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Dissertations / Theses on the topic 'Piézoélectricité'
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1
Sène, Abdou. "Modélisation asymptotique de plaques : contrôlabilité exacte frontière, piézoélectricité." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004849.
Full textAbstract:
Le mémoire est consacré à divers aspects de la modélisation de plaques : contrôlabilité frontière de structures bidimensionnelles et construction de modèles de plaques piézoélectriques, en relation avec des situations technologiques d'actualité, puis étude de singularités. Dans le premier chapitre on obtient un résultat de contrôlabilité exacte frontière pour une plaque élastique bidimensionnelle. On résout d'abord le problème de contrôlabilité exacte pour une plaque tridimensionnelle d'épaisseur h en controlant uniquement l'intérieur et la frontière latérale de la plaque ; le choix effectué des contrôles tridimensionnels permet de faire disparaitre les contrôles intérieurs lorsque h tend vers 0. On étudie, dans les chapitres 2, 3 et 4, le comportement d'une plaque piézoélectrique lorsque son épaisseur tend vers 0, notamment, dans le cas complet ou la contribution magnétique dans les équations de Maxwell n'est pas négligeable. Ainsi, d'une part, on justifie les modèles qui supposent que dans une plaque mince le potentiel électrique peut être assimilé à un polynome du second degré en la coordonnée d'espace suivant l'épaisseur. Et, d'autre part, on explique pourquoi dans les modèles bidimensionnels les équations d'équilibre mécanique, ou les équations d'évolution, sont liées au potentiel électrique uniquement par la différence de potentiel entre les deux faces horizontales. De plus, on exhibe de manière précise la contribution des termes piézoélectriques dans l'opérateur de flexion. Le chapitre 5 est consacré au calcul de coefficients de singularité sur un ouvert bidimensionnel polygonal non convexe.
2
Weller, Thibaut. "Etude des symétries et modèles de plaques en piézoélectricité linéarisée." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011243.
Full textAbstract:
L'objet de l'étude est double. Dans un premier temps, on s'intéresseà la classification des symétries du phénomène de couplage piézoélectrique
linéaire; on se focalise ensuite sur la dérivation de modèles de plaques,
toujours dans le cadre de la piézoélectricité linéarisée. On obtient ainsi
des résultats qui permettent de présenter des propriétés de solides
piézoélectriques relatives au matériau, à la structure ainsi qu'à leurs
interactions.
Les trois premiers Chapitres concernent les symétries. On rappelle d'abord
que ces dernières peuvent être de différentes natures. Ensuite, les outils
qui permettent de les appréhender et de les lier entre elles sont présentées.
Les divers outils utilisés conduisent alors au principal résultat de la
première partie : la classification des symétries du phénomène de couplage
piézoélectrique linéaire en quinze familles distinctes.
Dans les deux derniers Chapitres, on obtient des modèles de plaques
linéairement piézoélectriques à l'aide d'une méthode mathématique rigoureuse
consistant à étudier le comportement d'un solide tridimensionnel lorsque son
épaisseur, vue comme un paramètre, tend vers zéro. Dans le cas statique, il
apparaît deux modèles différents. Ils dépendent en fait du type de chargement
électrique et sont reliés aux cas pour lesquels les plaques piézoélectriques
sont utilisés comme capteurs ou comme actionneurs. Les cinématiques limites
sont précisées et les deux lois de comportement sont explicitement fournies
pour tous les types de matériau constitutif. Dans le cas dynamique, on montre
que c'est l'ordre de grandeur du rapport entre l'épaisseur et la densité de
la plaque qui joue un rôle déterminant.
3
Certon, Dominique. "Propagation acoustique dans les matériaux piézo-composites périodiques de connectivité 1-3 appliqués aux transducteurs ultrasonores." Tours, 1994. http://www.theses.fr/1994TOUR3325.
Full text
4
Scortesse, Jean. "Moteurs et micromoteurs piézoélectriques : réalisation, étude de matériaux électroactifs, transport de liquide." Besançon, 2001. http://www.theses.fr/2001BESAA004.
Full textAbstract:
Le principal axe de recherche de cette étude concerne le développement et la caractérisation de moteurs ultrasonores à onde quasi-progressive. Le principe de ces moteurs consiste en l'exploitation de modes de vibration dans des structures carrées à bords encastrés, et permet d'obtenir des mouvements rotatifs ou linéaires. La miniaturisation des moteurs rotatifs reposant sur ce principe a nécessité divers travaux : l'étude de couches épaisses de matériau piézoélectrique nous a permis de choisir les plus adaptées pour l'actionnement de micromoteurs, l'étude de la connectique et de l'encapsulation a conduit à la réalisation de prototypes fonctionnels proche des applications. Ces micromoteurs, utilisant des matériaux piézoélectriques massifs ou déposés, et des stators en métal, céramique ou silicium, ont la particularité de présenter une faible épaisseur. Des recherches complémentaires ont été menées sur des céramiques électrostrictives, afin de réaliser le contrôle actif de vibrations. . .
5
Walter, Vincent. "Caractérisation et modélisation électromécanique de dépôts de couches épaisses PZT sérigraphiées sur substrat d'alumine : application au contrôle de forme et à l'amortissement actif d'un bimorphe." Besançon, 2001. http://www.theses.fr/2001BESAA002.
Full textAbstract:
L'intégration de matériaux actifs à une structure initialement inerte pour la rendre "intelligente" constitue un aspect attractif de l'utilisation des matériaux du type céramique piézoélectrique de zirconate titanate de plomb (PZT). La détérioration des caractéristiques ferroélectriques et piézoélectriques résultant du procédé de fabrication suscite l'intérêt pour la présente étude qui concerne la caractérisation électromécanique de couches épaisses sérigraphiées sur substrat d'alumine. Deux nuances de PZT sont testées, une céramique douce et une céramique dûre. Les essais mécaniques mis en oeuvre sont de trois types. Le premier est un essai de flexion quasi-statique, le second un essai de flexion dynamique et le troisième un essai de nanoindentation. L'ensemble de ces essais permet de proposer une valeur de module d'Young de 52 +- 8GPa pour la céramique douce et de 20 +- 7GPa pour la céramique dûre. . .
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Rochdi, Karima. "Etude, commande et applications du translateur piézo-électrique en basses tensions." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2015.
Full textAbstract:
Le besoin d'actionneurs et de moteurs miniaturisés est ressenti depuis longtemps du fait de la miniaturisation croissante des produits (montres, appareils photographiques, ordinateurs, ) ; il a conduit plusieurs laboratoires à s'investir dans la recherche de dispositifs répondant à ce besoin. Divers micromoteurs ont ainsi été développés que l'on classe habituellement en micromoteurs rotatifs et micromoteurs linéaires. Cette thèse porte sur l'analyse et la commande d'un translateur piézo-électrique, un micromoteur ultrasonore linéaire à trois degrés de liberté X, Y et Q, de dimensions 64 x 38 x 3 mm3. Les déplacements de ce dernier résultent du contact intermittent (sauts suivis de contacts et de glissements) entre quatre pieds mus par des ondes stationnaires de volume et le plan de travail. L'étude porte sur le comportement en basse tension et en environnement non contraint. Une analyse statique et dynamique en fonction des paramètres habituels des moteurs piézo-électriques à interaction de contact (fréquence et amplitude de la tension d'alimentation, charge supportée) pour tous les déplacements élémentaires a mis en évidence le comportement non linéaire du système et montré le couplage entre ses différents déplacements. Elle a également permis de confirmer les grandes potentialités du système en matière de transport et positionnement : charges de plus de 500 g, pas de l'ordre du micromètre, vitesse de 20 mm/s, course illimitée. Ensuite, une commande en pas à pas, en boucle fermée de position de type static-look-and-move a été développée. Elle permet un positionnement à deux niveaux de résolution : positionnement grossier loin de la cible (pas inférieur à 20 æm) et fin proche de celle-ci (pas inférieur à 5 æm). L'implantation de cette commande a permis l'obtention de déplacements rectilignes longitudinal et transversal avec une erreur de positionnement d'environ 2. 5 æm, limitée par la résolution de localisation par vision. Enfin, sont présentées les réalisations de microrobots mobiles holonomes planaires motorisés par un translateur, et en partie utilisés pour le transport et le positionnement de composants miniaturisés dans une microcellule de production manufacturièreThere was a need of miniaturized actuators and motors for a long time according to the increasing miniaturization of products (watches, cameras, computers). This led a lot of laboratories to put effort in the research of devices answering to this need. Various micromotors were developed and they were classified in rotary micromotors and linear micromotors. This thesis deals with the analysis and the control of a piezoelectric sliding system, an ultrasonic linear micromotor measuring 64 x 38 x 3 mm3. It has three degrees of freedom X, Y and q. The Displacements result from intermittent contacts (jumps followed by contacts and slips) between four feet (propelled by standing waves) and the frame. The study deals with the behavior under low voltage and in environment that is not constrained. A static and dynamic analysis according to usual parameters of standing waves ultrasonic motors (frequency and amplitude of the voltage, carried load) for all elementary displacements showed the nonlinear behavior of the system and the coupling between its different displacements. It also allowed to confirm the great potentialities of the system concerning the transport and the positioning : loads of about 500 g, micrometer resolution step, speed of 20 mm/s, unlimited stroke. Then, a static look-and-move closed loop control was developed, where the motor was controled step-by-step. It allowed a positioning of two levels of resolution : coarse positioning far from the target (step lower than 20 æm) and fine positioning near the target (step lower than 5 æm). The programming of this control low allowed to obtain straight longitudinal and transverse displacements with a positioning error about 2. 5 æm (limited by the resolution of localization method). Finally, some realizations of holonomic mobile and planar microrobots motorized by the sytem were presented. They were used for the transport and the positioning of miniaturized components in a microassembly workcell
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Seveyrat, Laurence. "Elaboration et caractérisation de films épais piézoélectriques sérigraphiés sur alumine, silicium, aciers inoxydables et vitrocéramiques." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0073/these.pdf.
Full textAbstract:
Le travail traite de l'élaboration par sérigraphie de couches épaisses de ferroélectriques de quelques dizaines de microns d'épaisseur, et de leur caractérisation diélectrique et piézoélectrique, pour des applications dans les microsystèmes. L'emploi de substrats autres que l'alumine a nécéssité des modifications du procédé, notamment en ce qui concerne la recherche d'éléctrodes et de couches barrières adaptées, et l'abaissement du budget thermique par l'ajout d'aides au frittage. Ainsi sont réalisés des films de titanates de plomb sur vitrocéramiques et aciers inoxydables, avec des propriétés proches de celles des matériaux massifs, et des films PZT 52/48 sur silicium avec de bons coefficients d33(150pC/N) et Kt(0. 45), ce dernier étant estimé à l'aide des équations des modéles à ondes planes. Des différences, entre les films épais et les céramiques massives, et entre les divers types de matériaux, sont mises en évidence et discutéesThe work deals with the processing by screen-printing of ferroelectric thick films with thicknesses around tens microns, and their dielectric and piezoelectric characterization. These thick films can be used for microsystems applications. The use of other substrates instead of alumina needs to modify the process: convenient electrode and barrier layers must be found, and the sintering temperatures must be lowered by the addition of sintering aids. As a consequence lead titanate fims are made on glassceramics and stainless steels, with properties close to the bulk ceramic ones and PZT 52/48 films on silicon with good d33 (150 pC/N) and kt (0. 45) coefficients. Kt is estimated with the help of plane wave models equations. Some differences between the thick films and the bulk ceramics, and between different types of materials, are shown off and discussed
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Nianga, Jean-Marie. "Contribution à l'étude du comportement asymptotique des plaques minces en piézoélectricité linéaire." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-166.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail destine à prendre en compte le phénomène de la piézoélectricité dans les problèmes de justifications des modèles de plaques, par les méthodes des développements asymptotiques, nous a permis: d'étudier la qualité de l'approximation de la solution tridimensionnelle de la piézoélectricité par un modèle de plaque ; d'analyser la convergence de cette solution vers le premier terme du développement asymptotique, y compris en l'absence de régularité ; de définir des conditions aux limites permettant d'absorber l'effet de bord mis en évidence dans les travaux de maugin (1) ; de construire des modèles de plaques multicouches ; de faire une généralisation a la piézoélectricité de l'intégrale de rice ; d'examiner le phénomène de propagation de fissures ; et pour finir, d'amorcer l'analyse de la couche limite observée.
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Delzenne, Pascale. "Piézoélectricité et microstructure dans des polymères ferroélectriques : PVF2 et P(VF2-F3E)." Grenoble 1, 1986. http://www.theses.fr/1986GRE10033.
