Contrôle électrique de la propagation d'ondes élastiques dans des cristaux phononiques piézoélectriques

Les cristaux phononiques permettent d’obtenir des propriétés inhabituelles de propagation des ondes élastiques à l'échelle de la longueur d'onde comme l’apparition de bandes de fréquences interdites où l’onde est évanescente. Malgré le grand nombre d’applications potentielles, (isolation acoustique, filtrage et le démultiplexage en fréquence, guidage d'onde, 'cape d'inaudibilité', réfraction négative, super-résolution…) peu de cristaux phononiques ont été intégrés dans des dispositifs fonctionnels, partiellement à cause de leur manque de flexibilité : le contrôle de l'onde élastique, souvent obtenu dans une gamme de fréquence réduite, est complètement déterminé par la géométrie et les propriétés des matériaux constitutifs lors de l'étape de fabrication. L’intégration de matériaux piézoélectriques dans ces structures permet d’envisager le développement de cristaux phononiques dont les propriétés de propagation sont contrôlées électriquement. La géométrie considérée dans ce travail est un cristal phononique à une dimension constitué par une alternance de couches élastiques et de couches piézoélectriques dont chaque surface est recouverte d’une électrode. Le contrôle électrique est obtenu en modifiant l’impédance électrique reliant les électrodes de chaque couche piézoélectrique (court-circuit, circuit ouvert ou capacité). Les courbes de dispersion calculées à partir d’un modèle analytique montrent que ce contrôle électrique permet d’ajuster la position en fréquence et la largeur des bandes de fréquence interdites

Cristal phononique piézomagnétique à une dimension : contrôle de la propagation par inductance variable

Cette étude concerne un cristal phononique à une dimension constitué d'un empilement de couches piézomagnétiques identiques. Chaque couche est entourée par une bobine connectée à une inductance extérieure. Les ondes élastiques longitudinales se propageant dans cette structure sont étudiées théoriquement et une expression analytique de l'équation de dispersion est obtenue. Suivant la valeur de l'inductance extérieure, la solution est une onde non dispersive ou dispersive. Dans ce dernier cas, la courbe de dispersion présente une bande de fréquence interdite dont la largeur varie avec la valeur de l'inductance extérieure

Operating a full tungsten actively cooled tokamak: overview of WEST first phase of operation

WEST is an MA class superconducting, actively cooled, full tungsten (W) tokamak, designed to operate in long pulses up to 1000 s. In support of ITER operation and DEMO conceptual activities, key missions of WEST are: (i) qualification of high heat flux plasma-facing components in integrating both technological and physics aspects in relevant heat and particle exhaust conditions, particularly for the tungsten monoblocks foreseen in ITER divertor; (ii) integrated steady-state operation at high confinement, with a focus on power exhaust issues. During the phase 1 of operation (2017–2020), a set of actively cooled ITER-grade plasma facing unit prototypes was integrated into the inertially cooled W coated startup lower divertor. Up to 8.8 MW of RF power has been coupled to the plasma and divertor heat flux of up to 6 MW m−2 were reached. Long pulse operation was started, using the upper actively cooled divertor, with a discharge of about 1 min achieved. This paper gives an overview of the results achieved in phase 1. Perspectives for phase 2, operating with the full capability of the device with the complete ITER-grade actively cooled lower divertor, are also described

Analyse des limitations de puissance des transducteurs piezoelectriques

SIGLECNRS T Bordereau / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Numerical Modelling of some Problems in Nonlinear Acoustics

Communication presented at the 17th International Congress on Acoustics, Rome, 2-7 September 2001.Some recent developments in numerical nonlinear acoustics are presented. First a three dimensional perturbation approach based on the finite-element method is described. This procedure can predict the propagation of acoustic fields produced by sources of arbitrary geometry as well as the pressure distribution inside a three dimensional cavity including boundary layer absorption. Its main limitation is due to its range of validity limited to waves of finite but moderate amplitude. We then describe a second approach: a numerical model for nonlinear waves and weak shocks in thermoviscous fluids based in a time-domain finite-difference algorithm. This algorithm does not present any practical limitations about the amplitude of the wave but it is referred to one-dimensional problems. Some future trends are also commented.Peer reviewe

