Non-réciprocité apparente du transducteur dans un débitmètre à ultrasons

Un débitmètre à ultrasons à temps de transit estime la vitesse du flux en transmettant des impulsions acoustiques en amont et en aval par rapport à la direction du flux. À partir du moment du vol des impulsions, la direction de l'écoulement, sa vitesse et la vitesse du son dans le fluide peuvent être estimées [1]. La figure 1 montre une coupe transversale d'un tel compteur. Lorsque le fluide ne bouge pas, les temps de montée et de descente doivent être les mêmes. S'ils ne le sont pas, le compteur le détecte comme un faux débit. Hemp [2] montre que cette erreur disparaît lors de l'application du théorème de réciprocité. Willatzen [3] a récemment publié un tutoriel sur la modélisation des transducteurs avec une théorie générale et des applications aux systèmes réciproques à ultrasons. Il s'appuie également sur le fait que l'émetteur et le récepteur sont identiques pour que le système soit réciproque. Pour citer littéralement Pierce [4], la réciprocité se réfère à la situation pour laquelle une amplitude associée à un «effet» en un point est inchangée lorsque l'emplacement de «cause» et de «point d'observation» est interverti. Les travaux en cours montrent que la réciprocité tient quand les deux transducteurs sont identiques. Il montre en outre que certaines violations de mesure existent avec de petites variations des transducteurs. Ces variations sont dues au processus de fabrication des transducteurs. Dans la section suivante, nous présentons l'outil de simulation utilisé pour évaluer les petits changements de propriétés ou de dimensions dans chacune des couches de l'un des deux transducteurs ainsi que son câblage.