Activité expérimentale (seconde) : principe de l’echographie








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date de publication05.05.2017
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Activité expérimentale (seconde) : PRINCIPE DE L’ECHOGRAPHIE

I) PROBLÉMATIQUE

L’échographie est une technique d’imagerie médicale utilisant la réflexion (écho) d’un faisceau d’ultrasons par les organes. Cette technique utilise une sonde comprenant un émetteur (E) et un récepteur (R) de salves ultrasonores disposés côte à côte.

Échographie d’un fœtus

La sonde échographique



E

R

sonde echographie.jpg

Pour pouvoir construire l’image de l’organe à explorer l’appareil d’échographie doit déterminer, entre autres, la distance entre la sonde et l’organe à explorer.

L’objectif de cette activité est de montrer comment la sonde utilisée en échographie permet de déterminer cette distance ?

II) DOCUMENTS

Document 1 : Qu’est-ce qu’un ultrason ?

L’ultrason est un son, c'est-à-dire une onde mécanique qui se propage dans les gaz, les liquides, les tissus mous (chair, organes) ou les solides et dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz. Le nom vient du fait que leur fréquence est trop élevée pour être audible pour l’oreille humaine (le son est trop aigu), de la même façon que les infrasons désignent les sons dont la fréquence est trop faible (inférieure à 20 Hz) pour être perceptible par l’oreille humaine.

Document 2 : Vitesse de propagation d’un son en fonction de la température

Vitesse V en m.s-1 de propagation des ultrasons dans l’air en fonction de la température en °C :

V = 331,5 + 0,607 x

Document 3 : montage permettant de modéliser une sonde échographique au laboratoire



Document 4 : allure du signal produit par l’émetteur E d’ultrason



III) TRAVAIL Á RÉALISER

1. Mesurer la température de l’air dans la salle EXAO. Á l’aide d’un des documents proposé en déduire la vitesse des ultrasons dans la salle.

Appel nº1

Appeler le professeur pour qu’il vérifie votre travail ou en cas de difficultés.

2. Réaliser le montage du document 3 sans connecter le générateur Evolio au secteur.

Appel nº2

Appeler le professeur pour qu’il vérifie votre montage ou en cas de difficultés.

3. On souhaite enregistrer pendant 4milliseconde le signal reçu par le récepteur R dès qu’une salve d’ultrason sera produite par l’émetteur E. Pour cela paramétrer le logiciel « Atelier scientifique comme indiqué en annexe 1 (vous faire aider du professeur si nécessaire).

Appel nº3

Appeler le professeur pour réaliser l’acquisition devant lui ou en cas de difficultés.

4. Commenter le signal obtenu en expliquant pourquoi le récepteur enregistre un son et pourquoi on observe un décalage temporel tentre l’émission et la réception du signal.

Émission du signal

E

R

D


Tableau



D
R

E


Tableau

E
et réception du signal

Appel facultatif

Appeler le professeur en cas de difficultés.

5. Quelle relation peut-on écrire entre la vitesse V des ultrasons dans l’air, la distance D entre la sonde et l’écran et le décalage temporel t entre l’émission et la réception de la salve d’ultrasons. ? En déduire Dultrason (valeur de D mesurée à l’aide des ultrasons).

Appel facultatif

Appeler le professeur en cas de difficultés.

6. Mesurer D avec la règle. Cette valeur sera notée Drègle.

Appel facultatif

Appeler le professeur en cas de difficultés.

7. la valeur de Dultrason est-elle cohérente avec celle de Drègle ? On considèrera que c’est le cas si l’écart relatif Er entre les deux valeurs est inférieur ou égal à 10%. Si non, à quoi peut être du l’écart observé ?

Donnée :

Appel nº4

Appeler le professeur pour qu’il vérifie votre travail ou en cas de difficultés.

Annexe 1

On souhaite visualiser le signal reçu par le récepteur en fonction du temps :

  • Graphique : Voltmètre TRMS// en ordonnée et chronomètre en abscisse

Paramétrage des voltmètres :

  • Voltmètre TRMS / : calibre +/- 15 V

  • Voltmètre TRMS // : calibre +/- 0,1 V

Paramétrage axe des temps :
  • Durée d’acquisition : 4 ms

  • Nombre de points de mesures : 4000

Paramétrage synchronisation (on déclenche l’acquisition dès qu’une salve est produite par l’émetteur) :




  • Synchronisation sur le voltmètre TRMS /

  • Déclenchement : 1 V par valeur croissante

COMPÉTENCES

Appel

Compétence

TB

B

I

TI

Nº1

2C12 Extraire des informations













2A10 Réaliser des calculs numériques













Nº2

2C37 Réaliser un montage à partir d’un schéma













Nº3

2C30 Mettre en œuvre un protocole













Nº4

2A20 Utiliser la relation entre vitesse, distance et temps













2C24 Exploiter des résultats, des mesures des observations













2C61 Travailler en autonomie et en équipe
















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