FR2783915A1 - Transducteur ultrasonore - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un transducteur ultrasonore comprenant, un boîtier dans lequel est logé un élément sensible apte à transformer un signal électrique en ondes ultrasonores et qui possède deux faces opposées, ledit élément sensible étant pourvu de deux électrodes disposées, l'une sur la face dite avant tournée vers le milieu de propagation des ondes ultrasonores et l'autre sur la face opposée dite arrière dirigée vers le fond dudit boîtier, une membrane de protection agencée contre le boîtier et la face avant dudit élément sensible, solidarisée audit boîtier et couplée acoustiquement à la face avant de l'élément sensible, caractérisé en ce que ledit transducteur ultrasonore comprend en outre un corps réalisé en matière plastique et qui est moulé par injection entre le boîtier et l'élément sensible de façon à servir de logement pour recevoir ledit élément sensible.
Description
La présente invention est relative à un transducteur ultrasonore
comprenant, un boîtier dans lequel est logé un élément sensible qui est apte à transformer un signal électrique en ondes ultrasonores et qui possède deux faces opposées, ledit élément sensible étant pourvu de deux électrodes disposées, l'une sur la face dite avant tournée vers le milieu de propagation des ondes ultrasonores et l'autre sur la face opposée dite arrière dirigée vers le fond dudit boîtier, une membrane de protection agencée contre le boîtier et la face avant dudit élément sensible, solidarisée audit boîtier et couplée acoustiquement à
la face avant de l'élément sensible.
1 0 Dans le domaine du comptage de liquides ou de gaz par ultrasons il est connu d'utiliser ce type de transducteurs ultrasonores qui est par exemple décrit dans le document FR 2
462 837.
Dans ce document, le boîtier comprend, du côté opposé au fond, un logement pour l'élément sensible ( par exemple un disque de céramique piézoélectrique) qui est réalisé
1 5 sous la forme d'un évidement annulaire concentrique.
La membrane de protection est réalisée sous la forme d'une mince feuille de matière plastique souple qui fait saillie radialement au-delà de l'élément sensible et qui est par
exemple collée sur le boîtier et sur la face avant dudit l'élément sensible.
Cette feuille de matière plastique souple sert à maintenir élément sensible élastiquement
en directions axiale et radiale.
Ainsi que mentionné dans ce document, le diamètre de l'évidement annulaire est légèrement plus grand que celui de l'élément sensible afin qu'il subsiste entre les deux
un jeu nécessaire pour absorber les phénomènes de dilatation thermique.
Toutefois, il n'est pas chose facile de maîtriser les dimensions de l'évidement annulaire dans lequel est installé l'élément sensible afin d'assurer un positionnement radial très
précis de celui-ci dans l'évidement annulaire.
Il arrive ainsi qu'en phase de fabrication le positionnement de l'élément sensible dans son logement ne soit pas assuré de manière suffisamment précise car les tolérances de fabrication du logement sont trop grandes ce qui peut conduire ultérieurement à de
mauvaises performances acoustiques du transducteur ultrasonore ainsi fabriqué.
La présente invention prévoit de remédier à cet inconvénient en proposant un transducteur ultrasonore comprenant, un boîtier dans lequel est logé un élément sensible apte à transformer un signal électrique en ondes ultrasonores et qui possède deux faces opposées, une membrane de protection agencée contre le boîtier et la face avant dudit élément sensible, solidarisée audit boîtier et couplée acoustiquement à la face avant de l'élément sensible, caractérisé en ce que ledit transducteur ultrasonore comprend en outre un corps réalisé en matière plastique et qui est moulé par injection entre le boîtier
et l'élément sensible de façon à servir de logement pour recevoir ledit élément sensible.
Comme le corps en matière plastique est directement moulé à l'intérieur du boîtier les dimensions du logement défini par le corps sont ajustées avec plus de précision que sur une pièce usinée car le corps en matière plastique moulée rattrape les imperfections du boîtier. Le positionnement de l'élément sensible dans son logement ne dépend plus de la
maîtrise de l'opération de collage dudit élément sensible avec la membrane et le boîtier.
