Brevet FR2655804A1 — publié le 19910614

La présente invention se rapporte à des transducteurs piézoélectriques et, plus particulièrement, à un moyen et un procédé de polarisation non uniforme de transducteurs piézoélectriques. Les transducteurs piézoélectriques sont utilisés dans une grande variété d'applications L'holographie par ultrasons, l'imagerie acoustique et l'évaluation non destructive faisant appel à la transduction électromagnétique, par exemple ultrasonore, en constituent quelques exemples Ces utilisations et avantages des transducteurs piézoélectriques sont bien connus de l'art. Un transducteur piézoélectrique utilisé, par exemple, pour une inspection par ultrasons dans le cadre d'une évaluation non destructive, se compose généralement d'un disque de matière céramique piézoélectrique (dont un exemple sera désigné par PZT) relié à des conducteurs électriques et monté dans un boîtier Le disque est préparé, en vue de son utilisation, par établissement de la polarisation à travers tout le disque Ceci veut dire que l'on fait passer de l'énergie électrique à travers le disque pendant une certaine période de temps Le disque est ensuite installé à l'intérieur du boîtier ou logement du transducteur et il est relié électriquement au circuit. Le fonctionnement de transducteurs piézoélectriques à ultrasons est bien connu de l'art Pour transmettre l'énergie ultrasonore, une tension électrique dépendante du temps est appliquée au disque piézoélectrique Le disque se met alors à vibrer, ce qui, à son tour, engendre des ondes sonores de haute fréquence. Le transducteur peut également jouer le rôle de récepteur Le disque piézoélectrique recevrait alors l'énergie sonore, ce qui le ferait vibrer en réponse, les vibrations engendrant, à leur tour, un petit signal électrique proportionnel à l'énergie sonore Ce signal peut être amplifié en vue d'une utilisation ultérieure. Le procédé de polarisation du disque, c'est-à-dire la création d'une polarisation initiale dans le disque avant d'utiliser ce dernier en tant que transducteur, a une influence primordiale sur la manière dont le transducteur fonctionne Normalement, le disque est polarisé de façon uniforme Ceci signifie qu'un champ électrique uniforme est appliqué à travers le disque par fixation d'électrodes sur des côtés opposés du disque Une couche conductrice est étalée sur les deux côtés du disque de façon à ce que le potentiel électrique se répartisse régulièrement à travers le disque, comme requis. La manière dont est polarisé l'élément piézoélectrique détermine son diagramme ou profil de réponse Ceci est important pour l'obtention de résultats fiables et susceptibles d'interprétation lors de l'utilisation d'un tel transducteur. Par exemple, l'utilisation de ces types de transducteur pour l'évaluation non destructive par ultrasons nécessite que le diagramme de rayonnement du faisceau ultrasonore soit généralement connu à la fois pour que les résultats obtenus par le contrôle de la réflexion de l'énergie ultrasonore puissent être déterminés de façon précise et fiable; et pour permettre à l'énergie ultrasonore de présenter un profil ou diagramme de rayonnement de faisceau aussi efficace que possible pour l'analyse des défauts de matériaux (par exemple, élimination des caractéristiques désavantageuses du faisceau, telles que les oscillations du champ proche ou les lobes latéraux; réduction ou élimination de la diffraction du faisceau; ou création d'un faisceau dont les réflexions peuvent être analysées de façon plus précise) Les transducteurs piézoélectriques à polarisation uniforme classiques créent un champ approximativement uniforme entre leurs faces Si ces transducteurs à polarisation uniforme sont faciles à fabriquer, les diagrammes des champs produits sont complexes. Par exemple, les diagrammes de champ de transducteurs piézoélectriques à polarisation uniforme présentent des oscillations de grande amplitude dans le champ proche Il existe également des lobes latéraux dans le profil du faisceau Bien que ces types de diagramme soient bien connus de l'art, ils créent des complications et des inconvénients dans des applications telles que l'évaluation non destructive. On trouvera ci-après des exemples de ces problèmes Les oscillations importantes dans la pression sur l'axe du champ proche contiennent des zéros Les défauts qui se situent au niveau de ces zéros du champ proche peuvent donc facilement échapper à la détection En second lieu, en ce qui concerne l'évaluation quantitative de type non destructif, le profil de rayonnement complexe de transducteurs uniformément polarisés nécessite de faire appel à des techniques analytiques complexes Sur le plan pratique, ces complications sont suffisamment importantes pour conduire à une durée de traitement et à des étapes de traitement sensiblement plus importants que si un diagramme de rayonnement plus simple ou différent était utilisé. Il est important de comprendre que le désavantage que présente l'analyse compliquée requise dans le cas de faisceaux de transducteurs à polarisation uniforme est sensible et significatif. Pour réussir à obtenir de l'évaluation ultrasonore des informations pertinentes et utiles, un volume de calcul et un temps de traitement considérables sont requis Il est donc nécessaire d'y consacrer une puissance de calcul très considérable et, naturellement, beaucoup de temps Toute atténuation de ces exigences serait avantageuse. L'élimination de configurations de profils de rayonnement préjudiciables et l'utilisation de configurations de profils de rayonnement avantageuses pourraient conduire à des réductions sensibles, voire même étonnantes, de la durée des calculs du traitement Dans certains cas, cette réduction peut être égale ou supérieure à 1000 fois. Un autre exemple de problème rencontré dans l'art est que les faisceaux ultrasonores classiques en provenance de transducteurs à polarisation uniforme, comme la plupart des faisceaux d'énergie, subissent une diffraction ou un étalement sensible avec la distance. La portée utile de tels faisceaux est donc limitée La diffraction doit également être prise en compte lors de l'analyse du faisceau ou de toute réflexion du faisceau à des fins telles que des essais par ultrasons ou des évaluations non destructives par ultrasons. S'il était possible de réduire ou d'éliminer la diffraction de faisceaux ultrasonores, la portée utile du faisceau serait sensiblement accrue, et de nombreuses applications additionnelles de l'évaluation par ultrasons pourraient être perfectionnées Des applications nouvelles pourraient également être mises au point Il a été constaté qu'en modifiant le profil de rayonnement d'ondes électromagnétiques pour lui donner une forme définie par une fonction de Bessel, il était possible de réduire de façon sensible, voire d'éliminer, la diffraction du faisceau Si une configuration analogue de faisceau pouvait être appliquée à des transducteurs ultrasonores, il serait peut-être possible d'éliminer les problèmes de diffraction dans le cas d'ondes acoustiques Les transducteurs à polarisation uniforme présentent ces problèmes de diffraction. On peut donc se rendre compte de la raison pour laquelle un transducteur à polarisation uniforme est inadéquat dans certaines applications On a donc besoin de transducteurs qui ne présentent pas les problèmes et imperfections du transducteur à polarisation uniforme. Il a été établi que s'il était possible de faire vibrer le transducteur d'une manière telle que le profil d'amplitude au niveau de la face du transducteur se conformait à une fonction de Gauss, avec un maximum au centre et une décroissance à la manière d'une fonction gaussienne vers le périmètre, le profil de rayonnement serait extrêmement simple, ce qui résoudrait les problèmes susmentionnés Le faisceau de configuration gaussienne ne présenterait pas d'oscillations en amplitude axiale et n'aurait pas de lobes latéraux En outre, le profil transversal d'un faisceau gaussien est décrit par une fonction gaussienne à toute distance du transducteur. Comme il est bien connu de l'art, la courbe d'une fonction gaussienne présente approximativement la forme d'une cloche On a essayé de fabriquer un transducteur piézoélectrique tel qu'il engendre ce que l'on appellerait un faisceau gaussien. La plupart de ces tentatives impliquent l'utilisation d'un disque transducteur piézoélectrique à polarisation uniforme, mais la commande du disque est assurée par une tension d'excitation et un champ non uniformes Autrement dit, la préparation et la polarisation initiale du disque seraient effectuées selon des procédés classiques entraînant la production d'un disque à polarisation uniforme Cependant, la tension électrique utilisée pour exciter le transducteur serait appliquée de façon non uniforme au disque à polarisation uniforme; et, notamment, elle serait