Full textAbstract:
Etude de la microstructure polyfluorure de vinylidene (pvf::(2)) en phase beta orientee par diffusion rx centrale. L'organisation, la forme et les dimensions des cristallites sont caracterisees. Analyse de la transition ferro-para electrique du copolymere p(vf::(2)-f::(3)e). Mise en evidence du desordre dynamique de la phase paraelectrique qui induit une reorganisation de la microstructure du polymere oriente par laminage
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Lacour, Olivier. "Influence de la piézoélectricité sur l'absorption du son dans les milieux composites." Grenoble 1, 1989. http://www.theses.fr/1989GRE10058.
Full text
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Martin, Baptiste. "Concept de composites magnétoélectriques hybrides base polymère : piézoélectricité organique-inorganique et couplage magnétique." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30245.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour objectif l'élaboration et l'analyse de composites hybrides magnétoélectriques à matrice polymère. Deux solutions sont étudiées : un système à deux phases avec une matrice électroactive (PVDF-TrFE) et des particules magnétiques (Ni) ; un système à trois phases avec une matrice neutre (α-PVDF), des particules piézoélectriques (NaNbO3) et des particules magnétiques (Ni). Une analyse de l'influence du facteur de forme des particules Ni a été réalisée. Un procédé original d'élaboration de nanochaines de nickel (NNCs) en voie polyol avec croissance sous champ magnétique modéré a permis de compléter la gamme des facteurs de forme. Le seuil de percolation électrique des NNCs a été observé pour une fraction volumique de 2,3% volumique. Cette valeur détermine la zone où le composite peut être polarisé et donc piézoélectrique. Les mesures du coefficient d33 donnent des valeurs allant jusqu'à 5,8 pC N-1 pour les composites P(VDF-TrFE)/Ni et jusqu'à 4,5pC N-1 pour les composites α-PVDF/NaNbO3/Ni. Dans les deux cas, l'utilisation de particules à haut facteur de forme entraîne une diminution de la valeur du d33 à cause d'une rigidification importante du système. Les analyses des propriétés magnétiques montrent une amélioration de l'aimantation rémanente ainsi que du champ coercitif pour les NNCs en comparaison des particules sphériques. Cette amélioration est encore plus perceptible lors de la mise en oeuvre des composites grâce à l'orientation des particules induites par la mise en oeuvre. Les propriétés de couplage ME sont mesurées pour les deux types de composites qui présentent tous une réponse ME importante. Le couplage le plus important pour les échantillons à matrice P(VDF-TrFE) est obtenu avec des nanofils de nickel à haut facteur de forme (250). Pour cet échantillon αME =4,2V m-1 Oe-1. Dans le cas des composites à 3 phases le coefficient αME =4,7 Vm-1Oe-1. Les meilleurs couplages sont obtenus avec les NiNPs car qui permettent une meilleure transduction. Les valeurs de couplage obtenues sont du même ordre de grandeur dans les deux types d'échantillon. La solution à trois hases peut être pertinente à de plus hautes températuresThe aim of this research is the elaboration and analysis of hybrid magnetoelectric polymer-based composite. Two different types of composites have been studied: Firstly, a two-phase system with an electroactive matrix (P(VDF-TrFE)) and magnetic particles (Ni); secondly, a system based on a nonelectroactive matrix (α-PVDF), piezoelectric particles (NaNbO3) and magnetic particles (Ni). The influence of Ni particles aspect ratio has been carefully studied. An original process of mild polyol reduction under low static magnetic field has been proposed in order to generate magnetic growth of nickel nanochains (NNCs). Electrical percolation threshold has been determined at 2.3 vol % for the NNCs. This value allows us to determine the maximum fraction of nickel in composites in order to remain insulating. Thus, the composites may be polarized and then they can exhibit piezoelectric properties. Piezoelectric coefficient d33 shows significant values up to 5.8 pC N-1 for the P(VDFTrFE)/Ni composite and 4.5 pCN-1 for the α-PVDF/NaNbO3/Ni composite. In both cases, high aspect ratio nickel particles leads to a decrease of d33 due the stiffening of the matrix. Magnetic properties such as remnant magnetization and coercive field are improved with particles aspect ratio as compared to spherical particles. This enhancement appears more clearly when composites are processed thanks to the particles orientation due to the fabrication process. Coupling ME properties have been measured for both types of composites which exhibit a strong ME response. In P(VDF-TrFE) based composite, the highest coupling (αME =4.2Vm-1Oe-1 ) is obtained with high aspect ratio nickel nanowires (250). The αME reaches up to 4.7Vm-1Oe-1 in the three-phase composite and the best coupling is measured with NiNPs. The obtained values are of the same order of magnitude for both composites. The specific interest of the three-phase composite is to allow the use of higher temperatures
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Agnus, Joël. "Contribution à la micromanipulation : étude, réalisation, caractérisation et commande d'une micropince piézoélectrique." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2050.
Full textAbstract:
La "micromanipulation", c'est à dire la saisie, le maintien, le déplacement et la dépose d'objets en trois dimensions de dimensions comprises entre 1 µm et 1 mm, concerne de plus en plus de secteurs d'activité comme par exemple l'assemblage de pièces micromécaniques rigides (microroues dentées, microlentilles optiques, circuits hybrides, etc. . . ), poussée par la miniaturisation des produits, ou encore la manipulation d'éléments biologiques pour la médecine ou les biotechnologies (micro-organismes, cellules, etc. . . ). Les travaux présentés dans ce mémoire ont permis d'aboutir à la mise au point d'une nouvelle micropince à deux doigts de serrage, chacun étant capable de se mouvoir indépendamment dans deux directions perpendiculaires, offrant ainsi quatre degrés de liberté articulaires à la pince. En plus de l'ouverture/fermeture des doigts de la pince, ses mobilités autorisent notamment le centrage des objets manipulés ainsi que l'orientation des objets entre les mors. Le principe d'actionnement d'un doigt repose sur un actionneur de type poutre piézoélectrique à électrodes répartie, appelé duo-bimorphe, pour lequel un modèle statique de comportement a été établi. Les micropinces développées présentent des courses d'ouverture/fermeture et de montée/descente de, respectivement, 320 µm et 400µm pour 100 V et des forces de blocage d'environ 50 mN en serrage et 10 mN en montée/descente pour 100 V également. Ce mémoire rapporte plusieurs expérimentations dont l'assemblage potentiel d'un pignon de montre, la micromanipulation de cubes de 300 µm de côté sous une binoculfaire ou d'objets sphériques de 200 µm de diamètre dans un microscope électronique à balayage. Ce travail traite également de la commande des actionneurs piézoélectriques. A ce sujet, un nouveau type de commande qui assure un contrôle fin en boucle ouverte des déplacements de l'actionneur est proposé. Le principe repose sur la juxtaposition d'une commande à charge électrique constante et d'une commande à tension constante. Une réduction de l'hystérésis d'un facteur dix est ainsi obtenue.
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Huve, Georges. "Sur la conception de microrésonateurs en arséniure de gallium : excitation piézoélectrique et micro-usinage chimique." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2049.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s'articule autour de deux thèmes. Le premier est la modélisation d'un résonateur piézoélectrique en GaAs. Le second concerne la caractérisation des effets d'anisotropie spécifiques à l'usinage chimique du cristal d'arséniure de gallium. Une confrontation des deux études devrait offrir des perspectives intéressantes dans le domaine des microcapteurs résonants en GaAs. Dans la première partie, après une présentation des propriétés piézoélectriques et mécaniques du GaAs, nous cherchons les orientations permettant d'exciter les modes d'élongation, de flexion et de torsion dans un barreau. Les expressions des fréquences mécaniques de résonance sont établies en utilisant une modélisation analytique. La sensibilité en température et l'effet de désorientation du barreau sur la fréquence sont présentés. L'étape suivante consiste à déterminer les dimensions des électrodes excitatrices pour chacun des modes. Une modélisation analytique conduit à la détermination du coefficient de couplage et des paramètres statiques et motionnels du résonateur en fonction des dimensions des électrodes. Le deuxième chapitre est consacré à l'usinage chimique anisotrope du GaAs. Après un état de l'art consacré à la modélisation de l'attaque chimique, nous appliquons le modèle K. T. Aux cristaux III-V. Nous détaillons les méthodes expérimentales de mesure des paramètres géométriques de microstructures usinées chimiquement, puis nous présentons les résultats relatifs à des micro-structures 3D usinées sur les quatre plans {100}, {110}, {111}A et {111}B. La gravure a été effectuée dans le bain d'attaque H2SO4 :H2O2 :H2O et H3PO4 :H2O2 :H2O. Les résultats précédents nous permettent d'analyser les sous gravures en coin concave et en coin convexeThis work of thesis is articulated around two topics. The first one is the modelling of a piezoelectric resonator in GaAs. The second one relates to the characterization of the effects of anisotropy specific to the GaAs micromachining. A confrontation of the two studies should offer interesting prospects in the field of the resonant microsensors in GaAs. In the first part, after a presentation of the piezoelectric and mechanical properties of GaAs, we seek the orientations which enable to excite the longitudinal, flexural and torsional vibrations of a bar. The expressions of the mechanical frequencies of resonance are established by using an analytical modelling. The sensitivity in temperature and the effect of disorientation of the bar on the frequency are presented. The following stage consists in determining the dimensions of the electrodes for excitation of each mode. An analytical modelling leads to the determination of the coefficient of coupling and static and motional parameters of the resonator according to dimensions of the electrodes. The second chapter is devoted to the GaAs micromachining. After consulting preliminary studies devoted to the numerical simulation of etching shapes, we apply K. T. Model to the III-V crystals. We detail the experimental methods of measurement of the geometrical parameters of micromachined microstructures, then we present the results relating to 3D microstructures etched on the four plans {100}, {110}, {111}A and {111}B. The etching was carried out in H2SO4 :H2O2 :H2O and H3PO4 :H2O2 :H2O solution systems. The preceding results enable us to analyze concave and convex undercuts
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Isner-Brom, Pascale. "Nouveaux matériaux composites polymères piézoélectriques pour transducteurs électroacoustiques." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0023.
Full textAbstract:
Nos travaux ont porté, dans une première partie, sur la recherche du procédé de meulage, de traitements thermiques, ainsi que l'activation piézoélectrique d'éléments épais en copolymère ferroélectrique : le copolymère de fluorure de vinylidène et trifluoroéthylène contenant trente pourcent de trifluoroéthylène. Dans la seconde partie, on présente trois méthodes complémentaires de caractérisation de ces matériaux. La première fait appel à la technique 11PWP11 (propagation d'une onde acoustique produite par un laser impulsionnel), la seconde est basée sur la mesure de l'impédance, et enfin la troisième, consiste à mesurer les vitesses dans les différentes directions à partir d'éprouvettes copolymères spécialement préparées. Elle permet d'obtenir les coefficients propres au matériau (compliances) selon les trois directions, indispensables pour estimer la réponse du matériau en mode dit "bloqué". La dernière partie de ce mémoire décrit le blocage du copolymère au moyen d'électrodes épaisses, configuration permettant d'augmenter de façon significative la sensibilité de ces éléments destinés à devenir les parties sensibles d'hydrophones nouveaux. Les résultats expérimentaux sont comparés aux résultats théoriques obtenus à partir de deux modèles décrivant le mode bloquéThe first part of this study deals with realization, polarization and characterization of vinylidene fluoride and trifluoroethylene based ferroelectric copolymer elements with thirty percent trifluoroethylene. We also studied the moulding process, the temperature stabilization of these thick materials. In a second part, we present three further methods for characterizing these materials. The first one, “PWP”, or propagation wave pulse, the second method is based on the impedance and phase measure, and the third method consists in measuring the propagation velocity in various directions from different copolymer samples to obtain the intrinsic piezoelectric coefficients in the three directions. This last method is very important to modelize the “clamping effect” described in the last part of our work. The last part of the book describes the copolymer clamping effect with thick electrods. This configuration allows higher sensibility. Experimental data and calculations, with two different models, on this particular configuration are compared. In both cases, experimental results are in good agreement with calculations
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Beaurain, Marion. "Monocristaux de alpha-GaPO4 : croissance par la technique du flux et caractérisations physiques." Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20152.
Full text
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Imperiale, Sébastien. "Modélisation mathématique et numérique de capteurs piézoélectriques." Paris 9, 2012. http://basepub.dauphine.fr/xmlui/handle/123456789/9072.
Full text
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Boubekeur, Naimi. "Etude, réalisation et caractérisation d'oscillateurs à résonateur saphir compensé." Besançon, 2006. http://www.theses.fr/2006BESA2086.