Le jeu de montage existant entre le logement défini par le corps et l'élément sensible est donc mieux maîtrisé et, ainsi, l'élément sensible est mieux positionné dans son
logement qu'auparavant.
Selon une caractéristique, le transducteur ultrasonore comprend également un câble électrique qui traverse un orifice pratiqué dans le fond du boîtier et qui est relié électriquement aux deux électrodes, le corps en matière plastique formant une butée
axiale pour ledit câble électrique en direction de l'élément sensible.
Cela permet d'éviter qu'une poussée axiale sur le câble électrique ne se répercute sur l'élément sensible et entraîne une déformation de la membrane de protection, voire une
désolidarisation de celle-ci vis-à-vis du boîtier.
Pour que le corps en matière plastique soit apte à servir de butée axiale, il peut posséder
au moins une extension formant ancrage dans le boîtier.
Pour assurer la tenue mécanique du câble électrique par rapport au boîtier celui-ci est monté serti à l'intérieur d'un manchon métallique qui est engagé dans l'orifice pratiqué
dans le fond du boîtier.
Selon une caractéristique avantageuse, le manchon métallique comporte un épaulement radial en direction du boîtier afin d'empêcher un retrait axial dudit manchon dans une
direction opposée à celle de l'élément sensible.
Par ailleurs, l'épaulement du manchon métallique vient en appui sur le corps en matière
plastique qui fait office de butée axiale en direction de l'élément sensible.
Ainsi, l'ensemble boitier-manchon-corps est solidaire mécaniquement et peut résister à des forces axiales de poussée et de retrait, délibérées ou non, exercées sur le manchon
métallique sans que cela n'affecte le fonctionnement du transducteur.
Selon un premier mode de réalisation de l'ancrage du corps en matière plastique dans le boîtier, ledit corps comporte une saillie radiale qui s'étend dans une gorge annulaire pratiquée dans le boîtier à partir d'une zone périphérique dudit corps qui est en contact
avec ledit boîtier.
Selon un second mode de réalisation de l'ancrage du corps en matière plastique dans le boîtier, ledit corps s'étend à l'intérieur d'au moins un canal ménagé dans le fond du boîtier et débouche de l'autre côté dudit fond en une forme évasée qui empêche toute
poussée axiale en direction de élément sensible.
Plus précisément, le corps en matière plastique s'étend à l'intérieur de trois canaux axiaux qui débouchent de l'autre côté du fond du boîtier dans une rigole annulaire disposée perpendiculairement audits canaux. Par exemple, les trois canaux axiaux et la rigole sont disposés coaxialement à l'orifice
pratiqué dans le fond du boîtier.
Le câble électrique est par exemple relié aux électrodes par l'intermédiaire de deux fils de connexion, l'électrode disposée sur la face avant de l'élément sensible se prolongeant
1 0 jusque sur la face arrière de celui-ci.
La membrane de protection est par exemple métallique.
Le câble électrique est par exemple relié aux électrodes par l'intermédiaire, d'une part, d'un fil de connexion et d'autre part, de la membrane de protection métallique, du boîtier
qui est métallique et du manchon métallique dans lequel est serti ledit câble électrique.
L'élément sensible est par exemple un disque piézocéramique.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un transducteur ultrasonore consistant à former un boîtier, à solidariser un élément sensible apte à transformer un signal électrique en ondes ultrasonores à une membrane de protection, à installer ledit élément sensible dans un logement prévu à cet effet et à fixer ladite membrane de protection au boîtier, caractérisé en ce que ledit procédé consiste à injecter sous pression un corps en matière plastique entre le boîtier et l'élément sensible de
façon à ce que ledit corps serve de logement pour recevoir ledit élément sensible.
Avantageusement, pour éviter tout phénomène de condensation ultérieur, le procédé consiste à injecter un gaz neutre à l'intérieur du boîtier préalablement à l'installation de
l'élément sensible dans son logement.
