Étude de l'efficacité des modes de Lamb dans la signature acoustique en fonction du liquide de couplage

LAIN (UPRESA 5011), Université Montpellier II, 34095 Montpellier Cedex 05, France

Auteur de correspondance : brunet@lain.univ-montp2.fr

Reçu : 4 Juin 1997
Révisé : 18 Novembre 1997
Révisé : 6 Février 1998
Accepté : 16 Février 1998
15 Juin 1998

Résumé

L'étude de la signature acoustique permet de mesurer les vitesses de propagation des ondes acoustiques longitudinale et transverse dans les matériaux massifs, vitesses à partir desquelles on détermine leurs propriétés mécaniques. Pour des matériaux en couche mince, ces vitesses ne sont plus mesurées directement Mays calculées à partir des vitesses accessibles expérimentalement : celles des modes de Lamb généralisés. Ces modes ont des vitesses dispersives et leur mesure dépend du liquide servant de couplant, dans lequel la couche est immergée. Dans cette étude, les liquides de couplage (méthanol, eau et solutions aqueuses de iodure de potassium KI_aq. 6 M et d'hydroxyde de potassium KOH_aq. 12 M) sont choisis en fonction de leurs paramètres acoustiques. La modélisation de la signature acoustique permet de prévoir leur influence respective, comment ils vont favoriser la détection des modes rapides et, d'une façon générale, augmenter la précision sur la mesure de la vitesse de tous les modes accessibles. Les études expérimentales confirment que la caractérisation de chaque mode peut être optimisée par le choix d'une part de la fréquence et d'autre part du liquide de couplage en fonction de sa vitesse, sa densité et son atténuation.

Abstract

The acoustic signature allows to measure the velocity of the longitudinal and transverse acoustic waves in bulk materials. From the velocities and density values the elastic properties can be calculated. For thin layer materials, these velocities are not directly measured but computed from the experimentally available velocities: the generalized Lamb waves velocities. These waves velocities are dispersive and their measurement depends on the liquid acting as a coupling fluid. In this study, the two faces of the layer are in contact with the liquid (methanol, water or aqueous solutions of potassium iodide KI_aq. 6 M and potassium hydroxyde KOH_aq. 12 M) chosen according to its acoustic parameters. The acoustic signature modeling allows to know their respective influence, the possible detection of the fast modes and, in general, the velocity measurement accuracy increase for all available modes. The experimental studies bear out that each mode characterization may be optimized by the appropriate choice of the frequency and of the coupling liquid according to its velocity, density and attenuation.