proche d'une fonction gaussienne. Un tel procédé a fait appel à une électrode en forme d'étoile à huit pointes sur une face du disque ou élément de transducteur à polarisation uniforme Le champ et la tension d'excitation appliqués par l'intermédiaire de cette électrode en forme d'étoile se rapprochaient d'une fonction gaussienne Ce procédé est décrit dans K V Haselberg et J Krautkramer, "Ein Ultraschall-Strahler fur die Werkstoffpr fung mit Verbessertem Nahfeld", Acustica 9, 359-364 ( 1959). D'autres ont produit des faisceaux approximativement gaussiens en utilisant un revêtement d'électrode intégral sur une face de l'élément transducteur à polarisation uniforme, mais en utilisant une petite électrode d'un diamètre égal à environ trois fois l'épaisseur sur l'autre face Consulter F D Martin et M A. Breazeale, "A simple way to eliminate diffraction lobes emitted by ultrasonic transducers", J Acoust Soc Am 49, 1668-1669 ( 1971) et G Du et M A Breazeale, "Ultrasonic Field of a Gaussian Transducer", J Acoust Soc Am 78, 2083-2086 ( 1985) D'autres tentatives ont fait appel à des électrodes placées sur le disque à polarisation uniforme, constituées par des anneaux concentriques excités chacun par une tension différente fournie par un réseau diviseur de tension Se reporter à P S Zerwekh et R O Claus, "Ultrasonic Transducer with Gaussian Radial Velocity Distribution", dans Proc 1981 IEEE Ultrason Symp, Cat No 81 CH 1689-9; et R O. Claus et P S Zerwekh, "Ultrasonic Transducer with a Two-Dimensional Gaussian Field Profile", IEEE Trans Sonics and Ultrasonics, 30, 36-39 ( 1983). Ces procédés ont permis d'obtenir des profils de réponse de transducteurs approximativement gaussions éliminant les oscillations du champ proche et les lobes latéraux de diffraction Cependant, tous ces procédés nécessitent une structure et complexité accrues sur le plan des moyens et procédés afin de fournir des champs et tensions d'excitation non uniformes à un élément de transducteur à polarisation uniforme. Une tentative plus récente visant à produire un transducteur piézoélectrique à fonction gaussienne est décrite dans le brevet US 4 518 889 au nom de 'T Hoen Dans cette approche, on donne à un réseau de tiges parallèles en céramique piézoélectrique une configuration lui permettant de fonctionner comme élément transducteur On établit ensuite des polarisations différentes dans des zones différentes de cet élément composite Le brevet 'T Hoen soutient en passant qu'il serait possible de produire l'élément piézoélectrique plat à polarisation non uniforme en faisant porter un bloc de matière contre une des faces de l'élément Le bloc de matière a des propriétés électriques, telles que résistivité et constante diélectrique, qui en font, en fait, un diviseur de tension On fait alors passer de l'électricité à travers le bloc de matière et l'élément plat Ce brevet prétend alors (sans en donner de preuves) que la polarisation de l'élément PZT plat sera non uniforme, et pourra être de type gaussien, en raison de la géométrie et de la configuration du bloc de matière. Le brevet 'T Hoen présente donc également un désavantage analogue en ce qu'il nécessite une structure assez complexe pour la production d'un élément de transducteur à polarisation non uniforme. Les tiges parallèles ne constituent pas une surface de transducteur continue En outre, la variante de procédé décrite ci-dessus, qui fait appel au bloc de matière, n'est pas considérée comme étant opérationnelle La constante diélectrique élevée de la céramique piézoélectrique rend impossible la polarisation de l'élément piézoélectrique étant donné que la quasi totalité de la tension chutera dans l'intervalle séparant un tel bloc de matière et le disque piézoélectrique. On peut donc se rendre compte qu'un transducteur piézoélectrique à polarisation non uniforme constitue un réel besoin pour l'art Non seulement il est nécessaire d'être à même de créer des transducteurs ne présentant pas les imperfections de transducteurs à polarisation uniforme, mais il est également nécessaire de pouvoir introduire sélectivement une polarisation non uniforme d'un éventail de profils de faisceaux différents en vue d'applications diverses Il est également nécessaire d'être à même de produire des transducteurs à polarisation non uniforme qui ne requièrent pas de tensions d'excitation complexes ni d'appareil pour produire des tensions d'excitation non uniformes, ni d'éléments de transducteur composites spécialement configurés Il est réellement nécessaire de disposer d'un transducteur à polarisation non uniforme qui puisse être incorporé dans des sondes à transducteurs classiques de type standard. La présente invention a donc pour objet principal de proposer un moyen et un procédé de polarisation non uniforme de transducteurs piézoélectriques permettant de résoudre ou de pallier les problèmes et imperfections rencontrés dans l'art. La présente invention a également pour objet de proposer un moyen et procédé tels que décrits ci-dessus, permettant d'introduire une polarisation ou des profils de champ différents dans des éléments transducteurs piézoélectriques. La présente invention a également pour objet de proposer un moyen et procédé tels que décrits ci-dessus permettant d'incorporer des fonctions spécifiques, telles que les fonctions de Gauss ou de Bessel, dans les profils de réponse et de faisceau d'éléments transducteurs. La présente invention a également pour objet de proposer un moyen et un procédé tels que décrits ci-dessus permettant d'éliminer les zéros du champ proche et les lobes latéraux dans les diagrammes de réponse, si on le souhaite, de transducteurs à polarisation uniforme. La présente invention a également pour objet de proposer un moyen et un procédé tels que décrits ci-dessus permettant la création de profils de réponse et de faisceau de fonctions mathématiques souhaitées. La présente invention a encore également pour objet de proposer un moyen et un procédé tels que décrits ci-dessus, permettant de réduire au minimum la diffraction ou l'étalement des rayons du faisceau, si on le désire, pour réduire l'étalement du faisceau qui diminuerait la dissipation du faisceau ou sa distance de pénétration. La présente invention a également pour objet de proposer un moyen et un procédé tels que décrits ci-dessus permettant la génération de diagrammes de rayonnement spécifiques tels que des diagrammes de fonction de Bessel ou de fonction de Gauss. La présente invention a également pour objet de proposer un moyen et un procédé tels que décrits ci-dessus, selon lesquels le transducteur a une grande portée si on le désire. La présente invention a également pour objet de proposer un moyen et un procédé tels que décrits ci-dessus, permettant de faire varier de façon indépendante la largeur et la fréquence du faisceau, si on le désire. La présente invention a encore pour objet de proposer un moyen et un procédé tels que décrits ci-dessus permettant la production d'un transducteur piézoélectrique à polarisation non uniforme, qui possède la même structure physique et les mêmes dimensions qu'un élément à polarisation uniforme classique de manière à ce qu'il puisse être directement incorporé dans des sondes à transducteur existantes sans nécessiter de modifications. La présente invention a pour autre objet de proposer un moyen et un procédé tels que décrits ci-dessus, qui soient efficaces, économiques et fiables. Ces objets, ainsi que d'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement en référence à la description et aux revendications annexées. La présente invention consiste en un moyen et un procédé de polarisation non uniforme de transducteurs piézoélectriques Le moyen et le procédé aboutissent à la production d'un disque transducteur piézoélectrique dont les dimensions et caractéristiques physiques de base sont les mêmes que celles d'un disque à polarisation uniforme classique, lequel peut être décrit de façon générale comme présentant une configuration de condensateur à armatures parallèles Ceci permet aux éléments transducteurs selon la présente invention d'être assemblés, renforcés (le cas échéant), et pourvus d'électrodes de la même manière que pour les transducteurs classiques La polarisation non uniforme d'un tel disque lui permet de produire des profils de champ ou de faisceau présentant les caractéristiques voulues sans qu'il soit nécessaire de faire appel à une structure complexe supplémentaire ou à des tensions d'excitation complexes. L'invention propose un moyen efficace et non compliqué de production de disques transducteurs à polarisation non uniforme, lesquels seront ciaprès parfois désignés par l'expression disques transducteurs Différentes parties du disque sont polarisées suivant des intensités différentes Des diagrammes spatiaux prédéterminés de l'intensité de polarisation peuvent