Full textAbstract:
Ce mémoire résume l'étude effectuée sur les oscillateurs micro-ondes à résonateurs saphir compensés. Le résonateur, cœur de l'oscillateur, est excité sur un mode de galerie. Actuellement les oscillateurs cryogéniques, à résonateurs saphir, sont les sources les plus stables en fréquence sur le court terme (lO-14, t < 100s) mais fonctionnent à très basses températures (T ~ 6K). Ce qui nécessite des installations complexes. Pour réaliser un oscillateur ayant des performances comparables en stabilité de fréquence et fonctionnant à plus hautes températures, il faudra annuler la forte sensibilité du résonateur à la température tout en conservant de forts coefficients de surtension des modes de galerie du résonateur. Ceci est obtenu, par compensation thermique, avec l'adjonction d'une perturbation diélectrique ou paramagnétique. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié et réalisé deux types de résonateurs: Le résonateur saphir-rutile dans lequel une couche mince de rutile est déposée sur tout le cristal de saphir a fait l'objet d'une étude détaillée. Nous avons exploré plusieurs techniques de dépôt de rutile: voie sol gel, pulvérisation magnétron et évaporation thermique. La meilleure stabilité est obtenue avec le résonateur saphir-rutile par pulvérisation magnétron stabilisé à 38K. Elle est de 9,5. 10-14 avec une dérive de 2,5. 10- 12 /jour. Nous avons réalisé des oscillateurs à résonateurs saphir dopés en titane. Il s'agit de la première étude. Nous avons obtenu une stabilité de 7. 10-14 et une dérive de 8. 10-11t/jour à 39K. Mot-clés: Résonateur micro-onde, stabilité de fréquence, Densité spectrale de puissance, procédé sol gel, oscillateur, correcteur de Pound, rutile, pulvérisation magnétron, Compensation thermiqueThis memory summarizes the study carried out on the microwave oscillators with compensated sapphire resonators. The resonator, heart of the oscillator, is excited on a whispering gallery mode. Currently the cryogenic oscillators, with sapphire resonator, are the high frequency stability sources at the short term (10-14, t < 100 s) but function at very low temperatures (T ~ 6K). Those sources require complex installations. Ln order to build oscillator having similar performances on frequency stability and operating at higher temperatures, it will be necessary to cancel the strong sensitivity of the resonator to the temperature while preserving high-Q factor of the whispering gallery mode of the resonator. This is obtained, by thermal compensation, by addition of a dielectric or paramagnetic disturbance. Within the framework of this thesis, we studied and carried out two kind of resonators : The sapphire-rutile resonator, in which a thin film of rutile is deposited on the whole sapphire crystal, was study in details. We explored several techniques of rutile deposition : sol gel technique, magnetron sputtering and thermal evaporation. Best stability of 9,5. L0-14 with a drift of 2,5. 10-14 /jour, is obtained with the sapphire-rutile resonator (magnetron sputtering) operating at 38K. Ln other side, we have built the first titanium doped sapphire resonator oscillators. We obtained a stability of 7. 10-14 and a drift of 8. L0-11/jour at 39K
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Haddab, Yassine. "Conception et réalisation d'un système de micromanipulation contrôlé en effort et en position pour la manipulation d'objets de taille micrométrique." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00258279.
Full textAbstract:
La micromanipulation constitue l'une des fonctions principales de la microrobotique. Elle concerne la manipulation d'objets dont la taille est comprise globalement entre 1 µm et 1 mm. La maîtrise de la manipulation d'objets à ces dimensions représente des enjeux stratégiques et économiques majeurs. La conception et la réalisation de micromanipulateurs se heurtent à un grand nombre de difficultés liées d'une part aux problèmes de fabrication et d'autre part à la complexité des interactions qui se produisent dans le micromonde. Le travail mené dans le cadre de cette étude concerne la conception et la réalisation d'un système de micromanipulation constitué d'une micropince à actionneurs piézoélectriques et d'un micropositionneur utilisant des fils en alliage à mémoire de forme (AMF). La micropince, pour laquelle un modèle physique du comportement dynamique à été développé, est caractérisée par une résolution de positionnement de chaque doigt meilleure que 10 nm, largement compatible avec l'exécution de tâches dans le micromonde. Elle permet également la mesure ou l'estimation des forces exercées sur les objets manipulés. Cette propriété est particulièrement intéressante lorsqu'il s'agit de saisir des micro-objets fragiles (organismes biologiques, microcomposants optiques, électroniques...). Le micropositionneur réalisé est constitué d'une table de micropositionnement et d'un bras portant la micropince. Un microobjet peut être déplacé dans un volume de 6 mm3 avec une résolution de 1 µm. Plusieurs essais de micromanipulation ont été réalisés avec succès. Le système conçu est caractérisé par une grande simplicité de réalisation et par un coût extrêmement bas ce qui permet d'envisager son utilisation dans des applications industrielles et biomédicales.
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Mohammadi, Saber. "Semi-passive vibration control using shunted piezoelectric materials." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0043/these.pdf.
Full textAbstract:
The work of this thesis concerns to study of a particular technique related to the treatment of generated voltage by the piezoelectric elements. This nonlinear technique increases the effect of electromechanical conversion of piezoelectric materials considerably. This technique called Synchronized Switching Damping (SSD) has been developed in laboratory of electrical engineering and ferroelectricity of INSA-Lyon. The advantage of these techniques is that can be self-powered by using the converted electrical energy by piezoelectric elements. The presented work propose a new approach of control for the SSD techniques that allowing to increase of damping in the case of complex vibration such as random excitations. This new approach is the statistical approach on the sliding time window of the piezoelectric voltage or displacement of structure. Numerical as well as the experimental results have been presented for a cantilever beam. These results show the ability of the piezoelectric patches with passive shunting to damp out the structural vibration and also show that this new strategy of control is very efficient. The effect of the size of piezoelectric patches on the vibration damping and their damping sensibility to the variations of the excitation force parameters have been presented as well. Finally, it shows the effect of boundary conditions on the SSDI techniqueLes travaux de cette thèse concernent l'étude d'une technique particulière se rapportant au traitement de la tension générée par les éléments piézoélectriques. Cette technique non linéaire augmente considérablement l'effet de la conversion électromécanique des matériaux piézoélectriques. Cette technique appelée synchronise switch damping (SSD) a été mis au point en laboratoire de génie électrique et férroélectricite de l'INSA-Lyon. L’un des avantages de ces techniques est la possibilité d’être autoalimenté par la conversion de l’énergie électrique par des éléments piézoélectriques. Le présent travail propose une nouvelle approche du contrôle pour les techniques SSD permettant l'augmentation de l'amortissement dans le cas de vibrations complexes tels que les excitations aléatoires. Cette nouvelle approche est l'approche statistique sur fenêtre glissante dans le temps par rapport à la tension piézo-électrique ou le déplacement de l'ouvrage. Les résultats numériques et expérimentaux ont été présentés pour une poutre encastrée libre. Ces résultats montrent l’efficacité de cette nouvelle stratégie de contrôle, avec la capacité des patchs piézoélectrique pour amortir les vibrations de la structure. L'effet de la taille des patchs piézo-électrique sur l’amortissement des vibrations et leur sensibilité aux variations de la force d'excitation sont aussi présentées. Enfin, il montre l'effet des conditions aux limites sur la technique SSDI
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Goyhenex, Gehin Claudine. "Conception et réalisation d'un capteur résonant piézoélectrique pour la mesure de force statique." Chambéry, 1998. http://www.theses.fr/1998CHAMS005.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail de thèse concerne la conception et la réalisation d'un capteur piézoélectrique permettant de mesurer des forces statiques, étude réalisée à la demande de deux sociétés industrielles. Les systèmes piézoélectriques sont des systèmes actifs qui ne permettent pas d'effectuer des mesures véritablement statiques. C'est pourquoi la voie des résonateurs, dont la fréquence propre varie en fonction de la force appliquée, a été exploitée. Ce travail s'est articulé autour d'un logiciel de modélisation par éléments finis, ANSYS. Cet outil permet de prévoir et comprendre le comportement de structures quelconques en régime statique comme en régime dynamique et de prendre en compte les effets couplés, comme la piézoélectricité. Deux montages, basés sur deux architectures différentes, ont été étudiés. Le premier est un résonateur constitué d'une lame de quartz collée sur un corps d'épreuve. Expérimentalement, les résultats obtenus concernant les dérives thermique et temporelle, ne permettent pas d'envisager l'application industrielle du capteur. Toutefois, l'exploitation des éléments finis a permis de montrer qu'il était possible de caractériser la qualité du collage d'une structure par l'étude de ses fréquences propres. La colle est modélisée par des éléments élastiques dont la valeur est ajustée dans le logiciel de manière à retrouver la valeur de la fréquence propre mesurée de la structure. Le second résonateur, plus original, est constitué d'un diaphragme métallique sur lequel la force à mesurer est appliquée par l'intermédiaire d'un élément spécifique. L'outil de modélisation par éléments finis associé à la méthode des plans d'expériences a permis d'établir la règle de fabrication de ce capteur, c'est à dire de déterminer le point d'application de la force sur le diaphragme. Cela a été validé par la réalisation d'une série de prototypes. La réponse du capteur à la force est linéaire et le fluage peu important. C'est cette voie d'étude qui a été choisie. Enfin, une étude des tolérances géométriques du capteur par la modélisation prévoit un résonateur aux tolérances assez larges, ce qui est en parfait accord avec la production de masse à faible coût.
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Bochard, Stéphane. "Contrôle actif par composants piézo-électriques de structures souples en grands déplacements." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0051/these.pdf.
Full textAbstract:
Lorsque les structures vibrantes sont soumises à de grands déplacements, leur comportement dynamique peut être fortement non linéaire et présente un couplage vibrations/grands déplacements. Une commande linéaire et une stratégie de contrôles indépendants ne sont pas plus adaptés. L'étude développée traite du contrôle non linéaire de structures bi-articulées. Une modélisation fine est réalisée. Elle lie les éléments finis, où le couplage déformations/champ électrique est pris en compte, et les grands déplacements. Le contrôle est réalisé par des actionneurs électromécaniques et piézo-électriques. La stratégie de contrôle MIMO développée consiste à pondérer à chaque instant la commande de contrôleurs fonctionnant en parallèle, calculés pour des points de fonctionnement traversés au cours du mouvement. La commande multivariable est obtenue en pondérant par interpolation les commandes linéaires quadratiques de chaque contrôleur optimisé, en fonction des grands déplacements. Les simulations de la première application : une structure bi-articulée rigide, ont montré que le contrôle non-linéaire est bien plus efficace qu'un contrôle linéaire, l'utilisation des couples moteurs étant meilleure. La seconde application du contrôle non linéaire proposé concerne une structure bi-articulée flexible. Dans un premier temps, une poutre instrumentée d'un actionneur piézo-électrique bimorphe et de deux capteurs piézo-électriques est réalisée. Le modèle associé est recalé de façon optimisée. Les contrôles de la poutre encastrée, puis articulée sur un motoréducteur sont performants. Les résultats issus des simulations et de l'expérimentation sont en bon accord. Le contrôle non linéaire de structure bi-articulée flexible modélisée par deux modes de corps rigides et cinq flexibles est simulé. Il s'avére robuste en stabilité et performance. Grâce à ce type de contrôle, la dynamique globale est maintenue quasi-constante au cours du mouvement, malgré l'évolution de la géométrie de la structureWhen vibrating structures are subjected to large displacements, coupling may occur between the vibrations and the displacements inducing possibly strongly non-linear behaviour. In this case, linear control algorithms and independent control strategy are no longer suitable. This study deals with the non-linear control of Bi-articulated structures. A model that combines both finite element (FE) discretisation, taking into account strains/electric field coupling, and global behaviour is carried out. Electromechanical and piezoelectric actuators carry out the multivariable control. The control strategy developed consists in weighting the output of parallel state controllers, calculated for the p discretized operating points crossed during the progression of the structure’s dynamic behaviour. The multivariable control u is obtained by weighting interpolation functions fi of the linear quadratic control gains Ki of each controller optimised according to large displacements. The first application to Bi-articulated rigid beam systems shows, in comparison with a stable linear control, that non-linear control is by far the better of the two. This is mainly due to increased efficiency of motor torque use. The second application of the proposed non-linear control algorithm concerns a Bi-articulated flexible beam system modelled by two rigid body modes and five flexible modes. The control obtained is robust regarding both stability and performance. Quasi-steady controlled dynamic behaviour is obtained during movement. The last application deals with a flexible link featuring two piezoelectric sensors and one pair of the piezoelectric actuators pasted to the both sides of the beam. The associated model is adjusted by optimisation. The control of the beam, clamped-free or articulated by the geared motor, shows performance. The simulated results accords with the experimental ones
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Dufaud, Olivier. "Prototypage rapide de composites céramiques fonctionnels." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2002. http://www.theses.fr/2002INPL048N.
