Brevet FR2496919A1 — publié le 19820625

APPAREIL D'EXAMEN DE MILIEUX PAR METHODE ULTRASONORE. La présente invention concerne un appareil d'examen de mi- lieux par méthode ultrasonore comportant, pour l'émission périodique de signaux ultrasonores et la réception des échos ultrasonores corres- pondants, au moins un transducteur destiné à vibrer en mode d'épaisseur, un étage d'excitation électrique de ce transducteur et un étage de trai- tement des échos reçus. En échographie ultrasonore, aucune solution satisfaisante n'est actuellement connue au problème de l'aiguillage des signaux élec- triques qui vont exciter le transducteur et des signaux électriques délivrés par ce dernier en correspondance aux échos qu'il reçoit à la suite de l'émission des signaux ultrasonores. En effet, selon que l'ap- pareil d'examen émet ou reçoit, l'impédance à présenter au transduc- teur doit être faible ou au contraire élevée, ce qui crée la difficulté d'une liaison directe au point commun entre les étages d'excitation électrique et de traitement des échos (le risque d'une telle liaison étant "l'aveuglement" de la chaîne de réception pendant l'émission). Une solution actuellement préconisée pour tourner cette dif- ficulté est de prévoir un circuit à portes avec une entrée reliée à l'étage d'excitation électrique, une sortie reliée à l'étage de traite- ment des échos et une entrée-sortie reliée au transducteur. Une telle structure est décrite par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 139 834, déposé le 29 juin 1977 et délivré le 13 février 1979 au nom de la Société cessionnaire Nippon Soken. Des effets parasites du second ordre et des limitations en courant et en tension constituent cependant des inconvénients de cette solution. 249 691 9 Un but de l'invention est de proposer un appareil d'examen de milieux par méthode ultrasonore dans lequel le découplage des cir- cuits d'émission et de réception ultrasonores soit réalisé de façon véritablement satisfaisante, et dans lequel il soit en outre possible d'ajuster la sensibilité et l'amortissement du transducteur. L'invention concerne à cet effet un appareil d'examen de milieux par méthode ultrasonore tel que défini ci-dessus et caractérisé en ce que: (A) le transducteur est composé d'au moins deux couches transductrices distinctes réalisées en un matériau piézoélectrique, dont la première est reliée à l'étage d'excitation électrique et la deuxième à l'étage de traitement des échos; (B) l'étage d'excitation électrique comprend en série, dans une première voie dite d'émission: (a) un générateur de signaux électriques répétitifs à large bande de fréquence, pour permettre la propagation de signaux ultrasonores dans le milieu exploré; (b) un premier additionneur recevant sur une première entrée les signaux électriques d'excitation du transducteur fournis par le générateur; (c) un premier amplificateur, dont la sortie est reliée à la première couche transductrice; (C) l'étage de traitement des échos comprend, à la suite de la deuxième couche tranductrice,dans une première voie dite de ré- ception: (d) un deuxième amplificateur (e) un circuit à retard; (f) un circuit de traitement des signaux électriques correspondant aux échos reçus; (D) l'étage d'excitation électrique comprend également une deuxième voie dite d'asservissement, destinée à relier la deuxième couche transductrice à une deuxième entrée du premier additionneur par l'intermédiaire des éléments suivants placés en série: (g) un premier circuit à portes inséré entre la deu- xième couche transductrice et l'entrée du deuxième amplificateur (h) un troisième amplificateur 249 691 9 (i) un premier circuit de correction de la fonction de transfert de la première voie dite d'émission de l'étage d'excita- tion électrique; (E) pendant l'émission des signaux ultrasonores, le premier circuit à portes est conducteur exclusivement de la deuxième couche transductrice vers le troisième amplificateur de la deuxième voie dite d'asservissement de l'étage d'excitation électrique, tandis que, pen- dant la réception des échos, ce même premier circuit à portes est con- ducteur exclusivement de la deuxième couche transductrice vers le deuxième amplificateur de la première voie dite