être incorporés dans le disque transducteur afin d'obtenir les profils de champ voulus à partir du disque. Une pièce de matière céramique piézoélectrique d'une épaisseur supérieure à l'épaisseur de ce qui constituera le disque transducteur final présente initialement des faces opposées plates généralement parallèles L'une des faces est laissée plate L'autre face est modifiée par usinage ou par d'autres procédés afin de créer des indentations dans la surface en fonction du type final de réponse de transducteur que l'on désire obtenir. Par exemple, pour produire un diagramme de faisceau gaussien, une cavité hémisphérique serait produite par usinage dans le centre de la surface Si l'on souhaite obtenir une fonction de Bessel à 3 lobes, une cavité hémisphérique serait produite par usinage dans le centre, et deux canaux hémisphériques concentriques seraient également produits par usinage autour de l'indentation hémisphérique centrale Il est entendu qu'il est possible de produire d'autres diagrammes de réponse en apportant des modifications différentes à la matière piézoélectrique. Des électrodes supérieure et inférieure sont ensuite mises en place par rapport aux surfaces supérieure et inférieure de la matière piézoélectrique Pour assurer la conduction électrique à travers la matière piézoélectrique, une couche à conduction électrique élevée, telle qu'un film métallique, peut être, par exemple, déposée par évaporation sur les deux surfaces de la matière piézoélectrique La métallisation (dépôt du film métallique par évaporation sur les surfaces céramiques piézoélectriques) doit être effectuée d'une manière permettant de couvrir de façon spécifique certaines zones des surfaces céramiques piézoélectriques plates et/ou courbes afin de créer les champs de polarisation voulus (par exemple de type gaussien ou Bessel) dans le disque. Les électrodes sont alors amenées en contact et, en fonction du profil de faisceau final voulu, une tension électrique de grandeur, de polarité et de durée prédéterminées, est appliquée à travers la matière piézoélectrique Dans certains cas, des électrodes multiples sont mises en place sur des côtés opposés, et diverses polarités de tension sont appliquées sur chaque côté. La polarisation de la matière piézoélectrique et, par conséquent, le diagramme de faisceau final, dépend du nombre de paramètres qui comprennent, à titre non limitatif, l'épaisseur de la matière piézoélectrique, la valeur de la tension, la forme des indentations ou modifications réalisées dans la surface de la matière, la durée de l'application de la tension, et la température. Une fois que les électrodes de polarisation ont été séparées de la matière piézoélectrique, celle-ci est découpée afin d'éliminer les indentations et de produire le disque piézoélectrique de l'épaisseur voulue L'épaisseur est directement liée à la fréquence centrale du faisceau qui sera finalement produit par le disque Les surfaces supérieure et inférieure des disques sont ensuite toutes deux revêtues (par exemple par métallisation ou par évaporation) d'un film métallique sur des surfaces requises, si le film n'est pas déjà en place, et le disque piézoélectrique est alors prêt à être monté dans un logement ou boîtier de sonde à transducteur classique. Les raccordements électriques appropriés sont ensuite effectués et le transducteur est prêt à fonctionner et à produire un diagramme de réponse de faisceau présentant la forme voulue à partir du disque à polarisation non uniforme. Des profils de faisceau différents sont obtenus à l'aide d'opérations d'usinage ou de modification différentes effectuées sur une surface de la matière piézoélectrique, puis par l'application pré-sélectionnée d'une tension électrique à la matière piézoélectrique Le disque piézoélectrique final est constitué uniquement par un disque piézoélectrique circulaire à faces parallèles plates, revêtu de chaque côté d'une matière électriquement conductrice, tel qu'un film métallique évaporé Le disque peut ou non être renforcé en fonction de ce qui est requis ou souhaité Il n'est pas nécessaire de faire appel à un matériel spécialisé, des composants supplémentaires ou des procédés spécialisés pour exciter le disque une fois celui-ci installé dans la sonde à transducteur L'invention constitue donc un moyen efficace et économique de production de disques transducteurs piézoélectriques de forme classique destinés à être utilisés dans des sondes à transducteur classiques de type courant, mais, selon l'invention, les disques présentent des formes de profils de faisceau voulues, différentes de celles de disques transducteurs à polarisation uniforme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annés dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'une sonde à transducteur. La figure 2 est une vue en perspective d'une pièce piézoélectrique comportant une cavité hémisphérique produite par usinage dans une extrémité. La figure 3 est une vue en élévation agrandie, en coupe transversale, selon la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 4 est une vue en élévation en coupe transversale et une représentation schématique de la configuration utilisée pour la polarisation de la pièce piézoélectrique des figures l et 2. La figure 5 (a) est un graphique du diagramme de réponse d'un disque transducteur piézoélectrique produit conformément aux étapes illustrées sur les figures 2 à 4, la réponse étant tracée en fonction du temps. La figure 5 (b) est un graphique du diagramme de réponse du disque transducteur piézoélectrique des figures 2 à 4, la réponse étant tracée en fonction de la fréquence. La figure 6 (a) est une représentation dans l'espace, en trois dimensions, du diagramme de réponse du champ ultrasonore du disque transducteur piézoélectrique fabriqué conformément aux étapes des figures 2 à 4. La figure 6 (b) est une vue en élévation frontale de la figure 6 (a). La figure 7 est un graphique d'une fonction de Bessel jusqu'au troisième zéro. La figure 8 est une vue en perspective d'une tige piézoélectrique comportant une cavité centrale hémisphérique et deux rainures hémisphériques concentriques produites par usinage dans une extrémité de la tige. La figure 9 est une vue en élévation en coupe transversale agrandie de l'extrémité supérieure de la figure 8, selon la ligne 9-9 de la figure 8. La figure 10 est une vue en coupe des composants utilisés pour effectuer la polarisation non uniforme de la pièce piézoélectrique des figures 8 et 9. La figure 11 (a) est une représentation en trois dimensions du diagramme de réponse du champ ultrasonore du disque transducteur piézoélectrique fabriqué selon les étapes des figures 8 à 10. La figure 11 (b) est une coupe en élévation frontale de la figure 11 (a). On va maintenant décrire en détail des modes de réalisation préférés de l'invention Cette description a pour but de faciliter la compréhension de l'invention, mais non de la limiter à ces modes de réalisation Cette description sera faite en référence aux dessins Des références numériques sont utilisées pour désigner des éléments ou caractéristiques spécifiques apparaissant sur les dessins Les mêmes références numériques seront utilisées dans toute cette description, sauf indication contraire. Deux modes de réalisation de l'invention seront décrits Le premier mode de réalisation représente un moyen et un procédé de fabrication d'un transducteur piézoélectrique ayant ce que l'on dénommera parfois une réponse de faisceau gaussienne Le second mode de réalisation concerne la fabrication d'un transducteur piézoélectrique à polarisation non uniforme ayant ce que l'on appellera une réponse de faisceau de Bessel Il est entendu que l'invention n'est pas limitée à des réponses de faisceaux gaussions ou de Bessel et que des procédés de polarisation de transducteurs permettant d'obtenir des diagrammes de faisceau de natures différentes sont envisagés sans sortir du cadre de l'invention; de même que d'autres types de réponses de faisceau peuvent être créés avec l'invention Cette description détaillée des deux modes de réalisation permettra au lecteur de comprendre la manière dont l'invention est utilisée relativement aux diagrammes de réponses de faisceaux gaussions et de Bessel Des procédures analogues peuvent être utilisées pour créer des transducteurs piézoélectriques à polarisation non uniforme ayant d'autres types de diagrammes de réponse. En référence notamment à la figure 1, une sonde 10 à transducteur est représentée de façon simplifiée, par une vue en perspective éclatée La sonde 10 comprend un logement ou boîtier 12 tubulaire de sonde à piston classique, dans lequel un disque piézoélectrique rond 14 peut être monté Le disque 14 comporte des surfaces conductrices 16 et 18 (habituellement, des films métalliques) unies à ou déposées sur les côtés opposés, ainsi qu'une patte 20 de