Pour produire des ultrasons, il faut un générateur de haute fréquence qui transforme la fréquence normale du secteur de 50 à 60 Hz en vibrations à haute fréquence entre 20 et 40 kHz. Les transducteurs, qui peuvent par exemple être placés sous le bain de nettoyage, transforment ensuite ces vibrations électromagnétiques en vibrations mécaniques de même fréquence. En termes simples, le transducteur n'est rien d'autre qu'un système de résonance qui, grâce à un apport d'énergie approprié, est excité pour produire ses propres vibrations. Les transducteurs électroacoustiques connus, comme les téléphones ou les haut-parleurs, qui fonctionnent dans la gamme des fréquences audibles, échouent dans la gamme des ultrasons pour diverses raisons. On utilise donc ici l'effet piézoélectrique indirect. Si l'on applique une tension électrique à un matériau piézoélectrique, celui-ci réagit en s'agrandissant dans le sens de la longueur et en se raccourcissant lorsque la tension est inversée. Cela permet de convertir une oscillation électrique, dans laquelle la polarité de la tension est constamment inversée, en un mouvement mécanique alternatif.Â
Des céramiques frittées en zirconate-titanate de plomb (PZT), dont le rendement est supérieur à 90%, sont utilisées pour la fabrication d'appareils à ultrasons de haute performance.Â
Aux fréquences de fonctionnement ultrasoniques basses, de l'ordre de 25 kHz, l'effet de nettoyage par cavitation est très efficace. Les bulles de cavitation peuvent être de grande taille (les phases de traction et de compression durent plus longtemps) et donc contenir ou libérer beaucoup d'énergie lors de leur implosion. Dans des plages de fréquences relativement plus élevées, de l'ordre de 40 kHz, on obtient un champ de bulles de cavitation plus petites, mais plus nombreuses, et on obtient un nettoyage particulièrement doux des pièces sensibles.
Selon le domaine d'application, on travaille aujourd'hui avec des fréquences de 25 kHz (nettoyage grossier dans la construction mécanique) et de 40 kHz (pièces sensibles, par exemple dans le domaine médical, optique et électronique).
Pour plus d'informations sur la génération d'ultrasons à l'aide de sonotrodes, cliquez ici. Homogénéisateurs à ultrasons, par exemple pour la désintégration des cellules.