Afin de rendre le transducteur hermétique, le procédé consiste à souder la membrane
métallique sur le boîtier métallique.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va
suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un transducteur ultrasonore selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 est une première variante de réalisation du transducteur ultrasonore de la figure 1, - la figure 3 est une deuxième variante de réalisation du transducteur ultrasonore de la figure 1, - la figure 4 est une troisième variante de réalisation du transducteur ultrasonore de la figure 1, - la figure 5 est une quatrième variante de réalisation du transducteur ultrasonore de la figure 1, - la figure 6 est une variante de réalisation du transducteur ultrasonore de la figure 5, - les figures 7 et 8 sont des vues d'un deuxième mode de réalisation de transducteur ultrasonore selon l'invention respectivement en coupe axiale et en perspective intérieure, - la figure 9 est une variante de réalisation du transducteur ultrasonore des figures 7 et 8, - la figure 10 est une vue en coupe axiale d'un transducteur ultrasonore lors de la
réalisation du corps en matière plastique.
Comme représenté à la figure 1 et désigné par la référence générale notée 10, un transducteur ultrasonore comprend un boîtier 12 en forme de pot qui peut être i 5 métallique ou en matière plastique et présente une symétrie de révolution autour de l'axe Z. Un orifice 14 ayant une direction alignée suivant l'axe Z est aménagée dans une partie
du boîtier appelée fond 12a.
La partie du boîtier 12b située à l'extrémité dudit boîtier opposée au fond 12a présente une ouverture 16 qui s'étend sur presque toute la largeur du boîtier et qui communique avec un évidement central 18 pratiqué dans le boîtier 12 autour de l'axe Z. Le transducteur 10 comprend un corps 20 réalisé dans une matière plastique telle que, par exemple, le polysulphure de phémylène et qui est placé dans l'évidement 18. Le corps 20 possède une paroi de fond 20a perpendiculaire à l'axe Z, en contact avec le fond 12a du boîtier et qui présente en son centre un trou 20b disposé en regard de
l'orifice 14.
Le corps 20 possède également des parois latérales 20c qui sont disposées en contact
avec les parois intérieures 12c dudit boîtier délimitant l'évidement 18.
Les parois latérales 20c sont configurées de manière à former un épaulement radial 20d
en regard de l'évidement central 18.
Le corps 20 comporte une saillie radiale annulaire 20e qui s'étend à partir d'une zone périphérique des parois latérales 20c dans une gorge annulaire 22 de forme
complémentaire prévue dans le boîtier 12.
La saillie a par exemple une forme triangulaire vue en section longitudinale dans le plan
de la figure 1.
Cette extension du corps 20 permet un ancrage de celui-ci dans le boîtier 12 afin que
tout déplacement axial dudit corps soit empêché.
Le corps 20 est moulé par injection dans l'évidement central 18 par l'ouverture 16
prévue dans le boîtier 12.
L'opération de moulage par injection sera décrite ultérieurement plus en détail pour un
corps de forme différente tel que représenté aux figures 7 à 10.
Toutefois, le principe de l'opération qui y sera décrite permet à l'homme du métier de réaliser le moulage par injection du corps 20 de la figure 1 et des autres corps
représentés sur les figures 2 à 9 sans difficultés excessives.
L'épaulement radial 20d formé par les parois latérales 20c du corps 20 définit un logement annulaire concentrique 24 destiné à recevoir un élément sensible réalisé par
exemple sous la forme d'un disque piézocéramique 26.
Cet élément sensible possède deux faces opposées 26a et 26b pourvues chacune d'une
électrode métallique 28, 30.
La face 26a dite arrière est tournée en direction de l'évidement central 18 et du fond du
boîtier tandis que la face 26b dite avant est orientée vers l'extérieur du boîtier.
L'électrode 30 de la face avant 26b s'étend jusqu'à la face arrière 26a de manière à former ce que l'on appelle un "retour d'électrode" qui permettra une liaison électrique
directe par un fil de connexion électrique.
Un câble électrique 32 traverse l'orifice 14 du fond du boîtier et est relié électriquement
aux deux électrodes 28, 30 respectivement par deux fils électriques de connexion 34,36.
Lorsqu'un signal électrique est transmis à l'élément sensible 26 celui émet des vibrations ultrasonores qui sont dirigées vers l'extérieur du boîtier 12 à partir de la face avant 26b et qui se propagent dans le milieu de propagation (eau, gaz, carburants,
liquides industriels...) dans lequel est placé le transducteur 10.
