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Séance de cours

Capteurs résonants : principes généraux

Dans cours

MICRO-330: Capteurs

Principes physiques et électronique utilisés dans les capteurs. Applications des capteurs. ...

Description

Cette séance de cours couvre les principes généraux des capteurs résonants, en se concentrant sur les résonateurs piézoélectriques. Les sujets abordés comprennent les oscillateurs mécaniques, les modèles équivalents de résonateurs mécaniques et piézoélectriques, l'analyse d'impédance et les applications dans la détection de température et la mesure de masse. L'instructeur explique le concept de facteur de qualité, la réponse en fréquence des oscillateurs piézoélectriques et l'équation de Sauerbrey pour la résolution de masse.

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Enseignant·e·s (3)

Giovanni Boero

Herbert Shea

Philippe Renaud

Philippe Renaud is Professor at the Microsystem Laboratory (LMIS4) at EPFL. He is also the scientific director of the EPFL Center of MicroNanoTechnology (CMI). His main research area is related to micronano technologies in biomedical applications (BioMEMS) with emphasis on cell-chips, nanofluidics and bioelectronics. Ph. Renaud is invloved in many scientifics papers in his research area. He received his diploma in physics from the University of Neuchâtel (1983) and his Ph.D. degree from the University of Lausanne (1988). He was postdoctoral fellow at University of California, Berkeley (1988-89) and then at the IBM Zürich Research Laboratory in Switzerland (1990-91). In 1992, he joined the Sensors and Actuators group of the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) at Neuchâtel, Switzerland. He was appointed assistant professor at EPFL in 1994 and full professor in 1997. In summer 1996, he was visiting professor at the Tohoku University, Japan. Ph. Renaud is active in several scientific committee (scientific journals, international conferences, scientific advisory boards of companies, PhD thesis committee). He is also co-founder of the Nanotech-Montreux conference. Ph. Renaud is committed to valorization of basic research through his involvement in several high-tech start-up companies.

Source officielle

Concepts associés (32)

Resonator

A resonator is a device or system that exhibits resonance or resonant behavior. That is, it naturally oscillates with greater amplitude at some frequencies, called resonant frequencies, than at other frequencies. The oscillations in a resonator can be either electromagnetic or mechanical (including acoustic). Resonators are used to either generate waves of specific frequencies or to select specific frequencies from a signal. Musical instruments use acoustic resonators that produce sound waves of specific tones.

Microbalance à quartz

Une microbalance à quartz est un cas particulier de microbalance piézoélectrique dans lequel le matériau piézoélectrique utilisé est le quartz. Elle est classiquement réalisée en déposant deux électrodes conductrices de part et d'autre d'un substrat piézoélectrique. Le principe de base de la microbalance est la perturbation des conditions aux limites d'un résonateur : dans le cas de la microbalance à quartz, il s'agit de l'épaisseur effective du substrat dans laquelle est confinée l'onde acoustique.

Quartz (électronique)

En électronique, un quartz est un composant électronique qui possède comme propriété utile d'osciller à une fréquence stable lorsqu'il est stimulé électriquement. Les propriétés piézoélectriques remarquables du minéral de quartz permettent d'obtenir des fréquences d'oscillation très précises, qui en font un élément important en électronique numérique ainsi qu'en électronique analogique. Les propriétés piézoélectriques du quartz qui sont à la base de son emploi en électronique sont découvertes par les frères Pierre et Jacques Curie en 1880 : le cristal leur sert d'abord de détecteur des très faibles impulsions électriques.

Oscillateur (électronique)

vignette|Un oscillateur intégré à quartz. Un oscillateur électronique est un circuit dont la fonction est de produire un signal électrique périodique, de forme sinusoïdale, carrée, en dents de scie, ou quelconque. L'oscillateur peut avoir une fréquence fixe ou variable. Il existe plusieurs types d'oscillateurs électroniques ; les principaux sont : oscillateurs à circuit LC et un étage amplificateur, HF le plus souvent ; oscillateurs à déphasage avec étage RC, qui délivrent des signaux sinusoïdaux : l'exemple-type est l'oscillateur à pont de Wien ; générateur de créneaux ; oscillateur à quartz, très stable et de haute précision grâce à des résonateurs à micro-onde ; ils sont utilisés dans les horloges atomiques.

Thin-film bulk acoustic resonator

A thin-film bulk acoustic resonator (FBAR or TFBAR) is a device consisting of a piezoelectric material manufactured by thin film methods between two conductive – typically metallic – electrodes and acoustically isolated from the surrounding medium. The operation is based on the piezoelectricity of the piezolayer between the electrodes. FBAR devices using piezoelectric films with thicknesses ranging from several micrometres down to tenths of micrometres resonate in the frequency range of 100 MHz to 20 GHz.

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Séances de cours associées (33)

Cavités et résonateurs: Fondements et applications

Explore les fondamentaux des cavités et des résonateurs, couvrant des sujets tels que les oscillateurs harmoniques amortis, la réponse de la fréquence des cavités et le couplage avec les lignes de transmission.

Oscillateur forcé: Analyse de l'état stable

Analyse le régime à l'état d'équilibre d'un oscillateur forcé et discute de la résonance et du facteur de qualité.

Petits paramètres de Thiele: mesure et calculs

Explore la mesure et les calculs des paramètres Thiele Small pour haut-parleurs, en soulignant l'importance de mesures précises pour la qualité et la réponse en fréquence.

Oscillateur harmonique forcé

Explore l'oscillateur harmonique forcé et amorti, en se concentrant sur la résonance et les conditions initiales.

Oscillateur harmonique forcé

Explore les oscillateurs harmoniques forcés, la résonance, les conditions initiales et les principes de conservation des collisions.

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Concepts associés (32)

Resonator

Microbalance à quartz

Quartz (électronique)

Oscillateur (électronique)

Thin-film bulk acoustic resonator

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