ultrasons loi en 1/d²

[mathieu.lau]

bonjour à tous,
est-ce que l'un ou l'une d'entre vous a réussi à montrer la variation de l'amplitude des ultrasons avec la distance, en utilisant le matériel habituellement dévolu à la mesure de la vitesse du son : émetteur US (salve/continu) et récepteur US ?
Au delà de quelques cm, la tension relevée aux bornes du récepteur est sensiblement constante quand je la visualise à l'oscillo.
Ou alors, à cause d'interférences, la tension mesurée varie assez aléatoirement.

Laurent

[S.F]

la dernière fois que j'ai fait la manip, on avait des courbes moches et approximatives, mais cohérentes. On fait les mesures sur 50 cm d'écart entre les 2 récepteurs.

[pcrl]

Je l'avais testé rapidement au début du nouveau programme mais cela fonctionnait très mal. J'ai supposé qu'il y avait trop de réflexions sur le support (la table). Je ne suis pas allée plus loin...

[ike]

Il faut peut-être aussi prendre en compte qu'autour de soi il y a une multitude de sources d'ultrasons.
Je me suis assemblé il y a quelques années un détecteur d'ultrasons en kit pour écouter les chauves-souris (un Bat Detector). J'en ai autour de chez moi et les soirs d'été c'est très intéressant à écouter d'autant qu'elles ont une trajectoire de prédilection sur le chemin qui mène à la route. Je peux donc me placer en face d'elles (elles m'évitent au dernier moment, c'est amusant !)
Quoi qu'il en soit j'ai appris à propos de cet appareil qu'en frottant les doigts les uns sur les autres on émet des ultrasons que j'ai pu capter très facilement.
Les élèves ont été impressionnés entre le fait qu'on n'entende rien dans le domaine audible mais que le capteur qui transforme les ultrasons en sons audibles renvoie quelque chose de fort.
Pareil pour les tubes fluorescents, les écrans d'ordis et j'en passe.
Bref les sources de problèmes sont multiples.

[mathieu.lau]

Merci pour vos réponses et pour la confirmation de la difficulté de la mesure.
Je crains l'existence d'ondes stationnaires entre émetteur et récepteur, ce qui expliquerait les variations inattendues d'amplitude.

@Ike, c'est très intéressant cette conversion US/audible !
Laurent

[ike]

On peut le trouver là :
https://www.elektor.fr/franzis-bat-detector-kit

[physicus]

Bonjour,

Je n'ai pas pu essayer l'expérience mais après avoir fait quelques recherches et par expérience personnelle avec l'optique :

- les lois en 1/r, 1/r2 etc... ne sont pas évidentes à mettre en évidence expérimentalement, il faut être très soigneux: on a souvent du mal à mesurer précisément la position de l'émetteur de l 'onde et on compense pendant la modélisation avec un paramètre correspondant au décalage en position. De la même façon, quand on s'éloigne de la source, le détecteur peut être perturbé par le "bruit ambiant" (acoustique ou optique) et lors de la modélisation, on ajoute un paramètre constant au signal ("bruit de fond").? Du coup, on modélise une courbe décroissante variant assez peu avec trois paramètres ce qui commence à poser des problèmes de stabilité numérique, on obtient parfois des résultats de calculs débiles ...

- les ultrasons nécessitent d'être "perché": il faut éloigner de 20cm à 40 cm de la table l'émetteur et le récepteur. C'est valable pour toutes les expériences avec le son, j'avais eu un bug expérimental en mesurant la bande passant d'un gros haut parleur (TP de bac pro) , on observait un creux dans le spectre qui correspondait en fait à une interférence destructive avec une réflexion sur la table: le problème a été réglé en augmentant la distance haut parleur table et microphone table de 20 cm.

- les transducteurs que nous utilisons sont directifs, un lobe de 20° environ, il faut s'assurer quand on mesure l'intensité reçue qu'elle est bien maximale et que le transducteur est bien orienté vers l'émetteur

- le récepteur est interfacé, mais comment? le signal est il amplifié de façon linéaire? le gain est il constant?

- enfin, un truc que j'ai découvert en recherchant des informations pour le problème de Mathieu, c'est qu'à 40 KHz, les ultrasons sont absorbés dans l'air, 1 à 2 dB par mètre, et ça grimpe très vite avec la fréquence, donc on dévie rapidement de la loi d'atténuation géométrique. C'est la même chose dans l'eau. Une onde mécanique est absorbée dans le milieu où elle se propage, elle cède son énergie au milieu.

[mathieu.lau]

Merci pour toutes ces précisions @Physicus
J'avais essayé en 'perchant' émetteur et récepteur, ce n'était pas mieux.