Le transducteur 10 comprend également une membrane de protection 38 qui est agencée simultanément contre le boîtier, plus précisément contre une surface annulaire 12d du
boîtier, et contre la face avant 26b de l'élément sensible 26.
La membrane 38 a pour fonction de protéger l'élément sensible 26 des agressions
chimiques et physiques provenant du milieu extérieur.
Cette membrane est couplée acoustiquement à la face avant 26b de l'élément sensible
par collage et est solidarisée au boîtier par exemple par collage.
La membrane de protection peut être constituée de plastique ou être métallique et par
exemple en acier inoxydable.
Toutefois, lorsque la membrane de protection est métallique, celle-ci peut être solidarisée au boîtier par soudage ce qui permet d'assurer une meilleure tenue
mécanique en cas de dépression dans le milieu de propagation.
Le soudage peut par exemple être réalisé au moyen d'un laser.
En l'absence de corps 20, les dimensions internes du boîtier 12 et les dimensions de l'élément sensible 26 sont définies avec des tolérances de fabrication qui, en s'additionnant, peuvent conduire à un positionnement imprécis de l'élément sensible
dans son logement à l'intérieur du boîtier.
Le fait d'avoir un corps moulé par injection à l'intérieur du boîtier permet d'obtenir des dimensions internes du logement défini par ledit corps plus précises que ne l'étaient les
dimensions internes du logement défini par le boîtier lui-même.
Il en résulte un positionnement plus précis de l'élément sensible dans son logement.
Selon une première variante de réalisation, le transducteur représenté à la figure 2, ne 1 0 diffèere de celui de la figure 1 que par le fait que le corps en matière plastique 40 possède une paroi de fond 40a dont les dimensions sont supérieures à celles de la paroi de fond a de la figure 1, laissant ainsi une place réduite pour le trou 40b pratiqué en regard de
l'orifice 14.
Sur la figure 2, la paroi de fond 40a pénètre dans l'espace cylindrique fictif défini par les 1 5 parois de l'orifice 14 afin que le câble 32 vienne en butée axiale contre ladite paroi de
fond 40a.
Cette disposition permet d'éviter que le câble ne vienne en contact avec l'élément sensible sous l'action d'une force extérieure et exerce ainsi sur la membrane 38 des déformations mécaniques. Ceci permet aussi d'éviter une rupture des fils de connexion
34, 36 qui sont fragiles.
Selon une deuxième variante de réalisation, le transducteur représenté à la figure 3 diffèere de celui de la figure 1 par le fait que le câble électrique 32 est engagé à l'intérieur
d'un manchon métallique 42 qui est lui-même engagé en force dans l'orifice 14.
Deux sertissages 44, 46 sont effectués à une certaine distance du boîtier 12 afin
d'assurer un maintien mécanique suffisant du câble électrique 32 dans le manchon 42.
Le câble ainsi rigidifié est protégé et peut mieux supporter les opérations de transport du transducteur. Le fait que le câble soit rigidifié permet également de mieux protéger les fils de
connexion électriques 34, 36 qui sont généralement des fils fins et donc cassants.
On comprend en effet que le câble qui n'est pas serti dans un manchon métallique peut être soumis, lors du transport du transducteur, à des déformations pouvant induire des chocs sur les fils de connexion et provoquer leur rupture, rendant par là même toute
utilisation ultérieure du transducteur impossible.
Selon une troisième variante de réalisation, le transducteur représenté à la figure 4 ne differe de celui de la figure 3 que par le fait que le corps en matière plastique 48 possède une paroi de fond 48a dont les dimensions sont supérieures à celles de la paroi de fond a de la figure 3, laissant ainsi une place réduite pour le trou 48b pratiqué en regard de
l'orifice 14.
Sur la figure 4, la paroi de fond 48a pénètre dans l'espace cylindrique fictif défini par les parois de l'orifice 14 afin que le câble 32 vienne en butée axiale contra ladite paroi de fond 48a, ceci pour les mêmes raisons que celles exprimées ci-dessus en relation avec la
figure 2.
La figure 5 illustre une quatrième variante de réalisation dans laquelle le boîtier métallique 12, le corps 20 et la membrane de protection 38 sont identiques à ceux de la
figure 3 et conservent les mêmes références.
