Modélisation et réalisation de capteurs à ondes de plaque : apllications à la caractérisation de matériaux

par Franck Teston

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Marc Lethiecq.

Soutenue en 1998

à Tours .

Le président du jury était François Gervais.

Le jury était composé de Emmanuel Bigler, Guy Feuillard, Loïc Tessier.

Les rapporteurs étaient Bernard Perrin, André Zarembowitch.


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Ce travail de thèse est consacré à l'étude des ondes transverses horizontales sur des substrats de quartz, et les ondes de Lamb sur des céramiques et composites piézoélectriques. Ces ondes sont excitées et détectées au moyen de transducteurs à peignes interdigités, déposés à la surface d'un substrat piézoélectrique. Les applications de ces dispositifs concernent la caractérisation des propriétés viscoélastiques de liquides et polymères. En premier lieu, une méthode basée sur le concept de permittivité effective pour modéliser les fréquences propres de vibration d 'une plaque piézoélectrique en fonction des conditions aux limites électriques a été développée. Elle a été étendue au cas d 'une plaque chargée par des milieux viscoélastiques en prenant en compte les modifications des conditions aux limites mécaniques et électriques à chaque interface. Cela a permis de proposer un modèle général décrivant les interactions entre une onde acoustique se propageant dans une plaque et un film élastique, un liquide visqueux ou un matériau viscoélastique. En second lieu, des études expérimentales sont présentées. La première étape de ce travail a consisté en la réalisation de dispositifs à ondes transverses fonctionnant autour d 'une fréquence de 20 MHz sur des plaques de quartz, et en la réalisation d 'une cellule de mesure pour des applications en phase liquide. La sensibilité à la masse des capteurs a été mesurée par une technique d 'électrodéposition. Ces résultats ont été confrontés à nos calculs théoriques et à ceux de modèles existants (méthode variationnelle et méthode de perturbations): ils ont permis de valider et de confirmer l 'intérêt de notre modèle. Nous avons ensuite utilisé ces dispositifs pour réaliser des mesures de viscosité sur des mélanges aqueux de glycérol. De nouveau, notre modèle s'est avéré le plus précis pour modéliser le couplage visqueux à l'interface substrat de quartz et solutions aqueuses de glycérol. Les résultats obtenus nous ont permis de déterminer le module de cisaillement instantané du glycérol. Enfln, ces dispositifs ont été. Utilisés pour le suivi de réticulation de films polymères. A partir d'un ajustement entre les données expérimentales et les résultats théoriques, le module de cisaillement complexe (G' et G") a pu ainsi être déduit et suivi au cours du processus de réticulation. La dernière partie de notre travail a éfé consacrée à l 'étude et la caractérisation des ondes de Lamb sur substrats céramiques et composites. Piézoélectriques. Dans le cas des céramiques, les courbes de dispersion expérimentales sont en bon accord avec les courbes théoriques. Toutefois, ils montrent que ces matériaux ne présentent pas d 'avantages pour des applications en phase liquide. A l 'opposé, l'étude aussi bien théorique qu 'expérimentale réalisée sur les composites piézoélectriques de connectivité 1-3 montre 1 'intérêt et l 'originalité de leur utilisation pour la réalisation de capteurs en phase liquide, grâce au fort coefficient de couplage et à la faible atténuation du premier mode de Lamb symétrique, S0, mode jusqu 'ici très peu étudié.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (172 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-172

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Tours. Service commun de la documentation. BU Médecine Emile-Aron.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T SV TOURS 1998 05

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université de Lille. Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de Sciences Humaines et Sociales.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 1998TOUR3305
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.