Etude et réalisation de capteurs à sortie fréquentielle en orthophosphate de gallium - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Study and realization of output frequency sensors in gallium orthophosphate

Etude et réalisation de capteurs à sortie fréquentielle en orthophosphate de gallium

Résumé

From automobile to aeronautic with biomedical, all applications domain uses sensors. Some of them are frequency-output. The coming of new piezoelectric materials opens a door to applications not accessible nowadays and specially at high temperatures. Gallium orthophosphate is one of these new piezoelectric materials with high coupling factor. This thesis is about design and realisation of gallium orthophosphate's sensors working in acoustic bulk waves. The first part consists to study temperature sensibility and stability building analytical model of beam in length extensional, flexural and torsional modes. In this part, temperature compensated cuts are demonstrated for this vibrating beam modes. This theoretical study is then completed by an analysis using Finite Element Method (FEM). Some resonators are made in different crystallographic orientations and also temperature compensated cuts. Measurement of that structures are compared with theoretical results. Then application of biosensors using thickness shear mode is presented. An FEM is realised in order to study influence of some parameter on sensor behaviour. A comparison between model and measurements is also reported. These positive results open up possibilities of future developments described in conclusion.
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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Dates et versions

tel-00010981 , version 1 (15-11-2005)

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  • HAL Id : tel-00010981 , version 1

Citer

Laurent Delmas. Etude et réalisation de capteurs à sortie fréquentielle en orthophosphate de gallium. Ingénierie biomédicale. Université de Franche-Comté, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00010981⟩

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