1 0 L'élément sensible 50 porte deux électrodes 52, 54 disposées chacune sur deux faces opposées 50a, 50b dudit élément sensible, l'électrode 52 est agencée sur la face dite arrière 50a tournée vers le fond du boîtier 12 tandis que l'électrode 54 est agencée
uniquement sur la face dite avant 50b tournée vers le milieu de propagation.
Cet élément sensible est susceptible d'émettre des vibrations ultrasonores à une
fréquence par exemple égale à 1MHz.
La membrane de protection 38, par exemple en acier inoxydable, est collée sur l'électrode 54 au moyen d'une colle non conductrice qui est plus avantageuse qu'une colle conductrice. En effet, une colle conductrice est, d'une part, plus coûteuse et,
d'autre part, plus difficile à mettre en oeuvre qu'une colle non conductrice.
En outre, les colles conductrices sont relativement peu nombreuses sur le marché.
L'épaisseur du joint de colle est relativement faible et par exemple est égale à 1 0.m.
La membrane de protection 38 est fixée à la surface annulaire 12d du boîtier par un soudage par exemple laser qui assure l'étanchéité vis-àvis du milieu extérieur au transducteur. Un câble électrique 56 est monté dans un manchon métallique 58 et maintenu à
l'intérieur de celui-ci par deux sertissages 60, 62.
Le manchon 58 est engagé en force dans l'orifice 14 du boîtier.
La gaine isolante du câble 56 a par exemple été localement retirée préalablement au montage dudit câble dans le manchon et un troisième sertissage 64 est réalisé à l'endroit o le câble est dénudé afin d'assurer un contact électrique entre le manchon et le
blindage du câble.
Il est également possible de réaliser le contact électrique en dénudant une partie de la gaine située à l'extrémité du câble qui est tournée vers le transducteur et en retroussant le blindage dudit câble sur la gaine dans une direction opposée au transducteur, comme
représenté à la figure 7.
L'âme du câble est reliée à l'électrode 52 par un fil de connexion 66 ou par un contact
électrique ressort.
Pour réaliser le contact électrique entre l'ensemble membrane 38 et l'électrode 54, on peut par exemple utiliser une colle conductrice ou par exemple une colle non conductrice dont l'épaisseur obtenue par pressage est suffisamment faible (quelques microns) pour garantir au moins un point de contact électrique entre la membrane et l'électrode. Le transducteur ainsi obtenu peut être considéré comme une cage de Faraday qui isole parfaitement l'élément sensible de l'extérieur, ce qui le rend par conséquent insensible
aux perturbations électromagnétiques extérieures.
La figure 6 illustre une variante de réalisation de la figure 5 mais qui pourrait également s'appliquer aux transducteurs représentés sur les figures 1 à 4 o le contact électrique entre le câble et les électrodes s'effectue par l'intermédiaire de deux fils de connexion
34, 36.
Le transducteur de la figure 6 differe de celui de la figure 5 par le fait que le manchon métallique 70 porte à son extrémité engagée dans l'orifice 74 pratiqué dans le fond du
boîtier 76, un épaulement radial 72 dirigé vers le boîtier.
Le boîtier 76 et le corps en matière plastique 78 sont modifiés localement afin de loger
l'épaulement 72.
L'épaulement 72 vient en appui sur une zone annulaire 78b de la paroi de fond 78a du
corps qui forme également un épaulement.
La zone annulaire de la paroi de fond 78a du corps fait office de butée axiale en direction de l'élément sensible 50 pour le manchon métallique 70, ceci afin d'empêcher une déformation de la membrane de protection 38 et une rupture du fil de connexion 66
sous l'action d'une force extérieure transmise au manchon.
Par ailleurs, l'épaulement 72 faisant saillie radialement dans le boîtier 76 empêche que le manchon soit retiré axialement dans une direction opposée à celle de l'élément
sensible 50.
La configuration du transducteur ainsi obtenu offre une grande résistance mécanique aux actions extérieures, délibérées ou non, et assure donc une meilleure protection
mécanique de l'élément sensible et du fil de connexion que dans l'art antérieur.
Dans cette configuration, le corps 78 assure le maintien mécanique du boîtier 76 et du
manchon 70.