de réception de l'é- tage de traitement des échos. Grâce à l'utilisation d'un transducteur constitué d'au moins deux couches transductrices distinctes empilées et utilisées l'une à l'émission en présentant une impédance la plus faible possible et l'autre à la réception en présentant une impédance la plus élevée possible, les conditions idéales de charge du transducteur par les étages d'excitation électrique et de traitement des échos sont prati- quement respectées. En effet, pour qu'à l'émission on soit sûr de la forme d'onde de la pression acoustique engendrée par le transducteur, l'impédance de sortie de l'étage d'excitation électrique doit être aussi faible que possible, faute de quoi elle modulerait la tension re- çue par le transducteur. Inversement, pour une bonne réception avec une sensibilité suffisante et donc un rapport signal sur bruit satis- faisant, l'impédance d'entrée de l'étage de traitement des échos doit être aussi élevée que possible. La structure proposée non seulement concilie des exigences contradictoires, mais en outre autorise la mise en place, dans l'étage d'excitation électrique, d'une voie d'asservissement comprenant un cir- cuit de correction de la fonction de transfert de la première voie dite d'émission de cet étage d'excitation, et la présence de ce cir- cuit de correction permet un contrôle partiel de l'amortissement et de la sensibilité du transducteur ultrasonore. Ladite structure autorise également la mise en place, dans l'étage de traitement des échos, d'une voie de transfert direct comprenant un deuxième circuit de correc- tion de fonction de transfert, cette fois de correction de celle de la première voie dite de réception de cet étage de traitement. La présence 2 49 6y 1 9 de ce deuxième circuit de correction renforce les possibilités de contrôle de l'amortissement et de la sensibilité du transducteur ultra- sonore et permet une meilleure recherche d'optimisation du fonctionne- ment de ce transducteur. D'autres particularités et avantages de l'invention appa- raitront plus clairement en se référant à la description qui suit et aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels: - la figure 1 montre le schéma d'ensemble de l'appareil d'examen conforme à l'invention; - les figures 2a et 2b montrent un exemple de réalisation des deux circuits à portes représentés sur la figure 1; et les figures 3a, 3b et 3c représentent respectivement le signal d'excitation électrique fourni au transducteur ultrasonore et les signaux logiques de commande des deux circuits à portes. L'appareil d'examen de milieux par méthode ultrasonore conforme à l'invention comprend donc essentiellement, selon la figure 1, un transducteur ultrasonore 1 destiné à assurer alternativement l'émis- sion répétitive de signaux ultrasonores dans le milieu à explorer et, pendant les intervalles séparant ces émissions successives, la récep- tion des échos ultrasonores correspondant à ces signaux et renvoyés vers le transducteur par le milieu exploré. On pourrait se limiter à un transducteur assurant une émission de signaux seulement périodique, mais cette possibilité supplémentaire consistant à faire varier éven- tuellement la récurrence des signaux permet d'éliminer le bruit de ré- verbération qui nuit actuellement à la qualité des images ultrasonores. Le transducteur 1 comprend, dans l'exemple ici décrit, deux couches transductrices distinctes 11 et 12, réalisées en deux ma- tériaux piézoélectriques pouvant être différents et destinées à vibrer en mode d'épaisseur. La première couche 11, ici réservée à l'émission essentiellement et réalisée par exemple en zirconate titanate de plomb, est reliée à un étage d'excitation électrique 2 chargé d'assurer la génération des signaux électriques d'excitation du transducteur. La deuxième couche 12, réservée à la réception et réalisée par exemple en niobate de plomb, est reliée à un étage de traitement des échos 3 chargé d'assurer la réception et le traitement des échos renvoyés vers le transducteur. 