Full textAbstract:
La stéréolithographie (SPL) est un procédé de prototypage rapide, basé sur la photopolymérisation d'un monomère liquide en un polymère solide à l'aide d'un faisceau laser. Cette technique de prototypage rapide a été mise en œuvre dans le but de fabriquer des composites polymère/céramiques piézoélectriques (PZT). La caractérisation des propriétés rhéologiques et photochimiques des suspensions a conduit au choix de deux formulations compatibles avec le procédé de SPL. Leur emploi est fonction de leur charge massique en céramique qui varie de 50 à 85%. Ces expériences ont également montré que les dispersions de PZT absorbaient fortement le rayonnement UV, ce qui implique de faibles épaisseurs polymérisées. De plus, l'influence de l'oxygène sur la résolution du procédé de SPL a été mise en évidence. Par conséquent, une modification du procédé a été nécessaire afin de réduire l'épaisseur de couche déposée à 10[micro]m, dans le but d'assurer une bonne cohésion des objets. Dans cette optique, un nouveau système de déposition de couches de céramiques, constitué d'une buse d'injection d'azote, a été développé. Par ailleurs, l'ensemble du procédé de SPL a été transformé afin de permettre la mise en forme de céramiques piézoélectriques. Grâce à ces améliorations, des films épais de PZT, des piézocomposites 1-3 et d'autres pièces fortement chargées en céramiques fonctionnelles ont été réalisées. La mise en forme par SPL est suivie d'un traitement thermique durant lequel le polymère est éliminé. Des mesures ont montré que les échantillons frittés possédaient des densités voisines de 96% de la densité théorique. Enfin, les céramiques ont été métallisées puis polarisées afin d'étudier leurs propriétés ferroélectriques et piézoélectriques. Ces analyses ont démontré la fonctionnalité des zircono-titanates de plomb fabriqués par SPL et leur intégration possible au sein de microsystèmes (MEMS). Les applications couvertes par ce type d'objets sont nombreuses et vont du microactionneur au capteur. . .
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Mahraoui, Rachid. "Modélisation et simulation numérique pour des problèmes de piézoélectricité et de transport de radon dans un milieu poreux par phase gazeuse." Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA2044.
Full textAbstract:
La première partie de la thèse est relative à l’étude théorique et la résolution numérique d’un problème piézoélectrique posé dans un milieu fortement hétérogène périodique. Un problème périodique à deux composants dont seul l'un d'eux est piézoélectrique a été étudié, dans le cadre de la théorie mathématique de l’homogénéisation, d'abord dans son formalisme puis sous l'aspect résolution numériqueThe first part of this PhD is devoted to the theoretical study and the numerical resolution of a piezoelectric problem formulated in a strongly heterogeneous periodical environment. Within a homogenization mathematical theory framework, the formalism and the numerical resolution of a periodic problem with two components, of which only one is piezoelectric, have been investigated. First, the case of a fibrous structure has been studied; then a new finite element, of piezoelectric type, has been designed and studied, allowing the resolution of auxiliary problems previously written. Finally the resolution of these problems has been programmed within a framework on two scales. These developments have been applied to the work of modelization of the human cortical bone. A second subject dealing with the modelization and the numerical simulation of transport of radon in an aquifer simultaneously in gas from and dissolved from has been studied. Then the second part of the thesis concerns the modelization of the transport of radon at the same time in gas form and dissolved form in a saturated field. When a seismic activity reaches the lower part of a surface aquifer, it generates a production of radon. Various physical phenomena occur to transport this chemical element to the surface where measurement of the concentrations proves to be relevant for the follow-up of this seismic activity. A previous work (carried out by D. Calugaru) proposed that radon was immediately dissolved and consisted in simulating the transport of this element. In the real process, radon is initially created in gas form and other gases have been associated. Therefore, the same problem is solved, introducing the presence of gas to the lower part of the aquifer
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Bezançon, Frédéric. "Résonances piézoélectriques des cristaux optiquement non linéaires : Tl3AsSe3, AgGaSe2 et LiNbO3 : application à la mesure d'absorption résiduelle par bolométrie piézoélectrique." Dijon, 2002. http://www.theses.fr/2002DIJOS003.
Full text
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Jaloustre, Lucas. "Piézoélectricité dans des nanofils uniques de III-N pour la nanopiézotronique : analyse par microscopies à sonde locale." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY037.
Full textAbstract:
La nanopiézotronique est un nouveau domaine de recherche qui contribue au progrès croissant des récupérateurs d’énergie et de l’électronique intelligente. Ces applications bénéficient désormais de sa possibilité de conversion de petits mouvements mécaniques en énergie électrique. Les fondements de la nanopiézotronique reposent sur la coexistence de propriétés piézoélectriques et semi-conductrices de nano-objets ayant une structure cristalline non centrosymétriques tels que les semi-conducteurs III-N ou II-V. Les nanofils III-N avec leur aspect de forme élevé ont en particulier été proposés comme une brique élémentaire prometteuse pour cette recherche émergente.Néanmoins, le mécanisme qui régit la conversion d'énergie mécanique en électricité doit être clarifié dans le cas de la nanopiézotronique. L'origine du signal électrique de nanofils isolés détecté par la microscopie à balayage de force en mode conducteur était encore sujette à débat: s'agissait-il d'un effet piézoélectrique ou plutôt d'artefacts de mesure ? De plus, l’existence de coefficients piézoélectriques pour les nanofils de GaN ayant des valeurs supérieures à celles du massif était à vérifier, cette piezoélectricité géante pouvant résulter d'une mauvaise interprétation de la mesure.Ce travail de thèse est centré sur une compréhension approfondie de l’effet piézoélectrique dans les nanofils III-N.Cette compréhension demeure essentiel pour la nanopiézotronique. Dans ce but, plusieurs modes de la microscopie en champ proche tels que la microscopie à force de Kelvin (KPFM), la microscopie à force piézoélectrique (PFM) et la microscopie à balayage de force en mode conducteur (C-SFM) ont été utilisés pour sonder localement la piézoélectricité directe et inverse, ainsi que d’autres paramètres jouant un rôle important sur le potentiel piézoélectrique dans les nanofils III-N. Différentes configurations de dispositifs et plusieurs types d’électronique ont aussi été appliqués.Nos mesures, associées à des simulations par éléments finis, révèlent que les coefficients piézoélectriques dans les nanofils de III-N sont similaires à ceux des massifs et qu’aucun effet piézoélectrique géant n’a été observé.Les analyses des charges libres et des charges liées suggèrent aussi que l’effet des charges piézo-électriques devrait être indétectable, même avec les électroniques les plus sensibles. Enfin, il s'avère que le signal électrique obtenu par C-SFM sur des nanofils uniques de III-N est plutôt lié au courant traversant le nanofil et celui-ci est souvent généré par une mauvaise référence de masse du dispositif instrumental. Les résultats de ce travail mettent ainsi en évidence les divers paramètres dont il faut tenir compte dans les semi-conducteurs de III-N avant d'attribuer leur réponse mécanique ou électrique à un effet piézoélectrique. Ces signaux peuvent être potentiellement causés par le système de détection, des artefacts de mesure et l’environnement, conduisant facilement à leur mauvaise interprétationNanopiezotronics is a recent field which has increasingly contributed to a progress of smart electronics and energy harvesters that benefits from a conversion of small mechanical movements into electrical energy. Its foundation relies on the coexisting of piezoelectric and semiconducting properties in nano-objects based on non-centrosymmetric semiconductors such as III-N or II-V. Lately, III-N nanowires with their high aspect ratio have been proposed as a promising building block for this emerging research.Nevertheless, the key mechanism in nanopiezotronics that governs a mechanical-to-electrical energy conversion must be clarified. The origin of the electrical signal from single nanowires detected by conductive scanning force microscopy was still under debate, whether it originates from piezoelectric effect or rather measurement artefacts.In addition, the reports of larger piezo-coefficients than bulk values in GaN nanowires need to be verified as it possibly results from the measurement misinterpretation.This PhD work is focused on in-depth understanding of the piezoelectric effect in III-N nanowires which is a critical issue for nanopiezotronics. For this purpose, several scanning force microscopy modes such as Kelvin probe force microscopy, piezoresponse force microscopy, conducting scanning force microscopy were performedto locally probe direct and reverse piezoelectricity including other parameters that play an important role on the piezo-potential generation. Various device configurations and different electronic setups were applied.The experimental results together with finite element simulations, reveal that the piezo-coefficients of III-N nanowires are similar to those of bulk, and no giant piezoelectric effect was observed. The analyses of free and bound charges suggest that the effect of the piezo-charges should be undetectable even with highest sensitive electronics. Besides, the electrical signal found in single nanowires by conductive-scanning force microscopy is rather related to the current passing through the nanowires which is often generated by an unappropriated grounded setup. The outcome of this work point out various parameters in piezoelectric semiconductor nanowires that must be taken into account before attributing their mechanical or electrical response to the piezoelectric effect. Those signals can be potentially caused by the detection setup itself, the measurement artefacts and the environments, resulting in the misinterpretations of the signal origins
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Boudaoud, Hakim. "Modélisation de l'amortissement actif-passif des structures sandwichs." Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ035S/document.
Full textAbstract:
Durant la dernière décennie, le contrôle du bruit et des vibrations est devenu l'une des préoccupations majeures dans l'industrie. Parmi les solutions dites passives, il est courant d'utiliser des tôles sandwichs avec un cœur viscoélastique qui introduit la fonction amortissante. Ce genre de structure offre d'importants avantages technologiques (faible poids, grande rigidité…). Parmi les solutions actives, l'utilisation, pour le contrôle des vibrations, de couches ou patchs piézoélectriques se généralise du fait de leurs propriétés intrinsèques supérieures à celles des autres solutions et de leurs facilités de mise en œuvre. Le couplage de ces deux types de solutions appelé amortissement hybride permet un contrôle multi-mode. Ce couplage peut être réalisé à l'aide de sandwich piézoélectrique et viscoélastique dont la modélisation des propriétés amortissantes pose deux types de problèmes: le premier est lié à la matrice de rigidité de ces structures, qui est complexe et dépendante de la fréquence et du contrôle. Cette dépendance implique que le problème des vibrations propres est un problème aux valeurs propres non linéaires, ce qui rend difficile la recherche des modes et fréquencespropres et l'analyse des vibrations non linéaires. Le second problème est lié au modèle qui devrait être capable de rendre compte du cisaillement dans la couche centrale, en permettant des modélisations à faible coût de calcul. Dans nos travaux nous avons mis en place des modèles analytiques et numériques (élément finis et méthode de calcul) pour faciliter la modélisation de ce genre de structures et l'analyse du couplage de l'amortissement actif et passifSince the last decade, active and passive control of noise and vibration became a main issue in industrial application. Concerning passive solutions, sandwich panels and beams with viscoelastic core layer are used in many applications for vibration and noise control thanks to their superior capability in energy absorption. In active control, piezoelectric layers and patch are most widely used due to their effectiveness. Coupling both control types, in the so named ”hybrid control”, results in multi-modal vibration control. Using sandwich panels, this coupling leads to some identified problems. The first one is that the global stiffness matrix is complex, frequency and control dependant, leading to a non linear eigenvalue problem. The second problem is that the model should take into account the viscoelastic shear effect. In this work, analytical and numerical models and methods are developed for determining the modal properties, frequency and hybrid damping introduced by viscoelastic and piezoelectric sandwich structure
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Filoux, Erwan. "Modélisation par une méthode pseudospectrale : différences-finies et fabrication de transducteurs ultrasonores pour l'imagerie médicale haute résolution." Thesis, Tours, 2009. http://www.theses.fr/2009TOUR3101/document.
Full textAbstract:
L'imagerie ultrasonore haute résolution est aujourd'hui indispensable à l'établissement de nombreux diagnostics médicaux. Elle est basée sur l'utilisation de transducteurs piézoélectriques haute fréquence (HF) qui sont fabriqués à l'aide de matériaux et de techniques adaptés. L'optimisation de leurs performances nécessite en général l'utilisation de plusieurs modèles numériques pour simuler à la fois la vibration du résonateur et son rayonnement. Ce travail de thèse présente un nouvel algorithme basé sur un couplage pseudospectral / différences-finies, permettant de modéliser la génération et la propagation des ondes acoustiques dans un transducteur et son environnement avec un seul modèle. Cet algorithme hybride a été utilisé pour simuler le fonctionnement de différents transducteurs fabriqués au cours de cette thèse. Les résultats ont été validés de façons théorique et expérimentale, et ils ont permis d'étudier les influences de différents paramètres sur les performances des transducteurs fabriquésHigh resolution ultrasonic imaging has become an essential tool to assist physicians for various medical diagnoses. This technique relies on the ability of piezoelectric transducers to generate a high frequency (HF) acoustic field into the scanned media. Such transducers are obtained using particular materials and fabrication processes.They are optimized through modeling of their electromechanical behaviour and acoustic radiation pattern, which usually requires the use of several models. A new algorithm has been developped and is presented in this report, which is based on the coupling of pseudospectral and finite-diffrence methods to simulate both the generation and the propagation of acoustic waves in the transducer and the surrounding media, using a single model. This hybrid algorithm has been used to simulate various transducers and the results were accordingly compared to theory and experiments. It has also been used to study the influence of various parameters on the performance of several single-element and array transducer devices
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Buchaillot, Lionel. "Modélisation mécanique théorique des moteurs piézo-électriques à onde progressive." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA0473.
