Tube a onde stationnaire (Kundt) rempli d'eau

[alexduperray]

Bonjour a tous,
je veux réaliser un tube de kundt afin de trouver les caracteristique d'un materiau.(le tube est rempli d'eau)
Je souhaite dimensionner mon tube mais ne sait pas à quelle fréquence je dois travailler pour permettre les meilleurs resultats possible.
Je pense que je dois utilisé le résonateur d'hemlhotz afin d'obtenir une résonance dans le tube. Mais cela reste encore trés vague
Si qqun pouvait m'eclairer un peu sur le sujet
Merci

[Victor]

La premiere chose à savoir quelle est la vitesse de propagation du son dans l'eau donc déterminer la fréquence à laquelle ça peut marcher je connais tous ça pour l'air mais pas pour l'eau,...puis il est possible que ça soit pas observable dans les plages de fréquences classiques... Là je pense aux sonars qui marche pour des Ultra Son

[fffred]

déjà il te faut un émetteur qui marche dans l'eau, et aussi un micro qui détecte les vibrations de l'eau (ca semble difficile ...)
Pour l'émetteur tu peux utiliser une cale piézoélectrique, mais cela ne va pas dans l'eau.
Pour le détecteur, si tu utilises une très haute fréquence, tu peux utiliser un système optique (diffraction d'un laser) pour mesurer la longueur d'onde.

La fréquence correspondant est de l'ordre de quelques dizaines de kilohertz pour un tube de 10-20cm il me semble.

Je ne comprends pas où tu veux mettre un résonateur de Helmoltz. Pour avoir une résonance il faut juste que tu bouches le tube avec un matériau qui réfléchit bien les ondes.

[alexduperray]

Pour le resonateur de helmhotz je veux utiliser le principe de la résonance pour avoir un signal ayant une amplitude maximum pour pouvoir l'exploiter.
Sinon pour la recepteur je pensais a une hydrophone ou un accéleromettre.
La vitesse dasn l'eau est d'environ 1500m/s

[Victor]

Si tu as des longeur d'onde du micrométre, ta longueur de tube n'est pas très importante, elle peut être de l'orde du cm à plusieur m puis il me semble que les US sont ausi très directifs en directions

[alexduperray]

Les longueurs d'ondes utilisé serait de l'ordre d'une dizaine de centimetre.
C'est koi les US ?

[Victor]

V en m/s 15000
F en Hz 50 000
T en seconde 0.00002
Lambda en m 0.3

C'est ça !
Je pensais à des frèquences plus élevées celles qu'on utilise en échographie

Pour un Ultra Son en fait c'est tout les sons qui dépassent la féquence de l'audition plus de 20 khz jusqu'à ? je sais pas

[Ze Venerable]

yu!
A mon avis, une fois que tu sauras à quelle fréquence f tu veux éudier ton matériau, il ne sera pas compliqué d'en déduire la géométie du tube adéquate (plus précisément celle de sa section transversale, c'est ça qui compte).
Il faut que f soit inférieure à la fréquence de coupure du premier mode transverse (ainsi il n'y a qu'une onde plane qui se propage).

Par exemple si la section est un rectangle l*L, avec L>l, alors la condition à remplir est : f<a/(2L), a=vitesse du son

c'est quoi comme matériau ?

ps: c'est peut-être pas la seule condition sur f...

[Victor]

Puis comment mets-tu en évidences les interférences dans l'eau ? Pour l'air on utilise des poussières ou des poudres fines qui sont modulées par les ondes... Autrement dit quel est le support médiateur qui révèlent tes ondes pour la visibilitée, utilises tu un détecteur que tu déplaces ?

[alexduperray]

ben justement nous ne savons pas quelle matériau nous devons utiliser.
Nous ne voulons pas mettre en évidence les ondes, nous voulons les recupérer grace a un hydrophone pour pouvoir ensuite les analysés en déduire l'impédance caractéristique ainsi que la vitesse de propagation dans le milieu coefficient d'absorption

[fffred]

dans l'eau on peut faire une détection optique avec un laser, c'est vraiment pas compliqué.