249 69 19 L'étage d'excitation électrique 2 comprend lui-même deux voies distinctes, une première voie 21 dite d'émission et une deuxième voie 22 dite d'asservissement. La première voie d'émission 21 est com- posée d'un générateur 211 de signaux électriques répétitifs à large bande de fréquence permettant la propagation de signaux ultrasonores dans le milieu à explorer, d'un premier additionneur 212 qui reçoit sur une première entrée les signaux délivrés par le générateur 211 et sur une deuxième entrée la sortie de la deuxième voie d'asservissement 22, et d'un amplificateur 213 (linéaire, large bande, et à faible im- lû pédance de sortie) des signaux présents en sortie de cet additionneur, la sortie de cet amplificateur 213 pouvant être reliée à la première couche transductrice 11 par l'intermédiaire d'un circuit 321 précisé cidessous. La voie d'asservissement 22, destinée à relier en période d'émission de signaux ultrasonores la deuxième couche transductrice 12 à la deuxième entrée de l'additionneur 212, comprend les éléments suivants placés en série, à savoir un premier circuit à portes 221, un amplificateur 222 linéaire, large bande, et à faible impédance d'entrée, et un premier circuit de correction 223 de la fonction de transfert de la voie d'émission 21 de l'étage 2. Dans l'exemple de réalisation qui est ici décrit, l'étage de traitement des échos 3 comprend lui aussi deux voies distinctes, une première voie 31 dite voie de réception et une deuxième voie 32 dite voie de transfert direct. La voie de réception 31 est composée d'un amplificateur 311 linéaire large bande qui reçoit, par l'intermé- diaire du circuit à portes 221 rendu conducteur par une commande appro- priée décrite plus loin, les signaux électriques fournis par la deuxiè- me couche transductrice 12, d'un circuit à retard pur 312, prévu pour tenir compte du fait que les échos reçus par la couche transductrice 11 correspondent à des signaux ayant d'abord traversé la couche transduc- trice 12 et donc pour assurer une compensation de ce retard de propaga- tion dans la couche 12, dit temps de vol, d'un deuxième additionneur 313 qui reçoit sur une première entrée la sortie de l'amplificateur 311 et sur une deuxième entrée la sortie de la voie de transfert di- rect 32,et d'un circuit de traitement 314 des signaux électriques cor- respondant aux échos reçus. La voie de transfert direct 32, qui est destinée à relier, en période de réception d'échos, la première couche transductrice 11 à la deuxième entrée de l'additionneur 313, comprend un deuxième circuit à portes 321, un amplificateur 322 linéaire large bande et un deuxième circuit de correction 323 de la fonction de trans- fert de la voie de réception 31 de l'étage 3. La structure de l'appareil d'examen est donc la suivante. La mise en place de deux couches transductrices distinctes permet non seulement de respecter les conditions idéales de charge du trans- ducteur 1 respectivement par l'étage d'excitation électrique 2 et par l'étage de traitement des échos 3, mais aussi de disposer (a) tout près de la première couche transductrice 11 normalement réservée à l'émission, d'un capteur (la couche 12) absorbant une fraction des signaux émis par la couche 11 et permettant l'utilisation des échos ainsi recueillis pour la mise en place d'une voie de retour vers l'en- trée de l'étage d'excitation, à des fins d'asservissement de cet étage, et (b) réciproquement, tout près de la deuxième couche tranductrice 12, d'un autre capteur (la couche 11) permettant lui aussi de prévoir la mise en place d'une voie de transfert direct vers la sortie de l'étage de traitement, à des fins non pas d'asservissement cette fois puisque les voies de réception 31 et de transfert direct 32 sont de même sens, mais simplement d'ajustement de la fonction de transfert de cette voie de réception 31. La présence de ces voies auxiliaires 22 et 32, respectivement d'asservissement et de transfert directne permet ces actions correc- trices de l'émission et de la réception que grâce à la présence et au fonctionnement correct des circuits à portes 221 et 321. En mode d'émission, le circuit 321 est conducteur de l'amplificateur 213 vers la couche-transductrice 11, tandis que la troisième borne de ce cir- cuit, qui serait en mode de réception reliée à l'entrée de l'amplifi- cateur 322, est mise à la masse. Le circuit à portes 221 est, lui, conducteur de la deuxième couche transductrice 12 vers l'amplificateur 222, sa troisième borne étant reliée à la masse. Au contraire, en mode de réception, le circuit 321 est conducteur de la première couche transductrice 11 vers l'amplificateur 322, sa première borne étant laissée en l'air (c'est-à-dire sans continuité électrique avec l'am- plificateur 213), tandis que le circuit 221 est conducteur de la deu- xième couche transductrice 12 vers l'amplificateur 311, la borne qui était en mode d'émission reliée à l'amplificateur 222 étant cette fois reliée à la masse. 