CHAMPS DE PRESSION DES TRANSDUCTEURS PLANS DANS LE DOMAINE DE L'ACOUSTIQUE NON-LINÉAIRE : THÉORIE ET EXPÉRIENCE

Abstract
The aim of this paper is the study of the validity of the parabolic KZK equation in the case of finite amplitude ultrasound pressure field generated by piezoelectric axisymmetric plane source at different excitation levels. The numerical implementation used to solve the parabolic KZK equation is based on a finite difference method which accounts for diffraction, absorption and nonlinear effects. Comparisons between measurements and computed results are made along and across the acoustic axis for the first three harmonics of the wave forms. Good agreement is shown for low pressure levels, but the disagreement becomes more and more important according to the excitation level and consequently to the increase of the pressure at the source. Finally, the evolution of the amplitude of the first three harmonics is exhibited along the acoustic axis. It is shown that their minima and maxima move toward the source when we increase the excitation level.

Résumé
Le but de cet article est l'étude de la validité de l'approximation parabolique de l'équation KZK dans le cas du champ de pression à amplitude finie généré par un transducteur piézo-électrique plan à symétrie axial, à différents niveaux d'excitation. La mise en application numérique pour résoudre ce problème est basée sur une méthode de différences finies tenant compte des phénomènes de diffraction, d'absorption et de non-linéarité. Des comparaisons entre l'expérience et les résultats calculés sont effectuées le long de l'axe acoustique et perpendiculairement à celui-ci, pour les trois premiers harmoniques du profil temporel de l'onde déformée. Un bon accord est observé pour les faibles niveaux de pression, mais le désaccord devient de plus en plus important lorsqu'on augmente la tension d'excitation et donc la pression générée à la source. Enfin, nous traçons des réseaux de courbes expérimentales montrant l'évolution de l'amplitude de ces harmoniques en fonction du niveau d'excitation, le long de l'axe acoustique. Nous observons que leurs minima et maxima se décalent vers la source lorsque le niveau d'excitation augmente.