L'ingénieur, 1 janvier 1987, Janvier - Février

N° 377 73e année Janvier/février 1987 m\vy MÈÊÊÊ inv: il.W «P 5^ ' \Branchez • vous sur la plus importante banque de données techniques du Canada t- ICIST gère la plus importante collection d’information scientifique et technique du pays.Grâce à un réseau d’experts en recherche documentaire au Conseil national de recherches, l’ICIST met à votre portée plus de 3 millions de livres, de comptes rendus de conférences, de rapports, de publications en série et de revues du monde entier.#v L’ICIST offre notamment les services suivants : • Documentation en direct — Le système CAN/OLE vous donne accès à plus de 40 bases de données et vous permet de trouver et de commander directement l’information au moyen d’un terminal distant.•Service automatique d’information permanente — Le système CAN/SDI vous tient constamment informé dans votre domaine d’intérêt particulier.• Données numériques scientifiques — Le système CAN/SND vous fait gagner du temps en vous fournissant des données numériques qui ont été évaluées par des experts.• Information médicale — Le Centre bibliographique des sciences de la santé coordonne à l’échelle nationale l’accès à MEDLARS, le système de bases de données de la bibliothèque nationale de médecine des États-Unis dans les domaines de la médecine et de la toxicologie.• Service de référence — Nos experts en information effectuent des recherches personnalisées de documents, vérifient des citations, dirigent les clients vers des experts et répondent à des questions générales dans les domaines de la science et de la technologie.• Répertoire des traductions scientifiques — Fruit d’un effort collectif à l’échelle internationale, le Répertoire indique l’emplacement des traductions effectuées au Canada et dans plusieurs autres pays.• Service de prêts et de photocopies — Les documents peuvent être commandés par téléphone, par courrier, par Télex ou par courrier électronique; les livres sont prêtés gratuitement pour une période de deux semaines; pour un prix minime, on peut obtenir une photocopie d’un article d’une revue de la collection ou d’un document conservé sur microfiche.Pour découvrir comment l’ICIST peut devenir votre plus important agent d’information, composez le (613-993-1600), transmettez un message à CISTI.INFO par l’intermédiaire du service ENVOY 100 ou retournez la formule ci-dessous à Section de la publicité et des communications ICIST (Institut canadien de l’information scientifique et technique) Conseil national de recherches Ottawa (Ontario) K1A 0S2 Conseil national de recherches Canada National Research Council Canada Canada —V le' euillez me farre parvenir de plus amples renseignements sur les services suivants de l’ICIST CAN/OLE — CAN/SDI — CAN/SND — Service de référence Centre bibliographique des sciences de la santé Répertoire des traductions scientifiques Service de prêts et de photocopies Nom ________________________________________________________ Titre_____ Organisation ______________________________________________________—___ Adresse________________________________________________________________ ____________________________________________________________Téléphone. l’ingémeur/janvier février 1987 janvier/février 1987 N°377, 73e année Éditeur Les publications (Ingénieur inc Case postale 6980.succursale A Montréal (Québec) H3C 3L4 Tél (514)340-4764 Conseil d'administration Paul Major, président Marcel Desjardins, vice-président Comité exécutif Guy Drouin, président exécutif Jacques Lapointe, vice-président Jean L Corneille, vice-président Serge R Tison, secrétiare Roger P Langlois, trésorier Yolande Gmgras, directeur général Administrateurs Michel Bellerose Adolphe Blach Claude Bourgeois Claude Brulotte Roland Chevalier Fernand DeSerres Daniel Fleury Roger Lessard Ovide J Poitras Guy A Sicotte Christian Tessier Jean-Claude Therrien Jean Verdy Directeur général Yolande Gingras Comité consultatif de rédaction Gilles G Bélanger, directeur Joseph A Bouchard Dominique Chassé Jules Del isle Pierre Desrochers Claude Gou Jacques Lapomte Raymond Leroux Yves Lizotte Paul-Edouard Robert Georges Salloum Rédacteur en chef Joseph Kélada Publicité Robert Dumouchel Publications R A D enr 605 rue Filiatrault Suite 6 Saint-Laurent.