Les figures 7 et 8 illustrent un autre mode de réalisation de l'invention qui reprend les caractéristiques du transducteur de la figure 6 et leurs références en ce qui concerne l'élément sensible 50 et ses électrodes 52, 54, le manchon métallique 70 et les
sertissages 60 à 64.
Toutefois, dans ce mode de réalisation, une partie de la gaine du câble 80 située à l'extrémité orientée vers l'élément sensible a été retirée sur une partie de sa longueur et le blindage 82 dudit câble a été retroussé depuis cette extrémité en remontant en direction opposée audit élément sensible de manière à venir se superposer à la gaine restant en place sur la partie non dénudée dudit câble. Ainsi, le sertissage 64 du manchon métallique sur le blindage retroussé 82 du câble
assure la continuité électrique avec l'électrode 54.
Le corps 84 en matière plastique differe de celui des figures 1 à 6 par son extension qui forme un ancrage dans le boîtier 86 mais il conserve la forme générale représentée sur
les figures 1 à 6 à ceci près que la saillie 20e n'est plus utile.
Trois canaux axiaux de direction parallèle à l'axe Z (axe du câble 80) sont aménagés dans la boîtier 86 à la périphérie du manchon 70 et deux 88, 90 de ces canaux sont
représentés en coupe axiale sur les figures 7 et 8.
Ces trois canaux traversent partiellement le fond 86a du boîtier et débouchent du côté dudit fond opposé à l'élément sensible 50 en une forme évasée dans une direction
opposée audit élément sensible.
Les trois canaux débouchent plus précisément dans une rigole 92 annulaire qui entoure le manchon 70, est disposée perpendiculairement aux canaux axiaux et est agencée à
fleur de paroi sur la paroi extérieure du fond 86a du boîtier.
Le corps 84 s'étend depuis la forme générale représentée aux figures 1 à 6 (sans la saillie 20e) et disposée dans l'évidement central 18 à l'intérieur des canaux axiaux et de
la rigole 92.
Ainsi, la paroi de fond 84a et les parois latérales 84b sont solidaires de la couronne 84c remplissant la rigole 92 par l'intermédiaire des trois parties cylindriques occupant les canaux axiaux (seulement deux parties cylindriques 84d et 84e sont représentées sur les figures 7 et 8) de manière à ne former qu'une seule pièce mécanique. De cette façon, tout effort axial exercé par le manchon 70 sur la partie 84a du corps et dirigé vers l'élément sensible est compensé par la partie 84c dudit corps qui forme une retenue axiale.
Le corps 84 ainsi formé maintient solidement entre eux le boitier 86 et le manchon 70.
Il convient de noter que ce mode de réalisation peut également s'appliquer à un transducteur ultrasonore tel que celui représenté à la figure 9, o le contact électrique entre le câble 94 et les électrodes 28, 30 est réalisé par l'intermédiaire de deux fils de connexion 34, 36 analogues à ceux des figures 1 à 4. Ici, seuls deux sertissages sont
réalisés pour le maintien mécanique du câble 94 dans le manchon métallique 96.
Dans cette configuration, la protection mécanique offerte par l'ensemble boîtier 86 -
corps 84 - manchon 96 est également très utile en raison de la présence des deux fils de connexion et donc du risque statistiquement plus élevé de rupture que pour les
transducteurs à un seul fil de connexion.
La figure 10 illustre la fabrication du corps 84 du transducteur ultrasonore représenté aux figures 7 et 8. Lors de la fabrication du transducteur le boîtier 86 et le manchon 70 sont réalisés séparément: le boîtier réalisé en acier inoxydable est obtenu par usinage de même que le manchon. Le boîtier est maintenu entre deux demi-coquilles supérieure 100 et
inférieure 102.
1 0 Le manchon est ensuite engagé par son extrémité opposée à celle portant l'épaulement 72 dans l'évidement central 18 par l'ouverture 16 de manière à ce que ledit épaulement vienne en contact avec le boîtier 86 dans un logement 104 de forme annulaire prévu à
cet effet.
Un noyau 106 vient en contact avec une surface annulaire 86b du boîtier coaxiale à
1 5 l'évidement central 18 et est partiellement engagé dans celui-ci.