249 691 9 Les figures 2a et 2b montrent respectivement un exemple de réalisation des circuits à portes 221 et 321, commandés respectivement par les signaux P1 et P2 dont les niveaux logiques hauts ou bas, ap- parents sur les figures 3b et 3c, ont des durées directement liées à celles du signal d'excitation électrique représenté sur la figure 3a et délivré par le générateur 211 (ce signal d'excitation est constitué de salves répétitives, de pseudo-périodes t0t2, t2t4, etc..., consti- tuées d'impulsions se succédant au voisinage de la fréquence de réso- nance du transducteur ultrasonore). Les durées t0t1, t2t3, etc... cor- respondent aux temps de validation du mode d'émission tandis que les durées t1t2, t3t4, etc... correspondent aux temps de validation du mode de réception. Les trois connexions de sortie du circuit à portes 221 sont reliées respectivement à la deuxième couche transductrice 12, à l'amplificateur 222 et à l'amplificateur 311 et, en mode d'émission, les transistors à effet de champ 331, 332, 333 et 334 sont respective- ment conducteur, non conducteur, conducteur et non conducteur, tandis qu'en mode de réception, ces mêmes transistors sont respectivement dans l'état de conduction opposé. Les trois connexions de sortie du circuit à portes 321 sont, de même, reliées respectivement à la première couche transductrice 11, à l'amplificateur 213 et à l'amplificateur 322 et, en mode d'émission,les transistors à effet de champ 341, 342 et 343 sont respectivement conducteur, non conducteur et conducteur, tandis qu'en mode de réception, ces mêmestransistors sont respectivement dans l'état de conduction opposé. La structure de l'appareil selon l'invention étant ainsi définie, son fonctionnement est maintenant précisé, successivement en mode d'émission et en mode de réception. En mode d'émission, la transformée de Laplace de la ten- sion électrique préserte aux bornes de la première couche transductrice 11 est donnée par V (p) = A (p). Hp) + Cl(p). A2(p) Ze(P) + (P)] 1 1 2 ZT(p) + Z (p) égalité dans laquelle on a, en notant F.T. l'expression "fonction de transfert de" et T.L. l'expression "transformée de Laplace de": 2 4 9 6 91 Aip) = F.8T. (amplificateur 213) A2(p) = F.T. (amplificateur 21322) A2(p) = F.T. (amplificateur 222) Cl(p) = F.T. (circuit de correction 223) E (p) = T.L. (signal d'excitation délivré par le générateur 211) V2(p) = T.L. (tension électrique aux bornes de la couche 12) Ze(p) = F.T. (impédance opérationnelle d'entrée de l'amplificateur 222) ZT(p) = F.T. (impédance opérationnelle de la couche 12) En admettant que la bande passante des deux amplificateurs 213 et 222 est supérieure à la bande utile de fonctionnement de l'ap- pareil ici décrit, A1(p) et A2(p) peuvent être considérés comme des constantes A1 et A2 et il vient: Vi(p) = A1 (P) + Ci(p). A2. Ze V(P e ZT(p) + Ze(p 2 Si l'on note M1(p) = V2(p)/Vl(p) et M2(p) = F1(p)/Vi(p) (en appelant F1(p) la transformée de Laplace de la force acoustique engendrée), on a: Ze(p) Vl(p) = AlE(p) + A1A2 Z (p) Z. () C1(P). Ml(p). Vi(p) V1(p)A1 E(p) Vi(p) =1 Ze(p) 1 - A1A2 Z(p) + Zp C1(p). Ml(p) ZT(p) + Z e(p) F1(p) = M2(p) Vi1(p) La fonction de transfert en boucle fermée s'écrit alors F1(p) M2(p). A1 E(p) l-AA e E( 1 - A1A2 e C(p). Ml(p) ZT(p) + Ze(p) Moyennant certaines approximations dite de Cook-Redwood (voir à ce su- jet les documents suivants: "Transient and steady-state response of ultrasonic piezoelectric transducers", E.G. Cook; IRE Convention Record 4, 1956, pages 61 à 69, et "Transient performance of a piezoelectric transducer", M. Redwood, Journal of the Acoustical Society of America, 33, 1961, pages 527 à 536), on peut écrire: Ze(P) Ml(p) = K1 ZT(p) + Ze(p) M2(p) = K2 n = CO n = 