(Québec) H4L 3V3 Tél (514)744-6019.744 6162 Composition Les Ateliers Chiora inc (514)383-4320 Imprimeur Presses Élite me (514)731-2701 Abonnements Canada 15 $ par année Étranger 20 $ par année À l'unité 3 $ Six (6) numéros par année Droits d'auteurs Les auteurs des articles publiés dans MNGÉNIEUR conservent l'entière responsabilité des théories et des opinions émises par eux Reproduction permise, avec mention de la source on voudra bien cependant faire tenir à la Rédaction un exemplaire de la publication dans laquelle paraîtront les articles Engineering Index .Biol .Che .Sci .Abstracts Periodex et Radar signalent les articles publiés dans l'INGÉNIEUR - ISSN - 0020-1 138 Courrier de deuxième classe Enregistrement n° 5788 Sommaire 2 Techniques de mesure par ultrasons: une contribution québécoise par Jean-Luc Dion 7 Le béton moderne: bien plus que du ciment par Pierre-Claude Aïtcin 12 La technologie électro-optique au service du contrôle industriel de la production par Paolo Cielo 18 La formation de l'ingénieur: une réflexion par Camille Dagenais 19 Génie biomédical et biomatériaux un tour d'horizon 22 Utilisation de la fibre de verre dans les structures du réseau extérieur par N.Healy ccab Photo couverture: Édifice La Laurentienne à Montréal 1 l'ingémeur/janvier février 1987 Techniques de mesure par ultrasons: une contribution québécoise Jean-Luc DION Introduction Dans leur laboratoire rudimentaire du début des années 1880, les physiciens français Pierre et Jacques CURIE ne pouvaient guère se douter des conséquences pratiques du curieux phénomène qu'ils venaient de découvrir, après l'avoir prédit à partir de considérations purement théoriques sur la symétrie des systèmes cristallins.Quand ils appliquaient une pression sur les faces opposées d'une lame de quartz recouvertes d'électrodes isolées, ils pouvaient mesurer entre celles-ci une différence de potentiel proportionnelle à la pression.Inversement, le quartz subissait une faible déformation quand une haute tension était appliquée aux électrodes.Sans doute ne voyaient-ils aucune utilité à court terme à l'effet piézoélectrique qu'ils révélaient au Monde.Il s'écoulera une trentaine d'années avant que leur compatriote, l'exceptionnel physicien et humaniste Paul LANGEVIN, y recoure pour résoudre un problème très pratique qui lui était posé par le gouvernement de son pays alors plongé dans la Grande Guerre comment détecter la présence de sous-marins à distance?[1] Au moyen d'une lame de quartz entre des plaques d'acier, il réalisa une source d'ultrasons produisant un mince et intense faisceau, pouvant donner des échos mesurables à partir d'obstacles lointains.Il est donc, avec Constantin CHI-L0WSKY[2], le véritable inventeur M.Jean-Luc DION a obtenu son D Sc de l'Université Paul-Sabatier de Toulouse et ses M.Sc.(Physique) et B.Sc.A (Génie physique) de l'Université Laval.Il est actuellement professeur à l'Université du Québec à Trois-rivières.Il a été Consultant au Centre de Recherche Industrielle du Québec, chef de section, génie électrique et directeur du département d'ingénierie à l’UQTR et professeur au Centre des Études Universitaires de Trois-Rivières.Il est actif dans les secteurs d'enseignement suivant électromagnétisme, électro-métrie, acoustique, analyse de signaux, et secteurs de recherche suivants ultrasons et acousto-optique II a, par ailleurs, à son actif un grand nombre de publications et de brevets dans ces domaines du procédé de détection sous-marine par ultrasons que les Anglais prendront plus tard à leur compte sous le nom de SONAR.On prend un véritable plaisir à lire ce brevet (un parmi d'autres) écrit dans une langue d'une admirable clarté[2].Langevin s'est illustré d'une façon exceptionnelle dans plusieurs branches de la physique: rayons-X, théorie du magnétisme, théorie de la relativité (en même temps qu'Einstein, il arrive à l'équivalence masse-énergie), etc.[3].