Caractérisation et modélisation des antennes acoustiques haute fréquence à l'aide de la méthode des éléments finis
Institution:
ValenciennesDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The aim of this work is to create effective tools to design medical transducer arrays with the help of finite element codes ATILA and EQI. First of all, a tridimensional model has been developped which enables harmonic analysis of a piezoelectric structure radiating into water. This 3D model enables numerical modelling of 2D transducer arrays made of piezocomposite materials. Secondly, a numerical study has been performed, using a 2D model (ATILA, plane strain approximation), which measures the influence of a matching layer and a backing on the behavior of a transducer bar. A choice criterion of the matching material has been found guaranteing no harmonic coupled modes in the bandwidth of the transducer. Thirdly, a solution to the problem of element cross-coupling is proposed and numerically tested using a simple five elements linear array.
Abstract FR:
L'objectif de ce travail est de créer des outils efficaces d'aide à la conception des antennes d'imagerie médicale à l'aide des codes de calcul éléments finis ATILA et EQI. Dans un premier temps, un modèle tridimensionnel a été mis en place permettant l'analyse harmonique d'une structure piézoélectrique rayonnant dans l'eau. Ce modèle 3D va ainsi permettre la modélisation numérique de mosai͏̈ques (antennes 2D) fabriquées à partir de matériaux piézocomposites. Dans un second temps, une étude numérique a été effectuée en utilisant un modèle 2D (ATILA-déformation plane) visant à mesurer l'influence d'une couche d'adaptation et d'un amortisseur sur le comportement d'un transducteur de type barreau. Un critère de choix du matériau d'adaptation a été établi garantissant l'éloignement des modes harmoniques de la bande passante du transducteur. Dans un troisième temps, une solution au problème de couplage inter-éléments est proposée et testée numériquement sur une antenne composée de cinq éléments.