Implémentation d'un circuit électromécanique d'une cellule pMUT vibrant dans l'air - Université de Tours Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Implémentation d'un circuit électromécanique d'une cellule pMUT vibrant dans l'air

Résumé

Les transducteurs ultrasonores micro-usinés piézoélectriques (pMUTs) sont aujourd’hui utilisés dans de nombreuses applications comme la biométrie ou l’imagerie médicale. Une cellule pMUT est formée d’une membrane vibrante sur une cavité. Cette membrane comprend un film piézoélectrique permettant l’actionnement du dispositif, d’une couche structurelle inerte de maintien et de deux électrodes. L’objectif de ce travail est de développer un circuit électromécanique équivalent d’une cellule circulaire vibrant dans l’air. La méthode s’appuie sur la résolution de l’équation des plaques (théorie des plaques minces de Kirchhoff Love) par une technique de différences finies. A partir d’une étape d’homogénéisation permettant de déduire la raideur effective de la structure multicouche, la résolution finale est identique à celle d’une plaque simple. Pour déterminer cette raideur effective nous proposons une méthode de calcul du plan neutre qui permet ensuite de découpler les équations des déplacements radiaux et de celle des déplacements transverses (équation des plaques). Le couplage électromécanique est introduit de façon classique, à travers les équations de la piézoélectricité où seule le mode « 31 » est considéré. Le problème est complétement résolu à condition de déterminer au préalable le déplacement radial de la plaque. Pour cela, en complément de l’équation des plaques, nous avons implémenté la résolution de l’équation du déplacement radial par différences finies. Au regard de la littérature, ce modèle permet l’étude de plaques multicouches anisotropes et ne fait aucune hypothèse quant à l’amplitude du déplacement radial. La détermination des paramètres (coefficient de transformation et impédance acoustique) du modèle électromécanique complet est obtenue par une équivalence en énergie avec le modèle exact (approche de Foldy). Les résultats du modèle mis en place sont discutés, pour différentes structurations de membranes pMUT, et confrontés avec succès à ceux obtenus par éléments finis.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-03848329 , version 1 (10-11-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03848329 , version 1

Citer

Valentin Goepfert, Audren Boulme, Rémi Rouffaud, Franck Levassort, Dominique Certon. Implémentation d'un circuit électromécanique d'une cellule pMUT vibrant dans l'air. 16ème Congrès Français d'Acoustique, CFA2022, Société Française d'Acoustique; Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique, Apr 2022, Marseille, France. ⟨hal-03848329⟩
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