connexion fixée à la surface 16. Dans ce mode de réalisation de la sonde 10, le boîtier 12 est réalisé en métal et configuré de façon à ce qu'il soit en contact de conduction avecla surface 18 lorsque le disque 14 est inséré dans le boîtier 12 Le boîtier 12 est relié électriquement à la masse 22. Le disque 14 pourrait, par exemple, être inséré par la partie supérieure du boîtier 12 et reposer sur la bride intérieure annulaire métallique 23, de façon à ce que la surface 18 soit reliée à la masse Il serait possible d'utiliser d'autres configurations permettant de relier la surface 18 à la masse lorsque le disque 14 est monté dans le boîtier 12 Il est entendu que la figure 1 illustre un transducteur non renforcé, et que des transducteurs à fonction de Gauss, de Bessel ou tout transducteur de la présente invention peuvent être renforcés si on le désire, d'une façon connue de l'art. Une tension électrique d'excitation en provenance d'une source électrique 24 est communiquée par un fil 26 à la surface 16, par l'intermédiaire de la patte de connexion 20 La sonde 10 présente la configuration générale d'une sonde à transducteur piézoélectrique classique Une telle configuration est bien connue de l'art Lorsque de l'énergie électrique est appliquée au disque 14, la matière piézoélectrique du disque 14 vibre en réponse à l'électricité de telle manière qu'elle produit des ondes ultrasonores de haute fréquence Les caractéristiques physiques du disque 14 (par exemple, diamètre, épaisseur, etc), ainsi que le diagramme spatial de l'intensité de polarisation le long du disque 14, sont des facteurs qui influencent le diagramme de rayonnement des ultrasons transmis par la sonde 10 à transducteur. Une caractéristique essentielle de la présente invention est que les disques transducteurs piézoélectriques, tels que le disque 14, peuvent être produits de façon à présenter une polarisation non uniforme entre leurs faces, et ceci peut être réalisé en préparant le disque circulaire plat de façon à ce qu'il puisse être inséré à l'intérieur d'une sonde classique, telle que la sonde 10, sans aucune modification ni réadaptation L'invention permet ainsi d'obtenir la polarisation non uniforme voulue et les diagrammes de réponse de sonde spécifiques sélectionnés, sans nécessiter d'opérations ou de composants supplémentaires complexes et coûteux. Les avantages que présente le diagramme de réponse de transducteur gaussien par rapport à un diagramme de réponse de sonde uniforme ont été décrits plus haut On va maintenant décrire, en référence aux figures 2 à 7, le procédé et l'appareil permettant de produire des disques transducteurs piézoélectriques gaussiens, physiquement représentés par le disque 14 de la figure 1 La figure 2 illustre une partie d'extrémité d'une tige céramique piézoélectrique 28 (de 1,905 centimètre de diamètre dans ce mode de réalisation) présentant une surface d'extrémité plate 30 perpendiculaire à l'axe longitudinal 32 de la tige 28. Une cavité hémisphérique est pratiquée par usinage dans le centre de la surface d'extrémité 30, la cavité étant centrée autour de l'axe 32 Cette opération peut être réalisée à l'aide d'un outil de coupe à extrémité sphérique disponible auprès de L R Oliver and Co, Inc, Anchorville, MI 48004, ou à l'aide d'autres moyens Dans le mode de réalisation préféré, on utilise un outil de coupe à extrémité sphérique dont la surface est revêtue de particules abrasives L'outil de coupe est entraîné en rotation à grande vitesse sous un angle par rapport à l'axe 32 de façon à éviter le point de vitesse nulle que présente l'extrémité d'un tel outil de coupe L'outil est avancé lentement en direction de l'intérieur de la tige 28, de l'eau étant utilisée comme lubrifiant pour la coupe. Vers la fin de l'opération, l'outil de coupe est entraîné en rotation à faible vitesse afin de conférer à la la cavité hémisphérique 34 un fini lisse. L'extrémité de la tige 28 est ensuite coupée le long de la ligne 36 afin d'obtenir une pièce 38 telle qu'illustrée en coupe transversale agrandie sur la figure 3 Une certaine épaisseur, entre la ligne 36 et la ligne 44, est conservée en dessous de la cavité hémisphérique 34, épaisseur qui définira le disque 14 à deux côtés plats final, utilisé dans la sonde 10 à transducteur. Il est entendu que divers paramètres déterminent la polarisation finale du disque 14 produit à l'aide de ce procédé Un certain nombre de ces paramètres sont le rayon 40 de la cavité hémisphérique 34; l'épaisseur 42 du disque final 14 découpé dans la pièce 38 (la distance entre la ligne 36 et la ligne 44); la valeur de la tension appliquée pendant la polarisation; la durée de l'application de tension pendant la polarisation; et la température de polarisation. Ces paramètres sont donc sélectionnés en fonction de critères présélectionnés pour produire la pièce 38 telle qu'illustrée sur la figure 3. La figure 4 illustre l'appareil servant à polariser la pièce 38. Une électrode supérieure 46, qui se présente sous la forme d'une boule en laiton ayant un rayon 48 analogue à celui de la cavité hémisphérique 34, est adaptée de façon à être positionnée dans la cavité hémisphérique 34 Une électrode inférieure en laiton 50, comportant une indentation circulaire à fond plat, 52, de diamètre analogue à celui du fond de la pièce 38, est adaptée en vue de recevoir le fond de la pièce 38. Comme le montre la figure 4, l'électrode 46 est reliée au côté positif d'une source d'énergie électrique variable 54, tandis que l'électrode inférieure 50 est reliée au côté négatif et masse de la source d'énergie 54. Une matière piézoélectrique telle que la pièce 38 présente une constante diélectrique extrêmement élevée Si les électrodes 46 et portaient directement contre la pièce 38, cette constante diélectrique élevée ferait que la quasi totalité de la tension de polarisation appliquée chuterait aux bornes de l'intervalle ou des intervalles entre les parties en appui, au lieu de traverser la matière piézoélectrique pour la polariser Une couche mince ou un film mince de matière hautement conductrice est donc appliqué à la cavité hémisphérique 34 et à la surface de fond 56 de la pièce piézoélectrique 38 Dans le mode de réalisation préféré, il s'agit d'un film or-sur-chrome La couche de chrome est déposée en premier en vue d'assurer une bonne adhésion à la céramique piézoélectrique. Il est entendu que d'autres couches et matériaux conducteurs peuvent être utilisées. Les électrodes 46 et 50 sont ensuite amenées en contact intime avec la pièce 38 (les couches conductrices se trouvant entre deux) et la source de courant 54 est actionnée afin d'appliquer une tension c c élevée aux bornes de la pièce 38 Il est entendu que le dépôt d'or sur la cavité hémisphérique 34 permet à la boule d'électrode supérieure 46 de ne pas avoir à s'adapter de façon précise aux dimensions et à la forme de la cavité hémisphérique 34, du moment que le contact de conduction électrique entre l'électrode 46 et le placage de la cavité soit correct En outre, il est entendu que la surface inférieure 56 de la pièce 38 est insérée dans l'indentation 52 pratiquée dans l'électrode 50 de façon à ce que la composante verticale du champ électrique soit forcée vers zéro au niveau des angles inférieurs On pense que ceci permet de créer, à travers la pièce 38, un champ électrique plus proche d'un champ Gaussien que s'il n'existait pas d'indentation 52. Il est entendu que les électrodes 46 et 50 sont maintenues en place à l'aide d'un support réalisé en un matériau hautement isolant, tel qu'une cage réalisée en plexiglas (non représentée). D'autres types de support sont évidemment envisageables. Le champ électrique est appliqué à travers la pièce 38 pendant une période de temps sélectionnée tandis que les électrodes et la matière piézoélectrique sont maintenues à une température élevée (environ 950 + 20 C) La pièce 38 est alors retirée et la partie de la pièce 38 contenant la cavité hémisphérique 34 est découpée au-dessus de la ligne 44 de la figure 3 afin d'obtenir le disque transducteur piézoélectrique 14 (se reporter à la figure 1). Pour utiliser le disque 14 dans le transducteur 10, les deux faces du disque 14 sont revêtues d'une matière conductrice Dans ce mode de réalisation, la surface inférieure est déjà revêtue du film or-chrome La face supérieure exposée (découpée suivant la ligne 44) est ensuite également revêtue de ce même placage Le disque 14 est ensuite monté à l'intérieur du boîtier métallique 12 La face inférieure, revêtue de la surface 18, est mis en court-circuit avec le boîtier métallique 12, et une petite patte métallique 20 est fixée à la face supérieure, près du bord externe, pour réaliser le raccordement au fil 26 relié à la source de courant électrique 24. La patte 20 est positionnée au voisinage du bord externe parce que les vibrations sont négligeables