity is close to the unit. Experiments validate then the various theoretical developments. In the last chapter we propose a method of original measurement of parameter B/A in pulse-echo
mode using one transducer in emission-reception. This process is then supplemented by a device of filtering improving detection of the second harmonic of the echo. The experiments confirm the theoretical predictions and show the possibility of exploiting this system in quantitative medical imagery, by the additional knowledge of parameter B/A of the analyzed biological environment.
L'objectif de cette thèse est l'étude théorique et expérimentale des méthodes comparatives utilisées pour la mesure du paramètre de non linéarité ultrasonore b/a de milieux liquides et biologiques. Ces principes de mesure, appartenant à la famille des méthodes dites d'amplitude finie, reposent sur l'analyse harmonique de l'onde ultrasonore détectée après sa traversée dans le milieu à caractériser. Dans une première partie, après une présentation des bases théoriques de l'acoustique non linéaire, nous développons les différentes solutions analytiques reliant le paramètre b/a aux composantes harmoniques de l'onde détectée, puis nous proposons de nouvelles solutions pour le second harmonique, plus simples et exploitables expérimentalement. Ces solutions intègrent les phénomènes de diffraction, d'absorption, et de non linéarité. Après une revue des différentes méthodes de mesure décrites dans la littérature, nous consacrons le quatrième chapitre à l'analyse théorique et expérimentale des méthodes comparatives utilisant deux transducteurs, pour l'émission et la détection de l'onde ultrasonore. L'originalité de ce travail repose sur la prise en compte des sensibilités des transducteurs dans les différentes expressions du paramètre b/a. Nous développons ainsi une fonction de sensibilité du système de mesure permettant de définir les situations expérimentales les plus adaptées à la méthode comparative. Le principal intérêt de cette méthode est de s'affranchir de la calibration des transducteurs, ce qui est envisageable si la fonction de sensibilité est voisine de l'unité. Des expérimentations valident ensuite les différents développements théoriques. Dans le dernier chapitre nous proposons une méthode de mesure originale du paramètre b/a en mode pulse-écho n'utilisant qu'un seul transducteur en émission-réception. Ce procédé est ensuite complété par un dispositif de filtrage améliorant la détection du second harmonique de l'écho. Les expérimentations confirment les prédictions théoriques et montrent la possibilité d'exploiter ce système en imagerie médicale quantitative, par la connaissance supplémentaire du paramètre b/a du milieu biologique analysé.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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