Full textAbstract:
Parmi les moteurs piézo-électriques ultrasonores, les moteurs à onde progressive sont les plus utilisés dans les applications industrielles. L'objectif de cette étude est d'établir la modélisation mécanique théorique des moteurs piézo-électriques à onde progressive. Le principe de fonctionnement de ces moteurs est basé sur une double transduction d'énergie : la première a lieu entre la céramique piézo-électrique et le résonateur métallique, formant tous deux le stator, où l'énergie électrique est transformée en énergie vibratoire ; la seconde se produit à l'interface stator/rotor, où se produit la conversion par frottement de l'énergie vibratoire statorique en mouvement de corps rigide du rotor, grâce au revêtement de friction collé à l'élément rotorique. L'hypothèse d'équilibre des forces tangentielles en l'absence de couple résistant est telle que la vitesse de corps rigide résultante du rotor, dépend du degré d'interpénétration entre le revêtement de friction et le stator. L'évolution du taux d'interpénétration stator/rotor a donc été définie, et exprimée sous la forme d'une loi de contact généralisée. . .
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Kobor, Diouma. "Synthèse, dopage et caractérisation de monocristaux ferroélectriques type PZN-PT par la méthode du flux." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0122/these.pdf.
Full textAbstract:
Les actionneurs et les capteurs sont une classe de dispositifs qui utilisent les matériaux piézoélectriques comme éléments actifs dans l'imagerie médicale (échographie) et la vélocimétrie. Les caractéristiques recherchées pour ces matériaux sont une bonne aptitude à convertir l'énergie mécanique en énergie électrique (et vice-versa), une faible perte diélectrique et une stabilité des caractéristiques sous l'influence de contraintes extérieures comme le champ électrique, la température et les contraintes mécaniques. Jusqu'à présent les matériaux utilisés sont des céramiques ferroélectriques de type Zircono-titanate de Plomb (PZT) qui ont été dopées pour obtenir des performances plus élevées. Vers la fin des années 80, un intérêt nouveau a été porté aux monocristaux. Nous avons synthétisé des monocristaux PZN-4. 5PT non dopés et dopés au Mn pour augmenter leurs performances. Des études diélectriques, piézoélectriques, de stabilité et de non-linéarité ont été effectuées pour comprendre le comportement de ces matériauxThe actuators and the sensors are a class of devices which use piezoelectric materials like active elements in the medical imagery (echography) and velocimetry. The characteristics sought for these materials are a good aptitude to convert the mechanical energy into electric power (and vice versa), a weak dielectric loss and a stability of the characteristics under the influence of external pressures like the electric field, the mechanical temperature and stress. Until now the materials used are ferroelectric ceramics of Lead Zircono-titanate (PZT) which was doped to obtain higher performances. Towards the end of the 80 years, a new interest was carried to the monocrystals. We synthesized monocrystals PZN-4. 5PT un-doped and doped with Mn to increase their performances. Studies on dielectric, piezoelectric, of stability and non-linearities were carried out to include/understand the behavior of these materials
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Richard, Thibaut. "Diminution du coefficient de transmission acoustique d'une paroi à l'aide d'amortisseurs piézoélectriques semi-passifs." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0112/these.pdf.
Full textAbstract:
Ces dernières années, les applications mettant en œuvre des matériaux piézoélectriques se sont considérablement développées. Parmi elles, le contrôle acoustique et le contrôle vibratoire constituent un véritable enjeu scientifique et technologique dans un nombre croissant de domaines tels que l’automobile, le bâtiment, l’aéronautique, l’instrumentation, etc. L’objectif du travail présenté dans ce document est de réduire le bruit, transmis à travers une large paroi, sur laquelle ont été fixés plusieurs inserts piézoélectriques, et soumise à une excitation complexe multimodale. Il utilise des techniques dérivant toutes des méthodes d’amortissement vibratoire SSD (Synchronised Switch Damping), développées précédemment au LGEF. Elles consistent à introduire des non linéarités fortes sur la tension générée par des inserts piézoélectriques fixés sur une structure, qui ont pour effet d’augmenter considérablement l’effet de conversion électromécanique de ces inserts. Elles sont qualifiées de semi-passives parce qu’elles ne nécessitent pas ou très peu de source d’énergie externe mais effectuent cependant un traitement intelligent de la tension. Le dispositif expérimental principal utilisé durant ce travail est une boîte en bois, au bout de laquelle est fixée une plaque en acier, mise en vibration au moyen d’un haut-parleur. Une stratégie pour positionner et dimensionner les inserts piézoélectriques sur la structure est étudiée. Un modèle analytique, qui permet d’appréhender le mécanisme du couplage électromécanique d’un tel dispositif expérimental, ainsi qu’un modèle “ éléments finis ” de la paroi sont aussi présentés, et leurs résultats comparés aux résultats expérimentauxIn recent years, applications implementing piezoelectric materials expanded considerably. Among them, control noise and vibration controls a real issue of science and technology in a growing number of areas such as automotive, construction, aerospace, instrumentation, etc. . . The work presented in this paper is part of the general case of acoustic control of a wide wall. The goal is ta reduce noise transmitted through a wide wall, on which several piezoelectric inserts are embedded, and on which a complex multimodal excitation is performed. It uses techniques derived all from SSD methods (synchronized switch damping), developed earlier in LGEF. They consist in introducing high non-linearities on the voltage generated by piezoelectric inserts attached to a structure, leading to greatly increase the electromechanical conversion of these inserts. They are called semi-passives because they require no or very little external power source but however they perform smart processing of voltage. The principal experimental set-up used during this work is a wood en box, at the end of which is fixed a steel plate, exciting through a loudspeaker. A strategy for positioning and sizing piezoelectric inserts on the structure is studied. An analytical model, which helps to understand the mechanism of electromechanical coup ling of such an experimental, and a finite element model of the wall are also presented, and their results compared to the experimental ones
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Champ, Pascal. "Modélisation et caractérisation sous haut niveau de sollicitation mécanique des céramiques piézoélectrique." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0030.
Full textAbstract:
Le fonctionnement des transducteurs ultrasonores de puissance nécessite de hauts niveaux de sollicitations électriques ou mécaniques, et a pour conséquence un comportement non-linéaire du matériau actif, élément moteur du transducteur. Ces phénomènes exigent une méthodologie différente de caractérisation des propriétés physiques de ces matériaux. L'étude que nous avons entreprise concerne la définition puis la mise en œuvre d'une technique nouvelle de caractérisation des céramiques piézoélectriques pour transducteurs de puissance. Pour cette nouvelle méthode, une modélisation théorique du matériau pour émission de puissance est développée à partir du modèle de Mason. La caractérisation sous hauts niveaux de sollicitations mécaniques autour d'une fréquence de résonance, est effectuée dans l'air, sans charge acoustique, et nécessite des mesures électriques en régime dynamique non permanent pour éviter l'échauffement. Elle met en évidence la non-linéarité des pertes mécaniques et permet de prédéterminer le rendement des transducteurs d'émission pour une charge acoustique donnée. Un facteur de mérite est défini,, les limitations thermiques et mécaniques sont présentées. Cette méthode offre un bon critère de choix des céramiques piézoélectriques pour émission de puissance : les performances d'un grand nombre de compositions industrielles et de laboratoire sont comparées. Notre modèle en ondes planes avec pertes a été validé par une mesure directe de l'amplitude de vibration de la face émettrice du résonateur au moyen d'un interféromètre Jaser. L'étude du comportement thermique des échantillons a constitué une nouvelle approche permettant de retrouver le classement des céramiques piézoélectriques obtenu à partir des mesures électriques. La technique de caractérisa ti on que nous proposons est simple et rapide. Elle emploie uniquement un échantillon céramique résonant en mode longitudinal et évite les mesures traditionnelles en piscine qui demandent des moyens importants. Par suite, elle est bien adaptée aux contrôles de routine en fabrication.
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Hizebry, Azeddine. "Propagation de fissures dans les céramiques piézo-électriques de typz PZT : effets de dopage au potassium et au niobium." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0064/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l’étude du comportement mécanique à la rupture des céramiques piézoélectriques de zircono-titanates de plomb (PZT), de structure pérovskite Pb (Zr1-x Tix) O3. Les matériaux étudiées sont trois nuances élaborées de composition voisine de la zone morphotropiques (Zr :Ti, 54 :46) : non dopée (PZT), dopée à 2% at. De Niobium (PNZT) et dopée à 1% at. De potassium (PKZT). Deux procédés d’élaboration ont été utilisés avec et sans liant. Leur comportement est analysé en termes de courbes R (résistance à la propagation de fissures), de lois de propagation sous critique V-KI (vitesse de fissure en fonction du facteur d’intensité de contraintes appliqué), la ténacité intrinsèque et l’anisotropie induite par la polarisation, et ceci en fonction, notamment, de leur composition (dopage), leur microstructure et le milieu environnant. Cette étude a montré que le basculement des domaines ferroélectriques contribue au renforcement important observé pour la nuance PNZT alors qu’il n y a pas d’effet de courbe R pour PZT et PKZT. De même que l’anisotropie observée lors de l’indentation pour les trois nuances étudiés n’est pas du seulement dû au basculement des domaines mais aussi a une diminution des contraintes résiduelles dans le sens de propagation de fissure lorsque celui-ci est parallèle à direction de la polarisation en supposant évidement que le coefficient de la forme de l’empreinte est constanteThe aim of this study is to investigate the fracture mechanical behavior of piezoelectric lead zirconate-titanate ceramics (PZT), with perovskite structure Pb (Zr1-x Tix) O3. Three compositions close to the morphotropic zone (Zr:Ti, 54:46) have been prepared: undoped (PZT), doped with 2% at. Of Niobium (PNZT) and doped with 1% at. Of potassium (PKZT). Two processing routes have been used with and without binder. Their behavior was analyzed in terms of R-curves (resistance to the propagation of cracks), laws of propagation under critic V-KI (speed of crack according to the stress intensity factor applied), intrinsic tenacity and anisotropy induced by polarization. This last property has been studied as a function of the composition (doping), the microstructure and the testing atmosphere. This study has shown that the switching ferroelectric domain contributes to the significant shielding for PNZT materials whereas there is no R-curve effect for PZT and PKZT compositions. The anisotropy observed in cracks developed by indentation is not only due to switching ferroelectric domain. By supposing a constant shape coefficient of indentation print a decrease of the residual stresses along the crack propagation when it is parallel to polarization direction has been stated. This study has shown for the first time that the factor of residual stresses of indentation depends on the state of polarization. It is consequently necessary to take account of its real value to evaluate the intrinsic anisotropy of tenacity for polarized materials
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Ciminello, Monica. "Semi-passive control strategy using piezo ceramic patches in non linear commutation architecture for structural-accoustice smart systems." Paris, CNAM, 2010. http://www.theses.fr/2010CNAM0668.