0 n = Co a.n e-nT p n=0n n e-nT p expressions dans lesquelles K1 et K2 sont des constantes de transfert (équivalentes à des gains statiques), et les an et Bn des fonctions des coefficients de réflexion aux différentes interfaces. En raison de la convergence rapide de ces fonctions an et n vers zéro quand n tend vers l'infini, les séries en a et B peuvent être tronquées, et l'on peut écrire: Fi(p) E(p) n = M n=M Ai K2 î = n e-nT P 1 2 n 0 n= n:M n = M -nT p cn e 1 - AiA2C1(P) K1 /L an e n=O M Sous réserve que A1A2 Ci(p) K1 V an e nT P soit inférieur à 1 (ce qui est vérifié, car K1 est très inférieur à l'unité), il vient, par développement limité au premier ordre: F1 (p) =E (p) A1 K2 E (p) M M V n e -nT p + A1A2 C(P) K1 n e nT 0 O F (p) M = A]K2 L Bn e-nT P E (p) = + A2 K1 K2 Cl(p) + 2A12 M nT M B n en eP 0 0 et: 2496) 1 Si l'on pose alors (en négligeant les termes d'indice supérieur à M): M nT'p M -nT p L n Lx n e 0 0 M -nT g gn e 0n p (expression dans laquelle les gn sont des fonctions des an et des n et convergeant moins rapidement que celles-ci vers zéro) il vient: M E (p) Si l'on choisit alors, pour le circuit de correction 223, un circuit dont la fonction de transfert est celle d'un sommateur différé pon- déré, c'est-à-dire si Cl(p) peut s'écrire (les dn étant des coeffi- cients ajustables): M Cl(p) = d e-nT p n et si l'on note 6n = A1 A2 K1 dn, il vient: F1 (p) E (p) Fl(p) E (p) M M 1 A2 v e -n' p + LO 0 M = A1 K2 v M n e-n'[ pvg e-nT P n O _ (Bn + yn) e p M M M (av ec:M nT -nt p - e-nT p après (avec:e8 L g n e = L n e avoir comme précédemment négligé les termes d'indice supérieur à M). Comme les coefficients yn sont indirectement réglables par le choix à volonté du circuit de correction 223 et de sa fonction de transfert Cl(p), on peut en jouant sur ces coefficients compenser ou au contrai- re renforcer les coefficients Bn et ainsi modifier la sensibilité et l'amortissement de l'appareil. De même, lorsque l'appareil est en mode de réception, et si l'on a: A3(p) = A4(p) = C2(p) = F2(p) = S (p) = V1(p) = V2(p) = -e p e = tard de on peut F.T. F.T. F.T. T.L. T.L. T.L. T.L. (amplificateur 311) (amplificateur 322) (circuit de correction 323) (force acoustique incidente normale au transducteur) (signal de réception en sortie de l'additionneur 312) (tension électrique aux bornes de la couche 11) (tension électrique aux bornes de la couche 12) F.T. (circuit à retard pur 312, dans lequelOtient compte du re- propagation dans la couche transductrice 12, dit temps de vol) écrire: S(p) = e-e P. A3(p). V2(p) + C2(p). A4(p). Vi(p) Si l'on note M3(p) = Vi(p)/V2(p) et M4(p) = V2(p)/F2(p), on a Vi(p = M3(p). V2(p) = M3(p). M4(p). F2(p) S(p) =[e- P. A3(p). M4(p) + C2(p). A4(p). M3(p). M4(P].F2(P) En admettant que la bande passante des deux amplificateurs 311 et 322 est supérieure à la bande utile de fonctionnement de l'appareil, A3(p) et A4(p) peuvent être considérés comme des constantes A3 et A4 et il vient: S(P) = e-e P. A3. M4(p) + C2(p). A4. M3(p)- M4(p) F2(P) Moyennant certaines approximations (de Cook-Redwood comme précédemment), on peut écrire: e-e P. M4(p) = M3(p). M4(p) = M a e-nT p M V b enT p 0 n M. -nT p+ A'C2P S() A a e +A4 C2(p) = Aan F2(p) 0 M b e nT p n o et: 24969 1 Si l'on choisit alors pour le circuit de correction 323 un circuit dont la fonction de transfert est aussi celle d'un sommateur différé pondéré, C2(p) prend la forme suivante: M C2(p) = cn enT P 2 n d'o: M M M s(p) = A3 a. e- nTP + A4 n e-nT P b enT P F2(p) n 0 0 En négligeant à nouveau les termes d'indice supérieur à M, il vient: M M S(p= 3 an. en p d- S(p) =Ai Ir an. e nT P + A4 1 d e-nT p F2(p) o 0 ou encore, en notant an = A3 an et n = A4 d S() M S(P) = y (an + n). enT P Comme les 6n sont indirectement réglables par le choix à volonté du circuit de correction 323 et de sa fonction de transfert C2(p), on peut, ici également, jouer sur ces coefficients pour compenser ou au contraire renforcer les coefficients a et ainsi modifier la sensibi- n lité et l'amortissement de l'appareil. Les calculs qui précèdent ont donc montré que les fonctions de transfert des circuits d'excitation électrique et de traitement des échos sont des fonctions de la variable de Laplace pouvant être mises sous la