en cet endroit Il est entendu que cette configuration peut être utilisée aussi bien avec des transducteurs renforcés qu'avec des transducteurs non renforcés, d'une manière connue de l'art. La sonde à transducteur de la figure 10 peut alors être commandée par un circuit de commande de transducteur piézoélectrique classique (non représenté) Le profil de faisceau de la sonde à transducteur 10 serait un modèle de faisceau gaussien au niveau de sa fréquence centrale Un exemple de circuit de commande permettant de produire un faisceau de sonde ultrasonore gaussien est un pulseur-récepteur Panametrics, disponible auprès de Panametrics, Waltham, Mass 02254, dans lequel la tension d'excitation est une impulsion à pointe négative de moins 175 volts. On vient donc de décrire les étapes principales de la production d'une sonde de transducteur piézoélectrique de type gaussien Les caractéristiques de la production d'une sonde de type gaussien particulière sont les suivantes. Pour un transducteur gaussien ayant une fréquence centrale de 2,25 mégahertz (M Hz), l'épaisseur finale du disque 14 est calculée à l'aide de l'équation suivante: fo = v/2 d o v est la vitesse des ondes sonores longitudinales dans le disque; d est l'épaisseur du disque circulaire, et fo est la fréquence fondamentale en mode épaisseur non amortie. Dans ce mode de réalisation préféré, la tige 28 est en une matière piézoélectrique appelée, comme il est connu de l'art, PZT-5 A La tige 28 a 1,91 centimètre de diamètre Il est connu que, pour une matière PZT-5 A, v égale approximativement 0,40 centimètre/microseconde (cm/es) En utilisant cette équation, l'épaisseur finale du disque 14 devrait être approximativement égale à 0,089 centimètre. Les dimensions de la pièce 38 illustrée sur la figure 3 sont également influencées par la taille que la cavité hémisphérique 34 doit avoir pour obtenir la polarisation requise Le rayon 48 de la cavité hémisphérique 34, et la relation qu'il aura par rapport à ce qui constituera le disque final 14, influencent l'orientation et l'intensité du champ électrique qui traversera la pièce 38 Pour faire en sorte qu'un champ électrique suffisant soit engendré, des essais faisant appel à une électrode sphérique placée directement au-dessus d'une plaque conductrice plate de grande dimension ont été réalisés Par des moyens bien connus de l'art, la composante Z du champ électrique produit par une électrode sphérique de 1, 27 centimètre de diamètre, située à 0,122 centimètre au-dessus de la plaque conductrice a été obtenue en mesurant les champs au niveau de trois plans horizontaux; à savoir au niveau de la ligne 44, de la ligne 36 et de la ligne intermédiaire 45 située entre les lignes 36 et 44 Il a donc été déterminé qu'il serait créé un champ électrique suffisant pour qu'il se conforme à une fonction gaussienne présentant les caractéristiques voulues à travers le disque final 14 défini entre les lignes 36 et 44. En conséquence, l'épaisseur totale 58 de la pièce 38 telle que représentée sur la figure 3 était de 0,757 centimètre Cette mesure comprend l'épaisseur de 0,089 cm pour le disque final 14 (mesurée entre les lignes 36 et 44); le rayon 40 de 0,64 cm de la cavité hémisphérique 34; et en prévoyant une distance de 0,033 cm entre la ligne 44 et le fond de la cavité hémisphérique 34 pour tenir compte du trait de scie d'une lame de scie au diamant qui est utilisée pour couper juste au-dessus de la ligne 44. Les caractéristiques approximatives du champ électrique nécessaires à la production du champ gaussien sont calculées à l'aide des procédés indiqués dans D R Corson et P Lorrain, Introduction to Electromagnetic Field and Waves, chapitre 4 (W H. Freeman, San Francisco 1962). La polarisation proprement dite de la pièce 38, réalisée suivant la configuration de base de la figure 4, est effectuée dans un bain d'huile de pompe à diffuseur, disponible auprès de Dow-Corning sous la référence de produit 702, à une température de 95 e plus ou moins centigrade Dans le mode de réalisation préféré, la tension c c. élevée appliquée, d'une puissance de 3700 volts, produit un champ de 29,5 k V/cm au centre de la pièce 38 au niveau du point milieu entre les lignes 44 et 36 (ligne 45) Le champ maximal est de 31,8 k V/cm au centre de la pièce 38 le long de la ligne 44, et de 28,8 k V/cm au centre du plan défini par la ligne 36 Dans ce mode de réalisation préféré, le champ est appliqué pendant quatre minutes, puis supprimé Il est entendu que la capacité de la pièce 38 avant et après polarisation est respectivement de 1012 plus ou moins 2 picofarads (pf) et de 1193 plus ou moins 2 pf, ce qui représente une augmentation, après polarisation, d'environ 18 %. Après polarisation, la pièce 38 est retirée et découpée sous la forme d'un disque afin de produire un élément transducteur ayant une fréquence centrale d'environ 2,25 M Hz Dans ce mode de réalisation préféré, si le disque 14 n'est pas renforcé, il produit une impulsion ultrasonore de bande très étroite (Q= 13). Il est entendu qu'en modifiant le rayon 40 de la cavité hémisphérique 34, il est possible d'augmenter le signal du transducteur gaussien de façon à ce que l'intensité du champ chute plus lentement avec la distance radiale à partir du centre du transducteur Comme on l'a montré, la sélection d'une matière piézoélectrique de type différent et l'utilisation d'une épaisseur différente peuvent également affecter les propriétés du transducteur. Il est également entendu qu'un autre avantage important que présente l'utilisation d'un faisceau gaussien dans des milieux isotropes aussi bien qu'anisotropes est que le faisceau ultrasonore peut être décrit par une seule équation simple, par comparaison avec les modèles complexes que nécessitent les transducteurs à polarisation uniforme Pour une description de ces avantages, on pourra consulter dans R B Thompson et E F Lopes, J Nondestr. Eval 4, 107-123 ( 1984); et R B Thompson et B P Newberry, "A Model for the Propagation of Gaussian Beama in Anisotropic Media", dans Review of Progress in Quantitative NDE, Vol 7, édité par D O. Thompson et D E Chimenti, (Plenum Press, New York, 1988), pages 31 à 39 Ceci permet aux informations relatives au faisceau gaussien d'être programmées de manière simple et efficace dans un ordinateur en vue de la création rapide de profils de faisceaux. En outre, comme indiqué précédemment, le faisceau gaussien élimine les lobes latéraux ou la diffraction du faisceau à tel point que la largeur d'étalement du faisceau est assez faible même à des fréquences relativement faibles de 2,3 M Hz sur des distances de propagation aussi longues que 22 cm Ces caractéristiques sont très importantes en ce qui concerne l'évaluation non destructive. On se réfère aux figures 5 A et 5 B qui illustrent des représentations graphiques d'impulsions ultrasonores produites à l'aide de la sonde à transducteur 10 comportant un disque 14 à polarisation non uniforme et à réponse gaussienne La figure 5 A illustre une représentation dans le domaine temporel d'une impulsion à bande étroite produite par une sonde à transducteur 10 non renforcée, réfléchie par une cible plane située dans l'eau, à une distance de 10 cm On peut voir que l'impulsion présente une forme régulière. La figure 5 B est une représentation, dans le domaine fréquentiel, de l'impulsion ultrasonore, illustrant son centre qui se situe à environ 2,3 M Hz. Les figures 6 A et 6 B représentent un graphique réel en trois dimensions du profil de champ d'une sonde 10 à transducteur gaussien à polarisation non uniforme, tel que mesuré par une sonde à pointe de balayage La figure 6 A représente, en trois dimensions, le diagramme en forme de cloche et d'allure régulière, sans lobes latéraux Ce type de diagramme est également illustré sur la figure 6 B, en élévation frontale. On peut donc voir que l'invention permet de produire un transducteur piézoélectrique gaussien à polarisation non uniforme avantageux, conforme aux objets de l'invention L'invention permet également d'obtenir différents types de diagrammes de réponse A titre d'illustration, un second mode de réalisation préféré selon l'invention va maintenant être décrit en référence aux figures 7 à li A et li B. On a découvert qu'un transducteur ultrasonore ayant un diagramme de faisceau basé sur des profils de fonction de Bessel serait avantageux, notamment pour une évaluation non destructive Une sonde à profil de Bessel peut produire un faisceau présentant une très faible diffraction (étalement du faisceau) en propagation Comme on le comprendra aisément, un faisceau ultrasonore intense collimaté, sans diffraction, présente un potentiel énorme pour des applications pratiques dans de nombreux domaines. Bien qu'une fonction de Bessel soit beaucoup plus complexe que le profil simple en forme de cloche d'une fonction de Gauss, une sonde à transducteur