Full textAbstract:
De nombreuses recherches sont aujourd’hui consacrées à l’étude et au développement de stratégies de réduction du bruit et des vibrations. Dans le domaine de l’acoustique comme dans le domaine des vibrations, différentes approches peuvent être envisagées. Une tendance actuelle est d’appliquer des techniques actives qui sont reconnues pour être efficaces sur une large bade de fréquence, mais qui souffrent cependant d’une complexité de mise en oeuvre et d’une nécessité d’un apport d’énergie extérieur qui rendent ces systèmes peu robustes et potentiellement instables. Les techniques passives, qui utilisent par exemple des matériaux isolants, sont quand à elles très efficaces pour les hautes fréquences mais plus limitées en basse fréquence pour un problème de poids et d’encombrement, ce qui peut être un inconvénient dans certaines applications aéronautiques ou aérospatiales où la légèreté est un paramètre primordial. Afin de diminuer le bruit engendré par les vibrations des structures, il est possible d’adopter une approche différente basée sur l’utilisation de systèmes semi-passifs. Cette technique, qui sera utilisée dans ce travail, est réalisée grâce des éléments piézo-céramiques collés à la structure et connectés à un circuit électrique de type shunt résonant avec un interrupteur (switch shunt). L’interrupteur permet d’ouvrir et de fermer le circuit électrique à des moments bien précis de façon à maximiser l’atténuation des vibrations. Par rapport aux systèmes actifs, ce type d’approche est relativement simple à mettre en oeuvre, robuste et stable. De plus, par rapport aux techniques piézoélectriques purement passives, il n’est pas nécessaire de fournir de l’énergie extérieur au système ni d’accorder précisément les composants électrique pour garder une efficacité sur une bande de fréquence relativement large. L’objectif du travail est double. Il s’agit de développer un outil de calcul par éléments finis (basé sur les logiciels Matlab et Nastran) pour simuler la réponse dynamique de système couplés élasto-acoustiques amortis grâce à l’utilisation de pastilles piézoélectriques connectées à un circuit de type shunt avec interrupteur. De plus, des expérimentations sont réalisées de façon à tester un dispositif piézoélectrique original et valider certains développements numériques. Concernant l’expérimentation, une approche originale basée sur l’utilisation d’un tachymètre et de circuits intégrés CMOS (nécessitant une alimentation de 12 V) a été développée. Une adaptation est également proposée pour l’utilisation simultanée de plusieurs patches piézoélectriques. Une modélisation éléments finis d’une structure élastique couplée à une cavité acoustique est tout d’abord réalisée. Les matrices globales des parties fluide, structure et couplage fluidestructure sont extraites du code de calcul Nastran et sont réassemblées dans Matlab selon la formulation classique non symétrique en termes de déplacement de la structure et de pression dans le fluide. Ensuite, la matrice de couplage électro-mécanique est ajoutée pour prendre en compte les effets piézoélectriques. Enfin, le comportement du circuit résonnant avec interrupteur est modélisé et simulé. Etant donné les temps de commutation très courts, une approche temporelle directe (basée sur le shéma de Newmark) a été utilisée de façon à calculer la réponse transitoire du système coupléAmong the different strategies oriented to the noise and vibration control, due to their promising properties in terms of limited required power supply, broad band and no tuneable nature, semi-active switched shunt architectures have well done for themselves. The idea of using piezo transducers to convert mechanical into electrical energy and elaborating related signal within an external time variant electrical circuit, represents the inspiring principle of this type of control. A wide amount of efforts has been spent on the semi-active switched shunt control with specific interest in the “synchronised” one; theoretical, numerical, experimental investigations, proved in different ways pros and cons of applications generally confined to the vibration field, in the low frequency band. Also the idea of extending this control to acoustics has been taken into account: problems like the structure-borne sound have been dealt with, implementing switch logic onto piezo networks mounted on structural components. An interesting industrial application in the field of aeronautics and automotive in general, is the interior sound level reduction: in this case a distribution of piezoelectric transducers suitably collocated may lead to remarkable effects, without excessive power consumption. In the present work, a semi analytic approach aimed at estimating the effects on the reduction of pressure sound level by synchronised switched shunt logic, is described. The displacement field within a 1D longitudinal air column through a Fourier series ;expansion has been formalised by assigning a sinusoidal perturbation and fluid–structure interface condition on the left and right boundaries, respectively. At first, a validation procedure has been implemented: both the convergence of the series coefficients and the satisfaction of boundary and initial conditions have been verified. To simulate the no control operative condition, the solution has been computed for the entire time domain, keeping invariant all circuitry properties; then for the switch working modality, solution has been computed by splitting the entire time domain into partitions, each one delimited by the instants at which the circuit is switched on (i. E. , by maxima and minima of the displacement on the right boundary domain); for any partition, specific circuitry properties (e. G. Piezo voltage, electrical field…) have been selected. Based on displacement information, related sound pressure level has been compared for no controlled and controlled operative conditions, with and without signal amplification
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Henry, Briot Emmanuelle. "Nouveaux matériaux et nouvelles orientations pour application aux ondes de surface." Besançon, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2086.
Full textAbstract:
Les filtres à ondes élastiques de surface constituent un étage fondamental de l'éléctronique de filtrage des systèmes de télécommunication portables. L'ensemble des travaux réalisés au cours de cette thèse est dédié à l'analyse théorique et expérimentale des ondes de surface de Rayleigh sur quartz, langasite et phosphate de gallium. L'etude théorique a porté dans un premier temps sur le calcul des paramètres caractéristiques des ondes de Rayleigh : vitesse, couplage, électromécanique, coefficient de réflexion et coefficients de température. L'analyse de ces résultats a permis de mettre en évidence l'existence de coupes cristallines dont les caractéristiques étaient plus intéressantes que celles de la coupe ST du quartz. On a dans un deuxièmes temps développé une méthode de calcul de l'influence des paramètres technologiques tels que la hauteur et le rapport cyclique des métallisations sur les effets thermiques d'un dispositif à ondes de surface. L'étude expérimentale réalisée sur quartz, langasite et phosphate de gallium a consisté au LPMO à mesurer les vitesses et les coefficients de température de la fréquence pour de nombreuses orientations. Nous avons notamment pu valider le travail théorique original de modélisation de l'influence de l'épaisseur relative de métal sur le coefficient de température de la fréquence du premier ordre dans le cas du quartz recouvert d'un film mince d'aluminium. Les expériences réalisées sur langasite ont permis de confirmer l'intérêt de certaines orientations pour une application de type filtre moyenne bande. On a mesuré une compensation en température relativementstable vis-à-vis de l'angle de propagation et de l'un des angles de coupe. Dans le cas du phosphate de gallium, dans l'état actuel des mesures, on ne peut qu'affirmer l'existence en simple rotation d'une coupe compensée des effets thermiques statiques.
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Dogheche, Karim. "Réalisation de transducteurs piézoélectriques intégrés sur silicium : application à l'imagerie acoustique." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2068.
Full text
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Verdun, Nathalie. "Non linéarités dans les céramiques piézoélectriques : application aux transducteurs acoustiques de puissance." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0078.
Full textAbstract:
Des changements importants de comportement sont observés sur les transducteurs piézoélectriques de puissance (PZT) fonctionnant sous haut niveau de déformation. Expérimentalement, des phénomènes caractéristiques d'un comportement non linéaire, tels que le décalage de la fréquence de résonance, l'effet d'hystérésis et la génération d'harmoniques, sont observés sur des transducteurs d'essais, fonctionnant dans l'air à leur fréquence de résonance, donc sans charge acoustique. Ceci se traduit par des effets de saturation sur le déplacement ou le courant, une limitation des performances du système et un fonctionnement instable. La première partie de ce travail de thèse est consacrée à cette étude expérimentale. Afin d'interpréter de telles observations, une théorie non linéaire, basée sur le développement à un ordre supérieur des équations piézoélectriques, est ensuite proposée. Cette approche permet d'obtenir une équation d'oscillateur non linéaire qui décrit le mouvement du transducteur. Celle-ci est résolue par une méthode utilisant les développements en séries de Fourier, ce qui permet d'évaluer l'amplitude des différents harmoniques. Une comparaison entre simulations et résultats expérimentaux nous a ensuite permis de valider cette nouvelle approche non linéaire. L'influence de chaque coefficient non linéaire sur les performances du transducteur est également étudiée. Les effets de saturation observés ont été jusqu'à présent toujours reliés à l'augmentation du coefficient d'atténuation avec la tension d'alimentation, notre étude a permis de démontrer qu'une autre explication liée aux non linéarités, et donc au transfert d'énergie vers les harmoniques, était possible et permettait une meilleure estimation de la puissance dissipéeFor heavy duty piezoelectric (PZT) transducers, a drastic performance evolution occurs for high strain level. Indeed, characteristic phenomena of a nonlinear behavior such as resonance frequency shift, hysteresis effect and overtones generation are observed experimentally on a test transducer, operating at its resonant frequency in air, so without any acoustical charge. They result in displacement or current saturation effects, drop in performances and instabilities. This experimental part is presented in the first part of this thesis. To interpret such observations, a nonlinear theory, based on an expansion of the piezoelectric constitutive equations, is proposed. This approach results in a nonlinear oscillator equation that describes the transducer motion. A Fourier expansion of the different waveforms (current, displacement, stress. . . ) leads to the amplitude evaluation of the different harmonies. The comparison between numerical simulations and experimental data shows a very good agreement. The influence of each nonlinear coefficients on the transducer performance is detailed. In the nonlinear framework, the saturation effect is explained in terms of energy transfer between overtones. It is shown that the conventional explanation of saturation effect in terms of viscous damping increase with the driving voltage is not satisfactory since it leads to an overestimation of the dissipated power
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Ngoma, Jean-Baptiste. "Etude des propriétés diélectriques, piézoélectriques et mécaniques d'un système complexe céramique-copolymère VF2-TrFE." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0027.
Full textAbstract:
Les piézoplastiques et les composites céramique - polymère piézoélectriques sont maintenant fréquemment utilisés comme éléments actifs dans les capteurs hydrophones. Ces matériaux possèdent par rapport aux céramiques des propriétés mécaniques très intéressantes. Dans un premier temps, nous avons étudié le copolymère VF2/TrFE pur, utilisé comme matrice de nos systèmes composites. La spectrométrie mécanique constitue ici une technique particulièrement originale utilisée en complément avec d'autres techniques plus classiques. Les informations obtenues par cette technique ont été discutés en termes de mélange de deux phases cristallines : ferro et paraélectrique dans la zone de transition. Dans un deuxième temps, nous avons étudié des mélanges céramique - copolymère VF2/TrFE de connexité 0-3. Du point de vue piézoélectrique, les résultats obtenus sont comparables à ceux présentés dans la littérature pour le cas des composites à matrice polymères non piézoélectriques. Les théories développée pour modéliser les coefficients diélectriques et piézoélectriques décrivent convenablement les résultats obtenus et nous ont permis de relier le comportement macroscopique des composites à l'arrangement de chaque phase. Pour améliorer les valeurs des coefficients piézoélectriques et sur la base des informations ci-dessus, nous avons également préparé des composites de connexité 3-3 de caractéristiques piézoélectriques plus intéressantesPiezoplastics and ceramic-polymer piezoelectric composites are now widely used as components in hydrophone devices. These materials exhibit very interesting mechanical properties. In the first part of the study, the bulk VF2/TrFE copolymer is studied using several complementary techniques including dynamic mechanical spectroscopy. The results are discussed in terms of two crystalline phases (ferro-and para-electric) at the transition. . In the second part, ceramic- copolymer composites obtained with a 0-3 connectivity are studied. The piezoelectric properties of the composites thus prepared are equivalent to those of other composites made with a non piezoelectric polymer matrix. The theories developed to analyse the dielectric and piezoelectric coefficients satisfactorily fit the data and enabled us to relate the macroscopic behaviour of the composites to their microscopic phase morphology. In order to improve the value of the piezoelectric coefficients, and on the basis of this work, composites with various other connectivities were prepared. This work enabled us to improve our knowledge of the fundamental relationships between elaboration processes microstructure, and physical properties of the composites and to obtain new composites with 3-3 connectivity that exhibit better piezoelectric characteristics
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Six, Marc-François. "Moteur piezoelectrique pour application spatiale." Lyon, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAL0052.
Full textAbstract:
Les moteurs piézoélectriques sont basés sur des céramiques piézoélectriques et exploitent la conversion de forces électromécaniques vibratoires en forces de frottement. Grâce à leur force motrice élevée sans réducteur, leur fort ratio effort/masse, leur amagnétisme, une fonction frein intégrée, une aptitude au micro-positionnement et un fort potentiel de miniaturisation, ces moteurs offrent une réelle alternative aux moteurs électromagnétiques. Ils couvrent des champs d'applications variés et répondent en particulier aux exigences du domaine spatial. L'objectif est de valider un moteur linéaire développé sur la base d'une architecture originale, pour remplir le cahier des charges d'une application spatiale de positionnement optique sur un satellite. Les travaux sont menés sur trois axes. Le premier concerne l'adaptation de la maquette existante pour satisfaire les spécifications particulières liées à l'environnement spatial (vibrations, ultravide) et à l'application (pollution). Le deuxième axe porte sur l'analyse de l'interaction forte entre l'électromécanique du stator et la mécanique du contact du moteur à l'interface de frottement stator/plaques de guidage. Cette étape a permis une convergence des résultats de la modélisation avec les mesures basées sur des techniques de caractérisation originales du moteur au fur et à mesure des améliorations technologiques. La tribologie du moteur fondée sur le concept de troisième corps solide constitue le dernier axe de recherche. La démarche présentée repose sur une progression simultanée suivant ces trois axes pour converger vers une reproductibilité de fonctionnement au montage et une stabilité des performances requises sur la durée de vie. Les objectifs atteints sont validés par un essai sous ultravide du moteur : sur une course de 3 mm, 260 000 cycles sont effectués sous une charge de 20 N. Ces résultats confirment le potentiel des moteurs piézoélectriques dans le domaine spatialPiezomotors are based on piezo-ceramics and use the conversion of vibrating electromechanical forces into friction forces. Thanks to their high motor force without reduction gear, their high-force/mass ratio, their amagnetism, an integrated braking function, a micro-positionning ability and a strong miniaturization potential, these motors offer a real alternative to electromagnetic motors. They cover various applications fields and answer especially the requirements for space field. The objective is to validate a linear piezomotor developped on to be basis of an original structure, in order to fill the specifications required by a space optic positioning application in a satellite. Three axis have been followed in this work. The first concerns the adaptation of the present prototype to satisfy the specific requirements due to space environment (vibrations, ultrahigh vacuum) and the application itself (pollution). In the second axis, the strong interaction between the electromechanical stator behavior and the contact mechanics at the interface stator/guiding plates is analyzed. This point leads the model results to converge with the measurements based on original techniques of characterization of the motor progressively with the motor technological improvements. The last axis is related to the tribology of the motor funded on the so lid third body concept. The described approach rests on a simultaneous progression following these three axis to join a repeatable running after mounting and steady performances during the whole lifetime. The met objectives are validated by testing the motor under ultra-high vacuum: along a 3 mm stroke, 260. 000 cycles are carried out under a 20 N loading force. These results confirm the potential of piezomotors in space applications field
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Fusero, Yann. "Etude théorique et expérimentale de dispositifs à ondes de surface à haute vitesse et fort couplage : application aux filtres télécom haute fréquence." Besançon, 2001. http://www.theses.fr/2001BESA2051.