Experimental observation of nonlinear self-focusing in the cavitation field

Ponencia presentada en el XIX Congreso Internacional de Acústica (ICA2007), Madrid, 2-7 Sep 2007.-- PACS: 43.25.Yw.The nonlinear self-focusing of the pressure field with onset of cavitation is experimentally and theoretically analysed in the kHz range. Self-focusing in the cavitation field has already been reported above 500 kHz and it was attributed to the non-uniformity of bubble density. In this case, bubble density remains small, non-linearity is weak and focal distance remains much larger than the acoustic wavelength in the liquid.In this work, inertial cavitation field radiated by a 20 kHz sonotrode-type transducer is considered. A cone like bubble structure is established. This structure is very repetitive and selfconstructs in any container when a piston like emitter is used. The acoustic field is directly evaluated by using a BR&K. hydrophone and averaged pressure waveforms are analysed. The number of chosen samples is high enough to have stable measured pressure results (including nonlinear distortion). A self-focusing effect is observed with a focal distance comparable to the acoustic wavelength in the liquid. Models accounting for the high bubble density and strong non-linear effects are proposed. Theoretical predictions are compared to experiments and discussed.Peer reviewe

Finite-element analysis of the nonlinear propagation of high-intensity acoustic waves

11 páginas, 13 figuras, 2 tablas, 1 apéndiceThis paper deals with a three-dimensional numerical procedure based on the finite-element method for the modeling of finite-amplitude progressive acoustic waves. The method can predict the nonlinear propagation of acoustic fields produced by sources of arbitrary geometry. Based upon a perturbation method, a second-order analytical study is developed and the numerical procedure is formulated. Basic equations are derived and their ranges of validity established. The analytical validation of the numerical development is presented. An experimental validation is also carried out for the nonlinear acoustic field radiated by a stepped-plate transducerThis research was supported by a postdoctoral fellowship of the DGICT (State Secretary of Universities and Research) Ref No.: EX94 70735053 and a post-doctoral contract of the CSIC (Higher Council for Scientific Research). The work was developed within the frame of the Projects CICYT-AMB96-A211-CO2 and BRITE/EURAM No. BRPR-CT96-0157. The authors would like to thank Dr. L. Elvira-Segura for his very valuable help in doing experiments.Peer reviewe

Intégration de matériaux piézoélectriques et électrostrictifs dans les dispositifs radiofréquence à ondes acoustiques

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration tripartite entre STMicroelectronics, le CEA-Leti et l'IEMN pour le développement des filtres Radio-Fréquence (RF) à ondes acoustiques de volume (ou BAW pour Bulk Acoustic Wave). Dans ce travail, nous présentons le développement de résonateurs et filtres à ondes acoustiques innovants adressant certains défis actuels de la technologie BAW. L'apport d'un matériau électrostrictif (transduction électromécanique non linéaire), en termes d'accordabilité en fréquence et de commandabilité, dans les résonateurs BAW est étudié. Après une brève présentation de l'état de l'art dans le domaine, la conception, la fabrication et la caractérisation de résonateurs radiofréquence à ondes de volume à base de titanate de strontium (SrTiO3) sont détaillées. Dans un deuxième temps, les ondes latérales, naturellement présentes dans les résonateurs BAW, sont exploitées pour réaliser des résonateurs dans la gamme 30-200 MHz. Après avoir précisé le principe de fonctionnement de ces résonateurs, ces concepts sont appliqués pour réaliser conjointement sur substrat silicium des résonateurs à ondes de Lamb et des résonateurs BAW fonctionnant à 2,4 GHz. Enfin, une étude sur les filtres à couplage acoustique (CRF pour Coupled Resonator Filter) est présentée. Les étapes de conception, fabrication et caractérisation sont abordées. L'apport de cette technologie pour l'intégration des fonctions de conversion de mode et d'adaptation d'impédance est étudié dans le cas du standard WCDMA.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Performance assessment of a small-size ocean wave energy harvester

International audienc