Amélioration de la conversion électroactive de matériaux piézoélectriques et pyroélectriques pour le contrôle vibratoire et la récupération d'énergie : application au contrôle de santé structurale auto-alimenté

= Electroactive conversion enhancement of piezoelectric and pyroelectric materials for vibration pontrol and energy harvesting : Application to self-powered Structural Health Monitoring

• Auteur / Autrice : Mickaël Lallart
• Direction : Daniel Guyomar, Thomas Monnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergie et systèmes
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGEF - Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (Lyon, INSA)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Monnier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie -- Conversion directe

Vibrations

Pyroélectricité

Piézoélectricité

Ferroélectricité

Résumé

Les récents progrès en microélectronique ainsi qu’en récupération d’énergie ambiante permettent désormais d’envisager la conception de « systèmes intelligents » auto-alimentés. L’objectif des travaux présentés ici est triple. Tout d’abord il s'agit de développer des techniques de contrôle vibratoire limitant la fatigue des matériaux et répondant aux contraintes énergétique des systèmes embarqués. Ensuite de nouvelles méthodes améliorant la récupération d’énergie vibratoire ambiante sont exposées. Reposant sur un traitement non linéaire, ces techniques permettent un gain important de puissance de sortie. Enfin, des techniques de contrôle de santé structurale nécessitant une énergie très faible sont présentées, permettant ainsi le suivi à moindre coût de l’évolution de la structure. Ces trois points seront finalement combinés, démontrant ainsi la faisabilité du contrôle de santé structurale in situ totalement auto-alimenté. Cette dernière partie a été effectuée dans le cadre du projet européen ADVICE.

Recent advances in bath microelectronics and energy harvesting allows nowadays the conception of truly self-powered "smart systems". The objectives of the work reported in the present document are threefold. First it aims at developing new vibration damping techniques in arder to limit stress levels in structures, while meeting the law-power constraint of embedded deviees. Then, new energy harvesting methods will be presented. Based on original non-linear treatments, these techniques will be shawn to allow a great enhancement in terms of output power. Finally, structural health monitoring schemes consuming a very few amount of energy will be exposed, allowing a continuous but low-cost monitoring of the evolution of the structural state. These three points will be finally combined, demonstrating the feasibility of vibration control and structural health monitoring in a truly autonomous, self-powered fashion. This last part has been carried out in the framework of the European project ADVICE.