Un autre noyau 108 traverse le noyau 106 dans sa partie centrale et vient contre
l'épaulement 72 du manchon 70 pour maintenir celui-ci dans le logement 104.
De la matière plastique est alors injectée sous pression par un canal 110 disposé dans la demi-coquille supérieure 100 comme indiqué par la flèche afin de remplir l'espace
laissé vide entre le boîtier 86 et les différentes parties du moule.
Après solidification de la matière plastique les différentes parties du moule sont retirées (démoulage) et le corps 84 possède alors la forme définitive qui est représentée sur les
figures 7 et 8.
Parallèlement à cette opération, la membrane de protection 38 est collée sur l'élément
sensible 50 équipé de ses deux électrodes 52, 54 (Figs 7 et 8).
Le câble électrique 80 partiellement dénudé et dont une partie du blindage a été retournée sur la gaine de la partie restante dudit câble est engagé dans le manchon 70 et
les trois sertissages 60, 62 et 64 sont effectués.
L'âme du câble est reliée à l'électrode 52 de l'élément sensible 50 par le fil de
connexion 66 qui est soudé.
On injecte ensuite un gaz neutre (par exemple de l'azote) à l'intérieur du boîtier 86 de
manière à remplir l'évidement central 18.
Ceci a pour fonction d'éviter d'emprisonner de l'air dans l'évidement 18 lors de la
fermeture ultérieure du transducteur.
En effet, l'air possédant un taux d'humidité non négligeable pourrait, s'il était emprisonné dans le boîtier, donner lieu ultérieurement à des phénomènes de condensation susceptibles de nuire au contact électrique et de dégrader les performancesde l'élément sensible 50.
L'élément sensible équipé de la membrane de protection 38 est alors positionné dans son logement annulaire 112 (Fig.7) emprisonnrmant un volume d'azote dans l'évidement central 18 o règne désormais une atmosphère sèche et une soudure laser sous azote est
alors réalisée pour fixer la membrane de protection 3 8 à la surface annulaire 86b.
Le fait d'injecter directement le corps dans le boîtier et de monter le câble électrique dans un manchon métallique fixé au boîtier sont des opérations simples à réaliser et qui
conduisent à un transducteur solide mécaniquement et fiable.
Il convient de noter que l'air extérieur ne peut pas pénétrer dans l'évidement central 18 contrairement à ce qui est prévu dans le transducteur décrit dans le document FR 2 462 837, en raison, d'une part, de la soudure laser de la membrane 38 sur le boîtier et, d'autre part, du corps en matière plastique qui remplit tout l'espace entre le boîtier 86 et
l'évidement central 18.
Claims (17)
1. Transducteur ultrasonore (10) comprenant, un boîtier (12; 76; 86) dans lequel est logé un élément sensible (26; 50) apte à transformer un signal électrique en ondes ultrasonores et qui possède deux faces opposées (26a, 26b; 50a, 50b), ledit élément sensible étant pourvu de deux électrodes (28, 30; 52, 54) disposées, l'une sur la face dite avant (26b; 50b) tournée vers le milieu de propagation des ondes ultrasonores et l'autre sur la face opposée dite arrière (26a; 50a) dirigée vers le fond dudit boîtier, une membrane de protection (38) agencée contre le boîtier et la face avant dudit élément sensible, solidarisée audit boîtier et couplée acoustiquement à la face avant de l'élément sensible, caractérisé en ce que ledit transducteur ultrasonore comprend en outre un corps (20; 40; 48; 78; 84) réalisé en matière plastique et qui est moulé par injection entre le boîtier et l'élément sensible de façon à servir de logement (24) pour recevoir ledit
élément sensible.
2. Transducteur ultrasonore selon la revendication 1, comprenant également un câble électrique (32; 56; 80; 94) qui traverse un orifice (14) pratiqué dans le fond (12a 86a) du boîtier et qui est relié électriquement aux deux électrodes (28, 30; 52, 54), le corps en matière plastique formant une butée axiale pour ledit câble électrique en
direction de l'élément sensible (26; 50).