Full text
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Delmas, Laurent. "Etude et réalisation de capteurs à sortie fréquentielle en orthophosphate de gallium (GaPO4)." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2019.
Full textAbstract:
De l'automobile à l'aéronautique en passant par le biomédical, tout domaine d'applications utilise des capteurs dont certains sont à sortie fréquentielle. L'arrivée de nouveaux matériaux piézoélectriques a ouvert une porte vers des applications inaccessibles jusqu'à lors et essentiellement à hautes températures. L'orthophosphate de gallium est l'un de ces nouveaux matériaux piézoélectriques ayant de plus un fort facteur de couplage. Ce mémoire porte sur l'étude et la réalisation de capteurs en orthophosphate de gallium fonctionnant en ondes de volumes. La première partie consiste à étudier la sensibilité et stabilité thermique en élaborant un modèle analytique de poutre vibrant en élongation, flexion et torsion. Au cours de cette partie est démontrée l'existence de coupes compensées en température pour ces différents modes. Cette étude théorique est ensuite complétée par une analyse utilisant la méthode des éléments finis (MEF). La réalisation de résonateurs dans diverses orientations cristallographique est effectuée, dont celles compensées en températures. Les mesures associées à ces structures sont confrontées aux résultats théoriques. Vient ensuite l'application d'un biocapteur fonctionnant en cisaillement d'épaisseur. Un modèle éléments finis est élaboré pour étudier l'influence de certains paramètres sur le comportement du capteur. Une comparaison entre le modèle établi et les mesures expérimentales est également présentée. Ces résultats positifs ouvrent des perspectives d'évolution décrites en conclusion.
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Rizet, Nicolas. "Contrôle actif de vibrations utilisant des matériaux piézo-électriques." Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0001/these.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude concerne le contrôle actif de vibrations utilisant des matériaux piézo-électriques. Par leurs propriétés de convertisseurs électromécaniques, ces matériaux de faible encombrement et de poids réduit apparaissent tout indiqués pour constituer les transducteurs dans les dispositifs de contrôle actif de vibrations. La présentation de ces travaux s'articule autour de six chapitres. Après l'introduction des principes fondateurs et des notions fondamentales en contrôle actif, nous présentons quelques applications dans le premier chapitre. Nous introduisons dans le deuxième chapitre les outils modernes de modélisation des systèmes. Les principales méthodes de contrôle actif sont ensuite décrites. Le troisième chapitre est consacré à l'utilisation de la piézo-électricité en contrôle actif de vibrations. Après l'introduction des paramètres caractéristiques de la conversion électromécanique, nous présentons les transducteurs piézo-électriques distribués utilisés en contrôle de structuresThis work is related to the active vibration control using piezoelectric materials. By their electromechanical conversion properties, thesis materials of reduced size and weight constitute ideal transducers for active vibration control Systems, the thesis is organised in six chapters. The founding principles and fundamental notions about active control are introduced in the first part. Some applications are presented. We introduce the modem techniques of System modeling in the second chapter. The principal active control methods are described. The third chapter is related to the use of piezoelectricity in active vibration control. The characteristic parameters of the electromechanical conversion are introduced. The distributed piezoelectric transducers used in active control of structures are presented. We describe the experimental set-up in the fourth part. The vibrating structure, a simply supported beam, is presented. The associated electronic is introduced. The transducers are characterized. The fifth chapter presents some experiments using the filtered-x LMS algorithm. A modal variation of the algorithm is experimented too. The control appears effective with stationary perturbations. Though, it needs important Computing and the access to a reference signal. In the last chapter, a numerical simulation of a modal control is realised, with an identified model of the System. With the parameters set in simulation, the modal control is then experimented. A satisfying correlation between numerical modeling and experiment is obtained. The modal control shows convincing results with only one control actuator
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Cochard, Charlotte. "Pb(Yb½Nb½)O₃-PbTiO₃ : a model solid solution for the study of the different polar orders." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2015. http://www.theses.fr/2015ECAP0027/document.
Full textAbstract:
Les matériaux piézoélectriques ont été étudiés en détails du fait de la versatilité des applications industrielles possibles (accéléromètres, gyroscopes ou transducteurs). Les bonnes propriétés piézoélectriques (d33=510pC/N) de Pb(Yb½Nb½)O₃-PbTiO₃ (PYN-PT) et sa haute température de Curie (~370°C à la MPB). Cette solution solide entre une double pérovskite (ordonné sur le site B) et le titanate de plomb est remarquable, du fait qu'elle présente tous les ordres polaires à température ambiante: antiferroélectricité, ferroélectricité et des propriétés relaxeurs.Dans le cadre de ce travail de thèse, je présente les résultats obtenus sur des céramiques de PYN-PT de diverses compositions à travers le diagramme de phase. A partir des mesures de diffractions de rayons X et de diffusion neutronique, de spectroscopie diélectrique ainsi que des mesures piézoélectriques et ferroélectriques, un nouveau diagramme de phase sera proposé.Cette étude minutieuse du diagramme de phase a montré que celui-ci est plus compliqué que ce que laissait apparaître la littérature. En particulier, la structure de l'antiferroélectrique PYN est particulière en comparaison des autres pérovskites antiferroélectriques au plomb. En effet, dans PYN, les atomes de plomb sont déplacé suivant la direction du vecteur de modulation et les cations B sont en dehors de leurs positions prototypiques et participe à l'ordre antipolaire observé.De plus, la zone morphotropique (x _0.50) s'étale sur une zone en compositions beaucoup plus grande que ce qui a été observé dans d'autres solutions solides à base de plomb. Dans la zone pauvre en PT de la zone morphtropique, l'absence de phase rhomboédrique (attendue par analogie avec les autres systèmes au plomb) a été démontré.D'autre part, parmi les compositions présentant des propriétés relaxeurs, des différences sont apparues et il est proposé que, dans la solution solide PYN-PT, plusieurs types de relaxeurs existent.Finalement, je propose un modèle expliquant continument le changement d'ordre polaire dans le diagramme de phase. Ce modèle est basée sur la corrélation des déplacements de plomb induite par la nature chimique et l'arrangement cationique du site BPiezoelectricity has attracted a considerable amount of work due to the variety of possible applications such as accelerometers, gyroscopes or transducers. Pb(Yb½Nb½)O₃-PbTiO₃ is long known to have large piezoelectric properties (d33=510pC/N) and a relatively high Curie temperature (_370°C at the MPB).This solid solution between a double (B-site ordered) perovskite (Pb2YbNbO6) and lead titanate is remarkable, in the sense that it presents all polar orders. Indeed, depending on the composition, the solid solution can exhibit at room temperature: antiferroelectric, classical ferroelectric or relaxor properties. In this work, I will present results obtained on PYN-PT ceramics of various compositions spanning the phase diagram. From experiments using X-ray diffraction and neutron scattering, dielectric spectroscopy, as well as piezoelectric and ferroelectric measurements as a function of temperature, a new phase diagram is proposed. This thorough study of the phase diagram of PYN-PT has revealed a more complex phase diagram than what was reported in the literature. In particular, the structure of the antiferroelectric PYN is peculiar compared to the other Pb-based antiferroelectric. Indeed, in PYN, the Pb atoms are displaced along the direction of the modulation vector and that the B cations are not in their prototypic positions and take part in the antipolar order observed.Moreover, the morphtropic phase boundary (x _0.50) extends over a larger compositional range than what was observed in other Pb-based solid solution. In the PT-poor side of the morphtropic phase boundary, the absence of the expected rhombohedral phase (by analogy with the other Pb-based solid solutions) was demonstrated. Furthermore, among the compositions presenting relaxor properties, differences have arisen and I suggest that several types of relaxors exist, in the PYN-PT solid solution. Finally, I will propose a model explaining continuously the change of polar order through out the phase diagram. This model is based on the correlation of Pb displacements induced by the chemical nature and the cationic arrangement on the B site
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Bouchikhi, Abdeslam El. "Cristallogénèse hydrothermale et caractérisation de matériaux MIIIxVO4 (M=Al,Ga ; X=P,As) de type quartz." Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20088.
Full textAbstract:
La solubilite des composes m#i#i#ix#vo#4 (m = al, ga ; x = p, as) dans l'acide sulfurique a ete mesuree. Elle est toujours de type retrograde et beaucoup plus grande que celle mesuree dans les acides h#3xo#4. La croissance cristalline hydrothermale de alaso#4 et gapo#4 dans h#3xo#4 et en milieu sulfurique ainsi que celle de alpo#4 en milieu mixte (h#3po#4 + h#2so#4) a ete realisee. Les proprietes dielectriques de alpo#4 et gapo#4 sont determinees. Les resultats obtenus pour un resonateur piezoelectrique a ondes de volume realise a partir d'un cristal obtenu en milieu mixte sont presentes
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Faiz, Adil. "Amortissement vibratoire et anéchoïsme par traitement non-linéaire d'éléments piézoélectriques." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0027/these.pdf.
Full textAbstract:
Les thématiques du LGEF englobent le développement des matériaux adaptatifs et de systèmes électroactifs. Les amortisseurs semi-passifs piézoélectriques constituent à ce titre l'une des déclinaisons les plus récentes de ces travaux. Dans ce cadre, une technique originale appelée SSD (Synchronized Switch Damping) a été développée en s'articulant sur un traitement non linéaire de la tension générée par les éléments piézoélectriques. Cette technique d'une grande universalité permet d'augmenter significativement les performances de systèmes d'amortissement de structures, de concevoir des éléments de récupération d'énergie ou encore d'effectuer de l'anéchoïsme. Mes travaux de thèse ont consisté à adapter la technique SSD au contrôle de l'onde acoustique réfléchie et de l'onde transmise par une paroi dans un conduit circulaire. L'objectif est de parvenir à un contrôle vibroacoustique du système permettant une diminution des champs de pression transmise et réfléchie. Dans ce but, un modèle analytique intégrant les phénomènes vibratoires et acoustiques a permis d'estimer l'atténuation obtenue en réflexion et en transmission. Ces estimations ont été validées à l'aide d'un dispositif expérimental constitué d'un conduit équipé d'une terminaison SSD permettant des atténuations de l'ordre de 15dB en réflexion etd e 7dB en transmission pour une excitation de type Burst. Le comportement fréquentiel de l'amortisseur SSD a également été estimé grâce à une excitation au balayage (Sweep). Des atténuations de l'ordre de 16dB en transmission sur 1 bande de 600Hz montrent aussi le caractère large bande de l'amortisseur. Finalement une approche probabiliste est appliquée pour résoudre le problème d'une excitation réaliste "large bande" simulée expérimentalement par un bruit blanc. Des atténuations significatives montrent l'intérêt qui peut apporter la loi probabiliste pour ce type d'excitation. De plus, les performances d'un panneau acoustique à absorbeurs SSD multiples ont été évaluées par simulation à l'aide d'un Modèle à Eléments Finis (code ANSYS), établissant ainsi la faisabilité de systèmes absorbants à large bande fréquentielleSeveral semi passive techniques were previously developed at the LGEF laboratory to address the problem of structural vibration damping and noise reduction. These techniques, called SSD for “Synchronized Switch Damping”, consist in a non-linear processing of the voltage on a piezoelectric element. It is implemented with a simple switch driven during short periods synchronously with the structure motion. The switch connects the piezoelectric element to a circuit, which can be either a simple short circuit (SSDS), a small inductor (SSDI) or voltage sources (SSDV). In the case of the SSDS technique the voltage is briefly forced to zero, in the case of the SSDI it is reserved and in the case of the SSDV it is reversed around a continuous voltage. The experimental set-up consists of tube split in 2 regions by a piezoelectric element (BUZZER). A loudspeaker generates a tone acoustic wave in the first volume. Two microphone measures the reflected and transmitted acoustic wave in the two areas. The piezoelectric element is modelled by a simple lumped model. This model was theoretically developed allowing the simulation of the buzzer in Matlab and Ansys environment. Due to this mechanism, a good attenuation is obtained in reflection (30dB) and transmission (15dB) wave with an impulsionnelle excitation and around (16dB) attenuation is observed over a 600Hz wide frequency band in transmission using a sweep excitation
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Saint-Pierre, Nicolas. "Mise en œuvre de l'implant piézoélectrique : application au suivi du cycle de vie d'un matériau composite." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0077.