piézoélectrique approchant une fonction de Bessel peut être obtenue avec la présente invention La figure 7 illustre de façon générale une fonction de Bessel tronquée Une fonction de Bessel réelle présenterait un grand lobe central et un nombre infini de lobes latéraux, de nature positive aussi bien que négative La nature de fonctions de Bessel est bien connue de l'art. Il convient de noter que la caractéristique primaire de la fonction de Bessel est le lobe central primaire, les lobes latéraux oscillant de façon à ce que chaque phase successive soit opposée à l'autre Si l'on applique cette caractéristique à un disque transducteur, cela signifie que certaines parties du transducteur seraient soumises à des cycles de compression, tandis que des parties adjacentes seraient soumises à un cycle d'expansion. Le procédé de fabrication du disque transducteur 14 devant présenter une fonction de Bessel est très semblable au procédé décrit pour la préparation de la sonde gaussienne En référence notamment aux figures 8 à l A et li B, l'appareil et le procédé de production de la sonde à transducteur à fonction de Bessel vont être décrits, avec indication, notamment, des différences par rapport à la préparation d'une sonde à transducteur à fonction de Gauss. La figure 8 illustre une tige piézoélectrique 68 analogue à la tige 28 de la figure 2 A la place d'une seule cavité hémisphérique de grande taille au centre de la surface d'extrémité 70, une petite cavité hémisphérique 72 entourée par une première et une seconde rainures concentriques 74 et 76 à fond courbe sont produites par usinage dans la surface d'extrémité 70. Après usinage de ces indentations, qui peuvent, dans ce cas également, être effectuées à l'aide d'un outil de coupe à extrémité sphérique disponible dans le commerce, dont la surface est recouverte de particules abrasives, sur un matériel d'atelier d'usinage classique, la tige 68 est découpée suivant un plan défini par la ligne 78 afin de définir une surface de fond qui est généralement parallèle à la surface d'extrémité 70. La figure 9 est une coupe transversale d'une pièce piézoélectrique 80 présentant la cavité 72, et les rainures 74 et 76 Comme on peut le voir, la profondeur et le rayon de la cavité 72 sont supérieurs à la profondeur et au rayon de la rainure 74 La profondeur de la rainure 76 est inférieure à celle de la rainure 74, tandis que son rayon est approximativement égal à celui de la rainure 74 Si l'on compare la figure 9 à la figure 7, on peut voir que les indentations pratiquées dans la pièce 80 ressemblent approximativement à la courbe de fonction de Bessel, les rainures 74 et 76 représentant les lobes latéraux de la fonction de Bessel. La pièce 80 est polarisée d'une manière analogue à celle décrite relativement au premier mode de réalisation utilisé pour la sonde à fonction de Gauss Les différences principales sont les suivantes. Sur la figure 10, on peut voir qu'une multiplicité d'électrodes de polarités diverses sont utilisées sur des côtés opposés de la pièce 80 En vue de la polarisation de la pièce 80, des films or-chrome 84 a, 84 b et 84 c sont tout d'abord déposés par évaporation dans la cavité hémisphérique 82 et dans les rainures 74 et 76, par des moyens connus de l'art Le film 84 est illustré sur la figure 10 et il est entendu qu'il n'y a pas de contact mutuel entre les films 84 a, 84 b et 84 c des identations 72, 74 et 76, si bien qu'il n'y aura pas de conduction électrique entre l'une quelconque de ces indentations. Ce même type de film est également déposé sur le fond de la pièce 80 Il est entendu, cependant, que ce film doit être déposé de manière à correspondre aux indentations et au film 84 dans les indentations 72, 74 et 76 de la partie supérieure de la pièce 80. Autrement dit, une section circulaire du film 85 a ayant approximativement le même diamètre est déposée directement sous la cavité hémisphérique 72 Un anneau concentrique de film 85 b distant, ayant environ la même largeur transversale, est déposé autour de cette partie annulaire, directement sous la rainure 74 Un anneau concentrique externe de film 85 c, analogue et séparé, est déposé directement sous la rainure 76 Il n'y a pas d'interaction électrique entre ces parties 85 a, 85 b et 85 c. Une série d'électrodes supérieures comprend une électrode centrale en forme de boule 86 qui est adaptée pour s'emboîter, au moins de façon générale, à l'intérieur de la cavité hémisphérique 72 L'électrode 86 est reliée au côté positif d'une source de courant c c de tension élevée Des électrodes 88, présentant une forme générale cylindrique à extrémité arrondie 90, sont adaptées en vue de pouvoir être insérées à emboîtement dans des emplacements distants à l'intérieur de la rainure 74 De façon analogue, des électrodes externes 92, de forme cylindrique et à extrémité arrondie 94, sont insérées à emboîtement dans la rainure 76. Comme on peut le voir sur la figure 10, les électrodes externes 92 sont également reliées au côté positif de la source de courant électrique, tandis que les électrodes 88 sont reliées au côté négatif, ou masse, de la source de courant. L'ensemble 96, comprenant les électrodes 86, 88 et 92, peut donc être adapté simultanément dans les identations supérieures 72, 74 et 76 de la pièce 80 Dans ce cas également, chaque électrode est électriquement isolée et chacune est isolée des autres, comme le sont les revêtements conducteurs de la cavité 72 et des rainures 74 et 76. Un ensemble inférieur 98 d'électrodes correspond à l'ensemble supérieur 96 d'électrodes L'ensemble inférieur 98, cependant, comprend une électrode centrale 100 ayant essentiellement la même forme que les électrodes 88 et 92; plus particulièrement, par rapport à l'électrode 86, elle ne comporte pas d'extrémité en forme de boule Les électrodes 102 sont distantes de l'électrode centrale et électriquement isolées de celle- ci; tandis que les électrodes 104 sont distantes des électrodes 102 et électriquement isolées de celles-ci. Les électrodes 100, 102 et 104 sont alignées avec les dépôts de films électriquement conducteurs 85 a, 85 b et 85 c présents sur le fond de la pièce 80 L'électrode 100 est reliée au côté négatif, ou masse, de la source de courant électrique; les électrodes 102 sont reliées au côté positif; et les électrodes 104 sont également reliées au côté négatif ou côté masse Il convient de noter que les électrodes de l'ensemble inférieur 98 sont toutes chargées par des ressorts 106 En outre, un évidement 108 est défini par une paroi latérale 110 dans l'ensemble inférieur 98 en vue de recevoir à emboîtement la pièce 80 Le contact électrique entre les électrodes de l'ensemble inférieur 98 et le film 85 sur le fond de la pièce 80 est amélioré par le fait que les électrodes sont chargées par ressort Les ensembles supérieur et inférieur 96 et 98 peuvent donc essentiellement serrer la pièce 80 à l'intérieur de l'évidement 108 pendant la polarisation Les ensembles 96 et 98, de même que les connexions vers la source de courant électrique, peuvent ici aussi être ajustés et maintenus dans un support isolé tel qu'une cage en plexiglas (non représentée>. Une fois que les ensembles d'électrodes supérieur et inférieur 96 et 98 ont été emboîtés dans l'élément 80, que l'assemblage a été abaissé dans un bain d'huile et que le bain a été porté à une température de 95 plus ou moins 20 C, un courant c c de tension élevée est appliqué pendant une période de temps spécifiée La pièce est ensuite retirée et on la laisse refroidir jusqu'à la température ambiante Ensuite, comme dans le cas du premier mode de réalisation décrit, les indentations supérieures (cavité 72, rainures 74 et 76) sont découpées en coupant suivant un plan parallèle au fond de la pièce 80, juste sous le fond de la cavité hémisphérique 72 (voir ligne 81 de la figure 9) Il doit être également entendu que le film 85, déposé dans différentes parties et sections annulaires sur le fond de la pièce 80, est éliminé, par exemple par ponçage. En conséquence, un disque piézoélectrique, tel que le disque 14 de la figure 1, est créé avec une polarisation non uniforme selon une fonction de Bessel Les étapes finales consisteraient à déposer, en utilisant des procédés connus de l'art, des films or-chrome de chaque côté du disque, puis d'installer ce dernier dans un boîtier afin d'obtenir une sonde à transducteur telle que la sonde à transducteur 10 de la figure 1. Les caractéristiques d'une sonde à fonction de Bessel selon ce mode de réalisation de la présente invention, ayant une fréquence centrale de 2, 25 M Hz, sont les suivantes L'épaisseur de la pièce , découpée de la tige 68 ( 2,54 cm de diamètre) était approximativement égale à 0,557 centimètre La cavité hémisphérique centrale 72 avait 0,437 cm de profondeur à son point le plus bas et 0,254 cm de rayon La rainure 74 avait un rayon