[Ze Venerable]

oui ça se fait bien, tant que le fluide est au repos. Mais ça reste de la LDV, on fait pas ça dans son garage...

[fffred]

LDV ?? késako

franchement on peut faire ca dans son garage !
il suffit de balancer un petit laser et mesurer l'angle entre les faisceaux diffractés ...

[Ze Venerable]

oui non j'avais pas du tout (du tout) ça en tête ... je pensais que tu parlais d'une technique de vélocimétrie laser (basée sur l'effet doppler) qui s'utilise en méca flu, et qui peut éventuellement servir en acoustique (pour déterminer l'impédance de matériaux par ex...). Mais bon comme tout le monde n'a pas chez soit un laser de classe 4 ça m'étonnais aussi que tu lui propose cette solution...

par contre je comprend pas trop ce que met en évidence ta méthode.

[fffred]

ben si t'as des ondes à une certaine fréquence dans un matériau transparent, un laser est diffracté par ces ondes dans plusieurs directions (c'est un peu comme la diffraction de bragg). La séparation entre les faisceaux dépend de la longueur d'onde des ondes dans la cuve.

[alexduperray]

En fait, on ne sait pas comment dimensionner le tube

[Maulus]

le système entre en raisonnance pour une fréquence et une longueur de tube bien précise.

[fffred]

a froid je dirais 10cm de long, pour 1cm de large

[alexduperray]

On a trouvé environ les dimensions du tube. Mais le problème est qu'il doit etre réglable pour pouvoir tester un maximum de fréquence. Notre tube doit etre rempli d'eau. La hauteur d'eau doit donc pouvoir etre réglable. Nous devons donc trouver un systeme qui nous permettrai de placer l'echatillon a l'extremité du tube. L'echantillon ne doit donc pas flotter car nous devons recuperer les ondes qui sont rélechis par le matériau et pas celle de l'interface eau air. Nous devons donc trouver un materiel qui ne réflechi pas les ondes et qui permettrai au tube d'etre hermétique.

[Victor]

ben justement nous ne savons pas quelle matériau nous devons utiliser.
Nous ne voulons pas mettre en évidence les ondes, nous voulons les recupérer grace a un hydrophone pour pouvoir ensuite les analysés en déduire l'impédance caractéristique ainsi que la vitesse de propagation dans le milieu coefficient d'absorption

Ton capteur doit certainement interférer avec le système t'en tiens compte ?

[fffred]

mais attend il faut que l'autre bout du tube réfléchisse parfaitement les ondes justement !
sinon il n'y aura pas d'ondes stationnaires.
je pense que la meilleure méthode est de faire un tube de section carrée avec des ultrasons générés par une cale piézo électrique en bas du tube, et de l'autre côté une plaque en PVC montée sur une vis réglable pour pouvoir faire varier sa hauteur, en pensant à faire une plaque moins large que le ube afin que l'eau puisse coulisser

pour la mesure, la technique que je propose avec le laser me parait très facile, pas chère, et largement suffisante.

Le problème est que la cale piézoélectrique n'est pas immersible dans l'eau. il faut remplacer l'eau par de l'éthanol, ce qui ne change pas grand chose.

La question que je me pose est : où veux-tu mettre le matériau à étudier ????

[alexduperray]

le matériau a utiliser doit sera a une extrémité du tuyau et le générateur d'onde ainsi que le recepteur sera à une autre extrémité. Nous voulons récupérer les ondes réflechis avec notre recepteur pour pouvoir analyser le matériau.

[fffred]

ben dans ce cas remplace le PVC dans mon précédent post par ton matériau.
Mais à mon avis il n'y a pas besoin de récepteur
le laser suffit : un récepteur te brouillera tes ondes

[Ze Venerable]

d'habitude cette méthode s'utilise avec une sonde de pression
de plus je ne pense pas avoit dit de bêtises,(d'après mon cour), si f est trop grand il devrait y avoir des ondes obliques dans le tube (si la section est circulaire de diamètre D, la condition est 2f<a/D)

[alexduperray]

qqun connait t'il la vitesse du son dans le caoutchouc ?