Conception et modélisation d'un capteur acoustique

• Remerciements
  
• Conception et modélisation d'un capteur acoustique
  
• Résumé
  
• Table des matières
  
• Liste des figures
  
• Liste des tableaux
  
• Principales notations, symboles et constantes
  
• physiques
  
• Chapitre 1
  
• Principes fondamentaux de la piézoélectricité
  
  • 1.1 Introduction
    
  • 1.2 Historique de la piézoélectricité
    
  • 1.3 Effet piézoélectrique
    
  • 1.4 Symétrie et piézoélectricité
    
  • 1.5 Équations de la piézoélectricité
    
  • 1.6 Caractéristiques électriques et mécaniques des maté- riaux piézoélectriques
    
    • 1.6.1 Permittivité << åij »
      
    • 1.6.2 Compliance élastique << sij »
      
    • 1.6.3 Constante de charge piézoélectrique << dij »
      
    • 1.6.4 Constante de tension piézoélectrique << gij >>
      
    • 1.6.5 Coefficient de couplage électromécanique << kij >>
      
    • 1.6.6 Facteur de qualité << Q >>
      
  • 1.7 Les matériaux piézoélectriques
    
    • 1.7.1 Les principaux matériaux piézoélectriques
      
      • 1.7.1.1 Les cristaux piézoélectriques
        
      • 1.7.1.2 Les céramiques piézoélectriques
        
      • 1.7.1.3 Les polymères piézoélectriques
        
    • 1.7.2 Autres matériaux piézoélectriques
      
      • 1.7.2.1 Les composites piézoélectriques
        
      • 1.7.2.2 Les couches épaisses piézoélectriques
        
    • 1.7.3 Choix du matériau piézoélectrique
      
  • 1.8 Modes de déformation d'un matériau piézoélectrique
    
    • 1.8.1 Modes de déformation fondamentaux
      
      • 1.8.1.1 Mode longitudinal {33]
        
      • 1.8.1.2 Mode transversal {31 ou 32]
        
      • 1.8.1.3 Mode cisaillement {15]
        
    • 1.8.2 Autres modes de déformation
      
  • 1.9 Quelques applications des matériaux piézoélectriques
    
    • 1.9.1 Transformateurs piézoélectriques
      
    • 1.9.2 Chaussures piézoélectriques
      
    • 1.9.3 Actionneurs bilames
      
    • 1.9.4 ,P SUP DcNIs Ei jINEd9IcRIE
      
  • 1.10 Conclusion
    
• Chapitre 2
  
• Différents types de transducteurs ultrasonores
  
  • 2.1 Introduction
    
  • 2.2 Théorie des ultrasons
    
    • 2.2.1 Définition et applications des ultrasons
      
    • 2.2.2 Paramqtres de l'onde ultrasonore
      
      • 1.2.2.1 Longueur d'onde et vitesse de propagation
        
      • 1.2.2.2 Impédance acoustique
        
      • 1.2.2.3 Pression et intensité acoustiques
        
    • 2.2.3 Interaction du faisceau ultrasonore avec la matière
      
      • 1.2.3.1 Réflexion et réfraction d'u4eI14d1 ultrasonore
        
      • 1.2.3.2 Atténuation d'une onde ultrasonore
        
  • 2.3 Différents types de transducteurs ultrasonores et
    
  • leurs principes de fonctionnement
    
    • 2.3.1 Transducteur piézoélectrique
      
      • 2.3.1.1 Structure d'un transducteur piézoélectrique
        
      • 2.3.1.2 Description du faisceau ultrasonore émis par un transducteur piézoélectrique
        
    • 2.3.2 Transducteur capacitif
      
    • 2.3.3 Transducteur piézorésistif
      
    • 2.3.4 Transducteur impulsion-écho
      
  • 2.4 Conclusion
    
• Chapitre 3
  
• Modélisation unidimensionnelle et simulation
  
• d'un transducteur ultrasonore piézoélectrique
  
  • 3.1 Introduction
    
  • 3.2 Modélisation unidimensionnelle d'un transducteur
    
  • ultrasonore piézoélectrique
    
    • 3.2.1 Transducteur sans pertes
      
      • 3.2.1.1 Transducteur comme un système linéaire à trois ports
        
      • 3.2.1.2 Impédance électrique du transducteur
        
      • 3.2.1.3 Schémas électriques équivalents
        
    • 3.2.2 Transducteur avec pertes
      
      • 3.2.2.1 Différents types de pertes
        
      • 3.2.2.1.1 Pertes diélectriques
        
      • 3.2.2.2 Impédance électrique avec pertes du transducteur
        
      • 3.2.2.3 Schéma électrique équivalent simplifié du transducteur
        
  • 3.3 Simulation d'un transducteur ultrasonore piézoélec-
    
  • trique
    
    • 3.3.1 Caractérisation de la ligne de transmission et analogie électroacoustique
      
    • 3.3.2 Sous-circuit PSPICE du modèle de Leach
      
    • 3.3.3 Simulation de l'impédance électrique du transducteur
      
      • 3.3.3.1 Procédé de simulation
        
      • 3.3.3.2 Résultats de simulation
        
      • 3.3.3.3 Validation des résultats de simulation
        
      • 3.3.3.4 Paramètres utilisés pour la simulation
        
  • 3.4 Conclusion
    
• Chapitre 4
  
• Modélisation tridimensionnelle d'un transdu-
  
• cteur ultrasonore piézoélectrique
  
  • 4.1 Introduction
    
  • 4.2 Hypothèses générales
    
  • 4.3 Expression tridimensionnelle de l'impédance électri-
    
  • que d'une céramique piézoélectrique
    
    • 4.3.1 Céramique piézoélectrique de forme parallélépipédique
      
    • 4.3.2 Céramique piézoélectrique de forme cylindrique
      
    • 4.3.3 Discussion
      
  • 4.4 Simulation de l'impédance électrique d'une cérami-
    
  • que piézoélectrique
    
    • 4.4.1 Résultats de simulation
      
      • 4.4.1.1 Céramique de forme parallélépipédique
        
      • 
        
      • 4.4.1.2 Céramique de forme cylindrique
        
    • 4.4.2 Validation du modèle tridimensionnel de l'impédance élec- trique d'un disque céramique
      
  • 4.5 Conclusion
    
• Bibliographie
  
• Annexes
  
• Annexe A
  
  • A.1 Contraintes
    
  • A.2 Déformations
    
  • A.3 Relation entre contraintes et déformations
    
• Annexe B
  
  • B.2 Fabrication des céramiques piézoélectriques PZT
    
• Annexe C
  
• Annexe D
  
• Annexe E
  
• Annexe F