À l'occasion du transfert de ses cendres au Panthéon en 1948, deux ans après sa mort, un autre illustre scientifique, Frédéric JOLIOT-CURIE lui rendit hommage en ces termes: «Paul Langevin fut l'un de ces êtres exceptionnels, dont on compte très peu chaque siècle, qui, par leur intelligence créatrice, leur souci de faire bien, leur ardeur pour les justes causes, sont à l'origine des progrès réels de l'humanité.» Ces travaux de pionnier ont donné naissance à une multitude d'applications des ultrasons dans des domaines très divers.Il faudrait bien plus que ce court article pour en faire état justement.Tout le monde connaît, par exemple, les développements remarquables de \'échographie, particulièrement en obstétrique[4].Cette technique et ses nombreux avatars servent couramment à faire des images des défauts dans les matériaux.Depuis une quinzaine d'années, en poussant les fréquences utilisées à quelques centaines de mégahertz, on a réalisé des microscopes acoustiques ayant un pouvoir de résolution comparable à celui des appareils optiques, tout en permettant de voir des choses très différentes[5].Au Québec, l'équipe du professeur David SHEEKE de l'Université de Sherbrooke contribue à l'avancement des connaissances dans ce dernier domaine.En métallurgie, les ultrasons à haute intensité sont utilisés dans la fabrication d'alliages spéciaux; on s'en sert également pour machiner des métaux durs et la céramique[1 ].Les travaux que nous poursuivons dans notre laboratoire portent sur trois secteurs d'application des ultrasons: (a) l'imagerie et l'holographie ultrasonores; (b) linterférométrie appliquée à la mesure de la concentration des solutions; (c) la caractérisation acousto-optique des fibres de pâtes à papier.Nos objectifs sont essentiellement orientés vers les applications industrielles.En cours de route, nous avons toutefois été amenés à développer certains aspects théoriques relativement originaux.Dans le premier cas, il s'agit de la mise au point d'une caméra pouvant éventuellement servir à l'examen des matériaux.Le deuxième sujet est l'étude d'un système pouvant servir à l'évaluation précise et instantanée de la concentration du gras dans le lait, de l'alcool dans une boisson, etc.La dernière étude porte sur une technique originale devant permettre de caractériser rapidement une suspension de fibres en vue de la commande automatique des procédés de défibrage dans les usines de pâtes à papier.Nous allons ici exposer brièvement l'essentiel de ces activités et des résultats obtenus.Système d'imagerie ultrasonore Au cours des dernières années, nous avons réalisé le dispositif schématisé à la figure 1 qui permet de faire des images à haute résolution au moyen d'ultrasons de 3,5 MHz environ.L'élément clé du système est une cellule à cristal liquide C de notre conception[6] qui permet de convertir un hologramme ultrasonore directement en image visible.Cette dernière peut correspondre à l'intensité ou à la phase des ultrasons venant de l'objet, selon le traitement fait par l'ordinateur.L énergie acoustique venant de la source T0 traverse l'objet OB, puis est focalisée sur C par la lentille acoustique, après réflexion sur la lame Ma, où elle se superpose à une onde plane cohérente produite par la source Tr.Le champ acoustique résultant dans la couche de cristal liquide de C produit une réorientation des molécules initialement perpendiculaire aux parois.Cette distortion correspondant à l'hologramme ultrasonore est directement visible par la caméra vidéo, 2 l'ingérueur/janvier-février 1987 EFFACEMENT LENTILLE ACOUSTIQUE CAMÉRA LAMPE MAGNÉTOS.SYSTÈME COMMANDE TRAITEMENT IMAGE ÉCRAN Figure 1 Caméra ultrasonore holographique avec détecteur à cristal liquide nématique.du fait que le cristal liquide est un milieu biréfringent où la transmission lumineuse est modulée par l'orientation des molécules (7,8).Cette caméra fournit un signal au système de traitement d'images, qui peut alors rendre une image comme celle de la figure 2: image de décollements de forme circulaire dans une plaque de matériau composite graphite-époxy, où le plus petit mesure moins de 4 mm.Cela indique un pouvoir de résolution inférieur à un millimètre, ce qui correspond à moins que la limite fixée par le critère de Ray-leighdanscesconditions(1,2 mm).Une meilleure résolution peut éventuellement être atteinte en réalisant un système fonctionnant à plus haute fréquence.Nous avons récemment fait les premières images de phase avec ce dispositif au moyen du traitement d'image par ordinateur.Figure 2 Image ultrasonore d'intensité de décollements dans une plaquette de corn posite graphite-époxy.