forme de polynômes en e T P. La mise en place des voies d'asservissement 22 et de transfert direct 32 permet alors d'utiliser des séries analogues, en e-T P, et d'imposer aux circuits de correc- tion prévus dans ces voies des termes en e pouvant se combiner (algébriquement, c'est-à-dire de façon additive pour une action de renforcement et de façon soustractive pour une action d'annulation ou de compensation) pour une action correctrice de l'émission et/ou de la réception. Dans le cas de la structure ici proposée, les deux circuits de 2 49 691 9 correction 223 et 323 respectivement, comprennent un circuit d'addi- tion 225 ou 325 relié par un nombre égal d'entrées (?ur la figure 1, cinq pour le circuit 223 et quatre pour le circuit 323) aux sorties respectives d'un nombre déterminé de voies en parallèle comprenant chacune un atténuateur, 226a à 226m ou 326a à 326n respectivement, et une ligne à retard, 227b à 227m ou 327b à 327n respectivement. Les lignes à retard pourraient par exemple être réalisées en utilisant des circuits de décalage analogique, dits CCD (en anglais, "charge coupled devices"), ou bien en utilisant des convertisseurs analogiques-numériques, des registres à décalage et des convertisseurs numériques-analogiques. Une solution bien plus économique consiste à rechercher une approximation du retard pur e-T Pl par exemple, en se limitant au troisième ordre T p 1 1 e 2 23 3 e+T P 1 + Tp + L - T+ P 2! 3! Chaque ligne à retard peut donc être, en fait, un réseau rationnel ayant pour fonction de transfert cette dernière expression de type polynômial. Comme p = jw, on limite la série des Tn pn/n! à la lar- geur de la bande de fréquence utile, c'est-à-dire sensiblement la lar- geur du spectre de l'excitation. Les corrections ainsi effectuées dans les voies d'asservis- sement 22 et de transfert direct 32 permettent donc, en quelque sorte, de compenser les pondérations intrinsèques à la fonction de transfert du transducteur par une sorte de déconvolution. Une correction de ré- ponse de fonction de transfert de transducteur électromécanique est déjà décrite dans la demande de brevet français NO 74 02 534 déposée par l'agence Nationale de Valorisation de la Recherche, dite ANVAR, le 25 janvier 1974. Mais le circuit de correction prévu dans ce docu- ment consiste seulement en un circuit à retard continu ou discontinu évitant que le transducteur ne soit perturbé par la présence, dans son domaine de fréquences de fonctionnement, de ses fréquences de résonance, alors que l'appareil ici décrit prévoit la mise en place d'un vérita- ble asservissement de la sensibilité et de l'amortissement du transduc- teur ultrasonore. 2 496 91 - Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, à partir duquel d'au- tres variantes peuvent être proposées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Le transducteur ultrasonore composite décrit précédemment peut par exemple être équipé également de couches interférentielles, disposées sur l'arrière de la première couche transductrice 11, sur l'avant de la deuxième couche transductrice 12, et/ou entre ces deux couches. On obtient ainsi une amélioration de la sensibilité du trans- ducteur et une augmentation de sa largeur de bande, ce qui permet de réduire le nombre de lignes à retard dans les circuits de correction 223 et 323. On peut surtout, au prix d'une complexité accrue de réalisa- tion du transducteur mais avec comme contrepartie l'absence de deu- xième circuit à portes, équiper le transducteur 1 d'une troisième couche transductrice, et équiper l'étage de traitement des échos 3 de sa deuxième voie, dite de transfert direct également, destinée à relier cette troisième couche transductrice au circuit de traitement 314, par l'intermédiaire des éléments suivants en série, à savoir un quatrième amplificateur, un deuxième circuit de correction de la fonc- tion de transfert de la première voie 31 et un deuxième additionneur dont une deuxième entrée est reliée à la sortie du circuit à retard 312 et dont la sortie est reliée à l'entrée du circuit 314. Cette troisième couche est également réalisée en un matériau piézoélectrique. Si elle est placée entre les première et deuxième couches transductrices 11 et 12, alors