3. Transducteur ultrasonore selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le corps (20; ; 48; 78; 84) en matière plastique possède au moins une extension formant ancrage
dans ledit boîtier (12; 76; 86).
4. Transducteur ultrasonore selon la revendication 2, dans lequel le câble électrique (32; 56; 80; 94) est monté serti à l'intérieur d'un manchon métallique (42; 58; 70; 96)
qui est engagé dans l'orifice (14) pratiqué dans le fond du boîtier.
5. Transducteur ultrasonore selon la revendication 4, dans lequel le manchon métallique (70; 96) comporte un épaulement radial (72) en direction du boitier afin d'empêcher un retrait axial dudit manchon dans une direction opposée à celle de
l'élément sensible.
6. Transducteur ultrasonore selon la revendication 5, dans lequel l'épaulement (72) du manchon métallique (70; 96) vient en appui sur le corps (78; 84) en matière
plastique qui sert de butée axiale en direction de l'élément sensible.
7. Transducteur ultrasonore selon la revendication 3, dans lequel le corps (20) en matière plastique comporte une saillie radiale (20e) qui s'étend dans une gorge annulaire (22) pratiquée dans le boîtier (12) à partir d'une zone périphérique dudit corps qui est en
contact avec ledit boîtier.
8. Transducteur ultrasonore selon la revendication 3, dans lequel le corps (84) en matière plastique s'étend à l'intérieur d'au moins un canal (88, 90) ménagé dans le fond (86a) du boîtier (86) et débouche de l'autre côté dudit fond en une forme évasée qui
empêche toute poussée axiale en direction de l'élément sensible.
9. Transducteur ultrasonore selon la revendication 8, dans lequel le corps (84) en matière plastique s'étend à l'intérieur de trois canaux axiaux qui débouchent de l'autre côté du fond du boîtier dans une rigole annulaire (92) disposée perpendiculairement
audits canaux.
10. Transducteur ultrasonore selon la revendication 9, dans lequel les trois canaux axiaux et la rigole (92) sont disposés coaxialement à l'orifice (14) pratiqué dans le fond
du boîtier.
11. Transducteur ultrasonore selon la revendication 2, dans lequel le câble électrique (32; 94) est relié aux électrodes (28, 30) par l'intermédiaire de deux fils de connexion (34, 36), l'électrode disposée sur la face avant de l'élément sensible (26) se prolongeant
jusque sur la face arrière (26a) de celui-ci.
12. Transducteur ultrasonore selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la
membrane de protection (38) est métallique.
13. Transducteur ultrasonore selon les revendications 2, 4 et 12, dans lequel le câble
électrique (56; 80; 94) est relié aux électrodes (28, 30; 52, 54) par l'intermédiaire, d'une part, d'un fil de connexion (66) et d'autre part, du boîtier (12; 76; 86) qui est
métallique (58; 70) et du manchon métallique dans lequel est serti ledit câble électrique.
14. Transducteur ultrasonore selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel
l'élément sensible (26; 50) est un disque piézocéramique.
15. Procédé de fabrication d'un transducteur ultrasonore consistant à former un boîtier (12; 76; 86), à solidariser un élément sensible (26; 50) apte à transformer un signal électrique en ondes ultrasonores à une membrane de protection (38), à installer ledit élément sensible dans un logement prévu à cet effet et à fixer ladite membrane de protection au boîtier, caractérisé en ce que ledit procédé consiste à injecter sous pression un corps (20; 40; 48;78; 84) en matière plastique entre le boîtier et l'élément sensible de façon à ce que ledit corps serve de logement pour recevoir ledit élément sensible.
16. Procédé selon la revendication 15, consistant à injecter un gaz neutre à l'intérieur
du boîtier préalablement à l'installation de l'élément sensible dans son logement.
17. Procédé selon la revendication 15 ou 16, consistant à souder la membrane
métallique (3 8) sur le boîtier métallique.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9812129A FR2783915A1 (fr) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | Transducteur ultrasonore |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9812129A FR2783915A1 (fr) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | Transducteur ultrasonore |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2783915A1 true FR2783915A1 (fr) | 2000-03-31 |
Family
ID=9530941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9812129A Withdrawn FR2783915A1 (fr) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | Transducteur ultrasonore |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2783915A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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