Full textAbstract:
Les techniques ultrasonores ont démontré leur intérêt pour l’étude des propriétés élastiques des matériaux. La vitesse et l’atténuation des ultrasons dépendent de la microstructure et donc des propriétés mécaniques du milieu de propagation. Néanmoins, pour des matériaux très atténuants, les méthodes ultrasonores classiques telles que la spectroscopie impulsionnelle par transmission ne sont pas très efficaces. Pour dépasser ces limitations, nous avons développé une méthode originale basée sur la mesure de l’impédance électrique d’un élément piézoélectrique inséré dans le matériau. De plus, cette technique présente l'avantage de permettre le suivi de l’évolution des propriétés d'un matériau polymère au cours de ses différents stades physiques (liquide, gel ou verre). En développant un modèle analytique que nous validons, nous montrons que l'impédance électrique de l’implant piézoélectrique dépend des propriétés des matériaux qui l’environnent. Puis, en utilisant un algorithme numérique d’optimisation non linéaire, nous pouvons déduire les valeurs des paramètres vitesse atténuation du matériau en minimisant l’écart entre le spectre d’impédance expérimental et le spectre simulé. Dans cette approche théorique, le modèle unidimensionnel utilisé suppose que l’élément piézoélectrique et les milieux environnants sont limités par des faces parallèles et que les différents milieux sont parfaitement couplés acoustiquement. Cependant, en pratique, deux défauts différents peuvent apparaître : un défaut de parallélisme et un décollement. Nous prenons en compte l’existence de ces défauts dans la simulation numérique. Ces simulations sont ensuite validées par comparaison entre spectres expérimentaux et spectres simulés. Ensuite, en considérant les relations de Kramers-Kronig qui relient les paramètres acoustiques (vitesse et atténuation) du matériau, nous déterminons, pour chacun de ces défauts, les tolérances admissibles ne perturbant pas l’application de l’algorithme d’optimisation. Enfin, la dernière partie de cette étude consiste à suivre l’évolution des propriétés d’un matériau composite pendant sa polymérisation et jusqu’à sa dégradation hydrolytiqueThe ultrasonic technics have shown their utility for the mechanical characterisation of materials. Velocity and attenuation of ultrasonics depends on the microstructure and so, they are linked to the mechanical properties of the propagating medium. But for very attenuative materials, classical methods such as impulsive spectroscopy are not very efficient. So, we have developed an original method based on the measurement of the electric impedance of a piezoelectric element inserted in the material to be characterized. It is also possible, with this technic, to monitor the properties of a polymer material during its different physical states (liquid, glass or gel). We have developed and validated an analytical model and we show that the electrical impedance of the piezoelectric implant depends on the properties of the surrounding materials. Then, by using an identification algorithm, we can deduce the values of velocity and attenuation of the material by minimising the difference between experimental and simulated values. In this theoretical approach unidimensional model suppose that the piezoelectric element and the materials have parallel faces and that the different media are well coupled. In practical case, parallelism or bonding defects can appear. We take in account these defects in the numeric simulation and we validate these simulations by comparison of the simulated and measured spectra. Considering the Kramers Kronig relationships that link the acoustical parameters (velocity and attenuation) of the material, we determine for each defect, the tolerances that doesn't affect the result of the optimisation algorithm. The last part of this study concerns the monitoring of the properties of a composite during its polymerisation and to its hydrolytic degradation
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Petit, Lionel. "Nouvelles structures de moteurs piézoéléctriques : conception, réalisation et caractérisation." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0121.
Full textAbstract:
Cette étude concerne la conception, la réalisation et la caractérisation de nouvelles structures de moteurs piézoélectriques (ou piézomoteurs). Leur principe de fonctionnement repose sur l’exploitation des mouvements vibratoires d'une structure élastique (le stator) susceptibles d'entraîner par friction une partie mobile (le rotor). Deux conversions d'énergie sont réalisées : - un matériau actif génère les vibrations du stator conformément à effet piézoélectrique inverse (conversion électromécanique), - ces vibrations sont transformées en mouvement rotatif ou linéaire par l'intermédiaire des forces de friction développées à l'interface rotor stator, réalisant ainsi une conversion mécano-mécanique. Les piézomoteurs présentent un couple élevé à faible vitesse de rotation sans réducteur mécanique (quelques centaines de mNm pour une centaine de tr/mn), un couple de maintien élevé à l'arrêt et un faible temps de réponse (quelques millisecondes). Cette technologie nécessite une approche pluridisciplinaire (piézoélectricité, mécanique vibratoire, tribologie, …) rendant délicates les phases de conception et de développement. Les éléments nécessaires à la compréhension des phénomènes intervenant dans le fonctionnement des moteurs et leurs méthodes de caractérisation sont rassemblés au début de cette étude. Le thème suivant traite du comportement spécifique des piézomoteurs en fonctionnement et montre qu'un asservissement en vitesse est nécessaire. Enfin, les travaux réalisés sur deux structures innovantes sont présentés et aboutissent à des moteurs fonctionnels dont les caractéristiques mécaniques sont conformes aux objectifs fixés. Le premier est un moteur à onde progressive induite par actionneurs piézoélectriques longitudinaux. Sa conception s'est appuyée sur un modèle à éléments finis et son développement a nécessité d’importants travaux expérimentaux. La deuxième structure utilise une coque élastique déformée par deux actionneurs piézoélectriques. Elle permet de concevoir un module élémentaire qui s’intègre indifféremment dans des configurations de moteurs linéaires ou rotatifs. Un modèle à éléments finis et un schéma électromécanique équivalent ont été les principaux outils utilisés pour sa conception et son développementThis work is related to the design, the assembly and the testing of new structures of piezomotors. Their operating principle is based on ultrasonic vibrations of the stator which drives the rotor by frictional forces. Hence, two conversions of energy are combined: - the vibrations of the stator are produced by an active material using the inverse piezoelectric effect (electromechanical conversion), - these vibrations are converted into a rotating or linear motion with the help of frictional forces: this is the mechanical conversion. Piezomotors have good characteristics such as high output torque, low rotational speed without gears, quick response, silent drive and large holding torque without energy dissipation. Because this new technology concerns varied disciplines (piezoelectricity, tribology, acoustic …), its conception and its development are generally difficult. The testing methods and the physical phenomenons of piezomotors are treated in the first section. In the following chapter, we show that the specific behavior of these motors requires a speed control. Finally, two new piezomotors are described: - a progressive wave motor using longitudinal actuators is studied at first. If a Finite Element Model had been used for the conception, its development had needed and important experimental work, - the second structure is an elastic shell to which the vibrations of two piezoelectric actuators are applied. This kind of stator permits indifferently the construction of rotating or linear motors. A Finite Element Model and an electromechanical equivalent circuit are used in the phases of conception and development
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SOTO, NICOLAS ALBERTO. "Etude et realisation de haut-parleurs piezo-electriques a rayonnement lateral." Le Mans, 1997. http://www.theses.fr/1997LEMA1023.
Full textAbstract:
Le travail presente ici presente un outil particulierement adapte a l'aide a la conception des haut parleurs piezo-electriques a rayonnement lateral. L'outil mis au point ici, nouveau dans le cadre de la modelisation des transducteurs, est issu de methodes en usage dans un autre domaine de l'acoustique, celui des silencieux a guides concentriques perfores passifs, et est etendu de maniere a prendre en compte le role de source active joue par la membrane piezo-electrique integree au systeme considere. Cet outil repose bien entendu sur les equations fondamentales de l'acoustique en fluide dissipatif (ou non) et en espaces confines, mais permet de presenter les solutions pour la pression aux extremites de chaque entrefer sous forme de superposition de deux ondes a caractere plan, faciles a exploiter car decouplees. C'est sur cette base qu'un certain nombre de transducteurs de dimensions relativement grandes ont ete realises en surmontant pas a pas les difficultes rencontrees pour de telles realisations. Ces transducteurs ont permis une validation des modeles et une presentation des precautions essentielles a prendre lors de leur fabrication.
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Zug, Benoit. "Etude des pertes d'origine piézoélectrique dans les matériaux piézoélectriques et les transducteurs ultrasonores." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0078.
Full textAbstract:
De l'ensemble des pertes des matériaux piézoélectrique~ les pertes piézoélectriques sont les plus mal maîtrisées. Quelquefois introduites dans les modèles, leur influence sur le comportement d'un transducteur autour de sa fréquence de résonance a rarement été explicitée, et leurs méthodes de détermination sont soit difficiles à mettre en œuvre, soit peu fiables. L'objectif de ce travail a été d'évaluer ce type de pertes dans le cas d'un transducteur sonar basse fréquence de type Tonpilz mono-gamme sous sollicitation mécanique nominale. Dans ce but trois axes de recherches complémentaires ont été explorés : le premier a été la caractérisation en termes de pertes du matériau actif du Tonpilz, et nous a conduit à proposer une méthode de détermination des pertes piézoélectriques, simple non itérative et fiable, basée sur l'analyse de la résistance motionnelle d'un barreau piézoélectrique vibrant en mode longitudinal. Un second axe de recherches a consisté à étudier le fonctionnement d'un transducteur de type barreau à courant motionnel constant. Ce deuxième volet de travaux nous a permis d'une part, une approche différente des pertes piézoélectriques en introduisant un modèle prenant en compte les pertes aux joints de grains, et d'autre part, de mettre en évidence l'influence du niveau de sollicitation mécanique sur ces mêmes pertes. Le troisième et dernier axe a été la caractérisation fine du Tonpilz autour de la résonance en bas niveau puis sous sollicitation mécanique constante. Menées conjointement, l'expérimentation et la modélisation ont conduit à une diminution sensible des pertes dans l'air à vitesse nominale et à une évaluation cohérente de l'ensemble des pertes du matériau actifAmongst the various losses in piezoceramcis, the piezoelectric losses are the worst know. They were inserted in some models, but their influence on the behaviour of a transducer around its resonance frequency has been rarely explained. Moreover the usual methods of determination of these losses are either hard to implement or not very reliable. The purpose of this work is to evaluate this type of losses in a low frequency device (Tonpilz type transducer), under high mechanical solicitations. With this object three kinds of investigations have been made : Firstly, the losses of the active material have been characterized, that led us to propose a simple method for the determination of the piezoelectric losses. This method, reliable and non iterative is based on the analysis of the motional resistance of a piezoelectric rod vibrating in longitudinal mode. Secondly, the working conditions of a monoelement transducer excited at constant motional current, have been investigated. By this way piezoelectric losses may be taken into account with the help of a model based on the grain boundary losses. The influence of mechanical solicitation on these losses has been shown off. Thirdly, an accurate characterization of the Tonpilz around the resonance has been carried out at low level and then at constant mechanical solicitation. Both experimentation and modelisation led us to obtain a noticeable reduction of the losses in air at nominal velocity. Finally a coherent evaluation of all the losses of the active material is possible
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Maréchal, Pierre. "Transducteurs mono-élément pour l'imagerie ultrasonore haute résolution : modélisation, réalisation et caractérisation." Tours, 2004. http://www.theses.fr/2004TOUR4036.
Full textAbstract:
Les secteurs d'application de l'imagerie ultrasonore, tels que le diagnostic médical ou le contrôle non destructif, recherchent une amélioration de la résolution. Cette demande se traduit, au niveau des transducteurs, par des spécifications de fréquence centrale élevée et de large bande passante de même que par une forte focalisation. Ici, des moyens de modélisation électro-acoustique du transducteur et du champ rayonné sont mis en place afin de décrire la source focalisée. Afin d'optimiser les propriétés du transducteur multicouche, de nouvelles compositions et techniques de dépôt en film épais de matériaux piézo-électriques sont testées et comparées avec des méthodes de fabrication classiques. Plusieurs transducteurs sont ainsi réalisés, caractérisés, et leurs performances sont comparées aux prévisions théoriques. Enfin, ils sont intégrés dans un système temps-réel d'échographie haute fréquence pour obtenir des images de la peau humaine in vivoApplications of ultrasonic imaging such as medical diagnostics and non-destructive testing tend to require improvement of resolution. Resolution being mainly linked to the operating frequencies of the systems, there is a need for ultrasonic transducers having a high center frequency, large bandwidth as well as strong focusing. Here, several modeling methods of the transducer and its radiation diagram are implemented in order to describe an acoustically focused source. The electroacoustic response and radiated field are evaluated and compared for various materials. In order to optimize transducer performance, new compositions and thick film deposition techniques of piezoelectric materials are tested and compared with classical fabrication methods. Several transducers are manufactured and their performance compared to those predicted by our models. Finally, they are integrated in a real-time high frequency ultrasonic scanner and used to produce in vivo images of human skin
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Reinhardt, Alexandre. "Simulation, conception et réalisation de filtres à ondes de volume dans des couches minces piézoélectriques." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2030.
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