la première entrée du deuxième additionneur intercalé entre le circuit à retard 312 et le circuit de traitement 314 est directement reliée à la sortie du deuxième circuit de correction. Si cette troisième couche est placée devant les couches 11 et 12, un deuxième circuit à retard est inséré entre le deuxième circuit de correction de fonction de transfert et le deuxième addition- neur, dont la première entrée est donc reliée à la sortie de ce deu- xième circuit à retard (la différence entre les retards introduits par les deuxième et premier circuits à retard étant alors prévue pour tenir compte du fait qu'en mode de réception la deuxième couche trans- ductrice 12 n'est atteinte par des échos qu'après traversée de la troi- sième couche, c'est-à-dire après une durée égale au temps de vol dans cette troisième couche, et qu'ilfaut donc compenser). 24969 19 De la môme manière, l'ensemble constitué par la deu- xième couche transductrice 12 et le premier circuit à portes 221 peut êtreremplacé par deux couches transductrices distinctes dont l'une est reliée à l'entrée du deuxième amplificateur 311 et l'autre à l'entrée du troisième amplificateur 222. Le transducteur composite ainsi obtenu comprend maintenant une structure encore plus complexe à quatre couches, mais cette structure évite de façon définitive l'emploi de tout circuit à portes. 2496y 1) REVENDICATIONS 1. Appareil d'examen de milieux par méthode ultrasonore comportant, pour l'émission répétitive de signaux ultrasonores et la réception des échos ultrasonores correspondants, au moins un transducteur (1) destiné à vibrer en mode d'épaisseur, un étage (2) d'excitation électrique de ce transducteur et un étage (3) de traite- ment des échos reçus, caractérisé en ce que: (A) le transducteur (1) est composé d'au moins deux couches transductrices distinctes (11) et (12) réalisées en un maté- riau piézoélectrique, dont la première est reliée à l'étage d'excita- tion électrique (2) et la deuxième à l'étage de traitement des échos (3); (B) l'étage d'excitation électrique (2) comprend en série, dans une première voie (21) dite d'émission:. (a) un générateur (211) de signaux électriques répétitifs à large bande de fréquence, pour permettre la propagation de signaux ultrasonores dans le milieu exploré; (b) un premier additionneur (212) recevant sur une première entrée les signaux électriques d'excitation du transduc- teur (1) fournis par le générateur (211); (c) un premier amplificateur (213), dont la sor- tie est reliée à la première couche transductrice (11); (C) l'étage de traitement des échos (3) comprend, à la suite de la deuxième couche transductrice (12), dans une première voie (31) dite de réception: (d) un deuxième amplificateur (311) (e) un circuit à retard (312); (f) un circuit de traitement (314) des signaux électriques correspondant aux échos reçus; - (D) l'étage d'excitation électrique (2) comprend éga- lement une deuxième voie (22) dite d'asservissement, destinée à re- lier la deuxième couche transductrice (12) à une deuxième entrée du premier additionneur (212) par l'intermédiaire des éléments suivants placés en série: (g) un premier circuit à portes (221) inséré entre la deuxième couche transductrice (12) et l'entrée du deuxième amplificateur (311); 249 6 91 9 (h) un troisième amplificateur (222) (i) un premier circuit (223) de correction de la fonction de transfert de la première voie (21) dite d'émission de l'étage d'excitation électrique (2); (E) pendant l'émission des signaux ultrasonores, le pre- mier circuit à portes (221) est conducteur exclusivement de la deuxième couche transductrice (12) vers le troisième amplificateur (222) de la deuxième voie (22) dite d'asservissement de l'étage d'excitation élec- trique (2), tandis que, pendant la réception des échos, ce même pre- mier circuit à portes est conducteur exclusivement de la deuxième cou- che transductrice (12) vers le deuxième amplificateur (311) de la pre- mière voie (31) dite de réception de l'étage de traitement des échos (3); 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que: (A) l'étage de traitement des échos (3) comprend également une deuxième voie (32) dite de transfert direct, destinée à relier la première couche transductrice (11) au circuit de traitement (314) des signaux électriques correspondant aux échos reçus, par l'intermédiaire des éléments suivants placés en série: (j) un deuxième circuit à portes (321) inséré entre la sortie du premier amplificateur (213) et la première couche trans- ductrice (11); (k) un quatrième amplificateur (322) (1) un deuxième circuit (323) de correction de la fonction de transfert de la première voie (31) dite de réception de l'étage de traitement des échos (3); (m) intercalé entre le circuit à retard (312) et le circuit de traitement (314), un deuxième additionneur (313) dont la sortie est reliée à l'entrée de ce circuit (314), dont une première entrée est reliée à la sortie du deuxième circuit de correction (323) et dont une deuxième entrée est reliée à la sortie de ce circuit (312) (B) pendant l'émission des signaux ultrasonores, le deu- xième circuit à portes (321) est conducteur exclusivement du premier amplificateur (213) de la première voie (21) dite d'émission de l'étage d'excitation électrique (2) vers la première couche transductrice (11), tandis que, pendant la réception des échos, ce même deuxième circuit à portes est conducteur exclusivement de la première couche transduc- trice (11) vers le quatrième amplificateur (322) de la deuxième voie (32) 24969 1 dite de transfert direct de l'étage de traitement des échos (3). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que (A) le transducteur (1) comprend entre les première et deuxième couches transductrices (11) et (12) une troisième couche transductrice réalisée en un matériau piézoélectrique; (B) l'étage de traitement des échos (3) comprend également une deuxième voie dite de transfert direct, destinée à relier cette troisième couche transductrice au circuit de traitement (314) des si- lo gnaux électriques correspondant aux échos reçus, par l'intermédiaire des éléments suivants placés en série: (j) un quatrième amplificateur (k) un deuxième circuit de correction de la fonc- tion de transfert de la première voie (31) dite de réception de l'éta- ge de traitement des échos (3); (1) intercalé entre le circuit à retard (312) et le circuit de traitement (314), un deuxième additionneur dont la sor- tie est reliée à l'entrée de ce circuit (314), dont une première en- trée est reliée à la sortie du deuxième circuit de correction, et dont une deuxième entrée est reliée à la sortie de ce circuit (312). 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que; (A) le transducteur (1) comprernddevant les première et deuxième couches transductrices (11) et (12) une troisième couche transductrice réalisée en un matériau piézoélectrique; (B) l'étage de traitement des échos (3) comprend égale- ment une deuxième voie dite de transfert direct, destinée à relier cette troisième couche transductrice au circuit de traitement (314) des signaux électriques correspondant aux échos reçus, par l'intermé- diaire des éléments suivants placés en série: (j) un quatrième amplificateur (k) un deuxième circuit de correction de la fonc- tion de transfert de la première voie (31) dite de réception de l'étage de traitement des échos (3); (1) un deuxième circuit à retard (m) intercalé entre le premier circuit à retard (312) et le circuit de traitement (314), un deuxième additionneur dont la sortie est reliée à l'entrée de ce circuit (314), dont une pre- mière entrée est reliée-à la sortie du deuxième circuit à retard, et dont une deuxième entrée est reliée à la sortie du circuit (312). 5. Appareil selon l'une des revendications 3 et 4, caracté- risé en ce que l'ensemble constitué par la deuxième couche transduc- trice (12) et le premier circuit à portes (221) est remplacé, dans le transducteur (1), par deux couches transductrices distinctes dont l'une est reliée à l'entrée du deuxième amplificateur (311) et l'autre à l'entrée du troisième amplificateur (222). 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque circuit de correction de fonction de transfert (223, 323) comprend un circuit d'addition (225, 325) relié par un nombre égal d'entrées aux sorties respectives d'un nombre déterminé de voies en pa- rallèles comprenant chacune en série un atténuateur (226i, 326i) et une ligne à retard (227i, 327i).