de 0,557 cm, une largeur de 0,318 cm et une profondeur maximale de 0,260 cm La rainure 76 avait un rayon de 0,97 cm, une largeur de 0,318 cm, et une profondeur maximale de 0,160 cm. Comme dans le cas du premier mode de réalisation, l'épaisseur de la pièce 80 a été étalonnée pour tenir compte du trait de scie d'une lame plate au diamant de façon à ce que, après retrait de la cavité hémisphérique 72, etdes rainures 74 et 76, un disque à faces parallèles plates de 0,089 cm d'épaisseur, correspondant au mode longitudinal fondamental à 2,25 M Hz, soit obtenu Les rayons de la cavité hémisphérique et des rainures 74 et 76 ont été sélectionnés de façon à correspondre à l'espacement de la fonction de Bessel Jo(x) illustrée sur la figure 7 Les profondeurs de ces indentations 72, 74 et 76 ont également été choisies de façon à produire des intensités de champ électrique conformes à l'amplitude de la fonction de Bessel Dans ce mode de réalisation préféré, le champ électrique au niveau du premier lobe latéral était égal à 40 % du champ au niveau du centre, tandis qu'au second lobe (externe), il était égal à 30 % du champ au niveau du centre La cavité 72 et les rainures 74 et 76 ont été produites par usinage en vue d'approcher ces proportions. Il doit également être entendu que, dans le mode de réalisation préféré des figures 7 à 11, chaque rainure 74 et 76 aurait trois électrodes espacées 88 et 92; réparties de façon généralement égale autour des rainures 74 et 76 De façon correspondante, trois électrodes 102 et 104 seraient espacées autour des anneaux de film sur le fond de la pièce 80 Bien que la figure 10 illustre schématiquement uniquement deux électrodes supérieure et inférieure par rainure, il est entendu que trois électrodes sont préférables, et qu'un nombre supérieur pourrait être utilisé si on le voulait. Dans ce mode de réalisation préféré, une tension de 3,522 volts a été appliquée aux bornes des électrodes pendant quatre minutes suivant les polarités illustrées sur la figure 10 Le disque découpé de la pièce 80 a ensuite été installé à l'intérieur d'un logement métallique de sonde à transducteur sans renforcement et excité à l'aide d'impulsions de tension à large bande. Lorsqu'elle est excitée, la sonde à fonction de Bessel a pour effet de faire vibrer le disque d'une manière telle que la partie centrale et la partie externe vibrent de façon déphasée par rapport à la partie concentrique médiane L'intensité et la représentation spatiale du champ ultrasonore produit sont illustrées graphiquement sur les figures l A et li B Comme on peut le voir, la figure l A illustre l'amplitude (sans rapport avec la polarité) en trois dimensions relativement à la sonde Bessel La figure li A illustre l'amplitude de champ dans un plan parallèle à la face du transducteur et à une distance de celui-ci égale à 2,84 cm Une vue frontale en élévation, en coupe, de la figure l A est représentée sur la figure li B Une comparaison entre la figure 11 B et la figure 7 montre que la réponse du transducteur concorde avec la fonction de Bessel La figure l EB, comme les figures 6 A et 6 B, a été obtenue grâce à un balayage en deux dimensions dans un plan perpendiculaire à la face du transducteur et contenant l'axe du disque transducteur. * Dans ces modes de réalisation, un balayage a été effectué à l'aide de la sonde à pointe pour couvrir une distance réelle de 0,318 cm à 23,18 cm et une distance latérale de plus ou moins 1,968 cm Il convient de noter que, dans la figure 11 B, l'intensité du premier lobe médian était supérieure à ce qui était requis selon le modèle de Bessel de la figure 7 Cette intensité pourrait être réduite par une diminution de la profondeur de la première rainure 76 pratiquée dans la pièce 80, ce qui réduirait l'intensité du champ de polarisation à cet endroit. Il doit également être entendu que le degré de diffraction en ce qui concerne ces transducteurs dépend de la fréquence, du nombre de lobes et de la largeur d'un lobe Dans le mode de réalisation préféré se rapportant au transducteur Bessel de fréquence fondamentale égale à 2,25 M Hz, la diffraction est moindre lorsque le disque transducteur est excité en vue de produire des ondes ultrasonores à sa troisième fréquence harmonique d'environ 7 M Hz On a également découvert que, lorsque le nombre de lobes est important, la portée du transducteur à fonction de Bessel était directement proportionnelle à la fréquence et au nombre de lobes, et également directement proportionnelle au carré de la largeur du lobe. L'équation suivante décrit cette relation: R = (constante) (f) (n) (w 2) o f est la fréquence, N est le nombre de lobes, et z est la largeur du lobe. En utilisant cette formule, il est possible d'obtenir une grande portée (ou une faible diffraction) avec un transducteur de Bessel de grandes dimensions (grand nombre de lobes et largeur de lobe importante) On comprendra donc que si l'on accroît le nombre de lobes et la taille du transducteur, on obtiendra une diminution de la diffraction. Il est entendu que la présente invention peut prendre de nombreuses formes et comporter de nombreux modes de réalisation La véritable nature et la portée de la présente invention sont définies dans les revendications annexées, et les modes de réalisation de l'invention décrits ici ne sont pas censés limiter la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé de polarisation non uniforme d'un transducteur piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il consiste à: modifier une première surface plate d'une matière piézoélectrique afin de créer au moins une indentation; couper le matériau piézoélectrique de façon à ce qu'il présente une seconde surface opposée généralement parallèle à la première surface; lier une matière hautement conductrice d'électricité à au moins des parties des première et seconde surfaces; introduire à emboîtement une électrode dans chaque indentation; faire porter une électrode de polarité opposée contre la seconde surface opposée à la première électrode; appliquer un courant électrique continu de tension élevée à travers les électrodes et le matériau piézoélectrique pendant une période de temps prédéterminée; couper le matériau piézoélectrique pour éliminer toute indentation et préparer un disque à deux faces généralement planes; et installer le disque à l'intérieur d'une sonde à transducteur. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'indentation est hémisphérique. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'électrode insérée dans l'indentation est sphérique. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode de polarité opposée comporte une indentation afin de recevoir à emboîtement une partie de la matière piézoélectrique comprenant la seconde surface. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière hautement conductrice d'électricité est un film métallique. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le film métallique est déposé sur les première et seconde surfaces. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le film métallique est une couche à base de chrome revêtue d'une couche supérieure d'or. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface est modifiée afin de créer deux ou plus de deux indentations. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière conductrice est liée uniquement aux indentations de la première surface, et uniquement en des emplacements correspondants, séparés et électriquement isolés, de la seconde surface. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la première et la seconde séries d'électrodes sont aptes à être positionnées par rapport aux différentes parties de revêtements sur des surfaces opposées, chacune directement en regard d'une paire d'électrodes de polarité opposée. 11 Procédé de production d'un élément transducteur piézoélectrique à polarisation non uniforme, caractérisé en ce qu'il consiste à: déterminer un diagramme de réponse de faisceau voulu pour l'élément; quantifier le diagramme par une fonction mathématique; scuplter une extrémité plane de matière piézoélectrique d'une manière corrélée avec la fonction mathématique; coder les surfaces sculptées sur l'extrémité plane de la matière piézoélectrique; coder une surface plane opposée de la matière piézoélectrique sur des parties correspondant aux parties sculptées de l'extrémité plane de la matière piézoélectrique; intercaler la matière piézoélectrique entre des électrodes de polarité présélectionnée; apppliquer un courant électrique aux électrodes pendant une période de temps présélectionnée; éliminer les parties sculptées pour obtenir un élément piézoélectrique plan à deux côtés; et recouvrir complètement les deux côtés de l'élément plan d'un revêtement de matière conductrice. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la fonction mathématique est une fonction de Gauss. 13 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la fonction mathématique est une fonction de Bessel. 14 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la cavité hémisphérique positionnée centralement est sculptée dans l'extrémité plane de la matière piézoélectrique. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'électrode à configuration sphérique est apte à s'insérer à emboîtement dans la cavité hémisphérique. 16 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'électrode opposée à l'extrémité plane comprend une cavité sous forme d'évidement en vue de l'introduction à emboîtement de la pièce piézoélectrique, comprenant la surface plane opposée. 17 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la fonction mathématique est une fonction de Bessel. 18 Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la cavité hémisphérique centrale et deux rainures concentriques sont sculptées dans l'extrémité plane de la matière piézoélectrique. 19 Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le revêtement conducteur de l'une ou l'autre surface plane est lié à la surface en des emplacements qui sont séparés et électriquement isolés les uns des autres. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que des séries d'électrodes sont mises en corrélation avec les revêtements des surfaces planes opposées, chaque série d'électrodes comprenant au moins une paire d'électrodes de polarité opposée. 21 Procédé de polarisation non uniforme de transducteurs piézoélectriques, caractérisé en ce qu'il consiste à: produire par usinage une indentation hémisphérique dans une extrémité plane d'une tige piézoélectrique; couper l'extrémité de la tige contenant l'indentation hémisphérique suivant un plan parallèle à la surface d'extrémité à une distance éloignée de la surface d'extrémité pour créer une surface de fond; couvrir l'indentation hémisphérique et la surface de fond d'une matière conductrice; positionner une électrode en forme de boule, apte à s'emboîter de manière générale, dans l'indentation hémisphérique plaquée; insérer le fond de la matière piézoélectrique dans une indentation circulaire d'une seconde électrode apte à s'emboîter de manière générale avec le fond; positionner la matière piézoélectrique et les première et seconde électrodes dans un milieu chauffé; appliquer un courant électrique continu de tension élevée et de polarité opposée aux première et seconde électrodes pendant une période de temps prédéterminée; retirer la matière piézoélecrique et les électrodes du milieu chauffé et enlever les première et seconde électrodes; enlever la partie de la matière piézoélectrique contenant l'indentation hémisphérique pour produire un disque plan à deux côtés, le disque contenant une polarisation non uniforme généralement proche d'une fonction de Gauss. 22 Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'indentation hémisphérique présente une profondeur en relation avec le profil d'un champ électrique que l'on désire établir dans la tige piézoélectrique pendant la polarisation. 23 Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'étape de découpe de l'extrémité de la tige est présélectionnée de façon à ce que la distance entre le plan parallèle à la surface d'extrémité soit en corrélation avec la fréquence centrale du transducteur. 24 Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le milieu chauffé est de l'huile. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le diamètre de l'indentation hémisphérique est proportionnel à l'intensité du champ électrique à travers la matière piézoélectrique. 26 Procédé de polarisation non uniforme d'un transducteur piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il consiste à: usiner la surface plane supérieure d'une tige piézoélectrique pour produire une cavité hémisphérique centrale et des première et seconde rainures concentriques entourant la cavité; déposer une matière conductrice sur les surfaces de la cavité et des rainures; couper la tige métallique suivant un plan distant du plan définissant la surface d'extrémité de la tige pour produire une surface de fond; déposer la matière conductrice sur la surface de fond suivant une configuration correspondant généralement à la cavité et aux première et seconde rainures; insérer à emboîtement une électrode en forme de boule dans la cavité centrale; insérer à emboîtement une ou plusieurs électrodes dans chaque rainure; faire porter une électrode contre la matière conductrice de la surface de fond en regard de la cavité; faire porter une ou plusieurs électrodes contre la matière hautement conductrice de la surface de fond correspondant généralement aux électrodes insérées dans les rainures; appliquer un courant électrique continu de tension élevée aux électrodes de façon à ce que des électrodes alignées et correspondantes insérées dans la cavité et les rainures par rapport à la surface de fond soient de polarité opposée; enlever les électrodes; et découper la matière piézoélectrique pour éliminer la cavité et les rainures afin de produire un disque plan à deux côtés, le disque étant polarisé de façon non uniforme. 27 Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'espacement, la profondeur et le diamètre de la cavité hémisphérique et des première et seconde rainures sont proportionnels au diagramme de réponse du transducteur. 28 Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que le diagramme de réponse est généralement proche d'une fonction de Bessel. 29 Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'espacement, la profondeur et le diamètre de la cavité hémisphérique centrale et des première et seconde rainures sont proportionnels à la relation entre un lobe proéminent central et des premier et second lobes latéraux situés de part et d'autre du lobe central conformément à une fonction de Bessel. 30 Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que trois électrodes sont aptes à être positionnées en des emplacements distants situés autour et dans chaque rainure. 31 Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce qu'une multiplicité d'électrodes sont aptes à être positionnées en des emplacements distants correspondant aux électrodes pour chaque rainure. 32 Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que les électrodes correspondant à la cavité hémisphérique et à la seconde rainure concentrique ont la même polarité, tandis que les électrodes correspondant à la première rainure concentrique sont de polarité opposée. 33 Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce qu'il comprend la première étape consistant à installer le disque plan à deux côtés à l'intérieur d'un logement d'une sonde à piston à transducteur en vue d'un raccordement à un moyen de commande de transducteur. 34 Moyen de polarisation non uniforme de transducteurs piézoélectriques, caractérisé en ce qu'il comprend: des premiers moyens formant électrodes ( 46; 86,88, 92) destinés à être insérés à emboîtement dans des indentations usinées ( 34; 72,74,76) pratiquées dans une extrémité plane ( 30; 70) de la matière piézoélectrique ( 38; 80); des seconds moyens formant électrodes ( 50; 100,102,104) de polarité opposée à celle des premiers moyens formant électrodes aptes à être positionnés, par rapport à la matière piézoélectrique, en regard des premiers moyens formant électrodes; des moyens de support pour maintenir les premiers et seconds moyens formant électrodes contre la matière piézoélectrique; et des moyens de courant électrique continu à tension élevée ( 54) destinés à des moyens de connexion servant à fournir du courant électrique aux moyens formant électrodes pendant une période de temps donnée. Moyen selon la revendication 34, caractérisé en ce que les premiers moyens formant électrodes (( 46; 86,88,92) sont formés de façon à présenter une surface qui s'adapte à emboîtement dans une indentation ( 34; 72,74,76) pratiquée dans l'extrémité plane ( 30,70) de la matière piézoélectrique. 36 Moyen selon la revendication 34, caractérisé en ce que les seconds moyens formant électrodes ( 50; 100,102,104) sont formés ( 52; 108) de façon à recevoir au moins une partie de la matière piézoélectrique en regard de l'extrémité plane de la matière piézoélectrique. 37 Moyen selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'il comprend un revêtement conducteur ( 84 a, 84 b, 84 c) uni aux indentations ( 72,74,76) produites par usinage dans l'extrémité plane ( 70) de la matière piézoélectrique, et sur des emplacements correspondants ( 85 a,85 b,85 c) de la matière piézoélectrique en regard de l'extrémité plane. 38 Moyen selon la revendication 33, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour éliminer une partie de la matière piézoélectrique contenant les indentations afin de produire un disque piézoélectrique plan à deux côtés, de polarité non uniforme.